(57)【要約】  供給する養液を植物の生育状況に応じてきめ細かく制御することにより、植物の栄養状態を改善するとともに、養液の総使用量を減らすことが可能な水耕栽培方法であって、栽培の初期段階においては、新規な養液を補充せずに栽培し、栽培の中期段階においては、自然減少した養液に相当する液量の新規な養液を補充しつつ栽培し、栽培の後期段階においては、自然減少した養液よりも多くの液量の新規な養液を補充しつつ栽培するものであり、前記後期段階において補充する養液の液量は、栽培日数の経過に従い増やされるようにした。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物に養液を供給して水耕栽培する方法であって、
栽培の初期段階においては、新規な養液を補充せずに栽培し、
栽培の中期段階においては、自然減少した養液に相当する液量の新規な養液を補充しつつ栽培し、
栽培の後期段階においては、自然減少した養液よりも多くの液量の新規な養液を補充しつつ栽培するものであり、
前記後期段階において補充する養液の液量は、栽培日数の経過に従い増やされる水耕栽培方法。
【請求項２】
前記後期段階において、養液を排出しつつ新規な養液を補充する請求項１記載の水耕栽培方法。
【請求項３】
前記養液を循環させつつ植物に供給するものであって、前記養液の循環流路に複数のタンクを設け、前記複数のタンクのうち、最も上流に位置するタンクから養液を排出し、最も下流に位置するタンクに新規な養液を補充する請求項２記載の水耕栽培方法。
【請求項４】
前記最も下流に位置するタンクに補充される新規な養液は、前記循環流路とは異なる流路を介して養液調製装置から補充される請求項３記載の水耕栽培方法。
【請求項５】
更に、収穫を控えた植物に対し水分のみを供給する工程を有する請求項１記載の水耕栽培方法。
【請求項６】
前記水分のみを供給する工程に次いで、水を排出した後で前記収穫を控えた植物を放置する工程を有する請求項５記載の水耕栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水耕栽培する植物に養液を供給する方法であって、植物の生育状況に応じて、供給する養液をきめ細かく制御することにより、植物の栄養状態を改善するとともに、養液の総使用量を減らすことが可能なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、植物工場等の植物栽培施設では、上下方向に多段に積み上げた栽培棚を備える栽培台を複数設置し、各栽培棚の上部に人工照明設備を設け植物に光を照射し、部屋全体の温度・湿度条件を植物の生育に適するものに維持して植物を栽培している。このような多段栽培は限られた部屋内の空間を有効に利用するのに好適である。【０００３】
このような植物栽培施設において水耕栽培を行なう場合、多数の栽培棚に効率的に養液を供給するには、養液供給装置に対して各栽培棚を並列に配置して、タンクから一括して各栽培棚に養液を供給し、植物に養分を与えた後、各栽培棚から排出された廃液をタンクに回収し、適宜成分調整を行なった後、再度養液として各栽培棚に配給するようにしている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−２１０６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一括して養液を調製して、それを循環させながら複数の栽培棚に供給するシステムは効率的ではあるものの、異なる生育段階にある植物にも同じ栄養を与えることになり、植物の生育状態に合わせたきめ細かい制御を行なうには適していない。また、病気等が発生した場合、養液を介して植物栽培施設全体に伝染してしまう危険性がある。【０００５】
また、植物は硝酸の形で窒素を取り込むが、必要以上に硝酸を与えると植物体内に硝酸が蓄積され、このような硝酸態窒素が人体に吸収されると、人体内で亜硝酸態窒素に還元されてヘモグロビンと結合してメトヘモグロビンを形成し酸素欠乏症（メトヘモグロビン血症）をひきおこすことがある。特に乳幼児の胃腸内は酸性度が弱いため、胃腸内の微生物により硝酸態窒素還元が起きやすく、メトヘモグロビン血症にかかりやすい（Ｍａｙｎａｒｄ  ｅｔ  ａｌ．，  １９７６）。【０００６】
このため、植物工場等の植物栽培施設において植物を栽培する場合も、硝酸態窒素の蓄積を防ぐための対策が求められている。【０００７】
