毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

毛管給液を併用したトマトの閉鎖型養液栽培に関する研究
石

良

目

次

行

第１章

序

第２章

毛管給液を併用した閉鎖型養液栽培システム

第３章

毛管給液を併用したトマトの閉鎖型養液栽培における培養液組成の開発

第１節

論

原

････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････

4･･････

7･･････････････････････

7･･････････････････････････････････････････････････････

7

培地内溶液濃度およびみかけの成分吸収濃度の推移

Ⅰ

緒

Ⅱ

材料および方法･･････････････････････････････････････････････････････

7

Ⅲ

結

果

･･････････････････････････････････････････････････････

8

Ⅳ

考

察

･･････････････････････････････････････････････････････

10

第２節

言

1

開発した培養液組成が培地内溶液濃度および収量に及ぼす影響

10･･････････････････････････････････････････････････････

10

Ⅰ

緒

Ⅱ

材料および方法･･････････････････････････････････････････････････････

10

Ⅲ

結

果

･･････････････････････････････････････････････････････

11

Ⅳ

考

察

･･････････････････････････････････････････････････････

11

第３節

言

････････････

開発した培養液組成が成分吸収濃度に及ぼす影響

13･･････････････････････････････････････････････････････

13

Ⅰ

緒

Ⅱ

材料および方法･･････････････････････････････････････････････････････

13

Ⅲ

結

果

･･････････････････････････････････････････････････････

14

Ⅳ

考

察

･･････････････････････････････････････････････････････

16

まとめ

･･････････････････････････････････････････････････････

19

第４節
第４章

言

････････････････････････

毛管給液を併用したトマトの閉鎖型養液栽培における給液法の確立

第１節･･････････

20････････････････････

20･･････････････････････････････････････････････････････

20

培地上部給液量が溶液濃度および収量に及ぼす影響

Ⅰ

緒

Ⅱ

材料および方法･･････････････････････････････････････････････････････

20

Ⅲ

結

果

･･････････････････････････････････････････････････････

21

Ⅳ

考

察

･･････････････････････････････････････････････････････

23

第２節

言

毛管吸水槽給液の有無が溶液濃度および収量に及ぼす影響

24･･････････････････････････････････････････････････････

24

Ⅰ

緒

Ⅱ

材料および方法･･････････････････････････････････････････････････････

24

Ⅲ

結

果

･･････････････････････････････････････････････････････

24

Ⅳ

考

察

･･････････････････････････････････････････････････････

26

まとめ

･･････････････････････････････････････････････････････

27

第３節

言

････････････････

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第５章

トマト促成長期栽培における培養液濃度管理法の確立

28･･････････････････････････････････････････････････････

28

Ⅰ

緒

Ⅱ

材料および方法･･････････････････････････････････････････････････････

28

Ⅲ

結

果

･･････････････････････････････････････････････････････

29

Ⅳ

考

察

･･････････････････････････････････････････････････････

32

Ⅴ

まとめ

･･････････････････････････････････････････････････････

33

第６章

言

･･････････････････････

スギ樹皮培地の連用と培地の理化学性およびトマト収量の関係

34･･････････････････････････････････････････････････････

34

Ⅰ

緒

Ⅱ

材料および方法･･････････････････････････････････････････････････････

34

Ⅲ

結

果

･･････････････････････････････････････････････････････

35

Ⅳ

考

察

･･････････････････････････････････････････････････････

38

Ⅴ

まとめ

･･････････････････････････････････････････････････････

39

総合考察

･･････････････････････････････････････････････････････

40

総合要旨

･･････････････････････････････････････････････････････

45

要

旨

･･････････････････････････････････････････････････････

46

謝

辞

･･････････････････････････････････････････････････････

48

引用文献

･･････････････････････････････････････････････････････

49

Summary･･････････････････････････････････････････････････････

53

第７章

言

･･････････････

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

第１章

序論

耕（丸山ら，1998；Shinoharaら，1993；山崎，1987），
パッシブ水耕（小野ら，1993）や保水シート耕（岡野ら，

全国における野菜の養液栽培設置面積は 1,298haであ1999）のように与えた培養液を循環させずに使用する非り，野菜施設設置面積に占める割合は約 3.6％と小さい循環方式がある．一般的なロックウール耕では，給液さ（農林水産省農産園芸局，2007）．しかし，施設野菜作れた培養液は培地を通過後余剰液となり，循環すること

