(57)【要約】【課題】  面状発熱体を用いて、野菜類、穀物類等の植物を土壌栽培する方法において、温度コントロールが比較的に難しい土壌を効率よく均一に加温し、植物の成長を促進する栽培方法を提供する。【解決手段】  面状発熱体を表面の向きが水平方向となるように、植物の育成区域の下部の土壌の周囲に配置し、土壌の温度を設定範囲内に維持して植物を栽培する。面状発熱体は、好ましくは互いに間隙がなく、埋設深さが５０〜１５０ｃｍとなるように設置される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面状発熱体を用いて植物を土壌栽培する方法であって、面状発熱体を土壌に対して鉛直方向に突き刺す向きに、植物の育成区域の下部の土壌の周囲に配置し、土壌の温度を設定範囲内に維持して植物を育成することを特徴とする植物の栽培方法。
【請求項２】
植物の育成区域の上部をビニールハウスで覆う請求項１に記載の植物の栽培方法。
【請求項３】
面状発熱体の埋設深さが５０〜１５０ｃｍである請求項１に記載の植物の栽培方法。
【請求項４】
土壌の温度が０℃を超えるように面状発熱体の温度をコントロールする請求項２に記載の植物の栽培方法。
【請求項５】
面状発熱体は、加熱時に、ビニールハウス内の熱により暖められた土壌の温度低下を防止する請求項２に記載の植物の栽培方法。
【請求項６】
面状発熱体は、非加熱時に断熱材として、ビニールハウス内の熱により暖められた土壌の温度低下を抑制する請求項２に記載の植物の栽培方法。
【請求項７】
面状発熱体が、グラフトカーボン、カーボン粉末、金属粉末、金属酸化物粉末から選ばれる少なくとも１種を合成樹脂に分散させた導電性樹脂を、無機質基材に含侵、塗布、または印刷し、電気絶縁材料により被覆して得られる面状発熱体である請求項１に記載の植物の栽培方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、野菜類、穀物類等の植物を土壌栽培するに際し、面状発熱体を用いて植物の育成区域の下部の土壌の温度低下を防止または抑制する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、農業や園芸等の分野で、野菜類、穀物類等の植物を、ビニールハウスを用いて栽培することが行なわれている。ビニールハウス室内では温水の循環等の手段により温度コントロールが容易であり、冬季あるいは春秋の夜間であっても最適な温度を維持して植物を栽培することが可能である。しかし、有根植物の栽培の場合は、土壌の温度低下あるいは土壌中の水分の凍結による植物への悪影響が懸念される。このような不具合を解消するため、例えば特許文献１、２に示すような発明が成されている。
【０００３】
すなわち、特許文献１に記載されている栽培方法は、ハウス栽培の土壌中にブロック形状の遠赤外線放射体を設け、該遠赤外線放射体の遠赤外線作用により土壌を加温して土壌の温度を上げる栽培方法である。また、特許文献２に記載されている栽培方法は、馬蹄形床からなる土壌の頂点から５０ｃｍ以内の地中に、帯状のカーボンヒーターを水平に挿入し、カーボンヒーターから放射する遠赤外線熱を植物の根毛に照射し成長を助成する栽培方法である。
【特許文献１】特開２００２−３０５９７３号公報
【特許文献２】実用新案登録第３１１７８８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載されている栽培方法は、ブロック近辺の植物の根は暖めやすいが、ブロックから離れた植物の根は暖めにくく、またブロックの温度が高くなりすぎると、植物の根を痛めるという不具合がある。一方、特許文献２に記載されている栽培方法は、該文献の図１、図２のようなカーボンヒーターの配置位置では、植物の根とカーボンヒーターが離れており、土壌を介して植物の根を暖めるためには大きな熱エネルギーが必要である。また、植物の根とカーボンヒーターを近づけると、特許文献１と同様に植物の根への加温が不均一になる。さらに、温水の配管を土壌に埋設し、温水を循環させることも考えられるが、配管が腐食する虞がある。