本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであって、供給する養液を植物の生育状況に応じてきめ細かく制御することにより、植物の栄養状態を改善するとともに、養液の総使用量を減らすことが可能であり、かつ、病気発生時の危険を分散することが可能な水耕栽培方法を提供することをその主たる所期課題としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち本発明に係る水耕栽培方法は、植物に養液を供給して水耕栽培する方法であって、栽培の初期段階においては、新規な養液を補充せずに栽培し、栽培の中期段階においては、自然減少した養液に相当する液量の新規な養液を補充しつつ栽培し、栽培の後期段階においては、自然減少した養液よりも多くの液量の新規な養液を補充しつつ栽培するものであり、前記後期段階において補充する養液の液量は、栽培日数の経過に従い増やされることを特徴とする。【０００９】
一般的に、植物を種子から収穫可能な状態まで栽培する過程は、（１）培地（ウレタン、ロックウール等）に種を播き、湿らせ、少し肥料をやった状態で、６〜１４日程度おく播種工程、（２）個体間隔を５〜７ｃｍ間隔に広げ、培養液を循環させたところに根を浸して成長させる育苗工程、（３）１０〜１５ｃｍ程度に育った苗を収穫ラインに植え、１４〜１６日育てて収穫するまでの定植工程からなる。本発明は、これら工程のうち、育苗工程〜定植工程、又は、定植工程に適用するものである。【００１０】
本発明は上記のような構成を有することにより、植物の生育状況に応じて、供給する養液をきめ細かく制御することができるので、生育状況の異なる多数の植物に一括して養液を供給する従来の方法に比べて、植物の栄養状態が著しく改善されるとともに、植物の栽培開始から収穫までに必要な総養液量を一括供給方法よりも低減することができる。また、植物の栄養状態が改善することにより、当該植物が食用に供するものである場合、その味も格段に向上する。【００１１】
前記後期段階において、自然減少した分より多くの新規な養液を補充するには、養液を強制的に排出することにより液量を調節することが好ましい。【００１２】
このような養液の液量調節を容易にするために、前記養液を循環させつつ植物に供給するとともに、養液の循環流路に複数のタンクを設け、前記複数のタンクのうち、最も上流に位置するタンクから養液を排出し、最も下流に位置するタンクに新規な養液を補充することが好ましい。【００１３】
また、病気発生時に養液を介して病原菌等が植物栽培施設全体に拡散し伝染する事態を防ぐためには、前記最も下流に位置するタンクに補充される新規な養液は、前記循環流路とは異なる流路を介して養液調製装置から補充されるように構成してあることが好ましい。【００１４】
本発明により、植物の生育状態に応じたきめ細かい栄養コントロールが可能となるが、更に、充分に生育し収穫を控えた植物に対しては、水のみを供給することが好ましい。このようにすることにより、植物体内に蓄積した硝酸態窒素を消費させてその濃度を低減することができる。また、植物収穫時の洗浄工程を省略することができる。【００１５】
そして、このような水のみを供給する工程に次いで、水を排出した後で前記収穫を控えた植物をしばらくの間放置することが好ましい。このようにすると、植物に付着した水分を植物が自ら吸収するので、別途水切りを行なう必要がなく、植物からの水垂れを防ぐことができる。放置期間としては特に限定されないが、１日程度が好ましい。【００１６】
本発明を実施するに際しては、栽培の初期段階の前にプレ工程として、例えば手動で水とアンモニアを供給し低濃度アンモニア水を調製して、低濃度アンモニア水により植物を栽培しても良い。このようなプレ工程を設けることにより、植物を養液による栽培へスムーズに移行させることが可能となる。
【発明の効果】
【００１７】
このような構成の本発明によれば、植物の栄養状態が著しく改善されるとともに、植物の栽培開始から収穫までに必要な総養液量を一括供給方法よりも低減することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る養液供給システムの全体流路図。
【図２】同実施形態における棚ユニットの斜視図。
【図３】同実施形態における棚ユニットの一部拡大正面図。
【符号の説明】
【００１９】
１・・・養液供給システム
１１・・・流路
１２・・・第１タンク
１３・・・第２タンク
１５・・・ドレイン
２１・・・養液タンク
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。【００２１】
