(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＦ１．５〜２．０（−３ｋＰａ以上−９．８ｋＰａ以下）の水分域における有効水分量が２５０リットル・ｍ-3以上４００リットル・ｍ-3以下であり、ｐＦ２．０〜３．２（−９．８ｋＰａ以上−１５５ｋＰａ以下）の水分域における有効水分量が３０リットル・ｍ-3以上である培地を、周辺土壌から隔離された状態とし、そこに栽培しようとする植物を植え付け、水又は液肥を供給して栽培することを特徴とする養液栽培による植物栽培方法。
【請求項２】
培地の容量が植物一個体当たり４リットル以上６リットル以下であり、設置した際、培地底面から上面までの高さが１０ｃｍ以上となる請求項１に記載の植物栽培方法。
【請求項３】
培地に水分センサーを設置し、灌水開始点をｐＦ１．５以上３．２以下とし、設定したｐＦ値に達した際に給液される植物一個体に対する水又は液肥の給液量が１５０ミリリットル以上４００ミリリットル以下であり、果菜類を栽培する請求項１又は２に記載の植物栽培方法。
【請求項４】
培地に水分センサーを設置し、灌水開始点をｐＦ２．４以上３．２以下とし、設定したｐＦ値に達した際に給液される植物一個体に対する水又は液肥の給液量が１００ミリリットル以上３００ミリリットル以下であり、糖度５％以上のトマト、メロン又はイチゴを栽培する請求項１から３のいずれかに記載の植物栽培方法。
【請求項５】
培地が、粒径０．１ｍｍ以下の粒子が５容量％以上５０容量％以下の浄水場発生土を含む請求項１から４のいずれかに記載の植物栽培方法。
【請求項６】
培地が、浄水場発生土、バーク堆肥及びピートモスからなる請求項５記載の植物栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に果菜類の野菜の育成方法に適した養液栽培による植物栽培方法であり、さらには特定の水分保持特性を有する培地を土壌と隔離した栽培用容器、袋等に充填し、水または液肥を自動的に効率よく供給することにより、品質の高い野菜を安定的に生産することを可能にする養液栽培による植物栽培方法である。
【０００２】
【従来の技術】
現在、主として普及している養液栽培方式を大別すると、湛液型循環式水耕、ＮＦＴ、固形培地耕がある。湛液型循環式水耕には、ベッド内に一定量の培養液をたたえておき、これを間欠的・多量に強制循環、あるいは、少量の液を瀑気しながら間欠的に循環、または、各ベッド交互に、多量に交換させる方式などがある。ＮＦＴは、緩傾斜をつけたフィルム利用による水路状のベッドに、上方から培養液を少しずつ流下させ、タンクに戻して、液を循環させる方法である。これらの方法は、培地が液相だけで構成され、根の呼吸に必要な酸素は溶存酸素として供給される。根圏が単純で、根圏環境の制御がし易いという特徴を持つため葉菜類を中心とした大規模な植物工場的生産方式に適している。
これに対して、固形培地耕は礫、ロックウール等の培地を用いた養液栽培方式で、培地に固相、液相、気相の三相を有し、最も土耕に近い養液栽培である。用いる培地の種類によって、無機培地耕と有機培地耕に大別され、無機培地耕には礫耕、砂耕、籾殻くん炭耕、バーミキュライト耕、パーライト耕、ロックウール耕があり、有機培地耕はさらに樹皮耕、ヤシ殻耕、ピートモス耕、おがくず耕、籾殻耕など天然有機物を用いるものとポリウレタン耕、ポリフェノール耕、ビニロン耕など有機合成物を用いるものがある。このうち、製鉄時に発生する残渣を用いるロックウール耕が安価で、保水性があり、化学的に不活性で培養液の組成にほとんど影響を与えない培地である等の理由から最も普及しており、施設園芸の重要品目である果菜類、切り花等の栽培に用いられている。
【０００３】
近年、消費者が野菜に求める品質は多様化し、色、つや、形等の外観的品質以外に、野菜に含まれる栄養的な成分に対し注目するようになってきている。野菜の内容成分を高める方法としては一般的に水分ストレスを与える処理がある。例えば高糖度トマトを生産する場合、防根シートや、隔離床等により根域を制限し、さらに節水することで植物に極端な水分ストレスを与えることが行われている（農業技術体系；作物栄養Ｖ．ｐ３２−３６、馬西ら；１９９６、岡田；１９９４、特開平１０−１２７１７７号公報、特開平９−１０７８２７号公報、特開平８−３０８４０６号公報、特開平１０−２７１９２４号公報）。
【０００４】
トマト等で普及が著しいロックウール栽培では野菜の品質向上を目的に行われている栽培方法としては、例えばトマトの糖度を高めるためには、間断給液や高塩類処理等、極端な水分ストレスを与えることが一般的に行われている。しかし、極端な水分ストレスは植物の根に大きな負担を与え、長期栽培が困難であったり、尻腐れ等の障害果が多発するため一般的に収量は減少し不安定となる。
【０００５】
本発明者らにより提案された養液栽培方法（特開２００１−１０３８５７号公報）は、使用する培地の保水性に特徴があり、易効性水分量（−３ｋＰａで保持される水分量〜−１００ｋＰａで保持される水分量）を１００リットル／ｍ3以上、望ましくは１５０リットル／ｍ3以上、且つ難効性水分量（−１００ｋＰａで保持される水分量〜−１６００ｋＰａで保持される水分量）を５０リットル／ｍ3以上、望ましくは７０リットル／ｍ3以上に調整された培地を用いることにより、植物の蒸散または培地表面からの蒸発によって培地中から水分が奪われた際、培地中の毛管力により急激な乾燥（−１００〜−１６００ｋＰａ）による乾燥害を防ぐことができる。また、枯死まで至らない程度の適度の水分ストレス（水分張力：−３０〜−５０ｋＰａ）を容易に、また安定的に植物に与えることが可能となり、例えば高糖度トマトの生産などが可能となるものである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