従って、本発明が解決しようとする課題は、面状発熱体を用いて植物を土壌栽培する方法において、温度コントロールが比較的に難しい土壌を効率よく均一に保温または加温し、植物の成長を促進する栽培方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、これらの課題を解決すべく鋭意検討した結果、冬季あるいは春秋の夜間においては、図６に示すように、ビニールハウスの外側では地表近辺の土壌は冷たく内部の土壌は暖かい場合が多いこと、特許文献１、２に記載された土壌の加温方法では、同図に示すように、ビニールハウスの下部の熱が周囲に散逸してしまい土壌を効率よく加温できないこと、及び図７に示すように、ヒータをビニールハウスの下部の土壌の周囲に配置すれば、暖められた土壌の熱を外部に散逸することなく効率よく均一に保温できることを見出し、本発明の植物の栽培方法に到達した。
【０００６】
すなわち本発明は、面状発熱体を用いて植物を土壌栽培する方法であって、面状発熱体を土壌に対して鉛直方向に突き刺す向きに、植物の育成区域の下部の土壌の周囲に配置し、土壌の温度を設定範囲内に維持して植物を育成することを特徴とする植物の栽培方法である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の植物の栽培方法は、面状発熱体を土壌に対して鉛直方向に突き刺す向きに、植物の育成区域の下部の土壌の周囲に配置するので、植物の育成区域下部の熱の周囲への散逸を防止することができ、効率よく均一に土壌を保温あるいは加温することが可能である。その結果、植物の成長を効率よく促進させることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の植物の栽培方法は、面状発熱体を用いて、野菜類、穀物類等の植物を土壌栽培する方法に適用される。特に、ビニールハウス、植物栽培工場（施設）、その他これらに準じた、熱の外部への散逸防止が施された地上設備を用いて、植物を土壌栽培する方法に好適に適用される。また、本発明は、土壌の温度が０℃を超えるような条件に設定して、土壌の凍結を防止する栽培方法に適用される。
以下、本発明の植物の栽培方法の製造方法を、図１〜図７に基づいて説明するが、本発明がこれにより限定されるものではない。
【０００９】
尚、図１は、本発明の植物の栽培方法の実施の一例を示す鉛直方向の構成図である。図２〜図４は、各々本発明の植物の栽培方法の実施の一例を示す水平方向の構成図である。図５は、本発明の植物の栽培方法の図１以外の実施の例を示す鉛直方向の構成図である。図６は、従来の植物の栽培方法の実施の一例を示す説明図である。図７は、本発明の植物の栽培方法の技術思想を示す説明図である。
【００１０】
本発明の植物の栽培方法は、面状発熱体を用いて植物を土壌栽培する方法であって、図１に示すように、面状発熱体１を土壌に対して鉛直方向に突き刺す向き（表面の向きが水平方向となる向き）に、植物の育成区域の下部（図１においては、ビニールハウス２の下部）の土壌３の周囲に配置し、土壌３の温度を設定範囲内に維持して植物４を育成する栽培方法である。
【００１１】
本発明の植物の栽培方法は、ビニールハウス、植物栽培工場（施設）、その他これらに準じた、熱の外部への散逸防止が施された地上設備を用いた植物の栽培方法に用いることが好ましいが、以下ビニールハウスを用いた栽培方法を例として説明する。
尚、図２に示すビニールハウスは、水平方向の外郭が長方形であるが、本発明の植物の栽培方法は、これに限定されることなく、例えば外郭が、正方形、台形、円形、楕円形、三角形、多角形（五角形、六角形、八角形等）等のビニールハウスに適用することができる。また、図４に示すように、ビニールハウスを複数の領域に区分して、各々の領域の周囲に面状発熱体を配置することもできる。
【００１２】
本発明の植物の栽培方法において、面状発熱体の上端部の位置は、地面の上１０ｃｍ〜地面の下１０ｃｍ程度であることが好ましい。また、面状発熱体の下端部の位置は、通常は深さが５０〜１５０ｃｍ程度、好ましくは６０〜１２０ｃｍ程度であることが好ましい。この下端部の位置に関する根拠は、日本国内の平地における凍結深度（冬季に地盤が凍結する地表からの深さ）は、通常は１ｍ以内であり、地域によっても異なるが、面状発熱体の埋設深さを適宜前記の範囲内となるように設定すれば、土壌の凍結を防止することができるという理由による。
また、面状発熱体の水平面の位置については、通常はビニールハウスの外周全体にわたり配置されるが、図３に示すように、横の長さが縦の長さに比べて充分に大きい場合（例えば横の長さが縦の長さの１０倍以上）、縦の辺は面状発熱体の配置を省略することもできる。また、面状発熱体の水平面の位置は、ビニールハウスの端部５の近辺であることが好ましいが、３０ｃｍ程度の範囲内であればビニールハウスの端部５から内側または外側に離れていてもよい。
