(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培植物を植栽する培土の上面を被覆して、複数の植孔が貫設されたマルチングシートを覆設し、前記各植孔を通して培土に栽培植物を植栽して、当該栽培植物の栽培を行う植物栽培方法であって、
前記培土を、高設棚の平行な２本の水平梁部材間に掛架された高設栽培ベッド内に充填し、前記高設栽培ベッドの下部には、前記高設栽培ベッドに沿って、前記高設栽培ベッドの下面全体を下方から密閉して覆うように排水溝を設置し、
前記マルチングシートと前記培土の表面との間にエアバッファ空間を設け、前記培土中の好気性細菌が生産する二酸化炭素を前記エアバッファ空間内に蓄積させるとともに、管側面から散気可能に構成された供給管を当該エアバッファ空間内に配設し、送風装置により、当該送風装置の吸入側ポートから供給される空気を、当該送風装置の吐出側ポートから、前記供給管を介して前記エアバッファ空間内へ圧送することで、前記各植孔から、当該植孔に植栽された栽培植物の茎部乃至葉部へ当該エアバッファ空間内の空気を送風するとともに、さらに、
前記送風装置の吸入側ポートを、第１の接続管を介して前記排水溝内の空間に接続し、前記第１の接続管を通して前記排水溝内の空気を前記送風装置の吸入側ポートに送気することで、前記培土中の好気性細菌が生産し前記排水溝内に放出された二酸化炭素を含む前記排水溝内の空気を、前記各植孔から当該植孔に植栽された栽培植物の茎部乃至葉部へ送風することを特徴とする植物栽培方法。
【請求項２】
前記供給管に沿って、前記マルチングシートと前記培土の表面との間に複数のスペーサを、間隔をおいて配置することにより、前記マルチングシートと前記培土の表面との間に前記エアバッファ空間を形成することを特徴とする請求項１記載の植物栽培方法。
【請求項３】
前記第１の接続管は前記排水溝内の一端に接続されており、前記排水溝内の他端には、前記排水溝内の空間と前記エアバッファ空間とを連通する第２の接続管が接続されており、前記第２及び前記第１の接続管を通して前記エアバッファ空間内及び前記排水溝内の空気を前記送風装置の吸入側ポートに送気することで、前記エアバッファ空間内及び前記排水溝内の空気を循環させつつ、前記エアバッファ空間内の空気の一部を前記各植孔から当該植孔に植栽された栽培植物の茎部乃至葉部へ送風することを特徴とする請求項１又は２記載の植物栽培方法。
【請求項４】
前記送風装置は、空気ポンプと、エアリザーブタンクと、タンク出口弁とを備えたものであり、前記第１の接続管を介して前記空気ポンプにより前記排水溝内の空気を前記エアリザーブタンクに貯留するとともに、前記タンク出口弁から前記エアリザーブタンク内の空気を、前記供給管延いては前記エアバッファ空間内へ送風することで、前記各植孔から当該植孔に植栽された栽培植物の茎部乃至葉部へ当該エアバッファ空間内の空気の一部を送風することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一記載の植物栽培方法。
【請求項５】
栽培植物を植栽する培土の上面を被覆して覆設され、栽培植物を植栽するための複数の植孔が貫設されたマルチングシートと、
管側面から散気可能に構成された供給管と、
吸入側ポート及び吐出側ポートを有し、前記吐出側ポートが前記供給管の基端に接続され、前記吸入側ポートから供給される空気を、前記供給管内に向けて送気する送風装置と、を備えた植物栽培装置であって、
前記培土の上面と前記マルチングシートとの間にエアバッファ空間が形成されており、前記供給管は前記エアバッファ空間内に配設されており、さらに、
平行な２本の水平梁部材に掛架され、内部に前記培土が充填された高設栽培ベッドと、前記高設栽培ベッドに沿って、前記高設栽培ベッドの下面全体を下方から密閉して覆うように配設された排水溝と、を具備する高設棚を備え、
前記送風装置の吸入側ポートは、第１の接続管を介して前記排水溝内の空間に接続されていることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項６】
前記供給管に沿って、前記マルチングシートと前記培土の表面との間に複数のスペーサを、間隔をおいて配置することにより、前記マルチングシートと前記培土の表面との間に前記エアバッファ空間が形成されていることを特徴とする請求項５記載の植物栽培装置。
【請求項７】
前記第１の接続管は前記排水溝内の一端に接続されており、
前記排水溝内の他端には、前記排水溝内の空間と前記エアバッファ空間とを連通する第２の接続管が接続されていることを特徴とする請求項５又は６記載の植物栽培装置。
【請求項８】
前記送風装置は、エアリザーブタンクと、前記エアリザーブタンク内に空気を圧送する空気ポンプと、前記エアリザーブタンクから吐出される空気の流量を調節するタンク出口弁とを備え、
前記第１の接続管は前記空気ポンプの吸入側ポートに接続され、前記供給管は、前記タンク出口弁の吐出側ポートに接続されていることを特徴とする、請求項５乃至７の何れか一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、ハウスや植物工場のような閉鎖施設空間内における野菜、花卉等の植物の栽培に使用するのに適した植物栽培技術に関し、特に、植物栽培において実施される二酸化炭素施用技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ハウスや植物工場のような閉鎖施設空間内における野菜、花卉等の植物栽培においては、日中に栽培植物の光合成により生じる栽培空間内の二酸化炭素濃度の低下を補うため、二酸化炭素施用（以下「ＣＯ２施用」という。）が行われている。現在行われているＣＯ２施用方式を分類すると、早期高濃度施用法、日中低濃度施用法、及びＣＯ２局所施用法に大別される。
【０００３】
（１）早期高濃度施用法は、朝間（日の出３０分後から栽培空間内の換気を開始するまでの２〜３時間）に高濃度のＣＯ２（晴天時で１０００〜１５００ｐｐｍ，曇天時で５００〜１０００ｐｐｍ程度）を栽培空間内に施用し、光合成が活性化する前に栽培空間内のＣＯ２濃度を高めておく方式である（非特許文献１〜３参照）。ＣＯ２供給方法は様々であるが、主として、天然ガスやプロパンガス燃焼型センサ付ＣＯ２発生器（燃焼式ＣＯ２施用装置）を使用する方法や、圧縮ＣＯ２や液体ＣＯ２が封入されたボンベを使用する方法が用いられている（非特許文献３参照）。この方式は、日中に換気することで、栽培空間内の余剰ＣＯ２が室外に拡散し、無駄が生じるという欠点がある（非特許文献６参照）。
【０００４】
（２）日中低濃度施用法は、日中に適宜、大気中ＣＯ２濃度（約４００ｐｐｍ（気象庁ホームページ「二酸化炭素濃度の経年変化」＜URL：http://ds.data.jma.go.jp/ghg/kanshi/ghgp/co2_trend.html＞参照））よりも稍高い低ＣＯ２濃度（５００〜８００ｐｐｍ）の空気を栽培空間内に施用する方式である（非特許文献２，４，５，９，１０参照）。この方式は、換気時においても日中に光合成で消費されるＣＯ２を適宜補うことにより、ＣＯ２饑餓状態（大気中よりもＣＯ２濃度が低下した状態）となることを防止するという考え方である。この方式では、ＣＯ２供給方法は、主としてＣＯ２ボンベを使用する方法が用いられている。栽培空間内のＣＯ２濃度を低くすることにより、換気時における室外へのＣＯ２放出割合が低下し、ＣＯ２利用効率は早期高濃度施用法よりも高くなる（非特許文献４，２）。
【０００５】
（３）ＣＯ２局所施用法は、栽培植物の株元周辺に局所的にＣＯ２を施用する方式である（非特許文献７，８参照）。この方式では、高設栽培ベンチなどに植栽された栽培植物の群落内に有孔ビニルパイプなどの供給管を敷設し、栽培植物周辺に局所的にＣＯ２を施用することで、施設全体へのＣＯ２の拡散による無駄を減らし、ＣＯ２利用効率を向上させることを目的としたものである（非特許文献７）。ＣＯ２供給方法としては、燃焼式ＣＯ２施用装置（非特許文献７）やＣＯ２ボンベ（非特許文献８）が使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−５５００８号公報
【特許文献２】特開平６−１２５６６４号公報
【特許文献３】特開２０１０−１４８３７６号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本施設園芸協会編，「施設園芸ハンドブック  五訂版」，日本施設園芸協会，2003年，pp.170-177．
【非特許文献２】川城英夫，土屋和，崎山一，宇田川雄二，「低濃度二酸化炭素施用が促成栽培キュウリの収量に及ぼす影響とその経済性評価」，園芸学研究, 2009年, Vol.8, No. 4， pp.445-449.
