(57)【要約】【課題】植物体の根に酸素供給を容易に行う栽培システムを提供する。【解決手段】水または養液（以降、養液等と言う）上のフィルム面またはフィルム上の植物栽培用支持体とその上方に配置された蒸発抑制部材との間に空気層を持たせる空隙を設け、植物を栽培することにより根に酸素を供給することで、根をフィルムに均一に張らせる。また、潅水手段により植物栽培用支持体が一度に吸収可能な量の養液等を潅水し、植物栽培用支持体が乾燥してから次の潅水を行う、間歇的な潅水により、根をフィルムに均一に張らせる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水または養液を収容するための水槽と、前記水槽からフィルム底面に水または養液を供給しつつ該フィルム上で植物体を栽培するにあたり、フィルム面またはフィルム上の植物栽培用支持体とその上方に配置された蒸発抑制部材との間に空気層を持つ空隙を設ける栽培システム。
【請求項２】
前記植物栽培用支持体に上部より潅水手段により水または養液を潅水することを特徴とする請求項１に記載の植物栽培システム。
【請求項３】
前記フィルムが無孔性親水性フィルムであることを特徴とする請求項１〜２に記載の植物栽培システム。
【請求項４】
前記無孔性親水性フィルムが、該フィルムを介して水と塩水とを対向して接触させた際に、測定開始後４日目（９６時間）の水／塩水の電気伝導度（ＥＣ）の差が４．５ｄＳ/ｍ以下のフィルムである請求項３に記載の植物栽培システム。
【請求項５】
前記無孔性親水性フィルムが、該フィルムを介して水とグルコース溶液とを対向して接触させた際に、測定開始後３日目（７２時間）の水／グルコース溶液の濃度（Ｂｒｉｘ％）の差が４以下のフィルムである請求項３または４のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項６】
前記無孔性親水性フィルムが、該フィルム上に植物体を配置して栽培を開始した３５日後に、前記植物体の根に対して１０ｇ以上の剥離強度を示すフィルムである請求項３〜５のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項７】
前記無孔性親水性フィルムが、耐水圧として１０ｃｍ以上の水不透性を有する請求項３〜６のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項８】
該水槽中に収容されるべき水または養液に浮かぶことができるフロート部材と、該フロート部材上に配置された無孔性親水性フィルムを少なくとも含む、請求項１〜７のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項９】
該水槽中の水または養液上に配置された無孔性親水性フィルムを少なくとも含む、請求項１〜８のいずれかに記載の植物栽培システムを用いて、前記植物体を栽培する植物栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は植物栽培システムおよび植物栽培方法に関する。より詳しくは、本発明は、水または養液（以降、養液等と言う）上のフィルム面またはフィルム上の植物栽培用支持体とその上方に配置された蒸発抑制部材との間に空気層を持たせる空隙を設け、植物を栽培する植物栽培システムおよび植物栽培方法である。
【０００２】
本発明によれば、潅水手段により植物栽培用支持体に養液等を潅水することもできる。養液等の潅水量は一度の潅水を植物栽培用支持体が吸収できる範囲であれば良い。また、潅水間隔は栽培ステージ毎に変えることができ、特に根をフィルムに密着させ均一に張らせるためには、植物栽培用支持体が吸収可能な限り多くの量を潅水した後、次の潅水までの間隔を開けて根に酸素を供給する必要がある。
【０００３】
本発明によれば、フィルムへの養液等の供給は該フィルムへ直接供給するか、不織布のような保水力のある材料を経由してフィルムへ水槽中の養液等を供給することができる。また、水槽中にフロート部材を配置し、フィルムを乗せることができる。
【０００４】
前記フィルムは無孔性親水性フィルムが好適に用いられるが、フィルム面またはフィルム上に植物栽培用支持体が配置された場合は該植物栽培用支持体面と蒸発抑制材（マルチング部材）が密着すると、蒸発抑制剤に結露した水または上部から潅水された養液等が根の周囲に長期にわたって存在し、根に酸素不足が生じる。
【０００５】
本発明は、上記の問題を解消することができる。
また本発明の栽培システムにより、栽培すべき植物を水分抑制状態として、該植物を高品質化することが容易になる。
【背景技術】
【０００６】
無孔性親水性フィルムの下から養液を供給し、フィルム上で植物体を栽培することができる。水と養分は無孔性親水性フィルムの下側からフィルムに吸収されるがフィルムの上には水としては放出されない。植物体の根はフィルムに張り付いて水と養分を吸収し生長する。植物体の根には酸素が必要であるが、フィルムの根が存在する側にあり、酸素を十分に摂れる。
【０００７】
上記栽培手段では、植物体に水ストレスを制御して加えることができ、植物体内に糖や抗酸化物質、アミノ酸といった光合成成分を高めることができる。
【０００８】
一方、水を吸収したフィルムの上面からは水は放出されないが、水蒸気が蒸発するので、この水蒸気を結露させ、フィルム上の植物栽培用支持体に供給するために、水蒸気の蒸発を抑制する蒸発抑制材（マルチング部材）で植物栽培用支持体を被覆することがある。また、制御された量の水や養液を植物栽培用支持体に供給することも出来る。
【０００９】
このようなケースでは、特に水分が多く植物栽培用支持体に供給されると、根は酸素不足になりフィルム面における根の発生が減少し、酸素を求めてフィルムの端に向かう。したがって、フィルム全体に均一に根が張らず、酸素の多いフィルムの端に根が集中し、植物体の生長を妨げると同時に場合によっては、端に集中した根がフィルムを突き破り養液側に入ることがある。
【００１０】
