(57)【要約】      （修正有）【課題】環境に対する悪影響を減少させ、水資源を浪費せず、安全かつ衛生的で、低硝酸態窒素野菜を大量に生産する低硝酸態窒素野菜栽培システムを提供する。【解決手段】水耕栽培部および培養液の供給および循環システム１から構成し、培養液の供給及び循環システム１は、培養液貯留タンク１１及び潅水貯留タンク１２を備え、培養液及び潅水を培養液加圧ポンプ１３を介して培養液供給管２１に供給し、培養液供給管２１から多孔水耕栽培管に送り、多孔水耕栽培管の多孔に根部を挿入された栽培植物に培養液及び潅水を供給し、更に培養液回収管２３を経て培養液回収ポンプ１４により回収される。栽培された野菜の収穫前に培養液貯留タンクからの培養液制御弁１１１を閉じ、潅水貯留タンクからの潅水制御弁を開放して潅水のみを野菜に供給することにより、野菜は栽培過程で蓄積された硝酸態窒素を消費する。【選択図】図２
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
培養液の供給及び循環システム、および水耕栽培部とから構成され、
前記培養液の供給及び循環システムは、培養液を貯留する培養液貯留タンクと水を貯留する灌水貯留タンクとを具え
培養液貯留タンクは、容量を制御する培養液液位制御装置と、培養液の供給を制御する培養液制御弁を具え、
水を貯留する灌水貯留タンクは、前記灌水貯留タンクの容量を制御する灌水水位制御装置と水の供給を切換え制御する灌水制御弁を具え、
上記培養液制御弁から供給される培養液は培養液加圧ポンプを介して精密濾過器、培養液供給管を経て水耕栽培部に送られると共に、潅水貯留タンクの潅水も灌水制御弁を経て同じく加圧ポンプを介して精密濾過器、培養液供給管を経て水耕栽培部に送られるようにされ、
前記水耕栽培部は、培養液供給管に接続する多孔水耕栽培管を具え、該多孔水耕栽培管の開口に野菜の根部分を挿入して該多孔水耕栽培管内を満たす培養液に浸漬させ、
水耕栽培部の多孔水耕栽培管を経由した培養液は培養液回収管を経て培養液回収ポンプにより培養液貯留タンクに回収され、
ＥＣ／ｐｈ値検知線を前記培養液貯留タンクの出口に配置してＣ値およびｐｈ値を検出するＥＣ／ｐｈ値検知制御装置に接続し、ＥＣ調節液注入管を設けたＥＣ値制御容器とｐｈ調節液注入管を設けたｐｈ値制御容器を培養液貯留タンクに配置して、培養液のＥＣ値及びｐｈ値に応じてＥＣ調節液及びｐｈ値調節液を供給してＥＣ値及びｐｈ値を調節せしめ、
収穫前の栽培野菜に対して前記培養液制御弁を閉じて培養液の供給を遮断し、灌水制御弁を開けて潅水のみ供給するように栽培条件を変更することにより、栽培中に野菜に蓄積された硝酸態窒素を消費せしめて低低硝酸態窒素濃度に制御することを特徴とする低硝酸態窒素野菜の栽培システム。
【請求項２】
前記多孔水耕栽培管は、一列に並んだ複数の円形栽培孔を有し、前記野菜の根部分が前記円形栽培孔内に突出していることを特徴とする請求項１に記載の低硝酸態窒素野菜の栽培システム。
【請求項３】
前記複数の円形栽培孔は、一直線に配列するか、又は等間隔をおいて配列していることを特徴とする請求項２に記載の低硝酸態窒素野菜の栽培システム。
【請求項４】
前記水耕栽培部は、前記野菜に紫外線光線を照射する人工照明装置をさらに具えることを特徴とする請求項１に記載の低硝酸態窒素野菜の栽培システム。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、野菜栽培システムに関し、特に、低硝酸態窒素野菜を栽培する低硝酸態窒素野菜栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