【非特許文献３】Ep Heuvelink著, 「トマト オランダの多収技術と理論−100トンどりの秘密」，農山漁村文化協会，2012年3月，pp.292-296.
【非特許文献４】Kamp,P.G. and G.J.Timmerman著, 日本施設園芸協会監修，「コンピューターによる温室環境の制御」，誠文堂新光社，2004年3月，pp.49-55,74-79,154-159.
【非特許文献５】斎藤章，「オランダ農業に学ぶ（下）日中低濃度施用のすすめ」，現代農業，農山漁村文化協会，2014年1月号，pp.164-169.
【非特許文献６】原口義友，「日中ちょっと焚きでイチゴの味がグンとよくなった」，現代農業，農山漁村文化協会，2014年1月号，pp.160-163.
【非特許文献７】持田守夫，「イチゴ群落内へのビニールパイプを用いたＣＯ２施肥の実証」，島根県農業技術センター委託試験成績報告書（平成２５年度）.
【非特許文献８】太田雄也，礒崎真英，谷本恵美，小西信幸，「液化炭酸ガス気化方式を用いたＣＯ２局所施用による増収効果」，平成26年度三重農研成果情報（園芸学研究 13（別1）：103. 2014; 平成26年度園芸学会東海支部大会講演要旨 p.9）
【非特許文献９】伏原肇，佐々木優，日高功太，「希釈炭酸ガス間欠施用法によるイチゴ「あまおう」栽培施設内の炭酸ガス濃度」，日本生物環境工学会，日本生物環境工学会2015年宮崎大会ポスター発表，2015年9月9日．
【非特許文献１０】佐々木優，伏原肇，日高功太，「イチゴ「あまおう」の栽培現場における炭酸ガス施用の実態」，日本生物環境工学会，日本生物環境工学会2015年宮崎大会ポスター発表，2015年9月7日．
【非特許文献１１】小杉緑子，小橋澄治，柴田昌三，「数種常緑広葉樹の光合成・蒸散速度の日変化と季節変化について」，日本緑化工学会誌，Vol.19，No.4, 1994, pp.245-255.
【非特許文献１２】島田緑子，「光合成・蒸散過程の統合的理解について（Ｉ）−光合成モデルと気孔開閉の仕組み」，日本緑化工学会誌，Vol.17，No.4, 1992，pp.224-235.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記に示したような従来のＣＯ２施用方法では、外部から大気中よりも高濃度のＣＯ２を供給する必要があり、燃焼式ＣＯ２施用装置やＣＯ２ボンベによってＣＯ２を供給する必要がある。そのため、ＣＯ２製造コストやＣＯ２購入コストがランニング・コストとして発生し、栽培植物の生産コスト全体が高くなるという問題がある。一方、燃焼式ＣＯ２施用装置やＣＯ２ボンベを使用せず、外気をそのまま栽培空間内に空気ポンプで導入し、ＣＯ２施用を行うという考え方もある。然し、この場合、外気導入を行わない場合と比べるとＣＯ２饑餓状態は解消されるが、早期高濃度施用法や日中低濃度施用法と比べると栽培植物に施用されるＣＯ２の濃度が低いため、栽培植物の光合成による物質生産効率は低下するという問題がある。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、従来よりも低コストで栽培植物のＣＯ２施用を行うことが可能であり、且つ栽培植物の光合成による物質生産効率も高めることが可能な植物栽培方法及びそれに用いる植物栽培装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の植物栽培方法の第１の構成は、栽培植物を植栽する培土の上面を被覆して、複数の植孔が貫設されたマルチングシートを覆設し、前記各植孔を通して培土に栽培植物を植栽して、当該栽培植物の栽培を行う植物栽培方法であって、
前記マルチングシートと前記培土の表面との間にエアバッファ空間を設け、前記培土中の好気性細菌が生産する二酸化炭素を前記エアバッファ空間内に蓄積させるとともに、管側面から散気可能に構成された供給管を当該エアバッファ空間内に配設し、送風装置により、当該送風装置の吸入側ポートから供給される外気又は二酸化炭素リッチガスを、当該送風装置の吐出側ポートから、前記供給管を介して前記エアバッファ空間内へ圧送することで、前記各植孔から、当該植孔に植栽された栽培植物の茎部乃至葉部へ当該エアバッファ空間内の空気を送風することを特徴とする。
【００１１】
この方法によれば、燃焼式ＣＯ２施用装置やＣＯ２ボンベを使用しないため、ＣＯ２製造又は購入に係るランニング・コストが発生せず、従来に比べ栽培植物の生産コスト全体を大幅に下げることができる。また、ＣＯ２供給は、培土内に本来存在する好気性細菌によるＣＯ２生産を利用する。そのため、培土に対して供給管から空気供給を行い好気性細菌の活動を活性化させるとともに、好気性細菌が生産したＣＯ２をマルチングシートと培土の表面との間のエアバッファ空間に蓄積する。そして、このエアバッファ空間内の空気を植孔から栽培植物の株元へ局所的に供給する。これにより、好気性細菌が生産したエアバッファ空間内のＣＯ２を栽培植物に対し効率的に供給し、栽培植物の光合成による物質生産効率を高めることができる。さらに、エアバッファ空間内空気は、培土からの水分の蒸散によって高湿度状態にある。この高湿度状態の空気が、栽培植物株の茎部乃至葉部に局所的供給されることで、茎部乃至葉部近傍の水蒸気飽差（飽和水蒸気量と実際の水蒸気量との差）が小さくなり、蒸散作用が抑制されて気孔の孔辺細胞の膨圧低下が抑制される。その結果、気孔が開いた状態が長時間維持され、栽培植物のＣＯ２の取り込み量が増加し、光合成による物質生産が促進される（非特許文献１１，１２参照）。
【００１２】
尚、本明細書に於いて「二酸化炭素リッチガス」（以下「ＣＯ２リッチガス」）とは、大気よりも二酸化炭素濃度が高いガスをいう。「外気」とは、エアバッファ空間の外の空気をいう。「供給管」としては、例えば、多孔質チューブ（商品名：リーキパイプ）、管側面に多数の側孔が貫設された有孔ビニルパイプ、点滴灌水チューブ等を使用することができる。本発明において、送風装置の運転は連続的に行ってもよいし間歇的に行ってもよいが、送風装置のランニング・コストを下げる観点及びエアバッファ空間内へのＣＯ２の蓄積を十分に行う観点から、送風装置の運転は間歇的に行うことが好ましい。また、本発明は、高設栽培、地床栽培、露地栽培の何れに対しても適用することが出来る。
【００１３】
本発明の植物栽培方法の第２の構成は、前記第１の構成に於いて、前記供給管に沿って、前記マルチングシートと前記培土の表面との間に複数のスペーサを、間隔をおいて配置することにより、前記マルチングシートと前記培土の表面との間に前記エアバッファ空間を形成することを特徴とする。