固形培地耕で広く使用されているロックウールは、保水量が多く、そのほとんどがｐＦ１．５〜２．０（−３ｋＰａ以上−９．８ｋＰａ以下）の水分域にほとんど含まれ、ｐＦ２．０（−９．８ｋＰａ）以上では毛管連絡が切れ、ほとんど水分を保持しない特徴を持つ。したがって、一度乾燥してしまうと、再び灌水しても毛管現象によるマット内の水分の拡散は期待できないため、栽培期間中は常にマット内の水分をあるレベル以上に維持する必要がある。しかし、ｐＦ １．５〜２．０の水分域は植物にとって、養水分吸収が最も行いやすく、そのため、養水分を過剰に吸収し栄養生長過多になりやすく、また、過剰に給液された場合には培地内が過湿となり過湿害を引き起こしやすい。また、果実の糖度を上げるために植物に水分ストレスを与える場合には、培地内水分が培地内の空隙に働く毛管力によって保持される水分域ｐＦ２．０〜２．２以上にすることが必要であるが、これらの培地を用いた場合にはｐＦ２．０〜２．２以上では有効水分がないために、植物の水分ストレス域に保つことが難しく、節水処理を行った際には植物に極度の水分ストレスを与えてしまい、トマトの糖度が高まったとしても収量が減少する場合がある（最新養液栽培の手引き；（社）日本施設園芸協会編）。ロックウール以外にもピートモス、パーライト、籾殻くん炭等があるが、いずれも同様な特性を有している。
【０００７】
これらを解決する手段として、ｐＦ１．８〜２．７の間で良好な保水性を有し、さらに粒子が崩れにくく、従来使用されているロックウール、籾殻くん炭、ピートモス等と比べ制御性よく水、液肥等を施すことができる、潅水ホースが設けられた栽培用容器に硬質な多孔質粒子よりなる培地を装入し液肥混入機を使用して点滴潅水する栽培方法が提案されている（特開平５−１７６６４２号公報）。糖度の高いトマトやメロンを栽培する場合には、水分ストレスをかけるために培地内のｐＦ値を高く維持することが必要であり、例えばｐＦ２．４前後を維持する場合には、培地がその水分域に有効水分を保持していることが必要であるとともに、水分センサーを設置し目的とするｐＦ値を維持するように給液制御することが必要となる。その際、植物１個体当たりの培地量や１回当たりの灌水量が重要となる。上記の点滴潅水する栽培方法では特に培地量、灌水量については規定してなく、灌水量によってはｐＦ１．８〜２．４の水分域を大きく変動することが予想され、比較的糖度の高いトマトやメロン等を安定的に生産することは難しい。
【０００８】
本発明者らにより提案された前記養液栽培方法では、難有効水分量について規定し、緩衝力の高い培地としているが、難有効水分域での緩衝力は期待できるものの、培地内水分をｐＦ３．２以上の水分域で制御した場合には、植物にとって極めて強い水分ストレスが与えられることになり、例えばトマトでは、高糖度のトマトが収穫できたとしても根の吸収機能、光合成機能等植物の生理機能に大きなダメージを与えることとなり、収量が大幅に減少することが予想される。そのため、実際の生産場面では高糖度によって差別化を目的とした一部の生産者に受け入れられたとしても一般的な技術にはなりにくい。
従って、本発明の目的は、植物が養水分を過剰に吸収し栄養・生殖生長のバランスを崩すことなく、適度な水分条件を維持することが可能であり、また水分ストレス条件を安定的に維持することが可能で、高糖度トマト等、品質の高い果実の収量を極力減らすことなく安定的に栽培することが可能な養液栽培による植物栽培方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記した養液栽培による栽培方法を達成することを目的として鋭意研究した結果、従来使用されている培地に比べ、ｐＦ２．０以下の有効水分量が適度に少なく、かつｐＦ２．０〜３．２の有効水分量が多い水分保持特性を有する培地を用いること、さらに適当な培地の容量、高さを設定し、水分センサーを用いて給液制御して養液栽培を行うことにより、上記した目的を達成し得ることを見出し本発明を完成させた。
即ち、本発明は、ｐＦ１．５〜２．０（−３ｋＰａ以上−９．８ｋＰａ以下）の水分域における有効水分量が２５０リットル・ｍ-3以上４００リットル・ｍ-3以下であり、ｐＦ２．０〜３．２（−９．８ｋＰａ以上−１５５ｋＰａ以下）の水分域における有効水分量が３０リットル・ｍ-3以上である培地を、周辺土壌から隔離された状態とし、そこに栽培しようとする植物を植え付け、水又は液肥を供給して栽培することを特徴とする養液栽培による植物栽培方法である。
好ましくは、本発明は、上記の栽培方法において、培地の容量が植物一個体当たり４リットル以上６リットル以下であり、設置した際、培地底面から上面までの高さが１０ｃｍ以上となる植物栽培方法である。
また、好ましくは、本発明は、上記栽培方法において、培地に水分センサーを設置し、灌水開始点をｐＦ１．５以上３．２以下とし、設定したｐＦ値に達した際に給液される植物一個体に対する水又は液肥の給液量が１５０ミリリットル以上４００ミリリットル以下であり、果菜類を栽培する植物栽培方法である。
また、好ましくは、本発明は、上記栽培方法において、培地に水分センサーを設置し、灌水開始点をｐＦ２．４以上３．２以下とし、設定したｐＦ値に達した際に給液される植物一個体に対する水又は液肥の給液量が１００ミリリットル以上３００ミリリットル以下であり、糖度５％以上のトマト、糖度１０％以上のメロン又は糖度６％以上のイチゴを栽培する植物栽培方法である。