硝酸態窒素（ＮＯ3──Ｎ）を含有する野菜が人間の健康にとって有害であることは、農業専門家を長期間にわたって悩ましている課題であるが、農業生産者にとっても、有効な解決方法を見付けることができず、技術的な難題となっている。これまで、酸態窒素（ＮＯ3──Ｎ）の含有量の制御について、考察した著作はほとんどなく、ましてや、そのための技術的な改善など論じられることはなかった。本考案が出願される以前は、遺伝子組替え技術を利用して、野菜などの農作物の遺伝子や成分を変化させようとする以外に、野菜が含有する有害物質に対して、量的制御を加える実験や考察はほとんどなかった。遺伝子組替え技術を利用して生産された農産物は人体に悪影響を及ぼすのか、遺伝子組替え技術が農業および生態系に及ぼす影響はどのようなものか、発生するであろう予期することができないリスクはどのようなものであるかなど、すべて長期間の観察を経ずして知ることのできない困難な問題である。今のところ、学会および業界では、人々を納得させる論文、データまたは研究などは一切発表されていない。      なお、ここで言うところの硝酸態窒素（ＮＯ3──Ｎ）は、硝酸塩を意味する。
【０００３】
「低硝酸態窒素野菜」の栽培および生産は、遺伝子組替え技術やその他の関連技術により硝酸態窒素の検出量を４５０ｐｐｍ以下（ＮＯ3──Ｎ(ｍｇ/ｋｇ) ≦４５０ｐｐｍ）にするのではなく、「水耕栽培装置」および「培養液供給中断栽培法」により野菜に充分な光合成を行なわせた結果によるものである。すなわち、自然界の法則を利用して、低硝酸態窒素野菜を生産するのである。野菜が含有する人体に悪影響を及ぼす有害物質に対して、量的制御を加えることができたならば、大きな前進である。しかしながら、これまで、関連性または類似性がある技術、報道、論文などの従来技術は全くなかったのである。
【０００４】
狩猟社会、放牧社会および農耕社会など人類の社会形態は進歩してきたが、ここ最近の二百年間においては、産業革命および産業革命に起因する農業革命（緑の革命）により農作物の生産効率は大幅に向上した。農作物の収穫の増加は、多くの人々を飢餓から救い出した。今のところ、農業革命に対する評価は、一般的に利点が欠点を上回っていると考えられるが、農業革命に伴う過度の土地開発および利用は土壌の劣化を早々に招き、大量の化学肥料の使用に伴う土壌の劣化は、収穫を改善しようとする一方で効率が悪化した。このような悪循環に陥ると、耕作地の酸化に拍車を掛け、土地の本来の力は完全に失われてしまう。
また、従来の農耕は、大量の灌漑用水を消費するが、水資源がますます貴重になる今日において、収穫効率がさらに高い水耕栽培が出現し、現在において、重要な農耕方法の一つとされている。地球の気温は20世紀の僅か百年の間に０．６℃も上昇しており、ある地球温暖化の影響に関するコンピュータシュミレーションでは、今世紀末には３．３℃上昇すると試算され、南極および北極の氷が溶け出し、海面を上昇させ、沿海の農業地を減少させたり、消失させてしまったりする。
世界七大河川のアマゾン川およびコンゴー川以外では、水量の減少が生じ、中国の黄河ではここ５０年で部分的に河が枯れる断流現象が１７回も起きている。地球温暖化の結果、激しい暴風雨などの極端な気象現象が頻繁に発生し、気象は短い周期で著しい変化を起こし、雨水が土地を潤す降水の自然のバランスを乱し、従来の農業経営および、農産物の収穫と価格に深刻な影響を及ぼすものと考えられる。そこで、生産効率の高い水耕栽培が、生産者が生産効率を高めるための選択肢の一つになったのである。水耕栽培は、耕地の減少、灌漑用水の大量消費、化学肥料の乱用による土地の劣化などの問題を改善したが、培養液の垂れ流しによる河川の酸化の悪影響、水耕栽培野菜の含有する硝酸態窒素の高残留量が人々の健康を損ねるなどの悪影響を生み出した。本考案は、上記の環境破壊、灌漑用水の浪費、安全で衛生的な野菜を提供することができない従来の農耕、水耕栽培または有機栽培に対して、独創的で効果的な改善手段を提供する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３６８７４５５号