根が養液に直接入れば、水ストレスがかかりにくくなり、光合成成分の蓄積は少なくなる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の目的は、上記した欠点を解消した植物栽培システムおよび栽培方法を提供することにある。より詳しくは、本発明の目的は、栽培ベッドである水槽からフィルムに水と養分を供給し、フィルム上の植物栽培用支持体と植物栽培用支持体の上に配置された蒸発抑制材（マルチング部材）との間に空隙を設け、植物体をフィルム上で栽培する植物栽培システムおよび植物栽培方法を提供することである。
【００１２】
本発明の他の目的は、植物栽培用支持体に上部から養液等の潅水可能な潅水手段を配置し、栽培ステージ毎に潅水方法を変えて植物体を栽培する植物栽培システムおよび植物栽培方法を提供することである。
【００１３】
本発明の他の目的は、水槽に熱水または冷却水を通すチューブを配置することにより水槽の少量の養液を効率的に加温または冷却できるため、生長空間全体の厳密な温度・湿度制御すなわち空調を行わずに植物栽培を行う、植物栽培システムおよび栽培方法を提供することである。
【００１４】
本発明の他の目的は、大量の水や肥料を使用しない植物栽培システムおよび栽培方法を提供することである。
【００１５】
本発明の他の目的は、大容量の養液タンクや養液を搬送するまたは常時循環する大容量のポンプを必要としない栽培システムおよび栽培方法を提供することである。
【００１６】
本発明の他の目的は、極少量の培土を用いることもでき、栽培毎に汚染の無い培土を使用でき、土壌中の病原菌や線虫といった連作障害の害を与えない植物栽培システムおよび栽培方法を提供することにある。
【００１７】
本発明の他の目的は、残留農薬などで汚染されている土壌を使用することのない植物栽培システムおよび栽培方法を提供することにある。
【００１８】
本発明の他の目的は、使用済みの水および肥料の排出が極少量で、環境負荷の少ない植物栽培システムおよび栽培方法を提供することにある。
【００１９】
本発明の他の目的は、養液等に接触するように配置したフィルム上で栽培することにより、経済的であると同時に高品質の植物を得る栽培システムおよび栽培方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明者らは、鋭意研究の結果、水または養液を収容するための水槽と、前記水槽からフィルム底面に水または養液が供給され、フィルム上の植物栽培用支持体と植物栽培用支持体の上に配置された蒸発抑制材（マルチング部材）との間に空隙を設け、該フィルム上で植物を栽培することを特徴とする植物栽培システムが上記課題の解決に有効であることを見出し、本発明を完成した。
【００２１】
本発明によれば、フィルム上に植物栽培用支持体を配置した植物栽培システムが提供される。
【００２２】
本発明によれば、更に、植物栽培用支持体上に水分の蒸発抑制部材（マルチング部材）を配置した植物栽培システムが提供される。
【００２３】
本発明によれば、植物栽培用支持体に上部より潅水手段により水または養液を潅水することができる植物栽培システムが提供される。
【００２４】
さらに本発明者らは、特定の無孔性親水性フィルム（例えば高分子製フィルム）
が、植物の根と実質的に一体化するという全く新たな現象を見出した。このような知見に基づいて更に研究を進めた結果、該フィルムと実質的に一体化した植物の根が、フィルムを介して、フィルムに接触した養液中の肥料成分および水を植物の成長に必要な程度、吸収する現象をも見出した。さらに、根がフィルムと一体化し、フィルムを介して水および肥料成分を吸収しようとするために、膨大な数の根毛が生起されことによって、根の近傍にある水、肥料成分、空気などを効率良く吸収できることも見出した。
【００２５】
本発明によれば、前記フィルムとして、上記特定の無孔性親水性フィルムを使用した植物栽培システムが提供される。
【００２６】
本発明の植物栽培システムによれば、前記フィルムを養液等の水面に配置し、フィルム上の植物栽培用支持体と植物栽培用支持体の上に配置された蒸発抑制材（マルチング部材）との間に空隙を設ける植物栽培システムおよび植物栽培方法が提供される。
【００２７】
また、潅水手段（例えば、点滴チューブ）からの潅水も、栽培ステージが進むに従って潅水する液の組成、量、および潅水間隔を変化させる植物栽培方法が提供される。
【００２８】
同様に自然光ならびに人工的な光の種類や量も栽培ステージ毎に変化させる植物栽培方法が提供される。
【００２９】
また、水槽に熱水または冷却水を通すチューブを配置することにより水槽の少量の養液を効率的に加温または冷却できるため、生長空間全体の厳密な温度・湿度制御すなわち空調を行わずに植物栽培を行う、植物栽培システムおよび栽培方法が提供される。
【発明の効果】
【００３０】
上記構成を有する本発明の植物栽培システムおよび植物栽培方法においては、植物体の根がフィルム上の特定場所に局在することなく均一に張り、植物体の生育が良好であり、同時に特定場所に根が集中することによる、根がフィルムを突き破ることが無い植物栽培を行うことができる。
【００３１】
本発明の植物栽培システムによれば、植物の根はフィルムに密着しているため、フィルムの下にある養液等を加温または冷却することにより、植物体の根圏域温度を効率的に制御することができる。そのため、生長空間全体の厳密な温度・湿度制御すなわち空調を行わずに植物栽培を行うことができる。
【００３２】
本発明の植物栽培システムによれば、フィルムにより、植物の根が水槽中の養液等に浸漬することが無く、植物の根に十分な酸素が供給される。そのため、養液等に溶存酸素を与える必要が無いため、養液を常時循環する必要が無く、養液等の使用量が極めて少なくでき、設備投資および運転経費を少なくできる。
【００３３】
更に、本発明によれば、極少量の培土を用いることもでき、栽培毎に汚染の無い培土を使用でき、連作障害、土壌の農薬汚染、土壌への塩の蓄積などの影響を受けない。
【００３４】
