(57)【要約】【課題】農産物の栽培の自動化を行うためにシンプルで簡便なシステムを提供する。【解決手段】ロール状に巻かれたフィルムを繰り出しながら水槽中の水または養液の上を搬送し、収穫後のフィルムをロールに巻き取り、農産物の栽培を行うにあたり、フィルムを搬送手段として用い、培土の投入、播種、苗の植付けから生育、収穫まで連続栽培を行う。農産物への水または養液の供給は、水槽からフィルムを介して行う方法とフィルムの上部へ灌水する方法のいずれか、または両方で行う。【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が供給されながら搬送される該フィルム上で植物を栽培する植物栽培システム。
【請求項２】
ロール状に巻かれた前記フィルムが水槽に連続的に供給され、播種または苗の植付け段階から収穫まで水槽中を搬送される請求項１に記載の植物栽培システム。
【請求項３】
前記フィルム上に植物栽培用支持体を配置したことを特徴とする請求項１または２に記載の植物栽培システム。
【請求項４】
前記植物栽培用支持体上に蒸発抑制部材を配置したことを特徴とする請求項１〜３に記載の植物栽培システム。
【請求項５】
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１〜４に記載の植物栽培システム。
【請求項６】
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１〜５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、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６に記載の植物栽培システム。
【請求項８】
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６または７のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項９】
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６〜８のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項１０】
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６〜９のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の植物栽培システムを用いて、水槽中の水または養液上を搬送されるフィルム上で栽培することを特徴とする植物栽培方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の植物栽培方法において、該フィルムを水または養液の組成が異なる別の水槽に移動させる工程を含むことを特徴とする植物栽培方法。
【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、ロール状に巻かれたフィルムを繰り出しながら水槽中の水または養液（以降、養液等と言う）上を搬送し、収穫後のフィルムをロールに巻き取り、播種、苗の植付けから生育、収穫まで連続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、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、コロ、コンベアまたはロール等を配置し、フィルムを乗せ搬送することができる。
【０００３】
本発明によれば、フィルム上に少量の植物栽培用支持体を用いることも可能で、さらに植物支持体の上に蒸発抑制材を配置することもできる。また、潅水手段により植物支持体に養液等を潅水することもできる。
【０００４】
本発明によれば、水槽からなる栽培ベッド中でフィルムを栽培ステージごとに搬送させることができ、植物栽培の自動化が可能となり、植物工場の効率的な栽培システムとなる。
【０００５】
これまでの水耕栽培による植物工場は養液を多量に使用する、根が直接養液に接触する、栽培用パネルを使用する、および閉鎖型空間の全体を空調するなど、初期投資ならびに運転経費が高いといった問題点を抱えている。また、これらの課題のために作物の栄養価は劣る、葉菜類の硝酸態窒素を低減しにくいなどの問題点もある。
【０００６】
本発明は、水耕栽培による植物工場における上記の問題を解消することができる。更に、本発明の栽培システムでは、植物支持体、水、および肥料の使用量が極めて少ないため、環境負荷の低減および栽培コストを大幅に引き下げることができる。
【０００７】
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。更に、本発明の栽培システムによって、近年、問題視されている硝酸態窒素の含有量を減ずることも可能になる。
【背景技術】
【０００８】
これまでの植物工場とは、ウレタンフォームなどの培地を養液に浸漬または浮かせた状態で作物を栽培する水耕栽培で行われてきた。閉鎖型またはハウスなどの半閉鎖型の空間において、自然光または人工光を用いて光合成を行わせ、作物を生産する設備である。
【０００９】
栽培技術については、養液の成分・濃度・温度・酸素量・殺菌、光の種類・光量・照射時間などの制御・管理、また作物の生長に従って植物体の収容された容器の移動などの技術が開発されてきた。
【００１０】
閉鎖型の空間のため、一度病気が発生すると、区域全体の作物が全滅するなどの被害を受けることがあり、このような病気を防ぎ、管理のしやすさの点からも、培地には土壌を使用しないことが多い。
【００１１】
水耕栽培（植物工場）の技術体系は、作物の栽培に関しては環境制御技術、養液調整技術、給排水技術、培地調整技術、栽培容器技術に分けられ、作物を生産するために生長過程で必要となる技術に関しては機械化技術、省力化技術がある。環境制御技術に関しては光制御技術、温度・湿度制御技術、空気供給技術に分けることができる。また、機械化技術に関しては苗や作物の移動技術と整列技術に、省力化技術に関しては播種技術と収穫技術に分けることができる。