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
本考案の第１の目的は、環境に対する悪影響を減少させ、水資源を浪費しない低硝酸態窒素野菜栽培システムを提供することにある。
本考案の第２の目的は、安全かつ衛生的で、低硝酸態窒素野菜を大量に生産する低硝酸態窒素野菜栽培システムを提供することにある。
【０００７】
上述の目的を達成するため、本考案は、低硝酸態窒素野菜栽培システムを提供する。本考案の低硝酸態窒素野菜栽培システムは、水耕栽培部および培養液の供給および循環システムを具える。水耕栽培部は、野菜を栽培し、培養液を野菜に供給する。培養液の供給および循環システムは、培養液を循環させ、培養液のＥＣ値またはｐｈ値を調節する。これにより、大量の低硝酸態窒素野菜を生産することができる。
【考案の効果】
【０００８】
本考案の低硝酸態窒素野菜栽培システムは、水耕栽培装置および培養液供給中断栽培法を採用することにより、以下の七つの効果を有する。（１）野菜の硝酸態窒素含有量を４５０ｐｐｍ以下（ＮＯ3──Ｎ(ｍｇ/ｋｇ) ≦４５０ｐｐｍ）に減少させることができる。（２）培養液の回収および再利用が簡単にできる。（３）灌漑用水の節約ができる。（４）培養液のＥＣ／ｐｈ値を正確に制御することができる。（５）多層の栽培方法により土地利用効率を高めることができる。（６）耕作に必要な人力を大幅に減少させることができる。（７）土壌を原因とする害虫の根絶ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本考案の一実施形態による低硝酸態窒素野菜栽培システムを示した模式図である。
【図２】本考案の一実施形態による培養液供給および循環システムを示した模式図である。
【図３】本考案の一実施形態による水耕栽培部を示した模式図である。
【図４】本考案の一実施形態による多孔水耕栽培管の側面図。
【図５】本考案の一実施形態および従来の水耕栽培の水需要量の比較図。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
以下、本考案の実施形態を図面に基づいて、本考案の低硝酸態窒素野菜栽培システム説明する。
【００１１】
本考案の低硝酸態窒素野菜栽培システムによる低硝酸態窒素野菜の栽培および生産は、硝酸態窒素の検出量を４５０ｐｐｍ以下（ＮＯ3──Ｎ(ｍｇ/ｋｇ) ≦４５０ｐｐｍ）にする。
図１を参照する。図１は、本考案の一実施形態による低硝酸態窒素野菜栽培システムを示した模式図である。図１に示すように、本考案は、野菜の特定成分に対して、定量制御を加えるシステムで、培養液の供給および回収を行う循環システム１と水耕栽培部２から成る。
【００１２】
図２を参照する。図２は、本考案の一実施形態による培養液供給および循環システムを示した模式図である。培養液の供給および循環システム１は、水耕栽培部２内で栽培する野菜に対して、培養液の供給および循環を行なう。まず、培養液の供給および循環システム１は、水耕栽培部２内の野菜の培養液のＥＣ値およびｐｈ値を常時検出する。ｐｈ値は、水素イオン指数、ＥＣ値は、電気伝導率（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ
Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）を指す。ＥＣ値は、農業において重要な指標であり、水質、土壌またはその他の媒質の関連性質を表すのに用いられる。一般的に、ＥＣ値は、一定の容積の溶液中におけるイオンの電気電導能力を表す。移動できる陽イオンおよび陰イオンが多いほど、抵抗が小さくなり、電気電導能力が向上するため、ＥＣ値が高くなる。媒質または水内のイオン濃度が高すぎると、作物は応力状態となり、生産力が低下し、葉の末端または縁が黒くなることもあり、ひどい時は落葉したり、枯れたりする。そのため、本考案の低硝酸態窒素野菜栽培システムは、必要に応じて、培養液のＥＣ値およびｐｈ値を調節することができ、水耕栽培部２内の野菜に最適で充分な栄養を与え、迅速に成長させ、単位面積当たりの収穫効率を高める。
野菜をある程度生育させた後、つまり収穫前の一定期間（本実施形態では７２時間）、培養液の供給および循環システム１が培養液を回収し、水だけを提供し、水耕栽培部２内の野菜に基本的な新陳代謝を行なわせる。水耕栽培部２内の野菜に十分に光合成を行なわせ、野菜の茎葉内に蓄積された硝酸態窒素を迅速に消費させると、健康指向の低硝酸態窒素野菜を順調に栽培することができる。
【００１３】
培養液の供給および循環システム１（図２）は、培養液貯留タンク１１、灌水貯留タンク１２、培養液加圧ポンプ１３、培養液回収ポンプ１４、培養液調整ポンプ１５、ＥＣ／ｐｈ値検知制御装置１６、ＵＶ紫外線殺菌灯１７および精密濾過器１８を備える。
培養液貯留タンク１１の上方に培養液液位制御装置１１２が配置され、培養液液位制御装置１１２の機能は培養液貯留タンク１１の容量を制御することで、培養液を回収するのに必要な空間を確保する。培養液貯留タンク１１の下方には、培養液制御弁１１１が配置され、培養液制御弁１１１は培養液を供給する弁である。培養液貯留タンク１１と培養液供給管２１との間には培養液加圧ポンプ１３が配置され、培養液加圧ポンプ１３の機能は培養液に圧力を加え、精密濾過器１８を通過させ、不純物を濾過した後、多孔水耕栽培管２２に送って野菜を成育させるのに用いる。
灌水貯留タンク１２の上方には灌水水位制御装置１２２が配置され、灌水水位制御装置１２２の機能は灌水貯留タンク１２の通常の容量を制御することである。灌水貯留タンク１２の下方には、灌水制御弁１２１が配置され、灌水制御弁１２１は灌水を供給する弁である。灌水制御弁１２１がオンに設定されると、培養液制御弁１１１もオフに設定され、灌水貯留タンク１２から多孔水耕栽培管２２が野菜に水を供給し、野菜が光合成を行なうのを助け、茎葉内に蓄積された硝酸態窒素を消費させる。これとは逆に、培養液は、多孔水耕栽培管２２に供給されて、野菜を迅速に成長させる。培養液回収ポンプ１４は、培養液回収管２３から循環して来た培養液に圧力を加え、ＵＶ紫外線殺菌灯１７を通過させ、殺菌処理を行なった後、培養液貯留タンク１１に回収して再利用に備える。
培養液貯留タンク１１の外側にはＥＣ／ｐｈ値検知制御装置１６が配置され、培養液のＥＣ値およびｐｈ値の変化を常時検出するために、ＥＣ／ｐｈ値検知線１６５と培養液貯留タンク１１の出口とは接続されている。ＥＣ／ｐｈ値制御線１６６により信号を送信し、ＥＣ値制御容器１６１またはｐｈ値制御容器１６２を作動させ、培養液のＥＣ値およびｐｈ値を調整する。ＥＣ値制御容器１６１またはｐｈ値制御容器１６２は、ＥＣ／ｐｈ値検知制御装置１６から送信されてくる信号を受信すると、作動し、ＥＣ液はＥＣ調節液注入管１６３を介し、ｐｈ液はｐｈ調節液注入管１６４を介して培養液貯留タンク１１内に送り込まれて培養液に混合され、培養液のＥＣ値およびｐｈ値を常に設定したレベルに維持する。ＥＣ値またはｐｈ値が上昇すると、培養液調整ポンプ１５が作動し、灌水貯留タンク１２から水を培養液貯留タンク１１に送り、培養液のＥＣ値またはｐｈ値を下げる。灌水貯留タンク１２の水が不足すると、灌水制御弁１２３がオンされ、水を灌水貯留タンク１２に貯蔵し、必要に備える。