【００１３】
本発明の植物の栽培方法においては、面状発熱体に通電し加熱することにより、ビニールハウス内の熱により暖められた土壌の温度低下を効率よく防止することができるが、面状発熱体を加熱していない時にも、面状発熱体を断熱材として用いる（例えば断熱性が優れた電気絶縁材の使用）ことにより、暖められた土壌の温度低下を抑制あるいは緩和する効果がある。従って、このような使用方法も、土壌の温度を設定範囲内に維持する効果が認められるので、本発明の実施の範囲内である。
【００１４】
次に、本発明の植物の栽培方法に使用される面状発熱体（面状ヒータ）について説明する。本発明においては、通電により発熱する発熱素子が、電気絶縁材により被覆された構成を有し、表裏の二面を有する偏平状の面状発熱体であれば特に制限されることはない。このような面状発熱体の発熱素子としては、例えば（１）グラフトカーボン、カーボン粉末、金属粉末、金属酸化物粉末から選ばれる少なくとも１種を合成樹脂に分散させた導電性樹脂を、ガラスクロスに含浸させたもの、（２）前記のような導電性樹脂を、ポリエステル、ポリイミド、マイカ等の絶縁基材シートに塗布または印刷により保持させたもの、（３）金属箔を所望のパターンにエッチングして回路としたもの、あるいは（４）金属抵抗線を所望の形態で回路としたもの等が挙げられる。これらの中でも、優れた耐腐食性を有する（１）または（２）の発熱素子を用いることが好ましい。
【００１５】
前記の発熱素子を被覆する電気絶縁材としては、例えば、シリコーン樹脂、テフロン（登録商標）樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリイミド樹脂等を挙げることができる。面状発熱体の厚みは通常は０．５〜５ｍｍ程度、大きさは四角形の場合で通常は一辺が５０〜１５０ｃｍ程度である。また、機械的強度を向上させる目的で、電気絶縁材の外側表面に、合成樹脂、金属等の保護部材を設けることもできる。本発明においては、一方の片面に断熱材を使用し、もう一方の片面から熱を放射する面状発熱体、両面から熱を放射する面状発熱体のどちらでも使用することが可能である。
【００１６】
前記のような面状発熱体は、図２〜図４に示すように、水平方向に複数個を並べて設置できるほか、例えば高さ方向に２枚または３枚を配置して１５０ｃｍの埋設深さとすることができる。面状発熱体と面状発熱体の間隙は、図３のような場合を除いて、通常は５ｃｍ以内、好ましくは実質的に存在しないようにされる。また、面状発熱体の一部が重なるように配置することもできる。
また、本発明の植物の栽培方法においては、図５に示すように、ビニールハウス室内を温水循環配管６に温水を流通する等により暖めたり、また土壌中に本発明とは別の形態でヒータ等を併用することもできる。また、温度コントローラ（サーモスタット）等を用いて面状発熱体の温度をコントロールすることができる。本発明により、ビニールハウスの下部の土壌（地表〜深さ５０ｃｍ程度の土壌）は、通常は０℃を超え２０℃以下の温度の範囲に維持される。
【実施例】
【００１７】
次に、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明がこれらにより限定されるものではない。
【００１８】
［実施例］
（面状発熱体の製作）
カーボンブラックとビニル系のモノマーを混合しグラフト重合させて得られたグラフトカーボン（登録商標、菱有工業（株）製）を含む導電性材料を、合成樹脂液に分散させて導電性の塗液を調製した。この塗液を幅１００ｃｍ（厚さ０．１ｍｍ）のガラスクロスロールから引出したガラスクロスに均一に含浸させた後、乾燥、加熱処理し、カットして１００ｃｍ角の発熱素子を製作した。この発熱素子の対向する二辺に銅箔を重ねて電極とした後、各々の電極が二系列の直線を形成するように配置して、２枚のポリエステルフィルムを発熱素子が挟まれるように重ね合せ、加熱圧着して絶縁被覆した。次に、各々の電極に電極端子を設けるとともに、温度コントローラが備えられた電源コードを接続し、面状発熱体の部分を合成樹脂からなる保護部材に収めパネル状にして、土壌栽培用の面状発熱体を得た。
【００１９】
（実験用ビニールハウスの組立て）