更に、本発明によれば、フィルム下の養液等に供給される水および養分は、極めて少量であり排出量が少なく、環境負荷が低く、更には、貴重な水資源の有効利用、肥料使用量の低減などといった栽培コスト面で極めて有利である。
【００３５】
更に、本発明の植物栽培システムにおいて、特定の無孔性親水性フィルムを使用することにより、栽培すべき植物に対する水分ストレスの制御が極めて容易となり、該植物を高品質化することができる。
【００３６】
また、本発明の植物栽培システムにおいて、特定の無孔性親水性フィルムを使用した場合、植物の根はフィルム下の養液等と直接には接触していないため、該養液が病原微生物、病原菌で汚染されていても、微生物、細菌は該フィルムを透過できないため、根に触れることがなく、植物汚染を回避できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、必要に応じて図面を参照しつつ本発明を更に具体的に説明する。以下の記載において量比を表す「部」および「％」は、特に断らない限り質量基準とする。
【００３８】
（植物栽培システム）
本発明の植物栽培システムは、水または養液（以降、養液等と言う）上のフィルム面またはフィルム上の植物栽培用支持体とその上方に配置された蒸発抑制部材との間に空気層を持たせる空隙を設け、植物を栽培する植物栽培システムである。
【００３９】
図１は、本発明の植物栽培システムの基本的な一態様を示す模式図である。図１を参照して、この態様の植物栽培システムは、水槽１中の養液等３に配置されるフィルム２に植物栽培用支持体４と蒸発抑制材（マルチング部材）６の間に空隙１０を設けるために、蒸発抑制材（マルチング部材）６を浮かせる蒸発抑制材の支え５を配置する。
【００４０】
蒸発抑制材（マルチング部材）６には植物体植付け孔７および潅水手段９から潅水できるように潅水用孔８を設ける。これらの孔は丸や多角形の穴またはスリット形状でも良い。
【００４１】
養液中に配置できる他の手段としては、養液等をフィルムに供給する不織布からなる揚水布が乗ったフロート部材をフィルム下に配置することも可能である。
【００４２】
また、養液等３を加温または冷却するために、加熱媒体または冷却媒体を通すチューブを水槽１に配置することもできる。
【００４３】
（植物栽培用支持体）
本発明で用いられる植物栽培用支持体としては、一般に用いられる植物栽培用支持体を特に制限なく、用いることができる。例えば、土耕栽培に用いられる土壌、および水耕栽培に用いられる培地が挙げられる。
【００４４】
例えば、無機系では天然の砂、れき、パミスサンドなど、加工品（高温焼成等）では、ロックウール、バーミキュライト、パーライト、セラミック、籾殻くん炭など。有機系では天然のピートモス、ココヤシ繊維、樹皮培地、籾殻、ニータン、ソータンなど、合成品の粒状フェノール樹脂などがある。
【００４５】
合成繊維の布あるいは不織布も使用可能である。不織布にはポリエステル、親水性ポリエステル、ポリオレフィン、およびナイロンなどからなる不織布が使用可能であり、目付け（不織布１ｍ２当たりの重量（ｇ））は２〜５００ｇ、好ましくは５〜４００ｇ、より好ましくは１０〜３００ｇである。これらを単独で、あるいは組み合わせて用いても良い。また、植物栽培用支持体４として、不織布または布の上に、無機系、有機系の培土を組み合わせて用いることができる。必要最小限の肥料および微量要素を、これらの土壌ないし培地に加えてもよい。
【００４６】
（揚水布）
フィルムの下側に使われる揚水布は、養液等を保持しフィルムに養液等を供給する役割を果たす。揚水布には不織布または布が好適に用いられ、不織布にはポリエステル、親水性ポリエステル、ポリオレフィン、およびナイロンなどからなる不織布が使用可能であり、目付け（不織布１ｍ２当たりの重量（ｇ））は２〜５００ｇ、好ましくは５〜４００ｇ、より好ましくは１０〜３００ｇである。
【００４７】
（フロート部材）
フロート部材の材質、厚さ等も、特に制限されず、基本的には養液等３に浮かべることのできる材料（すなわち、養液等３より比重が小さい材料）から適宜選択することが可能である。
【００４８】
必要に応じて、養液３とフィルムの接触を容易にする手段を採用しても良い。このような手段としては、例えば、フロート部材にはスリット状または円、楕円、多角形、星形その他の形状の穴を１個以上開けることができる。または、フィルム上にかかる荷重を考慮して養液等３に浮いている状態でフロート部材表面のレベルが養液等３の表面レベルに近くなるようにフロート部材の浮力を調節すること等も可能である。
【００４９】
例えば、フロート部材の材質としては、軽量化、易成形性および低コストの点からはポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン等の汎用プラスチックの発泡体あるはこれらプラスチックの板状の製品が好適に使用可能である。
【００５０】
（無孔性親水性フィルム）
本発明で用いられるフィルムとして、無孔性親水性フィルムを好ましく用いることができる。本発明において特に好ましく用いられる無孔性親水性フィルムは、「植物体の根と実質的に一体化し得る」フィルムであることが特徴である。本発明において「植物体の根と実質的に一体化」できるか否かは、例えば、後述する「一体化試験」によって判断できる。
【００５１】
本発明者らの知見によれば、「植物体の根と実質的に一体化し得る」フィルムとしては、以下のような水分透過性／イオン透過性のバランスを有する無孔性親水性フィルムが好ましいことが見出されている。
【００５２】
本発明者らの知見によれば、このような水分／イオン透過性のバランスを有するフィルムにおいては、栽培すべき植物の生長（特に、根の生長）に好適な水分／養分透過性のバランスが容易に実現できるため、根と実質的に一体化が可能となると推定される。
【００５３】