【００１４】
図３〜５を参照する。図３は、本考案の一実施形態による水耕栽培部を示した模式図である。図４は、本考案の一実施形態による多孔水耕栽培管の側面図。図５は、本考案の一実施形態および従来の水耕栽培の水需要量の比較図。図３〜５に示すように。水耕栽培部２は、培養液供給管２１、多孔水耕栽培管２２、培養液回収管２３および人工照明装置２４を備える。図３に示すように、培養液供給管２１および培養液平衡管２１１の機能は、培養液加圧ポンプ１３から供給される培養液を迅速に多孔水耕栽培管２２内の培養液設定液位まで満たし、野菜を迅速に成長させることである。野菜の収穫前の一定期間、同じように培養液加圧ポンプ１３により、本来培養液を満たす空間に水を供給し、野菜に基本的な新陳代謝を行なわせ、光合成を行なわせ、野菜の茎葉内に蓄積された硝酸態窒素(NO3──N)を迅速に消費させる。多孔水耕栽培管２２は、直線を呈し、一定の間隔をあけた複数の円形栽培孔２２１があり、野菜の根部を円形栽培孔２２１に通して多孔水耕栽培管２２内に入れ、培養液を吸収させ、迅速に成長させる。収穫前の一定期間、水だけを吸収させ、野菜に基本的な新陳代謝を行なわせ、十分に光合成を行なわせ、野菜の茎葉内に蓄積された硝酸態窒素を迅速に消費させ、硝酸態窒素の含有量を４５０ｐｐｍ以下に抑える。
培養液の供給を停止した収穫前の一定期間内において、曇りや雨などの天気が連続し、深刻な日照不足になり、野菜が浴びる一日の累積日照量が３００,０００ＬＵＸ．／ｈｒ．（１ＬＵＸ．は、１平方メートルの面が１ルーメンの光束で照らされるときの照度）に満たないと、人工照明装置２４が作動し、多孔水耕栽培管２２の日照量を３００,０００ＬＵＸ．／ｈｒ．まで増加させる。人工照明装置２４の作動は、光センサ２４１が日照量を測定し、光信号伝達線２４２を介して信号を人工照明装置２４に送信し計算を行なう。日中の１２時間において、日照量を計算するが、不足している場合は、夜間の１２時間を利用して、日照量を補充する（本実施形態では１５,０００ＬＵＸ．／ｈｒ．）。電線２４３を介して電源を高出力水銀灯群２４４に供給し高出力水銀灯群２４４を作動させ、不足した日照量を補充し、野菜に人工照明のエネルギーを吸収させ、夜間においても光合成を行わせることにより、茎葉内に蓄積された硝酸態窒素（ＮＯ3──Ｎ）を迅速に消費させる。すると、野菜の収穫期を早めることができる。また、野菜が自然な環境の下で栽培され、低硝酸態窒素（ＮＯ3──Ｎ(ｍｇ/ｋｇ) ≦４５０ｐｐｍ）であり、栽培は天候の変化の影響を受けない。人工照明装置２４は、不良天候下において作動し、当日の日照量が不足した場合にのみ、不足量を補充し、むやみに人工照明システムを作動させ、貴重なエネルギーを浪費しているわけではない。
培養液回収管２３は、培養液回収弁２３１を介して培養液回収ポンプ１４に接続していて、培養液回収弁２３１は常時オン状態に設定されて、培養液の回収およびＥＣ値およびｐｈ値調整液の補充を行なう。システムが循環に設定されていない場合、培養液回収弁２３１はオフ状態で、排水弁２３２が排水のため、オン状態に設定され、多孔水耕栽培管２２内で使用された水は水処理装置（図示せず）に送られ、消毒、殺菌および濾過処理後に再利用される。これにより、本考案の低硝酸態窒素野菜栽培システムは、野菜の硝酸態窒素の含有量を制御し、自然の環境下で低硝酸態窒素野菜（NO3──N(ｍｇ/ｋｇ) ≦４５０ｐｐｍ）を栽培することができる。
【００１５】