付面積や施設設置面積がほぼ横ばいで推移している中でなく廃棄されていることから，非閉鎖型・非循環方式に養液栽培設置面積は増加している．品目別ではトマト，分類できる（以下，かけ流し式ロックウール耕という）．

イチゴで伸びが著しい．

ロックウール耕で使用されるロックウール培地は，鉱栃木県の野菜の養液栽培面積は2005年には約54.1haに

滓や輝緑岩などを原料にして，これに石灰岩やコークス

達し，施設設置面積に対する割合は全国平均とほぼ同等を混ぜ，高温で溶かして繊維状にし，これを圧縮してフの 3.3％となっている（栃木県農務部， 2006）．品目別

ェノールで固め，吸湿性を持たせたもので，緩衝能はほではトマトが最も大きく養液栽培全体の54.9％，次いで

とんどなく，保水力が高く水は作物が吸収しやすい状態

イチゴが34.8％となり，この2品目で約9割を占める．トにあるなど培地としての理化学性は優れている（池田，

マトの養液栽培面積は 1975年までは 0.3haとわずかであ2003）．しかし，このような特徴を有する反面，取り扱

ったが，1976年から1980年の5年間に水耕を中心に約2.7

いにおいて人体への害の影響や難分解性の特性から使用ha導入され（君島・小口，1991），この時期が栃木県に後の培地処理の困難さが指摘されている．現地では，ロおける養液栽培の導入期と考えられる．しかし，水耕のックウール培地の耐用年数は5年程度とされている．こ

導入は1981年以降にはほとんどなくなり，1983年からはの5年間に使用済みとなり排出されるロックウール量は，

水耕と土耕の中間的性格をもつロックウール耕（安井，

育苗用ロックウールキューブを含めて約16m3・10a-1と試1986）が導入され，生産の画期的な向上を図る新栽培技算される．これら使用済みロックウール培地はケイ酸肥術として，現地でも給液管理法などの検討が積極的に行料として水田に投入，処理されている（中林ら，1990；

われた（栃木県経済連，1986）．ロックウール耕は1988

山崎ら，2007）．しかし，運搬や耕運などで乾燥したロ

年前後には毎年0.5～1 haずつ増加しており，1995年にはックウール培地の粉塵が飛散するなど，作業者および周補助事業を活用し約 4.5ha導入されるなど，順調に増加

辺環境へ及ぼす影響が問題となる．他方，産業廃棄物まを続け，今では 26.6ha，トマト養液栽培の 89.7％を占め

たはリサイクルとして処理する方法もあるが，コスト面ている．養液栽培の導入は高品質・多収，土壌病害や塩の問題もあり放置されているものも少なくない．このた類集積など連作障害の回避，かん水・施肥の省力化，作め，安全に取り扱え，生産性が高く，使用後に環境へ負

業環境の快適化が目的とされ，近年では経営の規模拡大

荷をかけずに処理できる培地素材が求められている．こや企業化，生産の周年化が図れる技術としても評価されのようなことから近年，ピートモス，やし殻，樹皮などている．現在，栃木県内でトマト経営面積が 1haを超えを培地として利用する研究が盛んに行われるようになっる法人および個別経営体は9経営体あり，このうち6経営てきた（近乗ら，1992；遠藤ら，2006；平山ら，2000；

体で養液栽培を取り入れ周年栽培が行われている．

細川ら，2001；岩尾ら，1994；岩崎・千葉，1999；松﨑

野菜の養液栽培は全国的にみてもロックウール耕の占ら， 2002；吉田ら， 1996；喩・駒田， 1995；植木ら，める割合が大きいが，養液栽培システムには多くの方式

1999）．これら有機質素材は水田や畑へ還元でき，土壌がある．まず，固形培地の有無により，培地を使用しなの理化学性や微生物相を改善する（荒木ら，1985；藤原い水耕および噴霧耕と培地を使用する固形培地耕に大別ら，1987）．