本発明において、植物は無孔性親水性フィルムを通して肥料をイオンとして吸収するが、このように使用するフィルムの塩類（イオン）透過性が、植物に与えられる肥料成分の量に影響すると推定される。該フィルムを介して水と塩水を対向して接触させた際に、下記に示す測定開始４日後の水／塩水の電気伝導度（ＥＣ）の差が４．５ｄＳ/ｍ以下のイオン透過性を有する無孔性親水性フィルムを好適に用いることができる。このようなフィルムを用いた際には、根に対する好適な水あるいは肥料溶液を供給し、該フィルムと根との一体化を促進することが容易となる。
【００５４】
この無孔性親水性フィルムは、耐水圧として１０ｃｍ以上の水不透性を有することが好ましい。このようなフィルムを用いた際には、根とフイルムの一体化を促進することができる。又、根に対する好適な酸素供給および該フィルムを介しての病原菌汚染を防止することが容易となる。
【００５５】
（耐水圧）
耐水圧はＪＩＳ
Ｌ１０９２（Ｂ法）に準じた方法によって測定することができる。本発明のフィルムの耐水圧としては１０ｃｍ以上、好ましくは２０ｃｍ以上、より好ましくは３０ｃｍ以上である。
【００５６】
（水分／イオン透過性）
本発明においては、上記無孔性親水性フィルムは、該フィルムを介して水と塩水（０．５質量％）とを対向して接触させた際に、測定開始４日後の水／塩水の栽培温度において測定した電気伝導度（ＥＣ）の差が４．５ｄＳ/ｍ以下であることが好ましい。この電気伝導度の差は、更には３．５ｄＳ/ｍ以下であることが好ましい。特に、２．０ｄＳ/ｍ以下であることが好ましい。この電気伝導度の差は、以下のようにして測定することが好ましい。
【００５７】
＜実験器具等＞
なお、本明細書の以降の部分（実施例も含む）において用いた実験器具、装置および材料は、（特に指定がない限り）後述する「実施例」の前の部分に示した通りである。
【００５８】
＜電気伝導度の測定方法＞
肥料は、通常イオンの形で吸収されるため、液中に溶けている塩類（あるいはイオン）量を把握することが望ましい。このイオン濃度を測定する手段として電気伝導度（ＥＣ、イーシー）を用いる。ＥＣは比導電率ともいい、断面積１ｃｍ2の電極２枚を１ｃｍの距離に離したときの電気伝導度の値を使用する。単位はシーメンス（Ｓ）が使われ、Ｓ/ｃｍとなるが肥料養液のＥＣは小さいので、１／１０００のｍＳ/ｃｍを使う（国際単位系ではｄＳ/ｍ（ｄはデシ）と表示する）。
実際の測定においては、上記した電気伝導度の測定部位（センサー部）にスポイトを用いて試料（例えば溶液）を少量乗せ、導電率を測定する。
【００５９】
＜フィルムの塩／水の透過試験＞
市販の食塩（例えば、後述する「伯方の塩」）１０ｇを水２０００ｍｌに溶解して、０．５％塩水を作製する（ＥＣ：約９ｄＳ/ｍ）。
「ざるボウルセット」を使い、ざる上に試験すべきフィルム（サイズ：２００〜２６０×２００〜２６０ｍｍ）を乗せ、該フィルム上に水１５０ｇを加える。他方、ボウル側に上記の塩水１５０ｇを加え、得られた系全体を食品用ラップ（ポリ塩化ビニリデンフィルム、商品名：サランラップ、旭化成社製）で包んで、水分の蒸発を防ぐ。この状態で、常温で放置して、２４ｈｒｓ毎に水側、塩水側のＥＣを測定する。
【００６０】
本発明においては、フィルムを介する植物の根の養分（有機物）吸収を容易とする点からは、上記フィルムは、所定のグルコース透過性を示すことが好ましい。このグルコース透過性は、下記の水／グルコース溶液の透過試験により好適に評価できる。本発明においては、上記フィルムは、該フィルムを介して水とグルコース溶液とを対向して接触させた際に、測定開始後３日目（７２時間）の水／グルコース溶液の栽培温度において測定した濃度（Ｂｒｉｘ％）の差が４以下であることが好ましい。この濃度（Ｂｒｉｘ％）の差は、更には、３以下、より好ましくは２以下（特に１．５以下）であることが好ましい。
【００６１】
＜フィルムの水／グルコース溶液透過試験＞
市販のグルコース（ブドウ糖）を用いて５％グルコース溶液を作製する。上記塩水試験と同様の「ざるボウルセット」を使い、ざる上に試験すべきフィルム（サイズ：２００〜２６０×２００〜２６０ｍｍ）を乗せ、該フィルム上に水１５０ｇを加える。他方、ボウル側に上記のグルコース溶液１５０ｇを加え、得られた系全体を食品用ラップ（ポリ塩化ビニリデンフィルム、商品名：サランラップ、旭化成社製）で包んで、水分の蒸発を防ぐ。この状態で、常温で放置して、２４ｈｒｓ毎に水側、グルコース溶液側の糖度（Ｂｒｉｘ％）を糖度計で測定する。
【００６２】
（根とフィルムの一体化）
後述する実施例１の条件（バーミキュライト使用）で、試験を行う。すなわち、サニーレタス（本葉１枚強）を２本用いて、３５日間、植物の生育試験を行う。
得られた植物−フィルムの系において、植物苗の根元で茎葉を切断する。根の密着したフィルムの茎がほぼ中心になるように、該フィルムを巾５ｃｍ（長さ：約２０ｃｍ）に切断して試験片とする。
【００６３】
ばね式手秤に市販のクリップを付け、上記で得た試験片の一方をクリップで固定して、ばね式手秤の示す重量（試験片の自重に対応＝Ａグラム）を記録する。次いで試験片の中心にある茎を手で持ち、下方に緩やかに引き下げて、根とフィルムが離れる（または切断される）際の重量（荷重＝Ｂグラム）をばね式手秤の目盛りから読み取る。この値から初期の重量を差し引き、得られた（Ｂ−Ａ）グラムを巾５ｃｍの引き剥がし荷重とする。
【００６４】
本発明においては、このようにして測定された剥離強度において、前記植物体の根に対して１０ｇ以上の剥離強度を示すフィルムが好適に使用可能である。この剥離強度は、更には３０ｇ以上、特に１００ｇ以上であることが好ましい。
【００６５】
（フィルム材料）
上述した「根と実質的に一体化し得る」性質を満足する限り、本発明において、使用可能な無孔性親水性フィルム材料は、特に制限されず、公知の材料から適宜選択して使用することが可能である。このような材料は、通常フィルムないし膜の形態で用いることができる。
より具体的には、このようなフィルム材料としては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、セロファン、酢酸セルロース、硝酸セルロース、エチルセルロース、ポリエステル等の親水性材料が使用可能である。
【００６６】