【００１２】
一般的な水耕栽培では、栽培パネルの孔に作物を固定したものをかん水槽（プール）の液面に配置し、パネルの下の養液から作物の根が直接、養分・水分を吸収する仕組みになっている。
【００１３】
水耕栽培（植物工場）の各技術要素についての課題を列挙する。
光制御技術に関しては、光は光合成を行うためのエネルギーとして不可欠であり閉鎖型の場合には太陽光以外に人工光の使用も必要となるが、人工光源の発熱は冷房コストを押し上げる問題がある。
【００１４】
温度・湿度制御技術に関しては、生長空間における温度・湿度すなわち空調は多大なエネルギーを必要とする問題がある。
【００１５】
空気供給技術に関しては、水耕栽培の場合根が水に浸った状態になるため、根は水中の溶存酸素を吸収する必要がある。そのため、栽培用水の溶存酸素を増すための工夫が必要であり、養液を循環する必要があるので多量の養液を溜めるタンクやポンプ、養液の曝気設備などの設置が必要となるなどの問題がある。
【００１６】
養液調整技術に関しては、栽培ベッドに供給する養液を調整する養液タンクと、この養液タンクに原液を供給する複数の原液タンクと、養液タンクおよび原液タンクの動作を制御する制御装置からなる。前述した通り多量の養液を使用するので設備投資が多大になる課題がある。
【００１７】
栽培容器技術に関しては、栽培パネルを多数使用するため、コスト低減や廃棄物として処理などの課題がある。
【００１８】
栽培トレーの移動おとび整列技術に関しては、機械化が求められている技術要素であるが、設備が複雑になりコスト的にも大きくなるという問題がある。
【００１９】
播種技術および収穫技術に関しては、栽培パネルや栽培トレーを繰り返し使用するためには、生長体から不要な根を除去したり洗浄の手間を省く技術が求められている。
【００２０】
【非特許文献１】「水耕栽培（植物工場）」平成１７年度  特許流通チャート  ３〜６６頁、８０〜１４９頁  独立行政法人  工業所有権情報・研修館  ２００６年３月
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を解消した植物工場における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、植物栽培の自動化を可能とするシステムを提供することにあり、特に植物体をフィルム上で栽培し、栽培ベッドである水槽上を移動しつつ、生長段階に応じ栽培条件を変え、播種または苗の植付けから収穫まで連続的に行うシステムを提供することである。
【００２２】
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。
【００２３】
本発明の他の目的は、栽培用水に溶存酸素を与える必要の無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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
本発明の他の目的は、栽培パネルを用い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。
【００２７】
本発明の他の目的は、栽培パネルを用いずに栽培するため、栽培パネルの移動および整列が不要で簡便な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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
本発明の他の目的は、栽培された植物体の硝酸態窒素を低減す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】
【００３３】
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ながら搬送される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。
【００３４】
本発明によれば、ロール状に巻かれた前記フィルムが水槽に連続的に供給され、播種または苗の植付け段階から収穫まで栽培ベッドとなる水槽中を搬送される植物栽培システムが提供される。
【００３５】
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。
【００３６】
本発明によれば、更に、植物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。
【００３７】
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。
【００３８】
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、根がフイルムと一体化し、フイ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。
【００３９】
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。
【００４０】
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、時間と共に該フィルムが水槽を移動しつつ栽培を行う自動化が可能な植物栽培システムおよび植物栽培方法が提供される。
【００４１】
また、栽培ベッドの水槽をいくつかに分割し、栽培ステージが進むに従って栽培ベッドの水槽の養液組成を変化させる植物栽培方法が提供される。
【００４２】
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ならびに量を変化させる植物栽培方法が提供される。
【００４３】
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。
【発明の効果】
【００４４】