【００１４】
スペーサによってエアバッファ空間を広げることにより、エアバッファ空間のＣＯ２貯蓄容量を大きくすることにより、好気性細菌のＣＯ２生産量の時間的変動を平均化し、瞬間的に無駄に高濃度のＣＯ２供給がなされることによるＣＯ２利用の無駄を減少させることが可能となる。
【００１５】
本発明の植物栽培方法の第３の構成は、前記第１又は２の構成に於いて、前記送風装置の吸入側ポートは、第１の接続管を介して前記エアバッファ空間に接続されており、前記第１の接続管を通して前記エアバッファ空間内の空気の一部を前記送風装置の吸入側ポートに返送することで、前記エアバッファ空間内の空気を一部循環させつつ、前記各植孔から当該植孔に植栽された栽培植物の茎部乃至葉部へ当該エアバッファ空間内の空気の一部を送風することを特徴とする。
【００１６】
この方法によれば、エアバッファ空間内の空気を送風装置で循環することにより、エアバッファ空間内全体のＣＯ２濃度を平均化して局所的に高ＣＯ２濃度の場所が発生することを防止するとともに、空気循環によって好気性細菌に対する酸素供給を効率化し、好気性細菌のＣＯ２生産効率を高めることができる。
【００１７】
本発明の植物栽培方法の第４の構成は、前記第１又は２の構成に於いて、前記培土は、高設棚の平行な２本の水平梁部材間に掛架された高設栽培ベッド内に充填され、前記高設栽培ベッドの下部には、前記高設栽培ベッドに沿って、前記高設栽培ベッドの下面全体を下方から密閉して覆うように排水溝が設置されており、
前記送風装置の吸入側ポートは、第１の接続管を介して前記排水溝内の空間に接続されており、前記第１の接続管を通して前記排水溝内の空気を前記送風装置の吸入側ポートに送気することで、前記培土中の好気性細菌が生産し前記排水溝内に放出された二酸化炭素を含む前記排水溝内の空気を、前記各植孔から当該植孔に植栽された栽培植物の茎部乃至葉部へ送風することを特徴とする。
【００１８】
この方法によれば、高設栽培ベッド内の培土内の好気性細菌が生産するＣＯ２のうち、高設栽培ベッド下部の排水溝内の空間に放出されるＣＯ２を回収し、エアバッファ空間内へ送って、植孔から栽培植物に対し供給することができる。従って、好気性細菌が生産するＣＯ２の回収効率が向上し、より高濃度のＣＯ２施用を行い栽培植物の光合成による物質生産効率を高めることができる。
【００１９】
本発明の植物栽培方法の第５の構成は、前記第４の構成に於いて、前記第１の接続管は前記排水溝内の一端に接続されており、前記排水溝内の他端には、前記排水溝内の空間と前記エアバッファ空間とを連通する第２の接続管が接続されており、前記第２及び前記第１の接続管を通して前記エアバッファ空間内及び前記排水溝内の空気を前記送風装置の吸入側ポートに送気することで、前記エアバッファ空間内及び前記排水溝内の空気を循環させつつ、前記エアバッファ空間内の空気の一部を前記各植孔から当該植孔に植栽された栽培植物の茎部乃至葉部へ送風することを特徴とする。
【００２０】
この方法によれば、高設栽培ベッド内の培土内の好気性細菌が生産するＣＯ２のうち、高設栽培ベッド下部の排水溝内の空間に放出されるＣＯ２を回収し利用することができるとともに、エアバッファ空間と排水溝内空間との間で空気を循環させることで、エアバッファ空間内全体のＣＯ２濃度を平均化するとともに循環中は好気性細菌が生産するＣＯ２をこれらの空間内に蓄積させておき、少ずつ植孔から栽培植物の株元へ放出・供給することができる。これにより、ＣＯ２利用の無駄を減少させることが可能となる。
【００２１】
本発明の植物栽培方法の第６の構成は、前記第３乃至５の何れか一の構成に於いて、前記送風装置は、空気ポンプと、エアリザーブタンクと、タンク出口弁とを備えたものであり、前記第１の接続管を介して前記空気ポンプにより前記エアバッファ空間又は前記排水溝内の空気を前記エアリザーブタンクに貯留するとともに、前記タンク出口弁から前記エアリザーブタンク内の空気を、前記供給管延いては前記エアバッファ空間内へ送風することで、前記各植孔から当該植孔に植栽された栽培植物の茎部乃至葉部へ当該エアバッファ空間内の空気の一部を送風することを特徴とする。
【００２２】
この方法によれば、高設栽培ベッド内の培土内の好気性細菌が生産するＣＯ２をエアリザーブタンクに貯留して、この貯留されたＣＯ２リッチな空気をタンク出口弁から供給管延いてはエアバッファ空間内へ送風することにより、好気性細菌が生産するＣＯ２の拡散による無駄な消費を減少させることが可能となる。また、空気ポンプを間歇的に駆動させてエアリザーブタンクを常時大気圧よりも高圧な状態に維持し、タンク出口弁によりエアリザーブタンクからエアバッファ空間内へ供給する空気量を調節することで、空気ポンプを連続駆動する場合に比べて電力コストを節約することができる。
【００２３】
夜間には光合成が停止し、特に日の出前（午前０時前後〜日の出まで）の時間帯にＣＯ２濃度が高まるので、日の出前に空気ポンプを駆動し、また、好気性細菌のＣＯ２生産は養液灌水が行われた直後から暫くの時間帯が最も活発であるため、養液灌水後の一定の時間に空気ポンプを駆動してエアリザーブタンクにＣＯ２リッチな空気を蓄積するように制御すれば、より効率的に好気性細菌が生産するＣＯ２を利用することができる。
【００２４】
本発明の植物栽培装置の第１の構成は、栽培植物を植栽する培土の上面を被覆して覆設され、栽培植物を植栽するための複数の植孔が貫設されたマルチングシートと、
管側面から散気可能に構成された供給管と、
吸入側ポート及び吐出側ポートを有し、前記吐出側ポートが前記供給管の基端に接続され、前記吸入側ポートから供給される外気又は二酸化炭素リッチガスを、前記供給管内に向けて送気する送風装置と、を備えた植物栽培装置であって、
前記培土の上面と前記マルチングシートとの間にエアバッファ空間が形成されており、前記供給管は前記エアバッファ空間内に配設されていることを特徴とする。
【００２５】
この構成によれば、培土内に本来存在する好気性細菌によりＣＯ２生産が行われ、その生産されたＣＯ２はエアバッファ空間内に蓄積される。ここで、送風装置から外気又はＣＯ２リッチガスが供給管内に向けて送気されると、エアバッファ空間内のＣＯ２リッチガスは、植孔から当該植孔に植栽された栽培植物の茎部乃至葉部へ送られ、栽培植物に対する局所的なＣＯ２施用が行われる。また、エアバッファ空間内空気は高湿度状態にあるため、栽培植物株の茎部乃至葉部近傍の水蒸気飽差が小さくなり、ＣＯ２の取り込み量が増加し、光合成による物質生産が促進される。
【００２６】