本実施形態に係る養液供給システム１は、水耕栽培する植物に養液を供給するためのシステムであって、図１に示すように、栽培棚３２に対し養液を循環させつつ供給する流路１１と、その流路上に設けられて養液を一旦溜め置く第１タンク１２及び第２タンク１３と、第２タンク１３に新規な養液を補充する養液タンク２１と、を備えたものである。【００２２】
以下に各部を詳述する。流路１１は、その上流端を養液の排出口１１１として栽培棚３２の壁面に開口させたもので、その下流端は養液の供給口１１２として栽培棚３２の壁面に開口している。そして、養液が栽培棚３２及び流路１１を循環するように構成している。【００２３】
具体的には、流路１１には、排出口１１１に引き続いて、第１タンク１２、第２タンク１３、ポンプ１４がこの順に直列に接続してあり、栽培棚３２から排出口１１１を介して流出した養液は第１タンク１２に流入し、ここで、一旦溜め置かれる。【００２４】
第１タンク１２にはドレイン１５が設けてあり、第１タンク１２に溜め置かれた養液を強制排出する場合はバルブ１６を開けて、当該ドレイン１５から排出する。【００２５】
第１タンク１２にはその下流側に第２タンク１３が連結してあり、第１タンク１２に一定量以上の養液が蓄液されると、当該一定量を超えた分の養液が第２タンク１３に流入する。【００２６】
第２タンク１３には、養液タンク２１から新規な養液が補充可能なように構成してあり、第１タンク１２から流入した養液と、養液タンク２１から補充された新規な溶液とは、第２タンク１３で混合する。この混合養液はポンプ１４で吸引され、流路１１を流通して、供給口１１２を介して栽培棚３２に再度供給される。【００２７】
そして各栽培棚３２に供給された混合養液はその養分が植物により消費され、再び排出口１１１から流出する。【００２８】
養液タンク２１には、図示しない各種センサが備わっており、当該センサにより養液の各成分濃度、ｐＨ、液量等が測定される。【００２９】
測定された各種データは養液タンク２１に接続された情報処理装置２２により解析される。この情報処理装置２２は、ＣＰＵ、内部メモリ、ＨＤＤ等の外部記憶装置、モデム等の通信インタフェース、ディスプレイ、マウスやキーボードといった入力手段等を有し、前記内部メモリや外部記憶装置等の所定領域に設定したプログラムにしたがってＣＰＵやその周辺機器を作動させることにより、データ解析が行なわれるように構成してある。かかる情報処理装置２２は、汎用のコンピュータであってもよく、専用のものであってもよい。【００３０】
そして、情報処理装置２２による解析結果に基づいて養液の成分調整等が行なわれ、養液タンク２１において新規な養液が調製される。調製された養液はポンプ２４により吸引され供給路２３を介して第２タンク１３に補充される。【００３１】
供給路２３には養液タンク２１に加えて更に水用タンク２５が接続されており、養液タンク２１と水用タンク２５とはバルブによって切り替え可能に静置してある。【００３２】
本実施形態において養液を循環させる栽培棚３２は、例えば、図２に示すように、複数段の栽培棚３２からなる棚ユニット３を構成しており、棚ユニット３は、複数の支柱３１と、この支柱３１に支持させた植物生育用の栽培棚３２と、栽培棚３２で生育する植物を照明するための光照射装置３３とを具備している。なお、図２においては、支柱３１の片側のみに栽培棚３２が設けてあるが、支柱３１を挟んでその両側に栽培棚３２が設けてあってもよい。また、１体の棚ユニット３に設置する栽培棚３２の枚数も特に限定されず、適宜設定することができる。【００３３】
栽培棚３２は、複数の栽培用パレット３Ｐを一列に並べた状態で載置し得るように、上面を開口させた略箱体状のものである。そして、一端部に養液を取り入れるための供給口１１２が設けてあり、他端部に内部を流通させた養液を排出するための排出口１１１が設けてある。そして、図３に示すとおり、栽培棚３２に流入した養液の液面が所定の高さＨを超えると、余剰の養液が排出口１１１から排出される。【００３４】
栽培棚３２に並べる栽培用パレット３Ｐの枚数は、栽培する野菜Ｖ等に応じて、適宜変更することができる。また、各栽培用パレット３Ｐで、栽培する植物Ｖの個数を６個としているが、この個数も特に限定されない。【００３５】