上記フィルムの厚さも特に制限されないが、通常は、３００μｍ以下程度、更には２００〜５μｍ程度、特に１００〜２０μｍ程度であることが好ましい。
【００６７】
本発明者らの知見によれば、植物の根がフィルムと一体化するまでの養分は、フィルム上の植物栽培用支持体に加えておくことが望ましい。
【００６８】
（養液）
本発明において使用可能な養液（ないし肥料溶液）は特に制限されない。例えば、従来の土耕栽培ないし養液土耕栽培において使用されてきた養液は、本発明においていずれも使用可能である。
【００６９】
一般には、水または養液として植物の生育にとって必要不可欠な無機成分としては、主要な成分として：窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）、カリウム（Ｋ）、カルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、硫黄（Ｓ）、微量成分として：鉄（Ｆｅ）、マンガン（Ｍｎ）、ホウ素（Ｂ）、銅（Ｃｕ）、亜鉛（Ｚｎ）、モリブデン（Ｍｏ）が挙げられる。
【００７０】
さらにこの他に、副成分として、珪素（Ｓｉ）、塩素（Ｃｌ）、アルミニウム（Ａｌ）、ナトリウム（Ｎａ）等がある。必要に応じて、本発明の効果を実質的に阻害しない限り、その他の生理活性物質も加えることができる。更に、グルコース（ブドウ糖）などの糖質、アミノ酸等を添加することも可能である。
【００７１】
（潅水手段）
潅水手段９は培土または不織布などの植物栽培用支持体４に、水あるいは養液を間歇的に少量ずつ供給するために用いることができ、植物栽培用支持体４のもつ緩衝機能を活かしながら栽培するためのものである。例えば、噴霧灌水や、水が貴重なイスラエルで開発された点滴チューブ（例えば、「ドリップチューブ」とも称される）であるが、植物栽培用支持体の上部からの潅水で作物の生育に必要な水および肥料をできるだけ少量供給する手段として用いることができる。
【００７２】
（蒸発抑制材・マルチング部材）
本発明においては、いわゆる「マルチング」を、好適に使用することができる。ここに、「マルチング」とは、植物の生長を助けるため、防寒・乾燥防止などを根元や幹などに施すために使用されるフィルム状あるいは板状などの材料を言う。このようなマルチングを用いた場合には、水分の有効利用性が高まるというメリットを得ることができる。
【００７３】
すなわち、本発明によるシステムでは、養液等３からフィルム２中に移動した水や養分が、フィルム２と一体化した植物の根によって直接吸収される以外に、フィルム２の表面から水蒸気として蒸発する傾向がある。このように蒸発する水蒸気を大気中に出来る限り逃がさないようにするために、植物栽培用支持体４を蒸発抑制材（マルチング部材）６で覆うことができる。
【００７４】
蒸発抑制材（マルチング部材）６で覆うことにより、フィルム２の上の蒸発抑制材（マルチング部材）６の裏面あるいは植物栽培用支持体４表面に水蒸気を凝結させ、水として利用することができる。
【００７５】
（蒸発抑制材の支え）
植物栽培用支持体４と蒸発抑制材（マルチング部材）６の間に空隙を設けるために、蒸発抑制材（マルチング部材）の支え５を水槽１の壁近くに配置する。支えの材料はフィルムに乗せて沈まない限り限定されず、プラスチック材料、金属材料、無機材料などから選ぶことが出来る。配置の場所も水槽の壁側に限らず、植物栽培用支持体４と蒸発抑制材６の間に空隙を持たせることが出来れば中央に有っても良い。
【００７６】
（栽培システム）
本発明においては、上記した構成を有する限り、これと組み合わせて使用すべき栽培システムは特に制限されない。本発明の栽培システムの特徴である、植物体の根をフィルム全体に均一に張らせ、植物体の生育を良好にし、フィルムの特定箇所への根の局在化を防ぐとこにより、根がフィルムを突き破ることが無く、栽培植物の高品質化を達成するための好適な栽培システムの態様を以下に述べる。
【００７７】
（好適なシステム）
図１を参照して、
水槽１に養液等３を加え、フィルム２を養液等３に接触させる。フィルム２に植物栽培用支持体４と蒸発抑制材（マルチング部材）６を配置し、その間に空隙１０を確保するために、蒸発抑制材（マルチング部材）６を浮かせる蒸発抑制材の支え５を配置する。蒸発抑制材（マルチング部材）６には植物体を植付け用孔７、および潅水手段９から養液等を潅水可能にする潅水用孔８を設ける。これらの孔は丸や多角形の穴またはスリット形状でも良い。
【００７８】
実施例５に示すように、マトリックスとマルチング部材が密着した場合とマトリックスとマルチング部材の間に空隙を設けた場合の差は明白で、空隙を設けることで根がフィルム全体に均一に張り、植物体の生育が良好で、根によるフィルムの貫通が生じない栽培が行える。また、実施例６に示すように、潅水量としてマトリックスが一度に吸収できる量を供給した後、この潅水量を消費するまで次の潅水を止めることで、根がフィルム全体に均一に張ることがわかる。
【００７９】
潅水手段９からの潅水する養液組成や量および潅水間隔は植物体の種類や栽培環境によって、栽培ステージ毎に変化させることが出来る。常時多めに潅水し植物栽培用支持体４に根を張らせる方法、植物栽培用支持体が一度に吸収できる最大限の量を潅水し、植物栽培用支持体４の水分が乾燥状態になるまで次の潅水を控える方法、および比較的短い間隔で少量の潅水を続け、植物栽培用支持体４の水分をやや乾燥気味に保つ潅水方法などを栽培ステージ毎に使い分けることができる。
【００８０】
（本発明の利点）
上記構成を有する本発明の栽培システムを用いることにより、養液等３に接触するフィルム２の上の植物栽培用支持体４と蒸発抑制材６の間に空隙が確保され、植物栽培用支持体４に潅水したときに生じる根の近傍の酸素不足を防ぐことができる。このため、根をフィルム全体に均一に張らせることができ、植物の生育を良好に保つと同時にフィルム２の一部に根が局在化することを防ぎ、根によるフィルム２の貫通を防止できる。
【００８１】