また、好ましくは、本発明は、上記栽培方法において、培地が、粒径０．１ｍｍ以下の粒子が５容量％以上５０容量％以下の浄水場発生土を含む植物栽培方法である。
更に好ましくは、本発明は、上記栽培方法において、培地が、浄水場発生土、バーク堆肥及びピートモスからなる植物栽培方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明では、使用する培地は、ｐＦ１．５〜２．０（−３ｋＰａ以上−９．８ｋＰａ以下）の水分域における有効水分量が２５０リットル・ｍ-3以上４００リットル・ｍ-3以下、望ましくは３００リットル・ｍ-3以上３５０リットル・ｍ-3以下であり、かつｐＦ２．０〜３．２（−９．８ｋＰａ以上−５０ｋＰａ以下）の水分域における有効水分量が３０リットル・ｍ-3以上、好ましくは５０リットル・ｍ-3以上である水分保持特性を有するものである。
このような水分保持特性を有する培地は、従来、固形培地耕用の培地として使用されているロックウール等に比べ、ｐＦ１．５〜２．０（−３ｋＰａ以上−９．８ｋＰａ以下）における有効水分量が少ないために、過剰な給液によって植物が過剰に養水分を吸収し、植物が栄養生長過多になることが少ない。さらに、厚層多腐植質黒ボク土において，ｐＦ２以下の領域でガス拡散低下によって根は阻害されることから（農業技術体系、土壌と根圏  ｐ３９〜４５）、ｐＦ２．０以下に多量の水分を保持するロックウールでは過湿によって生育阻害を引き起こす場合がみられる。また、ｐＦ２．０〜３．２の水分域における有効水分量が多いために、給液量の減少によってｐＦ２．０以上になっても、培地内水分が急激に低下することがないため、植物が極端な水分ストレスに曝されることが少ない。例えば、糖度の高いトマト等、高品質野菜を生産するために節水栽培を行うような場合には、ロックウール、籾殻くん炭等を培地として使用して節水を行った場合には、ある程度糖度を高めることが可能であるが、ｐＦ２．０以上になると極端に培地内水分が少なくなるために、植物が極端な水分ストレスにさらされる危険性が高く、ある程度糖度を高める効果があるが、収量が極端に低下する危険性がある。一方、本発明で用いる上記培地を使用した場合には、ｐＦ２．０以上でも有効水分量が高いために、植物が極端な水分ストレスを受けることなく、安定的に高いｐＦ値の水分域を維持することができ、収量をそれほど落とすことなく、尻腐れ果の発生を極力抑えて、糖度の高いトマトを得ることができる。
【００１１】
このような水分保持特性を持った培地は、非有機質系資材と有機質系資材とを適当な割合で混合し、篩い分けし、得られる培地の水分保持特性を、例えば加圧板法（土壌環境分析法、博友社、５４〜５７頁）により測定することによって得ることができる。即ち、ｐＦ１．５〜２．０（−３ｋＰａ以上−９．８ｋＰａ以下）の範囲及びｐＦ２．０〜３．２（−９．８ｋＰａ以上−５５ｋＰａ以下）の範囲の加圧下において培地に保持される水分量をそれぞれ測定して有効水分量を求め、それぞれの加圧下での有効水分量、即ち、ｐＦ１．５〜２．０の水分域における有効水分量が２５０リットル・ｍ-3以上４００リットル・ｍ-3以下、好ましくは３００リットル・ｍ-3以上３５０リットル・ｍ-3以下であり、かつｐＦ２．０〜３．２の水分域における有効水分量が３０リットル・ｍ-3以上、好ましくは５０リットル・ｍ-3以上である水分保持特性を有する培地を選択することによって得ることができる。
ここで用いる非有機質系資材としては、例えば、浄水場発生土；森林土壌（赤土、黒土、マサ土など）、水田土壌、畑土壌等の一般土壌；ゼオライト、バーミキュライト、パーライト等の無機物；木片、もみがら、食品汚泥等の植物質資材を炭化した炭化物などが挙げられる。これらの非有機質系資材はそれぞれ単独で用いてもよく、これらの２種以上を混合して用いてもよい。有機質系資材としては、例えば、バーク堆肥、ピートモス、ヤシガラ解砕物、もみがらなどが挙げられる。本発明の培地に用いる非有機質系資材の好ましい例としては、浄水場発生土を挙げることができる。浄水場発生土は浄水処理過程で発生する沈積泥土（浄水汚泥）を濃縮脱水した浄水ケーキが望ましい。凝集剤としてポリ塩化アルミニウムや硫酸アルミニウムを添加して沈殿処理され、無石灰処理により脱水されたものが望ましく、また、加圧法あるいは乾熱法によって得られる浄水場発生土が好ましい。更には、浄水場発生土は、目開き６ｍｍの篩を通過し、粒径０．１ｍｍ以下の粒子が通常５容量％以上５０容量％以下、好ましくは１０容量％以上４０容量％以下の構成を有するのが望ましい。あるいは、浄水場発生土は、造粒機とロータリーキルンにより造粒されたものが好ましい。
本発明の培地において浄水場発生土を非有機質系資材として用いる場合、浄水場発生土を単独で用いても必要に応じて他の非有機質系資材と組み合わせて用いてもよく、浄水場発生土と必要に応じて他の非有機系資材と共に有機質系資材と適当な割合で混合して本発明の好ましい培地が得られる。
【００１２】
他の非有機質系資材である森林土壌（赤土、黒土、マサ土など）、水田土壌、畑土壌等の一般土壌；ゼオライト、バーミキュライト、パーライト等の無機物；木片、もみがら、食品汚泥等の植物質資材を炭化した炭化物などは、通常培地用に用いられるものをそのまま使用することができる。これらの非有機質系資材は、通常粒径が１０ｍｍ以下、好ましくは６ｍｍ以下のものが望ましい。