光照射装置３３は、各栽培棚３２の下面にそれぞれ設けたものであって、例えば、光源として蛍光灯や白色の光を発光する発光ダイオード等を用いたものである。そして、本実施形態では、照射周期及びデューティ比を、図示しない生育制御用主装置で制御し得るように構成してある。これにより、それぞれの光照射装置３３によって、１段下の栽培棚３２で生育中の植物を好適に照明することができる。【００３６】
本実施形態において、養液供給システム１を流通する養液としては特に限定されないが、例えば、窒素、リン酸、カリウム、石灰、硫黄、鉄、ホウ素、マンガン、亜鉛、モリブデン、銅、塩素、ケイ素、コバルト、バナジウム、アルミニウム、セレン等の各栄養素を、栽培する植物の種類や生育状態に応じて、適宜水に混合して得た液肥が挙げられる。なお、植物の生育状況によっては単なる水を養液供給システム１に流通させてもよい。【００３７】
このような養液供給システム１を用いて植物の水耕栽培を行なう場合は、例えば、栽培の初期段階の前のプレ工程として、第１タンク１２及び第２タンクに例えば手動で水とアンモニアを供給し、低濃度アンモニア水を調製して、１〜２日程度の間流路１１を循環させる。【００３８】
そして、養液を用いた植物の苗の栽培を開始してから０〜３日程度の初期段階においては、バルブ１６を閉じ、ポンプ２４も停止して、一定量の養液を途中で補充することなしに、単に循環させる。【００３９】
また、栽培開始から３〜１０日程度の中期段階においては、バルブ１６は閉じて、自然減少した分の養液に相当する液量の新規な養液を、養液タンク２１からポンプ２４で吸い上げて第２タンク１３に補充する。【００４０】
一方、栽培開始から１０日程度経過した後の後期段階においては、バルブ１６を開けて第１タンク１２に溜まった養液を強制的に排出して、第１タンク１２中の液量を減らすとともに、ポンプ２４によって養液タンク２１から新規な養液を吸い上げて、自然減少した分の養液と強制排出した養液との合計に相当する液量の新規な養液を第２タンク１３に補充する。そして、栽培日数の経過に伴い第１タンク１２から排出する養液の液量を増やし、同時に第２タンク１３に補充する新規な養液の液量も増やす。【００４１】
更に、収穫を控えた植物の硝酸態窒素含有量を低減させたいときは、バルブ１６を閉じ、かつ、ポンプ２４を停止して、第１タンク１２及び第２タンク１３に例えば手動によるか又は水用タンク２５から水を供給して、流路１１に養液の代わりに水を循環させて数日栽培することにより、植物体内に蓄積した硝酸態窒素が消費されて、その含有量を減少することができる。また、水のみを供給して栽培することにより、植物収穫時の洗浄工程を省略することができる。【００４２】
そして、水のみを供給して栽培した後、栽培棚３２から水を排出して１日程度植物を放置することにより、植物に付着した水分を植物が自ら吸収するので、別途水切りを行なうことが不要となる。【００４３】
従ってこのようなものであれば、栽培棚３２毎に生育状況に応じて個別にきめ細かい栄養状態の制御が可能となる。【００４４】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。【００４５】
第１タンク１２から養液を強制排出する回数や、第２タンク１３へ新規な養液の補充する回数は特に限定されず、１日に１回でもよく、更に頻繁に排出・補充を行って、よりきめ細かい養液の調節を行なってもよい。【００４６】
流路１１を循環する養液中から植物由来の分泌物や夾雑物を除去するために、流路１１上に、フィルタやろ過装置や浄化装置等を設けてもよい。【００４７】
また、第１タンク１２及び第２タンク１３は一体になっていてもよく、１個のタンクの内部が仕切り板により２室以上に分けられて、第１タンク１２及び第２タンク１３として機能するように構成してあってもよい。この際、第１タンク１２から第２タンク１３への液の移動を確保しつつ、第１タンク１２から第２タンク１３へ過剰に液が流入したり、第２タンク１３に補充した新規な養液が第１タンク１２に逆流したりすることがないように、前記仕切り板の高さが液面よりやや低い程度であるか、又は、仕切り板に適度に孔が開けてあることが好ましい。【００４８】
また、第２タンク１３に補充した新規な養液が第１タンク１２に逆流して排出されないように、第１タンク１２と第２タンク１３とがより離れていてもよく、更に両タンクの間に１又は２以上のタンクが介在していてもよい。【００４９】
その他、本発明は上記の各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、前述した種々の構成の一部又は全部を適宜組み合わせて構成してもよい。
【実施例】
【００５０】