本実施形態装置による野菜の硝酸態窒素含有量を制御する方法は、自然法則を利用した技術の高度な成果であって、そのメカニズムは本考案の特許請求範囲に採用されている。水耕栽培システムに培養液供給中断法を用いて、野菜を収穫する前の一定期間、光合成を行なわせ、野菜の茎葉内に蓄積された硝酸態窒素を充分に消費させる。また、野菜を収穫する前の一定期間内に、培養液の回収を行ない、水のみを野菜に供給する。本考案のシステムにおける「培養液供給停止」は、野菜の茎葉内に蓄積された硝酸態窒素を強制的に消費させるもので、そのメカニズムは以下のようになっている。（硝酸基NO3−）→(光合成の転化）→(アミノ酸amino acid）→(光合成の合成）→（タンパク質protein）
【００１６】
以上のように、本実施形態の培養液供給中断法期間内における総日照量は、９００,０００ＬＵＸ．以上である。培養液供給中断法の期間は、収穫前の７２時間である。生産された野菜の茎葉内に蓄積された硝酸態窒素（ＮＯ3──Ｎ）含有量は、３５８ｐｐｍ（ＮＯ3──Ｎ(ｍｇ/ｋｇ) ≦３５８ｐｐｍ）である。検査方法については、ＮＩＥＡ  Ｗ４１５．５２Ｂを参照。検査機関は、国立中興大学農業及自然資源学院である。
【００１７】
本考案は、「水耕栽培装置」および「培養液供給中断栽培法」を用いて、灌漑用水の節約、培養液の回収および再利用の簡単さ、水耕廃液の垂れ流し根絶、野菜の成長速度の増進、野菜の単位面積当たりの収穫効率の増加などの効果があり、その特徴は以下のとおりである。
（１）野菜の硝酸態窒素含有量を４５０ｐｐｍ以下（ＮＯ3──Ｎ(ｍｇ/ｋｇ) ≦４５０ｐｐｍ）に減少させることが可能である。
（２）培養液の回収および再利用が簡単にできる。
（３）灌漑用水の節約が可能である。
（４）培養液のＥＣ／ｐｈ値を正確に制御することが可能である。
（５）多層の栽培方法により土地利用効率を高めることが可能である。
（６）耕作に必要な人力を大幅に減少させることが可能である。
（７）土壌を原因とする害虫の根絶が可能である。
【００１８】
本考案では好適な実施形態を前述の通りに開示したが、これらは決して本考案を限定するものではなく、当該技術を熟知する者は誰でも、本考案の精神と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って、本考案の保護の範囲は、実用新案請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【符号の説明】
【００１９】
１  培養液の供給および循環システム
２  水耕栽培部
１１  培養液貯留タンク
１２  灌水貯留タンク
１３  培養液加圧ポンプ
１４  培養液回収ポンプ
１５  培養液調整ポンプ
１６  ＥＣ／ｐｈ値検知制御装置
１７  ＵＶ紫外線殺菌灯
１８  精密濾過器
２１  培養液供給管
２２  多孔水耕栽培管
２３  培養液回収管
２４  人工照明装置
１１１  培養液制御弁
１１２  培養液液位制御装置
１２１  灌水制御弁
１２２  灌水水位制御装置
１２３  灌水制御弁
１６１  ＥＣ値制御容器
１６２  ｐｈ値制御容器
１６３  ＥＣ調節液注入管
１６４  ｐｈ調節液注入管
１６５  ＥＣ／ｐｈ値検知線
１６６  ＥＣ／ｐｈ値制御線
２１１  培養液平衡管
２２１  円形栽培孔
２３１  培養液回収弁
２３２  排水弁
２４１  光センサ
２４２  光信号伝達線
２４３  電線
２４４  高出力水銀灯群
【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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