また、フィルム２下の養液等３に供給される水および養分、フィルム２上に供給される水および養分の量は、栽培ベッド１という閉じられた領域にあるため、地下水汚染、大地土壌の表層への塩の蓄積といった環境面で、更には、いずれも使用量は極めて少量ないしゼロであり、貴重な水資源の有効利用、肥料使用量の低減などといった栽培コスト面で極めて有利である。
【００８２】
また、本発明の植物栽培システムおよび植物栽培方法により、栽培すべき植物に対する水分ストレスの制御が極めて容易となり、該植物を高品質化することができる。
【００８３】
（各部の構成）
以下、本発明の栽培方法における各部の構成について詳細に説明する。このような構成（ないしは機能）に関しては、必要に応じて、本発明者による文献（ＷＯ  ２００４／０６４４９９号）の「発明の詳細な説明」、「実施例」等を参照することができる。
【００８４】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。
【実施例】
【００８５】
以下で用いた実験方法は、上述したものの他は、以下の通りである。
＜ｐＨの測定＞
ｐＨの測定は後述のｐＨメーターによって行った。標準液（ｐＨ７．０）で校正したｐＨメーターのセンサー部分を測定すべき溶液につけ、本体を軽く揺らし、値が安定するのを待ち、ＬＣＤ（液晶）表示部に表示される値を読み取った。
【００８６】
＜Ｂｒｉｘ％の測定＞
Ｂｒｉｘ％測定は後述の糖度計（屈折計）を用いて行った。測定溶液をスポイトでサンプリングし、糖度計のプリズム部分に滴下し測定後、ＬＣＤの値を読み取った。
【００８７】
<実験器具等＞
１．使用器具および装置 
１）ざるボウルセット：ざるの半径６．４ｃｍ（底面の面積約１３０ｃｍ2）
２）発泡スチロール製トロ箱：サイズ５５×３２×１５ｃｍ等
３）上皿電子天秤：Ｍａｘ．１Ｋｇ、（株）タニタ
４）ばね式天秤：Ｍａｘ．５００ｇ、（株）鴨下精衡所
５）ポストスケール：ポストマン１００、丸善（株）
６）電気伝導度計：ＴｗｉｎＣｏｎｄ
Ｂ−１７３、（株）堀場製作所
７）ｐＨメーター：ｐＨパル TRANSInstruments、グンゼ産業（株）、
コンパクトｐＨメーター（TwinpH）B-212  （株）堀場製作所
８）糖度計（屈折計）：ＰＲ２０１
、（株）アタゴ
【００８８】
２．使用材料
（土壌）
１）スーパーミックスＡ：水分約７０％、微量肥料入り、（株）サカタのタネ
２）ロックファイバー：栽培用粒状綿６６Ｒ（細粒）、日東紡（株）
３）バーミキュライト：タイプＧＳ、ニッタイ株式会社
（フィルム）
４）ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）：アイセロ化学（株）、厚さ４０μｍ
５）二軸延伸ＰＶＡ：ボブロン、日本合成化学工業（株）
６）親水性ポリエステル：デュポン社（株）、厚さ１２μｍ
７）浸透セロファン：（燻製作製用フィルム）（（株）東急ハンズ）
８）セロファン：二村化学工業（株）、厚さ３５μｍ
９）微孔性ポリプロピレンフィルム：ＰＨ−３５、（株）トクヤマ
１０）不織布：シャレリア（超極細繊維不織布）、旭化成（株）
【００８９】
（苗用種）
１１）サニーレタス：レッドファイヤー、タキイ種苗（株）
（肥料）
１２）原液ハイポネックス：（株）ハイポネックスジャパン
１３）大塚ハウス１号、２号、５号：  大塚化学（株）
（その他）
１４）伯方の塩：伯方塩業（株）
１５）ブドウ糖：ブドウ糖１００、（株）イーエスＮＡ
【００９０】
実施例１
（根とフィルムの一体化現象）
肥料濃度の根のフィルムとの一体化現象に与える効果を調べた。養液として、ハイポネックス１００倍希釈液、１０００倍希釈液、および水（水道水）を用いて、その効果を比較した。
【００９１】
約２０ｃｍ×２０ｃｍの無孔性親水性フィルム（ＰＶＡ）上に土壌として、バーミキュライト、またはロックファイバーを約３００ｍｌ配置した。この土壌内に、植物の苗として、サニーレタスの幼苗（本葉１枚強）を２本植え付けた。土壌として２種類、養液として３種類の合計６種類の系を作製した。養液量は各３００ｍｌであった。フィルム（ＰＶＡ）上には約２ｃｍの厚さの土壌を載せた。実験はハウス内で行い、自然光を使用した。栽培期間中の気温は０〜２５℃、湿度は５０〜９０％ＲＨであった。
【００９２】
水分蒸発量および養液のＥＣ値を、栽培開始１３日後、および３５日後にそれぞれ測定した。３５日後には、前述したように、根とフィルムの一体化現象の目安である「引き剥がし試験」を行った。
【００９３】
上記実験条件を纏めると、以下の通りである。
１．実験
１）フィルム：ＰＶＡ４０μｍ（アイセロ化学）
２００×２００ｍｍ
２）苗：サニーレタス幼苗（本葉１枚強）
３）土壌：バーミキュライト（細粒）、ロックファイバー６６Ｒ
４）溶液：水、ハイポネックス原液、１００倍希釈水溶液、１０００倍希釈水溶液
５）器具：ざるとボウルのセット
６）置き場所：ハウス（温度湿度制御無し）
【００９４】
７）実験方法：
ざる上のフィルム（２００×２００ｍｍ）上にバーミキュライト１５０ｇ（水分７３％、乾燥重量４０ｇ）あるいはロックファイバー２００ｇ（水分７９％、乾燥重量４０ｇ）を載せ、苗を２本植え付ける。該ざるを、２４０〜３００ｇの養液または水が張られたボール中に設置し、該フイルムを該養液あるいは水と接触させ、幼苗を栽培する。
８）栽培期間：１０月２９日〜１２月４日  
【００９５】
上記実験により得られた結果を、表１に示す。
ＥＣ：液肥追加前/追加後
【００９６】
【表１】
2008193980.tif 000003
【００９７】
（実験結果に対する記述）
上記した表１からわかるように、フイルム下に水を使用した場合に比較して、養液を使用した方が、植物の生育のみならず、根とフイルムの接着強度が著しく向上する。これは、植物がフィルムを介して、水のみならず肥料成分をも吸収していることを示している。更に、フイルムを介して水および肥料成分を効率良く吸収するためには、根がフイルム表面に強く密着することが必須であり、その結果として根とフイルムが一体化することになるものと考えられる。
【００９８】
実施例２
（塩水透過試験）
