(57)【要約】【課題】  植物の生育を促進するとともに品質を向上できる植物栽培方法および植物栽培装置を提供する。【解決手段】  植物に養液を供給する養液供給装置１０と、植物に気体を供給する気体供給装置２０とを制御装置３０によって制御し、培養土４０内に養液を供給中に、培養土４０内に気体を供給するように、前記養液供給装置１０および前記気体供給装置２０を前記制御装置３０が制御する植物栽培方法および植物栽培装置によって、供給した養液を植物に良好に吸収させることが可能となり、これにより、植物の生育を促進するとともに品質を向上できる。【選択図】      図１
2019118332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物に養液を供給する養液供給装置と、植物に気体を供給する気体供給装置とを制御装置によって制御し、植物を生育する培養土内に養液と気体を供給して植物を栽培する植物栽培方法であって、前記培養土内に養液を供給中に、前記培養土内に気体を供給するように、前記制御装置が前記養液供給装置および前記気体供給装置を制御することを特徴とする植物栽培方法。
【請求項２】
前記養液を、植物の根を囲うように円環状に配された多孔性の養液排出管の複数の孔から前記培養土内に供給し、前記気体を、植物の根を囲うように円環状に配された多孔性の気体吐出管の複数の孔から前記培養土内に供給するとともに、前記養液供給管の下方に前記気体吐出管を配したことを特徴とする植物栽培方法。
【請求項３】
前記養液は水であり、前記気体は空気であることを特徴とする植物栽培方法。
【請求項４】
植物に養液を供給する養液供給装置と、植物に気体の供給する気体供給装置と、前記養液供給装置及び前記気体供給装置を制御する制御装置とを備え、
前記養液供給装置は植物が植えられた培養土内に配設された養液排出管によって養液を前記培養土内に供給し、前記気体供給装置は前記培養土内に配設された気体吐出管によって気体を前記培養土内に供給する構成を備え、
前記制御装置が、培養土内に養液を供給中に、前記培養土内に気体が供給されるように、前記養液供給装置及び前記気体供給装置を制御することを特徴とする植物栽培装置。
【請求項５】
前記植物栽培装置はさらに、前記培養土を収容する栽培容器を備え、
前記栽培容器は、円形の底面と横断面が円環状の壁を有し、上部が開口した鉢状に形成され、
前記養液供給装置が、前記栽培容器の壁の内周に沿うように、円環状に配設された多孔性の養液排出管を備え、多孔性の前記養液排出管の複数の孔から培養土内に養液を供給し、  前記気体供給装置が、前記養液排出管の下方において、前記栽培容器の壁の内周に沿うように、円環状に配設された多孔性の気体吐出管を備え、多孔性の前記気体排出管の複数の孔から培養土内に気体を供給するように構成されたことを特徴とする植物栽培装置。
【請求項６】
前記養液排出管及び前記気体吐出管は、
前記栽培容器の内壁の周面に設けられた係止片によって前記栽培容器に固定されるとともに、前記養液排出管は、前記養液排出管に養液を供給する養液送水管と着脱自在に構成され、前記気体吐出管は、前記気体吐出管に気体を供給する気体送気管と着脱自在に構成されたことを特徴とする請求項４または５に記載の植物栽培装置。
【請求項７】
前記養液は水であり、前記気体は空気であることを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の植物栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物栽培方法および植物栽培装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、植物に自動で灌水を行うための灌水システムを用いて、植物の生育に必要な養液を植物へ間欠的に供給するようにした植物栽培方法および植物栽培装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような植物へ間欠的に養液を供給する植物栽培装置および植物栽培方法において、植物の生育に最適な環境を実現し、これにより、植物の生育を促進し、植物の品質を向上することは、従来からの課題である。その方法の一つとして、養液の供給量を適正化することが挙げられる。そこで、植物の養液の吸収量が日射量に応じて変動することに着目し、日射量に応じて養液の供給量を適正化するようにした植物栽培方法および植物栽培装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３０００９２号公報