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、ロール状に巻かれた前記フィルムが水槽に連続的に供給され、播種または苗の植付け段階から収穫まで栽培ベッドとなる水槽中を搬送される。植物体をフィルム上で栽培し、水槽上を移動しつつ、生長段階に応じ栽培条件を変え、播種または苗の植付けから収穫まで連続的に行うことができ、自動化が可能である。
【００４５】
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。
【００４６】
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されることがないので、植物の根が酸素不足に陥ることがない。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。
【００４７】
本発明の植物栽培システムによれば、栽培パネルを用いる必要がないため、栽培パネルの移動および整列が不要で簡便な植物栽培システムとなり経費の削減ができる。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
更に、本発明によれば、フィルム下の養液等の濃度を栽培ステージ毎に変化させること、およびフィルムの上から少量の水または養液を、量および時間を厳密に制御した状態で供給し、さらに栽培後期に水のみを供給することにより、容易に栽培植物中の硝酸態窒素量を大幅に低減できる。
【００５１】
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。
【００５２】
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】
【００５３】
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。
【００５４】
（植物栽培システム）
本発明の植物栽培システムは、水槽の水または養液にフィルムを連続的に供給し、フィルムを水槽内で移動しながら植物を栽培することを特徴とする植物栽培システムである。
【００５５】
図１は、本発明の植物栽培方法の基本的な一態様を示す側面図である。図１を参照して、この態様の植物栽培システムは、ロール状に巻かれたフィルムから連続的に繰り出されるフィルム２が水槽１の養液等３の液面を搬送され、数種の水槽１を経て巻き取られる態様である。
【００５６】
図２は、本発明の植物栽培システムの他の態様を示す側面図である。図２を参照して、この態様においては、ロール状のフィルム２の他にフィルム２の下に揚水布４を同様に、ロールで供給し、フィルム２と共に水槽１の養液等３の液面を搬送され、数種の水槽１を経て巻き取られる態様である。フィルム２下の揚水布４は養液等を吸い上げフィルム２に供給する役割がある。
【００５７】
図３は、本発明の植物栽培システムの他の態様を示す側面図である。図３を参照して、この態様においては、ロール状のフィルム２の他にフィルム２の上に不織布または布からなる植物支持体１０を同様に、ロールで供給し、フィルム２と共に水槽１の養液等３の液面を搬送され、数種の水槽１を経て巻き取られる態様である。フィルム２上の不織布または布は植物支持体１０として機能する。
【００５８】
図１の基本的態様は単独または、図２の基本的態様との組み合わせ、または図３の基本的態様との組み合わせ、または図２および図３の基本的態様との組み合わせで用いることができる。
【００５９】
複数の水槽１の中にある養液等３はそれぞれ成分および濃度は生育段階で異なるものを使用することができる。
【００６０】
図４及び図５は、フィルムの繰出し工程から巻き取り工程までの搬送方式を示す模式図あるいは模式断面図である。水槽１の中には養液等３を加温または冷却するために、熱水または冷却水を通す加熱・冷却ホース５を配置することができる。
【００６１】
図４を参照して、１）はフィルム２を水槽１の養液等３の液面を搬送する方式であり、２）は水槽１の養液等３の液面にフロート６を浮かべ、フィルム２をフロート６上に乗せて搬送する方式であり、３）は水槽１の養液等３の液面付近に配置されたコロまたはコンベア７の上にフィルム２を乗せて搬送する方式である。
【００６２】
図５を参照して、４）は水槽１の養液等３の液面付近に配置されたキャタピラ８の上にフィルム２を乗せて搬送する方式であり、５）は水槽１の養液等３の液面より上方に配置されたロール９の上にフィルム２を乗せて搬送する方式である。
【００６３】
ロール９を液面より上方に配置するのは、液面より上方の水槽壁面より上方にフィルム２を配置し、水槽１の外側にフィルム２を垂らすためである。これにより、根がフィルム２の端に行き止まりとならず、逃げがあるため、根によるフィルムの貫通が緩和される。また、潅水した過剰の養液等をフィルム２外に排出することができる。
【００６４】
フィルム２を搬送する力は１）フィルムの撒き取り力、２）養液等３を下流に流す力、３）コロ・コンベア７、キャタピラ８またはロール９の動力による力による。
【００６５】
図６はフィルム２の上部から養液等を潅水する方法を示す模式図である。
図６を参照して、１）はフィルム２が上に凹の状態の時に、植物支持体１０としての不織布または布に潅水する方法をいくつか示す。２）はフィルム２が上に凸の状態のときの潅水する方法を示す。フィルム２を上に凸にすることにより、植物の根が外に逃げることによりフィルム２を貫通することを防ぐと同時に潅水した過剰な養液等がフィルム２の側面から外に排出することができる。
【００６６】
（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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
（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。
【００７０】
（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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