ここで、本発明に係る植物栽培装置と構造的に近いものとして、特許文献１〜３のものがあるが、特許文献１，２のものはエアバッファ空間を備えておらず、植孔は培土でほぼ塞がれた状態にあるため、植孔から栽培植物に対して十分なＣＯ２供給が行われることはない。尚、特許文献１では培土内に埋設された地中灌水チューブに暖気、外気温空気、冷気を通風させることで培土の温度管理を行うことを目的として設計されたものであり、ＣＯ２施用技術ではない（段落〔０００９〕，図４）。また、特許文献２では、排水兼用送風パイプ（５）から排水用傾斜溝（２）に対して温風や冷風を送風することで栽培床（１０，１１）の温度管理を行うことを目的として設計されたものであり、ＣＯ２施用技術ではない（段落〔００１４〕，〔００１９〕，図１，図２）。また、特許文献３では、送風パイプ（１３）は培土の下方に設けられており、栽培槽の上部と透湿防水シート（５）との間の上部空間（８）内の空気を植孔に送風する構成とはなっておらず、ＣＯ２施用を行うことのできるものではない（段落〔００２５〕，〔００３３〕，〔００３５〕，図１，図３）。
【００２７】
本発明の植物栽培装置の第２の構成は、前記第１の構成に於いて、前記供給管に沿って、前記マルチングシートと前記培土の表面との間に複数のスペーサを、間隔をおいて配置することにより、前記マルチングシートと前記培土の表面との間に前記エアバッファ空間が形成されていることを特徴とする。
【００２８】
この構成によれば、前述の本発明の植物栽培方法の第２の構成におけるＣＯ２施用管理を実施することができる。
【００２９】
本発明の植物栽培装置の第３の構成は、前記第１又は２の構成に於いて、前記送風装置の吸入側ポートは、第１の接続管を介して前記エアバッファ空間に接続されていることを特徴とする。
【００３０】
この構成によれば、前述の本発明の植物栽培方法の第３の構成におけるＣＯ２施用管理を実施することができる。
【００３１】
本発明の植物栽培装置の第４の構成は、前記第１又は２の構成に於いて、平行な２本の水平梁部材に掛架され、内部に前記培土が充填された高設栽培ベッドと、前記高設栽培ベッドに沿って、前記高設栽培ベッドの下面全体を下方から密閉して覆うように配設された排水溝と、を具備する高設棚を備え、
前記送風装置の吸入側ポートは、第１の接続管を介して前記排水溝内の空間に接続されていることを特徴とする。
【００３２】
この構成によれば、前述の本発明の植物栽培方法の第４の構成におけるＣＯ２施用管理を実施することができる。
【００３３】
本発明の植物栽培装置の第５の構成は、前記第４の構成に於いて、前記第１の接続管は前記排水溝内の一端に接続されており、
前記排水溝内の他端には、前記排水溝内の空間と前記エアバッファ空間とを連通する第２の接続管が接続されていることを特徴とする。
【００３４】
この構成によれば、前述の本発明の植物栽培方法の第５の構成におけるＣＯ２施用管理を実施することができる。
【００３５】
本発明の植物栽培装置の第６の構成は、前記第３乃至５の何れか一の構成に於いて、前記送風装置は、エアリザーブタンクと、前記エアリザーブタンク内に空気を圧送する空気ポンプと、前記エアリザーブタンクから吐出される空気の流量を調節するタンク出口弁とを備え、
前記第１の接続管は前記空気ポンプの吸入側ポートに接続され、前記供給管は、前記タンク出口弁の吐出側ポートに接続されていることを特徴とする。
【００３６】
この構成によれば、前述の本発明の植物栽培方法の第６の構成におけるＣＯ２施用管理を実施することができる。
【発明の効果】
【００３７】
以上のように、本発明によれば、培土上面とマルチングシートとの間にエアバッファ空間を設け、このエアバッファ空間内に培土内の好気性細菌が生産したＣＯ２を蓄積させると共に、送風装置によりエアバッファ空間に給気することで、好気性細菌の活動を活性化させると同時にエアバッファ空間内の高湿度のＣＯ２リッチな空気を植孔から栽培植物に対し局所施用することで、栽培植物の光合成による物質生産効率を高めることができる。また、燃焼式ＣＯ２施用装置やＣＯ２ボンベによる人工的なＣＯ２供給を行う必要がないため、従来よりも低コストで栽培植物のＣＯ２施用を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施例１に係る植物栽培装置の構成を表す図である。
【図２】図１の高設栽培用ベンチ１の高設栽培ベッド１２の断面の一例を示した図である。
【図３】図１の高設栽培用ベンチ１の高設栽培ベッド１２の断面の他の一例を示した図である。
【図４】図１の高設栽培用ベンチ１の高設栽培ベッド１２の断面の他の一例を示した図である。
【図５】検証試験１における試験装置の設置状態を示す写真である。（ａ）コンテナ内部の写真、（ｂ）測定時にコンテナＡ，Ｂ，Ｃを設置した状態を示す写真。
【図６】検証試験１における各コンテナ内のＣＯ２濃度の時間変化の測定値を示す図である。
【図７】検証試験２における、液肥としてハイポネックスを使用した場合のＣＯ２濃度の時間変化の測定結果を示す図
【図８】検証試験２における、液肥としてＯＫＦ１を使用した場合のＣＯ２濃度の時間変化の測定結果を示す図である。
【図９】検証試験３における、栽培植物Ｐの株元のＣＯ２濃度の変化の測定結果を示す図である。
【図１０】本発明の実施例１に係る植物栽培装置の他の配管構成例を表す図である。
【図１１】本発明の実施例２に係る植物栽培装置の配管構成を表す図である。
【図１２】本発明の実施例３に係る植物栽培装置の配管構成を表す図である。
【図１３】本発明の実施例４に係る植物栽培装置の配管構成を表す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００４０】
図１は、本発明の実施例１に係る植物栽培装置の構成を表す図である。本実施例１の植物栽培装置は、高設栽培用ベンチ１、送風装置２、養液タンク３、給液ポンプ４、三方弁５、炭酸ガスセンサ６及び制御装置７を備えている。高設栽培用ベンチ１は、栽培植物Ｐの高設栽培を行うための高設棚である。この高設栽培用ベンチ１は、ハウスや植物工場のような閉鎖施設空間内に設置される。送風装置２は、高設栽培用ベンチ１に対して外気（本実施例では、閉鎖施設空間外又は閉鎖施設空間内の空気）を供給する装置であり、本実施例では送風ファンが用いられている。養液タンク３は、植物栽培のための養液を貯留するタンクである。給液ポンプ４は、養液タンク３内の養液を高設栽培用ベンチ１へ送液するためのポンプである。三方弁５は、高設栽培用ベンチ１へ送る気液を、送風装置２からの空気又は給液ポンプ４からの溶液の何れか一方に切り替えるための弁である。炭酸ガスセンサ６は、高設栽培用ベンチ１の上部の空気の炭酸ガス濃度を検出するセンサである。制御装置７は、炭酸ガスセンサ６の検出するＣＯ２濃度又は内部に実装されたタイマが経時する時刻に基づき、送風装置２，給液ポンプ４，及び三方弁５の駆動制御を行う。