【特許文献２】特開２０１６−１２７８１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、植物の養液の吸収量は、日射量以外にも様々な要因（例えば、植物の生育状況や温度、湿度）によって変動するため、日射量に基づいて養液の供給量を適正化したとしても、供給した養液が植物に十分に吸収されない場合があり、植物の生育に最適な環境が実現されるとは限らない。供給した養液が植物に十分に吸収されないと、病気や根腐れ等によって植物の生育が阻害され、植物の品質が低下する要因となるためである。
【０００５】
したがって、本発明は、上記のような問題に注目してなされたもので、植物の生育を促進し、植物の品質を向上するようにした植物栽培方法および植物栽培装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するため、本発明者は、養液の供給時における培養土内の環境に着目し、養液の供給時に培養土内に空気等の気体を供給することにより、植物の蒸散作用が活発化され、植物の養液の吸収量が向上することを見出し、かかる知見に基づいて本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明のかかる目的は、植物に養液を供給する養液供給装置と、植物に気体を供給する気体供給装置とを制御装置によって制御し、植物を生育する培養土内に養液と気体を供給して植物を栽培する植物栽培方法であって、前記培養土内に養液を供給中に、前記培養土内に気体を供給するように、前記制御装置が前記養液供給装置および前記気体供給装置を制御することを特徴とする植物栽培方法によって達成される。
【０００８】
本発明によれば、培養土内に養液を供給中に、培養土内に気体を供給するように、養液供給装置および気体供給装置が制御される。これにより、養液の供給中に、培養土内に供給された気体によって、植物の蒸散作用が活発化され、植物の養液の吸収量が向上するので、供給した養液が植物に好適に吸収される。その結果、植物の生育を促進することが可能となり、植物の品質も向上できる。
【０００９】
ここに、植物の蒸散作用を活発化する上では、養液が植物の根に供給されている全期間にわたり、気体が植物の根に供給されることが最も好ましいが、養液が培養土内に供給される位置と気体が培養土内に供給される位置とは異なっており、培養土によって、養液の移動速度も気体の移動速度も異なるので、養液が植物の根に供給されているときに必ず、気体が植物の根に供給されるように、養液と気体の供給を制御することは困難である。
したがって、本発明において、養液が培養土内に供給されている期間の５０％以上にわたり、気体が培養土内に供給されるように、養液の供給および気体の供給を制御することが好ましく、養液が培養土内に供給されている期間の７０％以上にわたって、気体が培養土内に供給されるように、養液の供給および気体の供給を制御することがより好ましく、養液が培養土内に供給されている期間の全期間において、気体が培養土内に供給されるように、養液の供給および気体の供給を制御することがさらに好ましい。
【００１０】
本発明の好ましい実施態様においては、前記養液を、植物の根を囲うように円環状に配された多孔性の養液排出管の複数の孔から前記培養土内に供給し、前記気体を、植物の根を囲うように円環状に配された多孔性の気体吐出管の複数の孔から前記培養土内に供給するとともに、前記養液供給管の下方に前記気体吐出管を配するように構成されている。
【００１１】