（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。
【００７６】
（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。
【００７７】
＜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。
【００７８】
＜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。
【００７９】
＜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。
【００８０】
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。
【００８１】
＜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。
【００８２】
（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。
【００８３】
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。
【００８４】
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。
【００８５】
（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。
【００８６】
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。
【００８７】
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。
【００８８】
（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。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
（潅水手段）
本発明の潅水手段を示す図６において潅水手段１１は培土または不織布などの植物栽培用支持体１０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１０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。
【００９２】
（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。
【００９３】
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、植物支持体１０をマルチング部材１２で覆うことができる。マルチング部材１２で覆うことにより、フィルム２の上のマルチング部材１２の表面あるいは植物栽培用支持体１０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。
【００９４】
（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、フィルムの連続的な繰出しによる栽培の自動化、連作障害、農薬汚染、地下水汚染、塩類の土壌表層への集積などの軽減、および栽培植物の高品質化、低硝酸態窒素化など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。
【００９５】
１    水槽（栽培ベッド）
２    フィルム
３    養液または水
４    不織布
５    加熱・冷却ホース
６    フロート
７    コロまたはコンベア
８    キャタピラ
９    ロール
１０  植物支持体
１１  潅水手段（点滴チューブ）
１２  蒸発抑制材（マルチング材）
１３  繰り出し工程
１４  調整・播種・発芽・植付け工程
１５  生育工程
１６  仕上げ工程
１７  収穫・巻取り工程
【００９６】
（好適なシステム）
図７および図８に、ロール状のフィルム２および植物支持体１０である不織布を繰出し、水槽１の養液３の液面に浮かせ、種を播種し生育し、収穫および巻き取りまでの各工程の模式図を示す。すなわち、
【００９７】
図７を参照して、
１）繰出し工程１３はロール状のフィルム2および植物支持体１０（不織布）を繰出す工程である。  
２）調整工程１４は繰出されたフィルム２および植物支持体１０（不織布）を水槽１の養液３の液面に浮かせ、馴染ませる工程である。この工程でフィルム２または植物支持体１０（不織布）の上に更に植物支持体１０（培土）を乗せることも可能である。
【００９８】
３）播種工程１４は種を手動または自動的に播種する工程である。この工程で苗を植付けることも可能である。  
４）発芽工程１４は、急激な乾燥を防ぐため湿度を制御された空間にて発芽させる工程である。
【００９９】
図８を参照して、
５）生育工程１５は、作物を所定の大きさまで育てる工程である。  
６）仕上げ工程１６は、区分けした水槽１の養液を水または低い養液濃度、または硝酸イオンの入らない溶液とし、硝酸態窒素を低減させる工程である。  
７）収穫工程１７は、生育した作物を手動または自動的に収穫する工程である。  
８）巻取り工程１７は、フィルム２および不織布４を巻き取る工程である。
【０１００】
図７および図８を参照して、例えば、３０日で収穫する植物の場合、栽培ベッド（水槽）１の長さを３０ｍにすると、１日平均１ｍずつフィルム２を繰出すと、３０日後には栽培ベッドの端に到達する。すなわち、毎日１ｍずつを収穫することができる。
【０１０１】
植物支持体１０の上には間歇的に水または養液を供給するための潅水手段１１（点滴チューブ）から、制御された量の水あるいは養液を植物栽培用支持体８（土壌など）に供給でき、植物がフィルム2を介して摂取する水または肥料成分が不足した場合にそれを補うことができるというメッリトを得る。
【０１０２】