前述の＜フィルムの塩／水透過試験＞方法に従って、各種フィルムの塩透過試験を行った。フィルムはＰＶＡ、ボブロン（二軸延伸ＰＶＡ）、親水性ポリエステル、セロファン、ＰＨ−３５、超極細繊維不織布（シャレリア）の６種類である。
上記実験により得られた結果を表２に示す。
【００９９】
【表２】
2008193980.tif 000004
【０１００】
（実験結果に対する記述）
６種類のフィルムのうち、塩の透過性が大きなものは、超極細繊維不織布（シャレリア）、ＰＶＡ、親水性ポリエステルおよびセロファンであった。塩の透過性が小さいものがボブロンであった。塩の透過性が全く認められなかったものが微孔性ポリプロピレンフイルム（ＰＨ−３５）であった。本発明に好適に用いられるフイルムの塩透過性の観点から、微孔性ポリプロピレンフイルム（ＰＨ−３５）は不適であることがわかった。
【０１０１】
実施例３
（ブドウ糖透過試験）
前述の＜グルコース（ブドウ糖）透過試験＞方法に従って、各種フィルムのブドウ糖透過試験を行った。フィルムはＰＶＡ、ボブロン（二軸延伸ＰＶＡ）、セロファン、浸透セロファン、ＰＨ−３５の５種類である。
上記実験により得られた結果を表３に示す。
【０１０２】
【表３】
2008193980.tif 000005
【０１０３】
（実験結果に対する記述）
５種類のフィルムのうち、ＰＶＡ、セロファンおよび浸透セロファンはブドウ糖の透過性は良好であったが、ボブロンではブドウ糖透過性はほとんど認められなかった。又、ＰＨ−３５では透過性は全く見られなかった。この結果から、ブドウ糖透過性という観点からは、本発明に好適に使用されるフイルムはＰＶＡとセロファンであることがわかった。
【０１０４】
実施例４
（耐水圧試験）
前述したように、ＪＩＳＬ１０９２（Ｂ法）に準じた試験により、２００ｃｍＨ2Ｏの耐水圧試験を行った。
（実験結果）
フィルム種                              耐水圧（ｃｍＨ2Ｏ）
ＰＶＡフィルム（４０μｍ）                ２００以上
二軸延伸ＰＶＡ（ボブロン）                ２００以上
セロファン                                ２００以上
親水性ポリエステル                        ２００以上
超極細繊維不織布                          ０
【０１０５】
（実験結果に対する記述）
良好な耐水性を有するフイルムの、本発明における重要な役割は、該フイルム下の水がフイルムを通過してフイルム上に浸透した結果、植物が該フイルム中の水または養液を吸収する必要がなく、根とフイルムの一体化が損なわれることを防止すると同時に、フイルム下の微生物、細菌類、ウイルス類による植物の汚染を防止することである。
本実験結果から、フイルムの耐水圧という観点から、本発明に好適に使用できるフイルムとして、超極細繊維不織布のように孔を有する不織布、織布は不適であることがわかった。
【０１０６】
前述した実施例１、２、３に示すように、塩とブドウ糖の好適な透過性と同時に好適な耐水性を有するフイルムはＰＶＡ，セロファン、親水性ポリエステルなどの素材からなる無孔性親水性フイルムに限定され、該無孔性親水性フイルムによって、はじめて根とフイルムの一体化が生じることがわかった。
【０１０７】
実施例５
無孔性親水性フィルムを用いた栽培において、収量のアップと根のフィルム貫通を防ぐ目的で、フィルムに密着する根をフィルムの一部に偏在させないこと、および根の量を多くするための試験を行った。根に空気（酸素）を供給するために、マトリックスの上面に空間を設けること、あるいは蒸発抑制材（マルチング材）に孔およびスリットを入れた。
【０１０８】
（１）試験
１）ハウス試験条件
光：蛍光灯（昼白色  ４０Ｗ  東芝）６本／棚
温度：２０℃
CO2：制御なし
点灯：４：００〜２２：００
消灯：２２：００〜４：００
【０１０９】
２）栽培試験
水槽：育苗用トレー  サイズ３４×５４×８ｃｍ
フィルム：Hymec４０μｍ（メビオール(株)）  ５４×７４ｃｍ
マトリックス：２５S（不織布、メビオール（株））、ＭＣ−１（ピートモス系培土、兼弥産業（株））
蒸発抑制材（マルチング材）支え：塩ビパイプ（径13ｍｍ）で四角の枠作製
蒸発抑制材（マルチング材）：白黒マルチフィルム（大倉工業（株））、
発泡板（エスレンウッドパネル厚み１０ｍｍ（積水化成品工業（株））  ３２×５２ｃｍの長手方向中心に幅１０ｍｍのスリット（端から７ｃｍ、４ｃｍ）および１５ｃｍ間隔に１５ｍｍφの定植穴（端から１１ｃｍ（長）８．５ｃｍ（短））を開けた
【０１１０】
苗：小松菜（明菜２号、横浜植木（株））播種後２０日の苗
養液：大塚ハウス１号、２号標準処方（大塚化学（株））ＥＣ＝２．５  １０L
潅水：水  点滴チューブ（ネタフィム社（イスラエル））
【０１１１】
トレーに養液１０Ｌを加え、フィルムを浮かべ、フィルムの上にマトリックスを乗せた。マトリックスと蒸発抑制材（マルチング部材）が密着のケースでは、マルチング部材として白黒マルチフィルムを使用した。マトリックスと蒸発抑制材（マルチング材）の間に空隙を設けるケースでは、マルチング材として発泡板を塩ビパイプの枠に乗せた。マルチング部材の孔ないしスリットから小松菜の苗６本をトレー毎に植付け、人工光の棚に設置し栽培した。潅水は発泡板の中心に開けたスリットの上に点滴チューブを設置し、１〜３回／日の頻度で1株あたり５ｍLを潅水した。
【０１１２】
（２）結果
表４にマトリックスとして不織布の２５Sおよび培土とマルチング部材が密着した場合、および空隙を設けた場合について、１トレー６本の収穫重量(g)と同様条件のトレー数の中で根がフィルムを破った数を示す。
【０１１３】
収穫重量と根の貫通数                        *印は根の貫通あり
【表４】
2008193980.tif 000006
図２〜５に表４の収穫重量を測定したサンプルについて、フィルム裏側から観察した根の写真を示す。
【０１１４】