本発明のこの好ましい実施態様によれば、養液が、植物の根を囲うように円環状に配された多孔性の養液排出管の複数の孔から前記培養土内に供給され、気体が、植物の根を囲うように円環状に配された多孔性の気体吐出管の複数の孔から前記培養土内に供給するから、植物の根の周囲の培養土に均一に気体及び養液を供給することが可能となり、さらに、気体が養液よりも下方で培養土内に供給されるように構成されているので、培養土内を下降した養液に、気体が供給され、養液と気体が混合された状態で、植物の根に供給されるその結果、植物の根の全体からより好適に気体及び養液が吸収され、植物の生育をさらに促進し、品質を向上できる。
【００１２】
本発明の前記目的はまた、植物に養液を供給する養液供給装置と、植物に気体の供給する気体供給装置と、前記養液供給装置及び前記気体供給装置を制御する制御装置とを備え、
前記養液供給装置は植物が植えられた培養土内に配設された養液排出管によって養液を前記培養土内に供給し、前記気体供給装置は前記培養土内に配設された気体吐出管によって気体を前記培養土内に供給する構成を備え、
前記制御装置が、培養土内に養液を供給中に、前記培養土内に気体が供給されるように、前記養液供給装置及び前記気体供給装置を制御することを特徴とする植物栽培装置によって達成される。
【００１３】
本発明によれば、制御装置が、培養土内に養液の供給中に、気体を供給するように、養液供給装置及び前記気体供給装置を制御する。これにより、培養土内に供給された気体によって、植物の蒸散作用が活発化され、その結果、植物の養液の吸収量が向上するので、供給した養液が植物に良好に吸収される。これにより、植物の生育が促進され、加えて、植物の品質が向上する。
【００１４】
本発明の好ましい実施態様においては、植物栽培装置はさらに、前記培養土を収容する栽培容器を備え、前記栽培容器は、円形の底面と横断面が円環状の壁を有し、上部が開口した鉢状に形成され、前記養液供給装置が、前記栽培容器の壁の内周に沿うように、円環状に配設された多孔性の養液排出管を備え、前記気体供給装置が、前記養液排出管の下方において、前記栽培容器の壁の内周に沿うように、円環状に配設された多孔性の気体吐出管を備えている。
【００１５】
本発明のこの好ましい実施態様によれば、養液供給装置が、栽培容器の壁の内周に沿うように、円環状に配設された多孔性の養液排出管を備えているから、養液は、多孔性の養液排出管の複数の孔から、培養土内に供給され、気体供給装置が、養液排出管の下方において、栽培容器の壁の内周に沿うように、円環状に配設された多孔性の気体吐出管を備えているから、気体は、多孔性の気体排出管の複数の孔から、培養土内に供給されるから、培養土全体に均一に気体及び養液を供給することが可能となり、さらに、気体が養液よりも下方で培養土内に供給されるように構成されているので、培養土内を下降した養液に、気体が供給され、養液と気体が混合された状態で、植物の根に供給される。その結果、植物の根の全体に偏りなく、気体及び養液を供給することができるから、植物の根の全体から養液が吸収され、養液の吸収量が増大し、植物の生育をさらに促進することができる。
【００１６】
本発明のさらに好ましい実施態様においては、前記養液排出管及び前記気体吐出管は、
前記栽培容器の内壁の周面に設けられた係止片によって前記栽培容器に固定されるとともに、前記養液排出管は、前記養液排出管に養液を供給する養液送水管と着脱自在に構成され、前記気体吐出管は、前記気体吐出管に気体を供給する気体送気管と着脱自在に構成されている。
【００１７】
本発明のこのさらに好ましい実施態様によれば、養液送水管と養液排出管とが着脱自在に構成され、気体送気管と気体吐出管とが着脱自在に構成されているので、栽培容器の配置を変更する場合に、養液排出管及び気体吐出管を着脱することによって、容易に対応することができ、さらに、配管の交換や、配管の位置を変更する場合に、柔軟に対応することができる。
【００１８】
本発明において、好ましくは、養液として水が選択され、水には、植物の育成を促進するために必要な窒素、リン、カルシウム、マグネシウムなどの添加物が水に溶解されていてもよい。また、本発明において、気体としては、空気、二酸化炭素、酸素等を用いることができ、好ましくは、気体として空気が選択される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、植物の生育を促進し、加えて、植物の品質を向上できる植物栽培方法および植物栽培装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、本発明の好ましい実施の形態にかかる植物栽培装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、図１に示された本発明の好ましい実施形態にかかる植物栽培装置の斜視図である。