以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例のみに限定されるものではない。【００５１】
＜実施例１＞
アブラナ科の植物としてミズナ、コマツナ、ルッコラ、ミブナ等を、次のようにして栽培した。まず、栽培初期段階においては養液を補充せずに栽培し、養液が徐々に減少してきた中期段階においては、自然減少した分の養液に相当する液量の新規な養液を補充しながら栽培し、後期段階においては、強制的に養液を排出して自然減少した分以上の液量の新規な養液を補充しながら栽培した。養液は流速０．８７Ｌ／ｓで循環させ、補充を行なう場合は１日に１回行なった。【００５２】
養液としては表１に記載の組成を有するものを使用し、栽培経過は表２に示した。【００５３】
【表１】
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【００５４】
【表２】
2010046958.tif 000004
【００５５】
なお表２中、「ＥＣ」は養液の導電率を表し養液の濃度に相関する値である。また、補充液量が１０％であるとは、自然減少分に加えて循環する養液の１０％に相当する液量を新規な養液と入れ替えたことを意味し、補充液量が２０％であるとは、自然減少分に加えて循環する養液の２０％に相当する液量を新規な養液と入れ替えたことを意味する。【００５６】
表２に示すとおり、１３日間栽培して１４日目に収穫した。収穫された植物は栄養状態が良好であったことに伴い、食味も良好であった。また、従来法に比べて必要な養液量が少なくてすんだ。【００５７】
＜実施例２＞
実施例１と同様の条件でミズナ、コマツナ、ルッコラ、ミブナ等（アブラナ科）に加えて、レタス、キクナ等（キク科）を栽培した。キク科の植物に対しては、栽培開始時は表３に記載の組成を有する養液を使用し、補充用養液としては、アブラナ科の植物に使用したものと同じ組成の養液を使用した。栽培経過は表４に示した。【００５８】
【表３】
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【００５９】
【表４】
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【００６０】
表４に示すとおり、１５日間栽培して１６日目に収穫した。収穫された植物はアブラナ科の植物もキク科の植物のいずれも栄養状態が良好であったことに伴い、食味も良好であった。また、従来法に比べて必要な養液量が少なくてすんだ。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
このように本発明によれば、植物の生育状況に応じてきめ細かく栄養状態を調整することが可能であり、当該植物が食用である場合は味も格段に向上する。また、従来の一括供給方法に比べて、栽培開始から収穫までに使用する養液の総液量を減少することもできるので、コスト面からも優れている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年10月3日(2011.10.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物に養液を供給して水耕栽培する方法であって、
自然減少した養液よりも多くの液量の新規な養液を補充しつつ栽培する後期栽培工程を有することを特徴とする水耕栽培方法。
【請求項２】
前記後期栽培工程において補充する養液の液量は、栽培日数の経過に従い増やされる請求項１記載の水耕栽培方法。
【請求項３】
新規な養液を補充せずに栽培する初期栽培工程と、
自然減少した養液に相当する液量の新規な養液を補充しつつ栽培する中期栽培工程と、を有する請求項１記載の水耕栽培方法。
【請求項４】
前記後期栽培工程において、養液を排出しつつ新規な養液を補充する請求項１記載の水耕栽培方法。
【請求項５】
前記養液を循環させつつ植物に供給するものであって、前記養液の循環流路に複数のタンクを設け、前記複数のタンクのうち、最も上流に位置するタンクから養液を排出し、最も下流に位置するタンクに新規な養液を補充する請求項４記載の水耕栽培方法。
【請求項６】
前記最も下流に位置するタンクに補充される新規な養液は、前記循環流路とは異なる流路を介して養液調製装置から補充される請求項５記載の水耕栽培方法。
【国際調査報告】
2010046958.tif 000010
2010046958.tif 000011
2010046958.tif 000012
2010046958.tif 000013