有機質系資材として用いるバーク堆肥、ピートモス、ヤシガラ解砕物、もみがらなども、通常培地用に用いられるものをそのまま使用することができる。これらの有機質系資材は、通常粒径が１０ｍｍ以下、好ましくは６ｍｍ以下のものが、通常２０容量％以上、好ましくは、６０容量％以上の構成を有するものが望ましい。
本発明で使用する培地の好ましい組み合わせとしては、例えば、浄水場発生土と、バーク堆肥及びピートモスと、更に必要に応じてヤシガラ解砕物及び/又はもみがらとを用いる組み合わせなどが挙げられる。いずれにせよ、浄水場発生土を非有機質系資材の一つとして用いるのが好ましい。非有機質系資材と有機質系資材との混合割合は、容量比で通常５：９５〜７０：３０であり、好ましくは、３０：７０〜６０：４０である。本発明で用いる培地には、通常使用されるリン酸肥料、カリ肥料、窒素肥料を必要に応じて添加してもよく、植物病原菌に拮抗性を有する拮抗微生物を添加してもよく、また培地の物理特性を調整するために必要に応じて土壌改良剤を添加してもよい。
【００１３】
本発明で使用する培地は、例えば成形された容器あるいは栽培用袋に詰められて周辺土壌から隔離された状態とされるが、その培地の容量が植物一個体当たり４リットル以上６リットル以下、好ましくは４．５リットル以上５．５リットル以下であることが望ましい。ここで言う培地の容量とは、培地を例えば容器あるいは袋に通常の方法で詰めて、特に圧力などを架けることなく培地自身の重さで調整された時の培地の容量を指す。培地を例えば栽培用の袋や容器に詰めて栽培を行う際には、培地の詰め作業、運搬、設置等に労力を必要とすることから、培地は植物に適したものであることが基本となるが、それ以外に軽量であり、必要容量が少ないことが望ましい。培地容量を植物一個体当たり４リットル以上６リットル以下であることにより、培地が有する物理的緩衝力を失うことなく、設置作業等に支障がない程度まで、培地を軽量化することができる。
【００１４】
本発明では培地を周辺土壌から隔離された状態に置くために、例えば成形された容器あるいは栽培用袋に培地を詰めた際、培地底面から上面までの高さが１０ｃｍ以上であるのが好ましい。この時に培地が占める面積は培地の上記した容量等から自ずと決定される。培地内に含まれる水の多くは重力水によって底面へ移動し、培地内の水分状態は培地の量および高さによって大きく左右される。培地に飽和容水量以上の給液を行った場合には、培地の高さが低いほど、飽水状態である培地の比率が高くなり、植物は過湿により根が酸欠状態となる危険性が高くなる。しかし、培地の高さが１０ｃｍ以上と高くなれば、培地容積に対し重力水で下方へ移動する水の量が多くなり、すなわち、飽水状態となる培地の比率が少なくなることから、給液量の増減、天候の変化によって過剰な給液が行われた場合には、培地内の水分が直ちに排水され適度な水分域に保つことができ、植物の生育にとって安定した環境が維持できる。
【００１５】
本発明では培地に水分センサーを設置し、灌水開始点をｐＦ１．５以上３．２以下、好ましくはｐＦ２．０以上３．０以下とし、植物１個体に対して１回の灌水量を１５０ミリリットル以上４００ミリリットル以下に設定することで果菜類の野菜を好ましく栽培することができる。ここで使用する水分センサーとしては、感知部に素焼き、セラミックを使用し、培地のある時点での保持水分のｐＦ値を測定できるテンシオメーター（土壌肥料用語事典、農文協、６０頁）が使用できる。水分センサーの設置場所は植物の根域内であり、通常灌水位置から同心円上に５〜１０ｃｍの範囲で、さらに深さが５ｃｍ以上１５ｃｍ以下の範囲であれば何処でもよい。灌水開始点がｐＦ１．５以上３．２以下の範囲で設定され、１回の灌水量を１５０ミリリットル以上４００ミリリットル以下に設定することで果菜類の好ましい栽培が可能となる。生育や収量の調整については設定ｐＦ値、灌水量を設定することにより可能である。
上記した栽培方法を実際に実施するには、まず最初に培地へ潅水して水又は液肥を飽水状態で供給し、その後、潅水することなく放置し、ｐＦ値が設定した値になった時点で一定量の水又は液肥が潅水により供給され、その後再び放置し、設定されたｐＦ値に再び達した時点で再度潅水され、この工程を繰り返して養液栽培による植物栽培が実施される。
【００１６】
本発明では上記と同様、培地に水分センサーを設置し、自動給液によって行う栽培系において、灌水開始点をｐＦ２．４以上３．２以下とし、植物一個体に対して一回の灌水量を１００ミリリットル以上３００ミリリットル以下にすることにより、糖度の高いトマト、メロン、イチゴの好ましい栽培を可能にする。本発明で用いる培地の特徴として、ｐＦ２．０〜３．２の水分域に含まれる有効水分量が従来使用されるロックウール、パーライト、籾殻くん炭等に比べ多いため、水分センサーを用い、ｐＦ２．４〜３．２の水分域を調整することが可能であり、さらに灌水開始点に達したときに給液される給液量が一定であるため、設定したｐＦ値を安定的に維持することが可能である。これにより、トマト、メロン、イチゴ等、水分ストレスによって果実内の糖度を高め、品質の向上が図れる果菜類野菜を栽培する場合には、果実内糖度を高める効果があり、さらにｐＦ値の変動が少なく、極端に強い水分ストレスを受ける場合が少ないために、収量の低下や尻腐れ果等の障害果の発生を極力抑えることができる。このような栽培方法によって、高められる糖度として、トマトの場合は５％以上好ましくは６％以上、メロンの場合は１０％以上好ましくは１２％以上、イチゴの場合は６％以上、好ましくは８％以上である。ここで糖度とはＢｒｉｘ糖度を指し、可溶性固形物の量を表す単位で、その溶液の屈折率と等しい屈折率を持つ、２０℃のショ糖溶液の重量％濃度を意味する。