【図３】図３は、図２のA−A線断面図である。
【図４】図４は、図１ないし図３に示された植物栽培装置の養液排出管及び気体吐出管の要部拡大図である。
【図５】図５は、本発明の好ましい実施の形態にかかる植物栽培装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の好ましい実施形態につき、添付図面を参照しつつ、詳細に説明を加える。
図１は、本発明の好ましい実施の形態にかかる植物栽培装置の全体構成を示すブロック図である。
本実施形態にかかる植物栽培装置１は、植物が植えられた培養土４０に、植物を生育に必要な養液を供給する養液供給装置１０と、植物の蒸散作用を活発化させるための気体を培養土４０内に供給する気体供給装置２０と、養液供給装置１０及び気体供給装置２０を制御する制御装置３０と、培養土４０が収容された栽培容器５０と、培養土４０内の温度や湿度等の環境値を測定するための複数のセンサを備えた環境測定センサ群６０とを備えている。
【００２２】
養液供給装置１０は、培養土４０内に養液を供給するための装置であって、養液供給源１０１と、養液送水管１０２と、流量調節弁１０３と、養液排出管１０４とを備えている。
【００２３】
養液供給源１０１は、養液を貯蔵し、これを供給する機能を備えた貯蔵容器である。本実施形態においては、養液として水が用いられている。ここに、水には、植物の育成を促進するために好ましい窒素、リン、カルシウム、マグネシウムなどの添加物が溶解されていてもよい。
【００２４】
養液送水管１０２は、養液供給源１０１に貯蔵された養液を培養土４０へ送水するために設けられた可撓性を有する管であって、その一端部は養液供給源１０１に接続され、他端部は養液排出管１０４に接続されている。また、養液送水管１０２には、適宜の箇所にポンプ（図示省略）が設けられており、養液供給源１０１から供給された養液を加圧して養液排出管１０４へ送出するように構成されている。このようにして、養液供給源１０１に貯蔵された養液は、養液送水管１０２を介して、養液排出管１０４に供給される。
【００２５】
流量調節弁１０３は、養液送水管１０２に設けられた電磁弁である。流量調節弁１０３は、制御装置３０によって電気的に制御され、弁の開閉と開弁時の開度が調節可能に構成されている。したがって、制御装置３０によって流量調節弁１０３を制御することにより、養液供給源１０１から養液送水管１０２を介して、養液排出管１０４に供給される養液の供給のタイミングや供給量が制御可能になっている。
【００２６】
養液排出管１０４は、養液送水管１０２を介して、養液供給源１０１から供給された養液を排出可能に構成された管であり、培養土４０内に配設される。養液排出管１０４の詳細については、後述する。
【００２７】
気体供給装置２０は、培養土４０内に気体を供給するための装置であって、気体供給源２０１と、気体送気管２０２と、流量調節弁２０３と、気体吐出管２０４とを備えている。
【００２８】
気体供給源２０１は、気体を加圧状態で貯蔵し、これを供給する機能を備えた貯蔵容器である。本実施形態においては、培養土４０内に供給する気体として空気が用いられている。ただし、本発明において、培養土４０内に供給する気体は、培養土４０内に供給することによって植物の蒸散作用を活発化する作用をもたらすものであれば、空気以外を用いることも可能であり、例えば、酸素を用いることができる。
【００２９】
気体送気管２０２は、気体供給源２０１に貯蔵された空気を培養土４０へ送気するために配設された可撓性を有する管であって、その一端部は、気体供給源２０１に接続され、他端部は、気体吐出管２０４に接続されている。上述のように、空気は加圧状態で気体供給源２０１に貯蔵されているから、気体供給源２０１に貯蔵されている空気は、圧力差によって、気体送気管２０２を介して、気体吐出管２０４へ供給される。