１）マトリックス２５Ｓ（不織布）とマルチングフィルムが密着した場合  
図２  フィルムの裏からの写真（２５Ｓ）
２）マトリックス培土とマルチングフィルムが密着した場合
図３  フィルムの裏からの写真（培土）
３）マトリックス２５Ｓの上面に空隙を設けた場合
図４フィルム裏からの写真（２５Ｓ）
４）マトリックス（培土）の上面に空隙を設けた場合
図５  フィルムの裏からの写真（培土）
【０１１５】
（３）実験結果に対する記述
図２は潅水によりマトリックスの２５Ｓとマルチングフィルムが密着し、フィルム上の空気層が無くなるために、根がフィルムの中心部を避けて酸素を求めフィルムの端（壁）に向かって偏在、集中している。このため根がフィルムを貫通するケースが多い。図３はマトリックスの培土とマルチングフィルムが密着した場合で、やはりフィルムの中心の根が少なく、端に集中している。
【０１１６】
図４（マトリックス:２５Ｓ）、図５（マトリックス:培土）は、フィルムを抑える塩ビパイプの枠の上に１０ｍｍ厚みの発泡板を置き、マトリックスの上面に空気層を設けた。フィルムの端に根が集中することなく、フィルム全体に均一に根が生長している。表４に示すように、マルチング部材とマトリックスの間に空隙を設け、空気層を持たせることで、収穫量も増え（根の貫通による収穫量アップは別にして）、根によるフィルム貫通も全く無かった。
【０１１７】
以上の結果より、根が端に集中するのは酸素不足の場合に、酸素を求めてフィルムの端（壁）に集中し、フィルム面の根が不均一となること、および根のフィルム貫通を引き起こす。一方、マトリックスの上面に空隙を設けて根に酸素を供給することで、フィルム全体に根が均一に生成し、端に局在化することもなく、植物の生育と根によるフィルムの貫通も生じないことがわかる。
【０１１８】
実施例６
無孔性親水性フィルムを使用した植物栽培において、水ストレスをかけた状態で収量をアップするために、根の量を増やすことが重要である。根は径が１００μｍオーダーの親根（１次根、２次根・・・）と１０μｍ程度の根毛の両者を増やすため以下の試験を行った。
【０１１９】
フィルムの一部に根を偏在させないため、潅水が培土全体に行き渡るように、一度の潅水量を多くした。根毛を増す方法として、酸素が根に供給されるよう、潅水間隔をあけて３〜７日間隔とした。
【０１２０】
１）試験
容器：プラスチック容器  サイズ２０×１３×５．５ｃｍ
養液：大塚化学（株）大塚ハウス１号、２号標準処方  ＥＣ＝２、水６００ｍｌ
フィルム：ハイメックフィルム厚み４０μｍ（メビオール（株）  ２２×３０ｃｍ
培土：ＭＣ−１（兼弥産業（株））５００ｍｌ（深さ２ｃｍ）
【０１２１】
マルチング：白黒マルチ（大倉工業（株））
潅水：大塚化学（株）標準処方  養液ＥＣ＝２、水
苗：小松菜（明采２号（横浜植木（株））播種後１６日
人工光：蛍光灯（昼白色４０Ｗ（東芝（株））照度約５０００Lx
試験期間：12.15〜.1.12（２８日間）
【０１２２】
２）試験条件
【表５】
2008193980.tif 000007
注  養液潅水には数字に枠、水潅水は枠無（単位：ｍL）
【０１２３】
容器に養液６００ｍｌを加え、フィルムを浮かせた。フィルム上に培土５００ｍｌを乗せ、スタート時の養液または水を１６０ｍｌ加え、小松菜の苗を植えつけた。白黒マルチフィルムに切り目をいれ、苗の周囲の培土を被覆し、容器を人工光の棚上で栽培した。
【０１２４】
３）結果
４週間栽培した後収穫した結果を表５に、No.２のフィルムの裏から見た根の写真を図６に示す。
【表６】
2008193980.tif 000008
（  ）内の数値は水（潅水）／養液（下）を１００とした値。
【０１２５】
４）実験結果に対する記述
フィルム下を養液として、養液の潅水は水だけの潅水より僅か１０％しか収量が増えない。また、フィルム下を水としてフィルム上から養液を潅水した場合、下を養液として上から水を潅水したときの半分となる。この結果から、フィルム下の養液の植物の生育に対する効果が非常に大きいことを示している。
【０１２６】
図６のフィルムの裏側から見た根の広がりを見ると、フィルム全体に均一に張っており、実施例５の結果も合わせ考えると間歇的な潅水が根の均一な生長に効果があることを示している。
また、水ストレスにより植物に蓄積される糖などの光合成生成物量を表すBrix値が高いものが得られた。
【産業上の利用可能性】
【０１２７】
植物体の根に酸素を十分供給することにより、健全な生育と根がフィルムを破るトラブルを防ぐことが出来、農産物生産の安定に寄与する。
【図面の簡単な説明】
【０１２８】
【図１】は、本発明の植物栽培システムの基本的な概念を示す模式断面図である。
【図２】は、実施例５においてマトリックス２５Ｓ（不織布）とマルチングフィルムが密着した場合におけるフィルムの裏からの写真（２５Ｓ）である。
【図３】は、実施例５においてマトリックス培土とマルチングフィルムが密着した場合におけるフィルムの裏からの写真（培土）である。
【図４】は、実施例５においてマトリックス２５Ｓの上面に空隙を設けた場合におけるフィルム裏からの写真（２５Ｓ）である。
【図５】は、実施例５においてマトリックス（培土）の上面に空隙を設けた場合におけるフィルムの裏からの写真（培土）である。
【図６】は、実施例６の表６中Ｎｏ．２のフィルム裏からの写真である。
【符号の説明】
【０１２９】
１    水槽（栽培ベッド）
２    フィルム
３    養液または水
４    植物栽培用支持体
５    蒸発抑制材（マルチング部材）の支え
６    蒸発抑制材（マルチング部材）
７    植物体植付け孔
８    潅水用孔
９    潅水手段（点滴チューブ）
１０  空隙
【図１】
2008193980.tif 000009
【図２】
2008193980.tif 000010
【図３】
2008193980.tif 000011
【図４】
2008193980.tif 000012
【図５】
2008193980.tif 000013
【図６】
2008193980.tif 000014