【００４１】
高設栽培用ベンチ１は、架台１１、高設栽培ベッド１２、培土１３、マルチングシート１４、エアバッファ空間１５、供給管１６、植孔１７、及び排水溝１８を備えている。
架台１１は、地上（又は床面上）に設置される長尺の棚であり、垂直に立設された脚柱１１ｂの上端に平行な２本の円柱形の水平梁部材１１ａ，１１ａ（図２参照）が左右一対に水平に掛架されたものである。高設栽培ベッド１２は、架台１１の左右の水平梁部材１１ａ，１１ａの間に、全長に亘って掛架された容体である。高設栽培ベッド１２の底面をなす部材は、容体内に過剰に水が溜まることを防止するために、透水性をもたせた部材により構成されている。また、高設栽培ベッド１２の容体内には培土１３が充填されている。マルチングシート１４は、培土１３の上面を被覆して高設栽培ベッド１２の上部に覆設されている。マルチングシート１４には、培土１３に栽培植物Ｐを植栽するための植孔１７が一定の間隔で複数個貫設されている。また、マルチングシート１４は、培土１３の上面との間に一定の距離を開けて設けられており、培土１３の上面とマルチングシート１４との間にエアバッファ空間１５が形成されている。そして、このエアバッファ空間１５内に、高設栽培ベッド１２の長手方向に沿って、管側面から散気可能に構成された供給管１６が敷設されている。供給管１６としては、点滴灌水チューブ、多孔質エアチューブ（商品名：リーキパイプ）、多数の側孔が貫設された有孔ビニルパイプ等を使用することができる。本実施例では、一例として供給管１６に点滴灌水チューブを使用した例を示している。点滴灌水チューブは、管側面に、一定の間隔で流路抵抗を大きくした吐出孔１６ａが貫設されており、この吐出孔１６ａから管内の空気又は養液をエアバッファ空間１５内へ散出又は滴出させることができる。排水溝１８は、高設栽培ベッド１２の下面全体を下方から密閉して覆うように、高設栽培ベッド１２に沿って設けられている。この排水溝１８は、高設栽培ベッド１２の容体底面を通って培土１３から排出される余剰水を受け、一端に設けられた排水口１８ａから外部に排水するための溝である。
【００４２】
供給管１６は、上流側に当たる一端が、給気液管５ａを介して三方弁５の吐出ポートに接続されている。また、送風装置２の吐出側ポートは、給気管２ａを介して三方弁５の２つの吸入ポートのうちの一方に、給液ポンプ４の吐出側ポートは、給液管３ａを介して三方弁５の２つの吸入ポートのうちの他方に接続されている。
【００４３】
図２は、図１の高設栽培用ベンチ１の高設栽培ベッド１２の断面の一例を示した図である。図２において、図１の構成部分と対応する構成部分については同符号を附している。図２の例では、左右の水平梁部材１１ａ，１１ａの間に、透水性シートからなる高設栽培ベッド１２を懸垂して設け、透水性シートの左右は、クリップ等の固定部材（図示せず）で水平梁部材１１ａ，１１ａに固定されている。
【００４４】
高設栽培ベッド１２中央の湾凹部内に、水平梁部材１１ａ，１１ａの上端よりも上面が低くなるように培土１３が充填されており、培土１３の上面に供給管１６が敷設されている。また、この高設栽培ベッド１２の上面及び供給管１６を覆うように、左右の水平梁部材１１ａ，１１ａの間にマルチングシート１４が被覆され、マルチングシート１４の左右端は、クリップ等の固定部材（図示せず）で水平梁部材１１ａ，１１ａに固定されている。培土１３の上面は左右を水平梁部材１１ａ，１１ａの上端よりも低いため、培土１３と培土１３の上面との間にエアバッファ空間１５が形成されている。また、マルチングシート１４の中央部が弛んだとしても、供給管１６によって支持されるため、エアバッファ空間１５は維持される。
【００４５】
高設栽培ベッド１２の下部には、非透水性シートが、左右の水平梁部材１１ａ，１１ａの間に懸垂された状態で設けられており、この非透水性シートによって排水溝１８が形成されている。培土１３内の余剰水分は、高設栽培ベッド１２の透水性シートを通過して排水溝１８の非透水性シート上に低下し、この非透水性シート中央の湾凹部に集められ、排水口１８ａ（図１参照）から排出される。
【００４６】
図３は、図１の高設栽培用ベンチ１の高設栽培ベッド１２の断面の他の一例を示した図である。この例では、供給管１６と培土１３との間にスペーサ１９が設けられている。スペーサ１９は図３（ｂ）に示したように、供給管１６の側面に嵌め込むタイプのものであり、供給管１６に沿って一定の間隔で設ける。このスペーサ１９を設ければ、エアバッファ空間１５をより大きな容量だけ確保することができる。
【００４７】
図４は、図１の高設栽培用ベンチ１の高設栽培ベッド１２の断面の他の一例を示した図である。この例では、供給管１６として、圧潰膨張性を有する有孔ビニルパイプを使用している。供給管１６に給気されていない状態では、図３（ａ）のように、供給管１６はマルチングシート１４の重みにより圧潰されエアバッファ空間１５が狭くなった状態となり、供給管１６に給気された状態では供給管１６は内圧によって膨張して、図３（ｂ）のように、それに伴いマルチングシート１４の中央部が押し上げられてエアバッファ空間１５が広くなった状態となる。
【００４８】
尚、図２〜図４における高設栽培ベッド１２及び排水溝１８については、一例を示したものであり、本発明では、この例以外にも公知の高設栽培棚で使用されているような高設栽培ベッド１２及び排水溝１８を利用することができる。例えば、高設栽培ベッド１２として、下面に多数の排水孔が開口された長尺プラスチック容器を使用することができる（例えば、特開２０１４−１７６３２７号公報の図１４参照）。また、本実施例においては、排水溝１８は必ずしも備えられていなくてもよい。
【００４９】
以上のように構成された本実施例１の植物栽培装置について、以下これを用いて行う植物栽培方法について説明する。
【００５０】
まず制御装置７に、送風装置２及び給液ポンプ４のオン／オフ時間及び三方弁５の切り替え時間をプログラムする。この場合、三方弁５の接続方向の切り換えについては、給液ポンプ４がオンとなる時間帯のみ、三方弁５を給液ポンプ４の側に切り替え、それ以外の時間帯は送風装置２の側に切り替えるようにする。また、給液ポンプ４のオンは、１日に１〜８回程度とし、１回のオン時間は５〜１０分とする。送風装置２は、間歇的に起動し、１時間あたり１５分〜３０分程度送風する。また、送風装置２の出力流量は、１００ｍの畝あたり、５０〜５００Ｌ／minとする。尚、送風装置２は、日の出から日の入りまでの時間帯のみに起動するようにしてもよいが、夜間にも培土１３に酸素を供給（エアレーション）し培土１３内の好気性細菌の活性を維持するという観点から、送風装置２を終日間歇運転するのが好ましい。