（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、ロール状に巻かれたフィルムを繰り出しながら水槽中の水または養液上を搬送し、収穫後のフィルムをロールに巻き取り、培土の投入、播種、苗の植付けから生育、収穫まで連続栽培することができ、植物栽培の自動化が容易に行える。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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。
【０１０５】
更に、本発明によれば、フィルム２下の養液等３の濃度とフィルム２の上方から少量の水または養液を、量および時間を厳密に制御した状態で供給し、栽培後期にフィルム下に水または硝酸イオンの含まれない養液を供給することにより、容易に栽培植物中の硝酸態窒素量を大幅に低減できる。
【０１０６】
本発明において上記したフィルム２下の養液３の濃度を変えるには、異なる濃度の養液３を収容した複数の水槽を用意し、フィルムを別個の水槽の間を移動させるだけで良い。
【０１０７】
（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。
【０１０８】
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】
【０１０９】
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。
【０１１０】
＜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。
【０１１１】
＜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。
【０１１２】
<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
【０１１３】
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）
【０１１４】
（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
【０１１５】
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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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）
【０１１９】
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  
【０１２０】
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
【０１２１】
【表１】
2008182909.tif 000003
【０１２２】
（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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
【表２】
2008182909.tif 000004
【０１２５】
（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。
【０１２６】
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。
【０１２７】
【表３】
2008182909.tif 000005
【０１２８】
（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。
【０１２９】
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
【０１３０】
（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。
【０１３１】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
フィルムを搬送手段とすることにより、植物栽培を自動化することができ、農産物の栽培を工業的に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０１３３】
【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側面図である。
【図２】は、本発明の植物栽培システムの、他の基本的な概念を示す側面図である。
【図３】は、本発明の植物栽培システムの、他の基本的な概念を示す側面図である。
【図４】は、本発明の植物栽培システムの搬送方式を示す模式図である。
【図５】は、本発明の植物栽培システムの、他の搬送方式を示す模式図である。
【図６】は、本発明の植物栽培システムの潅水方法を示す模式図である。
【図７】は、本発明の植物栽培システムの栽培工程前半を示す模式図である。
【図８】は、本発明の植物栽培システムの栽培工程後半を示す模式図である。
【符号の説明】
【０１３４】
１    水槽（栽培ベッド）
２    フィルム
３    養液または水
４    揚水布
５    加熱・冷却ホース
６    フロート
７    コロまたはコンベア
８    キャタピラ
９    ロール
１０  植物支持体
１１  潅水手段（点滴チューブ）
１２  蒸発抑制材（マルチング材）
１３  繰り出し工程
１４  調整・播種・発芽・植付け工程
１５  生育工程
１６  仕上げ工程
１７  収穫・巻取り工程
【図１】
2008182909.tif 000006
【図２】
2008182909.tif 000007
【図３】
2008182909.tif 000008
【図４】
2008182909.tif 000009
【図５】
2008182909.tif 000010
【図６】
2008182909.tif 000011
【図７】
2008182909.tif 000012
【図８】
2008182909.tif 000013