され，水耕には湛液水耕，NFT等があり，固形培地耕でかけ流し式ロックウール耕では給液量の多少が培地内

は培地の素材により無機培地耕ならびに有機培地耕に分の水分や栄養条件に影響するため，作物の蒸散量に見合けられる（池田，2003）．無機培地には砂，れきなど，う以上の培養液が与えられ，培地を通過中に作物に吸収

有機培地にはピートモス，おがくず，バークなどがある．

されなかった培養液が廃棄されている（以下，排液といさらに，養液栽培は培養液の供給方式によっても分類さう）．この排液には NO3-Nや Pなどの肥料分が含まれてれ，培養液を廃棄せずに栽培する閉鎖型，給液量の一定

おり（礒崎ら，2004；加藤，2003），浄化処理がなされ割合を廃棄する非閉鎖型に分けられる．閉鎖型は培養液ないまま施設外に流出され河川や地下水へ入り込んでいを循環して使用する循環方式（板木，1986）と，毛管水る．排液はそれ自体が有害なものではないが，含まれる肥料分が地下水汚染や，河川，湖沼の富栄養化などの問
1栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

題を引き起こす． 1999年 2月には水質汚濁および地下水

ら，2000；植木ら，1999）．しかし，有機培地を用いての水質汚濁に係る環境基準が改正され，硝酸性窒素およ本システムと同様な給液法をもつ閉鎖型・非循環式シスび亜硝酸性窒素が環境基準項目に格上げとなり，公共用テムの報告は見あたらない．

水 域 ， 地 下 水 におけ る 両 成 分 の 合 計濃 度 の 基 準 値は閉鎖型養液栽培では培地内溶液や循環培養液の組成，10mg・ L とされた．かけ流し式ロックウール耕が普及

濃度が施用した培養液の組成，濃度と異なるとする報告しているオランダでは，排液が地下水や河川の汚染に影が多い（板東ら，1988；小林・時枝，2002；佐々木・板響していることが問題となり，すべての肥料の施設外へ

木，1978；高嶋ら，1973；山下・林，1997）．培養液処の 廃 棄 を 規 制 す る 方 針 が 打 ち 出 さ れ （ 篠 原 ， 2003；

方は数多く公表され，作物ごとに成分濃度が示されていRuijs， 1993），循環方式による閉鎖型養液栽培システ

る（岡野， 2001）．現地における培養液濃度管理は，

ムが開発されている（Van Osら，1991）．

ECセンサを用いて培養液濃度があらかじめ設定した EC-1

わが国では現在，養液栽培から廃棄される排液による値となるよう，井戸水に原液肥料を混入するのが一般的

環境への影響は深刻な問題となっていないが，近年の環である．この井戸水や培養液の pHを調整する資材には境への関心の高まりに対応して，環境への負荷を軽減す

養分となりうる様々なイオンが含まれているため，処方る養液栽培技術の開発は重要性を増している．農業は食箋どおりの培養液組成，濃度にはならないことが多い．

料を安全に生産し，人間の健康と環境を保全する機能をさらに，作物の養分吸収特性は種類や栽培時期，生育ス有する必要がある．排液による環境負荷を軽減させるたテージなどで異なる（池田，1998）とされている．このめには，排液を回収しろ過・殺菌後に一定量を培養液にため， ECを目安に培養液を循環利用する閉鎖型システ

混ぜて再び培養液として利用する，排液を別の用途に再ムでは，循環培養液中の特定な成分の濃度が低下や上昇利用する，与えた培養液を作物にすべて吸収させる（加といった不均衡を生じ，培養液の更新にともなう循環培

藤，2003）等の方策が考えられる．

養液の廃棄が必要になる．培養液組成の考え方の一つに，

以上のようなトマト養液栽培の状況から，かけ流し式

個々の作物の養水分吸収量を調査し，この特性に従い組

ロックウール耕における排液および使用済みロックウー

成を決める手法があり，トマト用山崎処方がこの例にあル培地による環境負荷を削減するため，ロックウールにたる（並木，1986）．山崎ら（1976）は，培養液の組成，代わる培地にスギ樹皮を用い，培養液を循環することな濃度と作物の栄養吸収特性とみられるみかけの成分吸収