上記した栽培方法で適用できる作物としては、水分ストレスにより品質を向上させることができる植物であれば、トマトの他にメロン、イチゴ、ナス、ピーマン等の果菜類に使用することができる。
【００１７】
本発明の養液栽培による植物栽培を実際に実施するには、培地を周辺土壌から隔離された状態とし、そこに栽培しようとする植物を植え付け、水又は液肥を供給して栽培する、通常の養液栽培により行うことができる。例えば、長さ方向が１００〜１２０ｃｍの防水シートで本発明で用いる培地を包含し、栽培床を構成して栽培を行うこともでき、また、防水シート製の容器又は袋に培地を詰めて栽培を行うこともできる。防水シートは水と根を通さない素材のものが好ましく、ポリオレフィン系（ポリエチレン、ポリプロピレン）フィルム、フッ素系フィルム、合成樹脂フィルム、防根シート、生分解性プラスティックフィルム等を使用することができる。また、プラスティック、鉄骨、コンクリート、木材等で、上端が広く開口した固定式栽培床を構成し、これに培地を詰め、栽培床を作成して行うこともできる。こうして設置した栽培床内に点滴及び散水方式の灌水チューブを設置し灌水を行う。灌水を行う際には、水又は通常の植物栽培に用いる培養液等の液肥のいずれを用いてもよい。
【００１８】
次に実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何等制限されるものではない。
【００１９】
実施例１
本実施例で用いた培地の組成はピートモス：バーク堆肥：浄水ケーキ＝３０：２５：４５％v/vであり、使用した浄水ケーキは目開き６ｍｍの篩いを通過し、その内粒径が０．１ｍｍ以下である粒子を約３０％v/v含むものであった。この培地は、ｐＦ１．５〜２．０の水分域における有効水分量が２９５リットル・ｍ-3であり、ｐＦ２．０〜３．２の水分域における有効水分量が８１リットル・ｍ-3の水分保持特性を有していた。
（１）試験方法
上記の本発明培地の保水性について、他の培地と比較調査を行った。調査方法は加圧板法により行い、ｐＦ１．５〜３．２までの体積含水率の変化について調査した。比較例としてロックウール粒状面（細粒）と籾殻くん炭を使用した。ロックウール粒状面（細粒）と籾殻くん炭のそれぞれの水分保持特性は、ロックウール粒状面（細粒）の場合ｐＦ１．５〜２．０の水分域における有効水分量が６１２リットル・ｍ-3で、ｐＦ２．０〜３．２の水分域における有効水分量が１５リットル・ｍ-3であり、籾殻くん炭の場合ｐＦ１．５〜２．０の水分域における有効水分量が５１２リットル・ｍ-3で、ｐＦ２．０〜３．２の水分域における有効水分量が２５リットル・ｍ-3であった。
【００２０】
（２）結果
図１は供試培地のｐＦ値の違いによる体積含水率の変化を示している。ロックウールと籾殻くん炭の体積含水率はｐＦ１．５から急激に低下し、ｐＦ２．０〜２．４以上ではほとんど減少がみられなかった。一方、上記の本発明の培地はｐＦ１．５から１．８までに急激に低下したものの、ｐＦ１．８以上では緩やかに低下し続けた。
以上から、本発明の培地はｐＦ２．０以下の水分域における有効水分量は他の培地に比べ比較的少ないが、ｐＦ２．０以上では有効水分量が他の培地に比べ高いことから、過湿状態に長く維持されることがなく、更に、培地内水分含有量が少なくなる乾燥条件下において、緩やかに水分を供給することが予想され、物理的緩衝力が高いことが明らかとなった。
【００２１】
実施例２
栽培用培地の形状を検討する際、給液された水分の移動と水分保持特性と最も関連のある重要な要因として培地の高さがある。本実施例では本発明の培地を栽培用培地として使用する際に、適正な高さを検討した。
（１）試験方法
培地に過剰に給液された場合、植物の根が酸欠状態となるのを避けるためには、気相率が１５〜２０％以上確保されていることが望ましい。本実験ではまず、本発明の培地の含水率と気相率の関係について求めることとした。さらに、培地の適正な高さを求めるため、次の実験を行った。供試した培地は実施例１と同じものとした。内径の直径が１０５ｍｍの塩ビ管を用意し、これを長さ５ｃｍ間隔で切断したものを積み重ねることにより、高さの異なる円筒形の容器を設定した。これら容器には底部から培地が洩れないよう網を取り付けた後、本発明培地を詰めた。次に水を加え飽和状態とし、深さ２〜３ｃｍの深さまで水を溜めたトレイに培地を詰めた円筒管の容器を設置し２４時間放置した。２４時間後個々の容器をトレイから取り出し、５ｃｍ間隔で分断された塩ビ管をそれぞれ中の培地がこぼれないように取り出し培地の含水率を求めた。処理は円筒管の高さについて、１０、１５、２０、２５ｃｍを設定した。培地の組成は実施例１と同様とした。
【００２２】
（２）結果
図２は、本発明の培地の含水率と気相率の関係について示している。培地内の気相率は含水率が高まるにつれ低下し、気相率が２０％以上維持するためには、含水率が６０％以下である必要が認められた。
図３は円筒管を用いて実験を行った培地の高さと含水率の関係について示している。例えば高さ２５ｃｍの培地の場合には、その培地での０〜５ｃｍ、５〜１０ｃｍ、１０〜１５ｃｍ、１５〜２０ｃｍ及び２０〜２５ｃｍの高さにおけるそれぞれの培地の含水率を測定してその測定値を図３のグラフに示した。
すべての処理区について、培地が高くなるに従い、含水率は低下し、培地高さが高さ０〜５ｃｍでは６３〜６５％であったが、５〜１０ｃｍでは６０％以下を示した。