平成２３年９月の下旬時点において、前記のようにして得られた土壌栽培用の面状発熱体１０枚を、図２に示すような、縦１ｍ、横４ｍからなる長方形の栽培土壌を有する実験用のビニールハウスの下部の土壌の周囲に、互いに隙間が生じないように、面状発熱体の上端部がビニールハウスの端部と接するように配置した。ビニールハウスの外形は、図５に示すように蒲鉾状（半円柱状）であり高さは５０ｃｍである。ビニールハウスの端部と面状発熱体の位置は、図５に示すような位置であり、ビニールハウス下部端の周辺部には、同図に示すような位置に温水を循環することができる配管が設けられている。尚、中央部の植物は配置しなかった。また、ビニールハウスの地面から１０ｃｍの深さの位置の土壌の温度が測定できるように温度計を３個設置した。温度計の平面の位置は、各々図２において、横方向が、左端から５０ｃｍ、中央、右端から５０ｃｍ、縦方向が中央となるようにした。ビニールハウスの組立て時においては、土壌の温度はいずれの箇所においても１５℃であった。
【００２０】
（面状発熱体による土壌の加温試験）
その後、気温が低下したときに、温水循環配管に６０〜７０℃の温水を流してビニールハウス内の温度が２０〜２５℃となるように調節した。また、夜間（午後８時〜午前６時）には、１０枚の面状発熱体に通電した。面状発熱体の温度は、表面の最高温度が９５℃を超えないように温度コントローラにより調節した。この状態を平成２３年１２月の中旬まで維持した。
平成２３年１２月の中旬の早朝時において、外気の温度が２℃、ビニールハウスの外の地表の温度が−２℃の状況下で、ビニールハウス内の温度、ビニールハウスの下部の土壌の温度等を測定した。その結果、ビニールハウス内の温度は２２℃、左端及び右端の土壌の温度は１０℃、中央の土壌の温度は９℃であった。
【００２１】
［参考例］
実施例１と同条件下でビニールハウスを組立て、１０枚の面状発熱体に通電しなかったほかは実施例１と同様にして温水循環配管に温水を流通して、ビニールハウス内の温度が２０〜２５℃となるように調節した。この状態を平成２３年１２月の中旬まで維持した。
平成２３年１２月の前記と同日の早朝時（外気の温度：２℃、ビニールハウスの外の地表の温度：−２℃）において、ビニールハウス内の温度、ビニールハウスの下部の土壌の温度等を測定した。その結果、ビニールハウス内の温度は２３℃、左端及び右端の土壌の温度は４℃、中央の土壌の温度は５℃であった。
【００２２】
［比較例］
実施例１の実験用ビニールハウスの組立てにおいて、面状発熱体を使用しなかったほかは実施例１と同条件下でビニールハウスを組立て、実施例１と同様にして温水循環配管に温水を流通して、ビニールハウス内の温度が２０〜２５℃となるように調節した。この状態を平成２３年１２月の中旬まで維持した。
平成２３年１２月の前記と同日の早朝時（外気の温度：２℃、ビニールハウスの外の地表の温度：−２℃）において、ビニールハウス内の温度、ビニールハウスの下部の土壌の温度等を測定した。その結果、ビニールハウス内の温度は２３℃、土壌の温度はいずれの箇所も０℃であった。
【００２３】
以上のように、本発明の植物の栽培方法は、土壌を効率よく均一に保温または加温できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の植物の栽培方法の実施の一例を示す鉛直方向の構成図
【図２】本発明の植物の栽培方法の実施の一例を示す水平方向の構成図
【図３】本発明の植物の栽培方法の図２以外の実施の例を示す水平方向の構成図
【図４】本発明の植物の栽培方法の図２、図３以外の実施の例を示す水平方向の構成図
【図５】本発明の植物の栽培方法の図１以外の実施の例を示す鉛直方向の構成図
【図６】従来の植物の栽培方法の実施の一例を示す説明図
【図７】本発明の植物の栽培方法の技術思想を示す説明図
【符号の説明】
【００２５】
１  面状発熱体
２  ビニールハウス
３  ビニールハウスの下部の土壌
４  植物
５  ビニールハウスの端部
６  温水循環配管
【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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【図６】
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【図７】
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