【００３０】
また、気体送気管２０２には、養液供給管１０２と同様、流量調節弁２０３が設けられている。流量調節弁２０３は、制御装置３０によって電気的に制御され、弁の開閉と開弁時の開度が調節可能に構成されている。したがって、制御装置３０によって、流量調節弁２０３を制御することによって、気体供給源２０２から気体送気管２０２を介して気体吐出管２０４に供給される空気の供給のタイミングや供給量を制御することができる。
【００３１】
気体吐出管２０４は、気体供給源２０１から気体送気管２０２を介して供給された空気を吐出可能に構成された管であり、培養土４０内に配置される。気体吐出管２０４の詳細については、後述する。
【００３２】
制御装置３０は、ＣＰＵ、記憶装置、プログラム（いずれも図示せず）等を有する電子制御機構である。制御装置３０は、養液供給装置１０及び気体供給装置２０と電気的に接続されており、所定のプログラムにより、これらを制御することによって、養液及び空気の培養土４０への供給タイミングと供給量を制御する。
【００３３】
制御装置３０は、培養土４０内に設置された環境測定センサ群６０と電気的に接続されており、所定のプログラムにより、環境測定センサ群６０が測定した環境値を測定情報として取得し、取得した測定情報から養液及び気体の培養土４０への供給タイミングと供給量を判断し、養液供給装置１０及び気体供給装置２０を制御するように構成されている。
【００３４】
栽培容器５０は、植物を植えるための培養土４０を収容しており、培養土４０内には、環境測定センサ群６０が設けられている。環境測定センサ群６０は、培養土４０内の温度を測定する温度センサ、湿度を測定する湿度センサ、電気伝導度（ＥＣ）を測定するＥＣセンサ、水素イオン濃度（ＰＨ）を測定するＰＨセンサ、養分を測定する養分センサなどを備えている。また、環境測定センサ群６０には、日照度を計測する照度計が含まれていてもよく、二酸化炭素濃度を測定する炭酸ガス測定センサが含まれていてもよい。
【００３５】
図２は、図１に示された本発明の好ましい実施形態にかかる植物栽培装置の斜視図である。
図２に示されるように、栽培容器５０は、円形の底面と横断面が円環状の壁を有し、上部が開口した鉢状の形状を有しており、内部に培養土４０が収容されている。さらに、栽培容器５０の内部に収容された培養土４０内には、養液排出管１０４及び気体吐出管２０４が配設されており、これにより、培養土４０内に養液及び空気が供給可能となっている。この養液排出管１０４及び気体吐出管２０４は、栽培容器５０の内部に収容された培養土４０内の植物の根の近傍に配設されている。その結果、植物の根の近傍に養液及び空気を集中的に供給することができるため、養液及び空気を効率的に植物へと供給することができる。
【００３６】
また、図２に示されるように、気体吐出管２０４および養液排出管１０４は、栽培容器２０の内周に沿って、植物の根を囲うように円環状に配設された多孔管を備え、空気および養液は多孔管の複数の孔より、培養土４０内に排出するように構成されていることにより、植物の根の周囲の培養土４０に均一に空気及び養液を供給することができる。これにより、植物の根の全体に偏りなく空気及び養液を供給し、植物の根の全体から養液が吸収させることができるため、養液の吸収量を向上することができる。その結果、より好適に植物の生育を促進し、植物の品質を向上できる。
【００３７】
図３は、図２のA−A線断面図であり、図４は、図１ないし図３に示された植物栽培装置の養液排出管１０４及び気体吐出管２０４の要部拡大図である。
図３に示されるように、養液排出管１０４及び気体吐出管２０４は、栽培容器５０に収容された培養土４０内に配設されており、それぞれ、栽培容器５０の内壁の周面に設けられた係止片５０１に係合されて、所定の高さ位置に固定されている。図３に示されるように、気体を培養土４０内に供給する気体吐出管２０４が、養液を培養土４０内に供給する養液排出管１０４よりも下方に配設されており、これにより、気体吐出管２０４から吐出された気体は、養液排出管１０４から排出され、培養土４０内を下降してきた養液と良好に混ざり合って、植物の根に供給される。その結果、より好適に植物の蒸散作用を活発化し、植物の養液の吸収量を増大させて、植物の生育を促進するとともに、植物の品質を向上できる。