以上から、本発明の培地を栽培用培地として使用する場合には、過剰に給液され過湿になるのを回避するために、培地底面から上面までの高さが、１０ｃｍ以上にすることが望ましい。
【００２３】
実施例３
本実施例では、本発明の培地を栽培用として使用する際に適正な培地量を求めることとした。
（１）試験方法
供試植物はトマト“ハウス桃太郎”を用い、本葉６〜７枚に展開した苗を培地を詰めたバッグに植え付け、点滴チューブを配置し給液を行ない、５段果房まで収穫を行った。供試した培地はピートモス：バーク堆肥：浄水ケーキ＝３０：２０：５０％v/vとした。浄水ケーキはリン酸吸収係数が高いことから、生育初期のリン酸欠乏を回避する意味で、あらかじめリン酸肥料がケーキ１リットルに対してリン酸分として２０００ｍｇ相当添加してあるものを使用し、目開き６ｍｍの篩いを通過したものを供試した。リン酸肥料はリンスター３０を使用した（リンスターは、リン酸液と苦土石灰など塩基性物質を反応させて製造される。ｐＨは６．０程度，主成分はリン酸一，二石灰，リン酸一，二苦土などであり，ク溶性と水溶性のリン酸と苦土を保証する。微細結晶のため，ク溶性リン酸よりもうすい有機酸に溶ける部分が多い特徴があり，このためリン酸は溶出しやすいので速効性で，肥効の持続性もあり，他の肥料とも配合使用できるので多くの土壌に適する）。この培地は、ｐＦ１．５〜２．０の水分域における有効水分量が２７１リットル・ｍ-3であり、ｐＦ２．０〜３．２の水分域における有効水分量が６６リットル・ｍ-3の水分保持特性を有していた。
給液の制御方法は、培地内にテンシオメーター（セラミック式水分センサー：藤原製作所製）を感知部が深さ１０ｃｍになるように設置し、ｐＦ２．６を灌水開始点とし１回の灌水量は灌水量の約１０％がバッグ外に排出されるように設定した。培地量の設定は培地を詰める袋の容量を変えることにより株あたり２、３、４、５、６、７、８リットルと設定し、個々の処理について培地高さが１５〜２０ｃｍの高さになるように形状を調節した。調査はトマトの収穫量、品質の指標としてBrix糖度を測定した。
【００２４】
（２）結果
表１は培地容量の違いがトマトの収量、品質および障害果発生率に及ぼす影響について示している。トマトの収量は、培地量の増加に伴い増加し、培地量が２および３リットルでは極端に少なかった。糖度については収量と負の相関にあり、培地量６リットル以上では６．５％以上であるのに対して、７および８リットルでは５．０％以下と低い値となった。ここでＢｒｉｘ糖度とは、可溶性固形物の量を表す単位で、その溶液の屈折率と等しい屈折率を持つ、２０℃のショ糖溶液の重量％濃度を意味する。また、尻腐れ発生率については、培地量が少なくなるに従い高くなり、特に２および３リットルでは３５％以上と極端に高い値となった。
以上から、果実の品質が高く、安定した収穫を得るためには、本発明培地を１株あたり４リットル以上６リットル以下であることが望ましい。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
実施例４
本実施例では実際にトマト、メロン、イチゴを栽培し、栽培期間中における培地内のｐＦ値の変動を調査するとともに、各作物の収量および品質についても調査を行った。
（１）試験方法
供試品種について、トマトは“ハウス桃太郎”、メロンは“アムス”、イチゴは“女峰”とした。定植適期の苗を各供試培地が入った１０リットル容の栽培用バッグに２株ずつ定植した。
供試培地組成は、ピートモス：もみ殻堆肥：浄水ケーキ＝３０：３０：４０％v/vであり、浄水ケーキは造粒機とロータリーキルンを用いて造粒されたもので、目開き６ｍｍの篩いを通過したものを使用した。
栽培方法について、トマトは１果房当たり４果に調整し５段果房まで栽培を行い、メロンは１株１果とし１２〜１５節の内、最も良好な側枝を選び着果させた。イチゴについても常法に従い栽培を行った。反復は一区１０株とした。灌水方法は点滴方式で行い、培地内にはテンシオメーター（セラミック式水分センサー：藤原製作所製）を感知部が深さ１０ｃｍになるように設置し、ｐＦ２．６を灌水開始点とし１回の灌水量を２００ミリリットルとし自動給液を行った。調査は栽培期間中の培地内ｐＦ値の変動をＴＤＲ水分計を用いてモニタリングし、植物については収量と品質の指標としてＢｒｉｘ糖度、生理障害である尻腐れ果、奇形果の発生率を調査した。
【００２７】
（２）結果
表２はｐＦ１．５〜２．０、２．０〜３．２における有効水分量を表している。ｐＦ１．５〜２．０において、本実施例は他の処理区に比べ低く、５００リットル・ｍ-3以下であり、ｐＦ２．０〜３．２では他の処理区が、１０リットル・ｍ-3以下であるのに対し、本実施例では４０リットル・ｍ-3以上であった。
図４は栽培期間中における各供試培地のｐＦ値の日変化について示している。本実施例は他の処理区に比べｐＦ値の変動が少なく、設定ｐＦ値に近い値で推移した。一方比較例は変動が大きかった。図４のｐＦ値は、供試培地における体積含水率とｐＦ値と関係式を求め、これを元にしてＴＤＲ法（農業技術大系、花卉編、第７巻、バラ、５０９〜５１２頁）で測定して得られた体積含水率をｐＦ値に換算して得られたものである（ＴＤＲ法は、電気伝導度を利用し、土壌等の体積含水率を測定する測定器。ＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）水分計を使用すれば，培地にプローブ（ステンレス棒）を埋設することで，培地環境を攪乱することなく継続的な測定が可能になる。このセンサーはプローブ周辺の体積含水率を測定する水分センサーである。したがって，テンシオメーターでは測定できない低含水率の領域まで測定できる）。