【００５１】
高設栽培ベッド１２内の培土１３中には、好気性細菌が棲息しており、これらの好気性細菌が生産するＣＯ２はエアバッファ空間１５に蓄積され、エアバッファ空間１５内の空気はＣＯ２リッチな（大気よりもＣＯ２濃度が高い）空気となる。また、エアバッファ空間１５は、植孔１７の部分以外は閉塞されているため、培土１３から蒸発した水分によって常時高湿度な状態にある。そして、送風装置２が起動した時間帯には、エアバッファ空間１５に蓄積された高湿度ＣＯ２リッチな空気が植孔１７から栽培植物Ｐの株元に局所施用される（図１参照）。高湿度状態の空気が、各栽培植物株Ｐの茎部乃至葉部に局所的供給されることで、茎部乃至葉部近傍の水蒸気飽差が小さくなり、気孔の孔辺細胞の膨圧低下が小さくなる。その結果、気孔が開いた状態が長時間維持され、栽培植物のＣＯ２の取り込み量が増加し、光合成による物質生産が促進される。また、供給される空気はＣＯ２リッチであるため、栽培植物の光合成による物質生産効率を高めることができる。
【００５２】
（検証試験１）
まず、養液投入後に、培土中の好気性細菌により、どの程度のＣＯ２生産が行われるのかを調査するため、密閉容器を用いて好気性細菌によるＣＯ２生産量の比較試験を行ったので、その結果について説明する。
【００５３】
（１）試験方法
内容積が約１３Ｌの半透明プラスチック製の密閉可能な蓋付きコンテナを３つ準備し、其々、コンテナＡ，Ｂ，Ｃとし、コンテナＡを供試コンテナ、コンテナＢ，Ｃを対照コンテナとする。コンテナＡ，Ｂには、透明プラスチックフィルム製のプラスチックパック（フルーツパック）に、イチゴ生産ハウスから掘り上げた培土３５０ｃｃを充填した試験用培土を内部に設置し、コンテナＣには、空のプラスチックパックを内部に設置する。また、各コンテナＡ，Ｂ，Ｃには、プラスチックパックに並べてＣＯ２ロガーを設置する（図５（ａ））。各コンテナＡ，Ｂ，Ｃは、温度条件を等しくするため、図５（ｂ）に示したように室内に並べて設置する。そして、コンテナＡ，Ｃ内のプラスチックパックには常温の養液である有機液肥１００倍液９０ｃｃを添加して閉蓋し、コンテナＢのプラスチックパックには常温の水９０ｃｃを添加して閉蓋し、その後のコンテナ内のＣＯ２濃度の変化を測定した。尚、養液には、有機質液肥である製品名：アグリ２０（アグリテック販売株式会社製，有機ＪＡＳ資材リスト登録申請番号１３４）を使用した。当該製品の成分表示によれば、この有機液肥の成分は、表１の通りである。
【００５４】
【表１】
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【００５５】
（２）試験結果
図６に、各コンテナＡ，Ｂ，Ｃ内のＣＯ２濃度の測定結果を示す。図６において、時刻ｔ０において供試土壌に対して養液又は水を添加している。また、Ａは（土壌＋養液）試験区（コンテナＡ）、Ｂは（土壌＋水）試験区（コンテナＢ）、Ｃは（養液のみ）試験区（コンテナＣ）の測定値を表す。コンテナＢ（培土＋水対照区）のＣＯ２濃度は漸次減少したのに対して、コンテナＡ（培土＋液肥試験区）では密封後急速にＣＯ２濃度が上昇し、１３５０ｐｐｍ程度まで上がった後、高原状態で経過した。この濃度は土中のＣＯ２濃度と平衡していると考えられる。またコンテナＣ（液肥単体対照区）のＣＯ２濃度はゆっくり増加した。以上の結果から、培土に養液を添加することにより、好気性細菌の呼吸により培土内のＣＯ２濃度は１３５０ｐｐｍ程度まで上昇するため、ＣＯ２施用に使用するのに十分な濃度のＣＯ２を得ることが可能であることが分かる。
【００５６】
【表２】
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【００５７】
（検証試験２）
次に、施用する養液が培土中の好気性細菌の活性に及ぼす影響について調査した。試験方法は、（検証試験１）と同様の方法で行い、各試験区の土壌量は３００ｃｃ、各試験区に施用する養液又は水の量は５０ｃｃとした。今回の試験では、養液は、無機質液肥を使用し、一般的な家庭園芸用として市販されている製品名：ハイポネックス（登録商標，村上物産株式会社製）と、イチゴ栽培農家が使用することも多い製品名：ＯＫＦ１（登録商標，大塚アグリテクノ株式会社製）の２種類を供試した。各養液の生産業者保証票の成分表示は表２の通りである。施用する養液の濃度は、（検証試験１）とＥＣ値で類似の値を示す濃度（ハイポネックスは１０００倍（ＰＨ：7.50，ＥＣ：0.48[mS/cm]）、ＯＫＦ１は１０００倍（ＰＨ：4.2，ＥＣ：0.60[mS/cm]））とした。
【００５８】
図７は養液としてハイポネックスを使用した場合のＣＯ２濃度の時間変化の測定結果を示す図、図８は養液としてＯＫＦ１を使用した場合のＣＯ２濃度の時間変化の測定結果を示す図である。図７，図８において、時刻ｔ０において供試土壌に対して養液又は水を添加している。また、Ａは（土壌＋養液）試験区、Ｂは（土壌＋水）試験区、Ｃは（養液のみ）試験区の測定値を表す。今回の試験の結果では、ＯＫＦ１は施用後急速にＣＯ２濃度が上昇したが、ハイポネックスにおいては急激な濃度上昇は見られなかった。（検証試験１）と合わせて考えれば、施用後の急激なＣＯ２濃度上昇は、養液の有機質と無機質の違いではなく、構成する成分の種類に関わることが示唆された。これらの試験結果から、本発明でＣＯ２施用を効果的に行うために、施用する養液として、有機・無機は問わず、培土に施用した際のＣＯ２濃度上昇の原因と考えられる土壌微生物の活性に有効に寄与する養液を適宜選択するのが良いことが分かる。
【００５９】
（検証試験３）
次に、本発明の有効性を検証するため、実際にイチゴ栽培を行っている試験用ハウスに於いて本発明の検証試験を行ったのでその結果を説明する。図９は、栽培植物Ｐの株元のＣＯ２濃度の変化の測定結果を示す図である。検証試験は、２０１６年３月２８日から３０日にかけて、福岡県朝倉市内の試験用ハウスに於いて実施した。図９において、Ａは実施例１の図１及び図２の植物栽培装置を用いた試験区、Ｂ及びＣは対照区におけるＣＯ２濃度変化である。対照区Ｂは、供給管１６をマルチングシートの上面に敷設した状態で、送風装置２により間歇的に外気送風を行った場合、対照区Ｃは、外気供給を行わない場合である。尚、条件を合わせるため、試験区Ａ及び対照区Ｂ，Ｃは、共に同じハウス内に設置した。また、ＣＯ２濃度測定に用いたＣＯ２濃度センサは、Ａ〜Ｃの何れの場合も、栽培植物Ｐの株元のマルチングシート１４の上に接する位置に設置した。尚、有機液肥には、製品名：アグリ２０を使用した。