【００３８】
図４に示されるように、養液排出管１０４は、供給管接続部材１０４ａと、養液排出部材１０４ｂとが連結されて構成されている。供給管接続部材１０４ａは、養液排出部材１０４ｂから分岐して延びる孔無しの管状体であって、先端部に設けられた接続部材１０５によって、養液送水管１０２と着脱自在に構成されている。
【００３９】
養液排出部材１０４ｂは、その外壁に多数の微細な通水孔が形成された多孔管によって構成されている。これにより、養液排出管１０４は、養液送水管１０２から加圧状態で供給された養液を、養液の圧力によって、養液排出部材１０４ｂの外壁に形成された通水孔から均一に外部へと排出して、培養土４０へ養液を供給可能となっている。
【００４０】
接続部材１０５は、供給管接続部材１０４ａの端部に同軸に設けられた筒状部の内面に形成された雌ネジ部１０５ａと、養液送水管１０２の下端部に同軸に設けられた筒状部の外面に形成され、雌ネジ部１０５ａに螺合可能な雄ネジ部１０５ｂを有しており、供給管接続部材１０４ａの端部に設けられた筒状体の雌ネジ部１０５ａと養液送水管１０２の下端部に設けられた筒状体の雄ネジ部１０５ｂとを螺合させることにより、養液排出管１０４と養液送水管１０２とが着脱自在に接続できるように構成されている。
【００４１】
また、図４に示されるように、気体吐出管２０４は、供給管接続部材２０４ａと、気体吐出部材２０４ｂとが連結されて構成されている。気体吐出管２０４の供給管接続部材２０４ａは、気体吐出部材２０４ｂから分岐して延びる孔無しの管状体であって、先端部に設けられた接続部材２０５によって、気体送気管２０２と着脱自在に構成されている。
【００４２】
気体吐出部材２０４ｂは、中空の管状体であって、その外壁には多数の微細な通気孔が形成されている。これにより、気体吐出部材２０４ｂは、気体送気管２０２から送り込まれた気体を、外壁に設けられた多数の通気孔から均一に外部へと排出して、培養土４０へ供給可能となっている。
【００４３】
接続部材２０５は、供給管接続部材２０４ａの端部に同軸に設けられた筒状部の内面に形成された雌ネジ部２０５ａと、気体送気管２０２の下端部に同軸に設けられた筒状部の外面に形成され、雌ネジ部２０５ａに螺合可能な雄ネジ部２０５ｂを有しており、供給管接続部２０４ａの端部に設けられた筒状体の雌ネジ部２０５ａと管２０２の下端部に設けられた筒状体の雄ネジ部２０５ｂを螺合させることにより、気体吐出管２０４と気体送気管２０２とが着脱自在に接続できるように構成されている。
【００４４】
このように、本実施形態においては、接続部材１０５によって養液送水管１０２と養液排出管１０４とが着脱自在に構成され、かつ、接続部材２０５によって気体送気管２０２と気体吐出管２０４とが着脱自在に構成されているので、栽培容器５０の配置の変更が容易となるとともに、配管の交換や、配管の位置を変更する場合に、柔軟に対応することができる。その結果、栽培容器５０に植えられた植物の配置場所の変更も容易となり、植物栽培装置１の利便性が大幅に向上する。
【００４５】
以上のように構成された植物栽培装置１において、制御装置３０が養液供給装置１０及び気体供給装置２０を制御することで、培養土４０内に養液及び空気が供給される。
【００４６】
制御装置３０のメモリ等の記憶装置には、養液の供給を開始するための条件である供給開始条件と、養液の供給を停止するための条件である供給停止条件が予め記憶されており、制御装置３０は、所定のプログラムを実行し、環境測定センサ群６０から取得した測定情報により、この供給開始条件が満たされたと判定すると、養液送水管１０２の流量調節弁１０３を開弁するようして、培養土４０における養液の供給を開始する。また、制御装置３０は、環境測定センサ群６０から取得した測定情報により、この供給停止条件が満たされたと判定すると、養液送水管１０２の流量調節弁１０３を閉弁するようして、培養土４０における養液の供給を停止する。ここに、供給開始条件及び供給停止条件としては、環境測定センサ群６０から取得した測定情報に含まれる培養土４０内の温度、湿度、電気伝導度（ＥＣ）、水素イオン濃度（ＰＨ）、養分の測定値の数値を閾値とした所定の条件が設定される。