表３にはトマトの栽培結果が示されている。トマトでは、本実施例は比較例に比べ収量が若干少なかったものの、Ｂｒｉｘは明らかに高く、品質の高いものが得られた。生理傷害の発生率について、本実施例は尻腐れ果が若干発生したが、処理区間では最も少なかった。また、空洞果等を含む奇形果発生率は本実施例においてほとんどみられず、他区に比べて明らかに少なかった。
表４にはメロンの栽培結果が示されている。メロンでは、果実重は実施例が比較例に比べ若干低い値であったが、すべての区において秀品的に問題ない果実が得られた。一方、Ｂｒｉｘ糖度は実施例が比較例に対して３〜４％高い値となり品質的に高いものが得られた。
表４にはイチゴの栽培結果が示されており、イチゴについても、トマト、メロンと同様の傾向であった。
以上から、本実施例では従来の培地に比べｐＦ値を安定的に保つことが可能であり、その結果、乾湿の変動による植物への負担を極力軽減できるため、Ｂｒｉｘ値の高い高品質のトマトを収量落とすことなく得られることが明らかとなった。
【００２８】
【表２】
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【００２９】
【表３】
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【００３０】
【表４】
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【００３１】
【表５】
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【００３２】
実施例５
本実施例では、本発明培地をバッグカルチャー用の培地として用いたトマト栽培において、水分センサーを用いて灌水制御した場合に、一回当たりの灌水量の違いが栽培期間中における培地内のｐＦ値の変動および、トマトの収量、品質に及ぼす影響について調査を行った。
（１）試験方法
制御のプログラムを下記に示す。
灌水開始点を設定し、培地に設置した水分センサーが設定した灌水開始点に達したら、信号が電磁弁に発信され、灌水が開始される。その際、給液する量は流量計により制御する。具体的には、パルス信号を発信する流量計を使用し、発信される１パルス当たりの流量を把握すれば、パルス信号をカウンターに送り、カウンター数によって流量を設定し、設定したカウンター数に達した時点で電磁弁が閉まるように信号が送られる。故に、一回当たりの灌水量を変えるには、カウンター数を変えて制御することができる。
灌水方法は点滴方式で行い、培地内にはテンシオメーター（セラミック式水分センサー：藤原製作所製）を感知部が深さ１０ｃｍになるように設置し、ｐＦ２．６を灌水開始点とした。１回当たりの灌水量は５０、１００、１５０、３００、４５０、６００ミリリットルとし自動潅水とした。
供試品種はトマト“ハウス桃太郎”とし、子葉展開後、園芸用培養土を詰めたポットに鉢上げし、本葉５〜６枚展開時に個々の供試培地をプラスティック製フィルムシートに包んだ栽培用ベッドに株間が４０ｃｍとなるように定植した。供試培地は実施例４と同様に造粒されたものを用い、ピートモスと１：１の割合で混合されたものを用いた。個々の培地量はトマト１株当たり６リットルとなるようにした。１果房当たり４果に調整し５段果房まで栽培した。反復は一区１０株とした。
調査は栽培期間中の培地内ｐＦ値の変動をモニタリングし、植物については収量と品質の指標としてＢｒｉｘ糖度、生理障害である尻腐れ果、奇形果の発生率を調査した。
【００３３】
（２）結果
図５は栽培期間中のｐＦ値の日変化を示している。このｐＦ値は、実施例４と同様に、ＴＤＲ法で測定して得られた体積含水率をｐＦ値に換算して得られたものである。灌水量が３００ミリリットルまでは比較的変動が少なく、設定したｐＦ２．６前後を推移した。一方、４５０、６００ミリリットルでは灌水により急激にｐＦ値が下がり、その後緩やかに上昇した。
表６は各処理区の収量、品質および障害果発生率を示している。収量は５０ミリリットルが最も少なく、３００ミリリットルまでは灌水量の増加に伴い増加し、４５０ミリリットル以上では増加はみられなかった。糖度は５０ミリリットルが最も高く、灌水量の増加に伴い徐々に低下し４５０、６００ミリリットルでは５．０％以下となった。
障害果の発生率について、尻腐れ果は５０ミリリットルで最も多く発生し、灌水量が多くなるに従い減少した。また、空洞果等の奇形果の発生率は灌水量が１００から３００ミリリットルでは１０％以下であり、５０、４５０、６００ミリリットルで高い値となった。
以上から、本発明培地を栽培用培地として使用し、水分センサーにより自動灌水制御を行う栽培において、植物１個体に対して１回当たりの灌水量を１００ミリリットル以上３００ミリリットル以下にすることにより高品質の野菜を安定的に栽培できることが明らかとなった。
【００３４】
【表６】
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【００３５】
実施例６
本実施例では、供試培地に浄水場発生土を使用した際に、浄水場発生土の粒径が培地の有効水分量にどのような影響を及ぼすか調査を行った。
（１）試験方法