【００６０】
図９において、時刻ｔ０（３月２９日１０：００）に、試験区Ａ，Ｂ，Ｃに有機液肥を施用した。試験区Ａを見ると、有機液肥の施用直後にＣＯ２濃度が急激に上昇している。これは、有機液肥の施用により、培土１３内に棲息する好気性細菌が急速に活性化されたためである。対照区Ｂ，Ｃと比較すると、試験区ＡにおけるＣＯ２濃度は、有機液肥の施用後は、常時高い状態が維持されていることが分かる。これは、培土１３内の好気性細菌が生産するＣＯ２が栽培植物Ｐの株元に供給されるためであると考えられる。日没（１８：００頃）から翌日の日の出（６：００頃）にかけてＣＯ２濃度が上昇しているのは、夜間に光合成が停止したためである。また、図９の試験区Ａのグラフに於いて、有機液肥施用後の夜間から翌日日中にかけて下向き矢印を附したＣＯ２濃度上昇ピークが一定の時間毎に現れているが、これは、送風装置２を起動した時間にエアバッファ空間１５内のＣＯ２リッチな空気が株元に供給されたことによるものである。一方、供給管１６をマルチングシートの上面に敷設した対照区Ｂにおいては、夜間に上向き矢印を附したＣＯ２濃度減少ピークが一定の時間毎に現れているが、これは、送風装置２を起動した時間に栽培植物Ｐの株元に、ＣＯ２濃度約４００ｐｐｍの外気が供給され、株元付近に滞留したＣＯ２が拡散したためであると考えられる。
【００６１】
また、特徴的な現象として、有機液肥の施用を行った翌日の日中においても、試験区Ａは対照区Ｂ，Ｃと比べてＣＯ２濃度の高い状態が維持されているのが見受けられる。これは、培土１３が定期的に酸素濃度の高い外気でエアレーションされ続けたことにより、培土１３中の細菌相が好気性細菌優性となり、培土１３中の好気性細菌の活性が高い状態に維持され、ＣＯ２生産が活発に行われ続けているためであると推測される。また、試験区Ａの翌日におけるＣＯ２濃度は平均的に５００ｐｐｍ前後が維持されており、これは、従来の日中低濃度施用法で施用されるＣＯ２濃度と同程度のＣＯ２濃度である。
【００６２】
以上の結果から、培土１３とマルチングシート１４の間にエアバッファ空間１５を設け、このエアバッファ空間１５内に供給管１６から外気を供給することで、植孔１７を通して栽培植物Ｐの株元へエアバッファ空間１５内の空気を送風することで、燃焼式ＣＯ２施用装置やＣＯ２ボンベを使用しなくても、培土１３内の好気性細菌が生産するＣＯ２を利用して、従来の日中低濃度施用法と同程度のＣＯ２濃度の空気を栽培植物Ｐに局所施用することが可能であることが確認された。
【００６３】
尚、上記実施例の説明では、制御装置７は、内部タイマを用いて送風装置２を一定の時間毎に間歇的に供給することとしたが、この方法以外に、制御装置７は、日中に於いては、炭酸ガスセンサ６が検出するＣＯ２濃度が所定の閾値以下（例えば４２０ｐｐｍ以下）となったときに送風装置２を起動するように構成することもできる。
【００６４】
また、本実施例の図１に於いては、供給管１６は、養液供給と空気供給で共用する構成として示したが、本発明に於いては、図１０のように、養液供給用と供給管１６ａと空気供給用と供給管１６ｂとを別々に設けるように構成することもできる。この場合、図１に示した三方弁５は不要となる。
【００６５】
また、給気管２ａの途中に温度調節装置も入れることで、エアバッファ空間１５へ供給する空気の加温又は冷却を行うことができるようにすることもできる。これにより、培土１３あるいは植物体茎部（クラウン部）の温度調節を同時に行うことができる。
【００６６】
また、本実施例では送風装置２により、閉鎖施設空間外又は閉鎖施設空間内の空気を外気として供給管１６に供給する例を示したが、閉鎖施設空間の近くに堆肥置き場等の微生物による天然ＣＯ２発生設備がある場合には、それらの天然ＣＯ２発生設備内の空気を外気又はＣＯ２リッチガスとして、送風装置２により供給管１６に供給するようにしてもよい。これにより、供給管１６から栽培植物Ｐへ局所施用するＣＯ２濃度をより高め、栽培植物の光合成による物質生産効率をより高めることができる。
【実施例２】
【００６７】
図１１は、本発明の実施例２に係る植物栽培装置の配管構成を表す図である。尚、本実施例に於いて、炭酸ガスセンサ６及び制御装置７は図１と同様であり、本図においては図示を省略している。
【００６８】
本実施例の植物栽培装置においては、送風装置２の吸入側ポートは、第１の接続管２０を介してエアバッファ空間１５の一端に接続されており、この第１の接続管２０を通してエアバッファ空間１５内の空気を送風装置２の吸入側ポートに送気することにより、エアバッファ空間１５内の空気を循環させると共に、その一部を各植孔１７から当該植孔１７に植栽された栽培植物Ｐの茎部乃至葉部へ送風するように構成している。尚、マルチングシート１４は完全な気密ではないため、各植孔１７から吹出した量の空気は、マルチングシート１４の隙間などからエアバッファ空間１５内に漏入し補充される。
【００６９】
これにより、エアバッファ空間１５内全体のＣＯ２濃度を平均化して局所的に高ＣＯ２濃度の場所が発生することを防止するとともに、空気循環によって好気性細菌に対する酸素供給を効率化し、好気性細菌のＣＯ２生産効率を高めることができる。特に、図９に示した通り、養液を培土１３に供給した直後や夜間においては、エアバッファ空間１５内のＣＯ２濃度は高くなる。この状態に於いて、エアバッファ空間１５内のＣＯ２リッチな空気を一気に排出せずに、一部はエアバッファ空間１５内で循環させておくことにより、植孔１７から排出する空気のＣＯ２濃度を時間的に平均して高い状態を維持させることが可能となる。
【００７０】
尚、本実施例の場合、実施例１の場合と異なり、供給管１６からエアバッファ空間１５内へ供給される空気は、エアバッファ空間１５から第１の接続管２０を介して還流される空気であり、培土１３中の好気性細菌による酸素消費によって、外気に比べて酸素濃度は低くなる。然し乍ら、空気中の酸素濃度は約２１％であり十分大きいため、好気性細菌により酸素が多少消費されたとしても、還流される空気には好気性細菌の活性化には十分な酸素が含まれている。また、マルチングシート１４と高設栽培ベッド１２との間には多くの隙間があり、エアバッファ空間１５から植孔１７を通して放出された分の空気は、隙間からエアバッファ空間１５内に漏入し逐次新たな空気が流入することから考えても、エアバッファ空間１５内の酸素濃度が好気性細菌の活性が阻害されるまでに極度に低下することはない。