【００４７】
さらに、供給開始条件には、植物の生育を促進する観点から、環境測定センサ群６０から取得した測定値に基づき植物の培養土４０中に養液を供給することが好ましいと判断される種々の条件が設定可能であり、供給停止条件には、養液の供給を停止することが好ましいと判断される種々の条件が設定可能である。例えば、培養土４０内の湿度の測定値が所定の閾値を下回ったことを供給開始条件とすることができ、培養土４０内の湿度の測定値が所定の閾値を上回ったことを供給停止条件とすることができる。また、通常、植物の生育を促進する観点から、植物の光合成が活発化しているときに養液を供給することが望ましいため、日照計の測定値から取得した測定値に基づき、日照度が所定の閾値を上回ったことを供給開始条件とし、所定の閾値を下回ったことを供給停止条件としてもよい。また、所定時間内に二酸化炭素が所定量減少したことを供給開始条件としてもよい。すなわち、植物の光合成が活発化すると、植物周囲の二酸化炭素濃度は急激に減少するため、所定時間内に二酸化炭素が所定量減少したことを供給開始条件とすることで、植物の光合成が活発化したタイミングに合わせて、養液を好適に供給し、植物の生育を促進することが可能となる。例えば、１分間に植物周囲の二酸化炭素濃度が１０ｐｐｍ以上減少したことを供給開始条件とすることができる。
【００４８】
図５は、本発明の好ましい実施の形態にかかる植物栽培装置１の動作を示すフローチャートである。
植物栽培装置１は、所定のプログラムの実行により、図５に示されるステップＳ１ないしステップＳ８の処理を繰り返して、培養土４０内に養液及び空気を供給するように構成されている。
【００４９】
まず、制御装置３０は、環境測定センサ群６０から測定情報を取得し（ステップＳ１）、取得した測定情報から供給開始条件が満たされているか判定する（ステップＳ２）。ここで、供給開始条件が満たされている場合、制御装置３０は、養液送水管１０２の流量調節弁１０３を開弁するよう制御して、培養土４０内に養液の供給を開始する（ステップＳ３）。また、供給開始条件が満たされていない場合は、ステップＳ１に戻る。
【００５０】
養液送水管１０２の流量調節弁１０３が開弁されると、養液送水管１０２から加圧状態で供給された養液が、養液の圧力によって、養液排出部材１０４ｂの外壁に形成された多数の通水孔から外部に排出されて、培養土４０内に均一に供給される。
【００５１】
ステップＳ３による養液の供給を開始すると、制御装置３０は、気体送気管２０２の流量調節弁２０３を開弁するように制御して、培養土４０内に空気の供給を開始する（ステップＳ４）。なお、空気の供給開始のタイミングは、養液の供給開始のタイミングと同時であることが好ましいが、必ずしも一致させる必要はない。
【００５２】
気体送気管２０２の流量調節弁２０３が開弁されると、気体送気管２０２から送り込まれた空気は、気体吐出部材２０４ｂの外壁に設けられた多数の通気孔から外部に排出されて、培養土４０内に均一に供給され、培養土４０内に供給された空気と混合される。したがって、植物の根に、養液が空気と混合された状態で供給されるから、培養土４０内に供給された空気によって、植物の蒸散作用が活発化し、植物の養液の吸収量が向上するので、供給した養液が植物に良好に吸収される。その結果、植物の生育を促進し、植物の品質を向上することが可能になる。
【００５３】
また、養液供給時に気体を供給することで、培養土４０内の環境を植物の生育にとってより好ましい状態とすることができる。具体的には、養液と気体の同時供給によって培養土４０が好適にほぐれ、水はけが改善される。加えて、培養土４０内の、微生物の活動活発化、古い根の分解促進、植物の病気予防等の効果が得られる。これらの効果は、気体として空気を用いた場合に顕著である。
【００５４】
培養土４０内に養液及び空気を供給開始後、制御装置３０は、環境測定センサ群６０から測定情報を取得し（ステップＳ５）、取得した測定情報から供給停止条件が満たされているか判定する（ステップＳ６）。
【００５５】