供試培地は浄水場発生土とピートモスとバーク堆肥を用い、浄水場発生土：ピートモス：バーク堆肥＝５０：３０：２０％ｖ/ｖの割合で混合した。供試した浄水場発生土は凝集剤を添加して沈殿処理され、加圧脱水により発生したものであり、６ｍｍの篩を全通したものを使用した。処理は浄水場発生土の粒径をさらに調整し、粒径が０.１ｍｍ以下である浄水場発生土が全体の浄水場発生土に対して０、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０％v/vの割合で混合される９処理とした。調査は供試培地の有効水分量を加圧板法により調査した。
（２）結果
結果を表７に示した。表７から明らかな通り、ｐＦ１.５〜２.０での有効水分量は浄水場発生土の混合割合が高まるに従い減少し、混合割合が６０％、７０％では、２００リットル・ｍ-3以下となった。ｐＦ２.０〜３.２では混合割合が０％で１５％と低く、混合割合が高まるに従い徐々に増加した。
【００３６】
【表７】
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【００３７】
実施例７
本実施例では、ｐＦ２.０以下の水分域において有効水分量が高いピートモスと、ｐＦ２.０以上で有効水分量が高い浄水場発生土の造粒物を用い、これらの混合比を変えることで有効水分量の特性に与える影響を調査し、さらにこれらを栽培用培地としてトマトを栽培し、生育、品質、障害果の発生率に及ぼす影響について調査した。
（１）試験方法
当該造粒物は浄水場発生土を造粒機とロータリーキルンにより公知の方法で造粒されたものを、目開き６ｍｍの篩いを通過したものを使用した。処理はピートモス：造粒物＝１０：０、８：２、６：４、４：６、２：８、１０：０％ｖ/ｖの割合で作成した。各処理区は表８に示した通りである。調査は加圧板法を用い、供試培地のｐＦ１.５〜２.０、ｐＦ２.０〜３.２における有効水分量を調査した。
さらに供試培地を栽培用バッグに詰め、これにトマトを植え付け、給液装置を用いて栽培を行った。培地量は株当たり５リットルとした。給液管理はタイマー制御で行い、給液時間はすべての処理区で同じとし、給液量は個々の処理培地に対して、給液量の約１０％が排出されるように行った。培養液は大塚処方を用いた。栽培は５段果房上本葉２枚を残して摘心し、１果房あたり４果で揃えた。
調査はトマトの収量、品質の指標としてＢｒｉｘ糖度、障害果である尻腐れ果、奇形果の発生率を調査した。
【００３８】
【表８】
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【００３９】
（２）結果
各処理区の培地の有効水分量を表９に示した。表９から明らかな通り、ｐＦ１.５〜２.０での有効水分量は造粒物の割合が増えるに従い、徐々に低下し、ｐＦ２.０〜３.２では増加する傾向がみられた。
栽培試験の結果は表１０に示した。表１０から明らかな通り、収量は造粒物の割合が増加するに伴い減少し、Ｂｒｉｘ糖度は逆に増加する傾向が見られた。尻腐れ果発生率は、造粒物の増加に伴い増加し、処理５、６では２０％以上となった。奇形果発生率は処理１で高く、その他は極めて低い値であった。
以上から、造粒物の増加に伴い、ｐＦ１.５〜２.０の有効水分量が少なくなるため、水分ストレスを受けやすくなり、収量が減少する結果となった。ピートモスのみでは収量が最も高かったものの、糖度が低く、さらに過剰に養水分を吸収するため、奇形果の多発を招いた。このため、ピートモスのようなｐＦ１.５〜２.０の有効水分量が高い培地に対して造粒物を添加することにより、糖度が高い高品質のトマトを得ることができるが、造粒物の割合いが８０％以上になると、極端に水が不足しやすくなり、尻腐れ果の多発を招く。故に品質の高いトマトを安定的に得るにはピートモスに対して造粒物が２０％以上６０％以下であることが望ましい。
【００４０】
【表９】
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【００４１】
【表１０】
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【００４２】
【発明の効果】
以上の結果から、本発明は土壌と隔離された容器あるいは袋を用い、水または液肥を与えることによって植物を育成する栽培系において使用する培地に特徴を有し、従来使用されている資材に比べ、ｐＦ２．０以下の有効水分量が適度に少なく、かつｐＦ２．０〜３．２の有効水分量が多い特性を持つことから、植物が養水分を過剰に吸収し栄養・生殖生長のバランスを崩すことなく、適度な水分条件を維持することが可能となる。さらに適当な培地の容量、高さを設定し、水分センサーを用いて給液制御することにより、特に果菜類の栽培をマニュアル化することが可能となり、また、従来の培地素材では制御が不可能な水分ストレス条件を安定的に維持することが可能で、高糖度トマト等、品質の高い果実の収量を極力減らすことなく安定的に栽培することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、各種培地のｐＦ値の違いによる体積含水率の変化を示すグラフである。
【図２】図２は、本発明で用いる培地における含水率と気相率の関係を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明で用いる培地の高さの違いが培地の含水率に及ぼす影響を示すグラフである。
【図４】図４は、各種培地のｐＦ値の変化を示すグラフである。
【図５】図５は、各種培地のｐＦ値の変化を示すグラフである。
【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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