【実施例３】
【００７１】
図１２は、本発明の実施例３に係る植物栽培装置の配管構成を表す図である。尚、本実施例に於いて、炭酸ガスセンサ６及び制御装置７は図１と同様であり、本図においては図示を省略している。
【００７２】
本実施例の植物栽培装置においては、送風装置２の吸入側ポートは、第１の接続管２０を介して、排水溝の一端の排水口１８ａに接続されており、この第１の接続管２０を通して排水溝１８の溝内の排水溝内空間１８ｂ内の空気が送風装置２の吸入側ポートに送気される。尚、第１の接続管２０の途中には、気液分離タンク２２が設けられており、この気液分離タンク２２において排水と空気とが分離され、空気のみが第１の接続管２０の下流側に送られる。また、排水溝１８の他端（排水口１８ａと逆側の端）は、第２の接続管２１により、エアバッファ空間１５の端と連通されている。これにより、第２の接続管２１及び第１の接続管２０を通してエアバッファ空間１５内及び排水溝内空間１８ｂ内の空気が送風装置２の吸入側ポートに送気され、エアバッファ空間１５内及び排水溝内空間１８ｂ内の空気が送風装置２によって循環される。それとともに、エアバッファ空間１５内の空気の一部は、各植孔１７から当該植孔１７に植栽された栽培植物Ｐの茎部乃至葉部へ送風される。
【００７３】
この方式では、高設栽培ベッド１２内の培土１３内の好気性細菌が生産するＣＯ２のうち、高設栽培ベッド１２下部の排水溝１８内の空間に放出されるＣＯ２まで回収し、エアバッファ空間１５内へ送り、植孔１７から栽培植物Ｐに対し供給することができる。従って、好気性細菌が生産するＣＯ２の回収効率が向上し、より高濃度のＣＯ２施用を行い栽培植物の光合成による物質生産効率を高めることができる。
【００７４】
また、エアバッファ空間１５と排水溝内空間１８ｂとの間で空気を循環させることで、エアバッファ空間１５内全体のＣＯ２濃度を平均化するとともに循環中には好気性細菌が生産するＣＯ２をこれらの空間内に蓄積させておき、少ずつ植孔１７から栽培植物Ｐの株元へ放出・供給することができる。これにより、ＣＯ２利用の無駄を減少させることが可能となり、植孔１７から排出する空気のＣＯ２濃度を時間的に平均して高い状態を維持させることが可能となる。
【００７５】
尚、本実施例に於いては、第２の接続管２１によりエアバッファ空間１５内の空気を排水溝内空間１８ｂに還流する構成を示したが、他の実施例として、第２の接続管２１を省略することもできる。この場合、エアバッファ空間１５と排水溝内空間１８ｂとの間での空気の還流はなく、外部から排水溝内空間１８ｂに空気が流入し、排水溝内空間１８ｂ内の空気は、第１の接続管２０，送風装置２，給気管２ａ，給気液管５ａ，供給管１６を介してエアバッファ空間１５へ送られ、エアバッファ空間１５内の空気が植孔１７を通って栽培植物Ｐの茎部乃至葉部へ送風されるという一方通行の流れとなる。この場合でも、培土１３内の好気性細菌により生産されエアバッファ空間１５及び排水溝内空間１８ｂに放出されたＣＯ２は、大半が回収されて栽培植物Ｐの茎部乃至葉部へ施用されることになるため、実施例１の場合よりもさらにＣＯ２の利用効率を高め、栽培植物の光合成による物質生産効率を高めることができる。
【実施例４】
【００７６】
図１３は、本発明の実施例４に係る植物栽培装置の配管構成を表す図である。尚、本実施例に於いて、炭酸ガスセンサ６及び制御装置７は図１と同様であり、本図においては図示を省略している。
【００７７】
本実施例の植物栽培装置においては、基本的構成は実施例３の図１２と同様であるが、送風装置２の内部構成が実施例３と相違している。本実施例に於いて、送風装置２は、空気ポンプ２５、エアリザーブタンク２６、及びタング出口弁２７を備えている。第１の接続管２０を介して空気ポンプ２５によりエアバッファ空間１５乃至排水溝内空間１８ｂ内の空気がエアリザーブタンク２６内に加圧貯留される。そして、タンク出口弁を開弁することによって、エアリザーブタンク２６内に加圧貯留された空気を、供給管１６延いてはエアバッファ空間１５内へ放出し、各植孔１７から当該植孔１７に植栽された栽培植物Ｐの茎部乃至葉部へ当該エアバッファ空間１５内の空気の一部を供給しＣＯ２施用することができる。
【００７８】
本実施例に於いては、空気ポンプ２５は、エアバッファ空間１５乃至排水溝内空間１８ｂ内のＣＯ２濃度が過剰に高くなるときに起動させるのがよい。具体的には、制御装置７は、養液を培土１３へ供給した直後や、夜間にエアバッファ空間１５内のＣＯ２濃度が高まる時間帯（午前０時前後から日の出前の時間帯）に空気ポンプ２５を起動して、エアリザーブタンク２６内にＣＯ２リッチな空気を貯留するように制御したり、炭酸ガスセンサ６により検出されるＣＯ２濃度が所定の閾値（例えば７００ｐｐｍ）を超えたときに空気ポンプ２５を起動して、エアリザーブタンク２６内にＣＯ２リッチな空気を貯留するように制御するようにすることができる。本実施例の植物栽培装置では、ＣＯ２リッチな空気のエアリザーブタンク２６への回収と、エアリザーブタンク２６から栽培植物ＰへのＣＯ２施用途を独立に制御する事が可能であるため、好気性細菌が生産するＣＯ２をより効率的に回収し利用することが可能となる。
【００７９】
尚、本実施例に於いては、第２の接続管２１によりエアバッファ空間１５内の空気を排水溝内空間１８ｂに還流する構成を示したが、他の実施例として、第２の接続管２１を省略することもできる。
【００８０】
また、高設栽培の架台１１下部分の架台１１と地表面との空間を密閉することで、エアリザーブタンク２６として利用することもできる。
【符号の説明】
【００８１】
１  高設栽培用ベンチ
２  送風装置
２ａ  給気管
３  養液タンク
３ａ  給液管
４  給液ポンプ
５  三方弁
５ａ  給気液管
６  炭酸ガスセンサ
７  制御装置
１１  架台
１１ａ  水平梁部材
１１ｂ  脚柱
１２  高設栽培ベッド
１３  培土
１４  マルチングシート
１５  エアバッファ空間
１６  供給管
１６ａ  吐出孔
１７  植孔
１８  排水溝
１８ａ  排水口
１８ｂ  排水溝内空間
１９  スペーサ
２０  第１の接続管
２１  第２の接続管
２２  気液分離タンク
２５  空気ポンプ
２６  エアリザーブタンク
２７  タング出口弁
Ｐ  栽培植物
【図１】
0006372867.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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