供給停止条件が満たされている場合、制御装置３０は、養液送水管１０２の流量調節弁１０３を閉弁するよう制御して、養液の供給を停止する（ステップＳ７）。また、供給停止条件が満たされていない場合、制御装置３０は、培養土４０内に養液及び空気を継続して供給するため、ステップＳ５に戻る。また、制御装置３０は、ステップＳ７において、養液の供給を停止した後、気体送気管２０２の流量調節弁２０３を閉弁するように制御して、培養土４０内に空気の供給を停止する（ステップＳ８）。なお、空気の供給停止のタイミングは、養液の供給停止のタイミングと同時であることが好ましいが、必ずしも一致させる必要はない。
【００５６】
本実施形態によれば、養液送水管１０２から加圧状態で供給された養液は、養液排出部材１０４ｂの外壁に形成された多数の通水孔から外部に排出され、気体送気管２０２から送り込まれた空気は、気体吐出部材２０４ｂの外壁に設けられた多数の通気孔から外部に排出され、この養液排出部材１０４ｂおよび気体吐出部材２０４ｂが栽培容器２０の内周に沿って、栽培容器５０内で植物の根を囲うように円環状に配設されているから、極めて効率的に、植物の根全体に養液および空気を供給することが可能となっている。
【００５７】
さらに、養液排出管１０４から、養液を培養土４０内に供給を開始すると、養液排出管１０４よりも下方に配設された気体排出管２０４から、培養土４０内への空気の供給が開始されるように構成されているから、養液と空気とが良好に混合された状態で、植物の根へと供給される。その結果、植物の根全体に対し、混合された養液および空気を効率的に供給することが可能となっている。その結果、効率的に、植物の蒸散作用を活発化させ、植物の養液の吸収量を向上し、供給した養液を植物に良好に吸収させることができる。したがって、効率的に植物の生育を促進し、植物の品質を向上できる。
【００５８】
本発明は、以上の実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【００５９】
例えば、前記実施形態においては、制御装置３０は、環境測定センサ群６０から取得した測定情報により、供給開始条件及び供給停止条件が満たされた否かを判定して、養液及び気体の供給を開始または停止するように構成されているが、タイマーを用いて、所定の時間間隔ごとに、養液及び気体を供給し、養液及び気体の供給開始から所定の時間経過後に、養液及び気体の供給を停止するようにしてもよい。
【００６０】
また、制御装置３０は、養液供給の開始（図５のステップＳ３）以降に、気体供給の開始（図５のステップＳ４）がされるように構成されているが、気体供給の開始以降に養液供給の開始がされるように構成してもよく、また、養液供給の停止（図５のステップＳ７）以降に、気体供給の停止（図５のステップＳ８）がされるように構成されているが、気体供給の停止以降に養液供給の停止がされるように構成してもよい。
【００６１】
また、前記実施形態においては、培養土４０が栽培容器５０内に収容され、栽培容器５０内に収容された培養土４０内に、養液排出管１０４及び気体吐出管２０４を配設しているが、培養土４０を栽培容器５０内に収容することは必ずしも必要でなく、例えば、圃場の培養土４０内に、養液排出管１０４及び気体吐出管２０４を配置することもできる。その場合、植物が定植された列に沿って、直線状に形成された養液排出管１０４及び気体吐出管２０４を配設することも可能である。
【符号の説明】
【００６２】
１  植物栽培装置
１０  養液供給装置
２０  気体供給装置
３０  制御装置
４０  培養土
５０  栽培容器
６０  環境測定センサ群
１０１  養液供給源
１０２  養液送水管
１０３  流量調節弁
１０４  養液排出管
１０４ａ  供給管接続部材
１０４ｂ  養液排出部材
１０５  接続部材
２０  気体供給装置
２０１  気体供給源
２０２  気体送気管
２０３  流量調節弁
２０４  気体吐出管
２０４ａ  供給管接続部材
２０４ｂ  気体吐出部材
２０５  接続部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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