く作物に全て吸収させる閉鎖型・非循環式システムを開濃度（成分吸収量 /吸水量）が一致していれば，培養液

発し，「毛管給液を併用した閉鎖型養液栽培システム」

濃度の変化がなくトマトの生育・果実肥大も良いと述べ（以下，本システムという）と著者が名命した．有機培ている．すなわち，作物の養分吸収特性と同様な組成，地として選定したスギ樹皮は，使用後はほ場に還元でき濃度の培養液は栽培中に変化しにくいことになる．このるとともに，輸入品であるピートモス，やし殻等とは異ような考え方で開発された山崎処方は施用した培養液をなり国内で入手できる．栃木県はスギ生産が盛んであり，作物に全て吸収させることができ，環境に負荷を与えな

地域の製材所から排出される樹皮は燃料，堆肥・土壌改い培養液といえる．さらに，このような培養液は ECを良材，畜産敷料，マルチ資材として活用されている（農目安とした簡易な管理ができる特徴を持つ．しかし，山林水産省統計部， 2007；石井・門屋， 1993a）．しかし，

崎処方でも循環培養液の組成，濃度の変化が報告されて処理に苦慮している製材所などもある．このような未利いる（佐々木・板木，1978；山下・林，1997）．

用資源となっているスギ樹皮を積極的に利用することも，

近年，多量の培養液を循環利用する水耕やNFTにおい

環境への負荷軽減と考える．本システムの栽培槽はスギて，一定期間に作物が必要とする養分を施用する量的管樹皮培地を培地台に乗せることにより，栽培槽内に培養理法が検討され，培養液の更新に伴う環境負荷の低減と，液を貯える空間を有する構造となっている．さらに，各過剰栄養成長の抑制ができると報告されている（細井・栽培槽への培養液の供給は，培地上部ならびに栽培槽内

細野，2005；中野ら，2006； Terabayashiら，2004）．この培養液貯留部の 2か所に行える特徴をもつ．すなわち，の量的管理法の考え方は培地耕にも応用可能と考えられ

培養液は点滴チューブにより培地上部および毛管吸引にており（Phandaraら，2006），この点からも作物の生育より培地底面部から作物に供給される．固形培地耕で栽ステージや季節などによる養水分吸収量の解明がより一培槽に培養液を貯え，毛管吸引を利用して培地下部から層重要となる．

再利用する非循環式システムについては既にいくつか報

本論文では，トマト養液栽培において使用済み培地処

告されている（浜渦・中村，1990；松岡ら，1997；藤堂理および培養液の廃棄による環境への負荷を軽減した環

2

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

境保全型養液栽培を実現するために開発した「毛管給液ならびに栽培槽内の培養液貯留部の 2か所に供給できるを併用した閉鎖型養液栽培システム（本システム）」に本システムにおける培養液の供給法の確立を目指した．

適する培養液管理法を開発しようとした．まず，第2章

第5章では10月～翌年5月にかけて収穫するトマト促成長では本システムの栽培槽の構造および培養液管理システ

期栽培の培養液濃度管理法の確立を目指した．第 6章でムを詳述した．第 3章ではトマトの養水分吸収量の調査

はスギ樹皮培地の理化学性，生育，収量の経年変化を調等から培養液処方を開発し，培地内溶液濃度，生育，収査し，耐用年数ならびに連用と培養液管理について解明

量に及ぼす影響の解明を目指した．第4章では培地上部および確立を目指した．

3

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第２章

毛管給液を併用した閉鎖型養液

地下面より低い位置に調節する．設定した EC値の培養

栽培システム

液は毛管吸水槽用培養液タンクに作成される．毛管吸水槽には，①給液許可時間内で，②設定値以上の日射があ

１．栽培槽の構造
栽培槽（以下，ベッドという）の構造を第 1図 a， bに示した．凹型の発泡スチロール製枠の内壁に沿って不透水シートを敷き，その上にベッド内に培養液を貯える空間を作るためスギ樹皮培地を乗せる培地台を設置した．
培地台上にはその両端から培養液貯留部（以下，毛管吸水槽という）に垂れるように毛管吸引力の強い吸水シー
ト（ラブマットU，ユニチカ）を敷き，その上に不透根シートで包まれたスギ樹皮培地を置いた．培地台には培地加温用の温湯管を通す溝がある．培地上部には点滴チューブを敷設し，その下に点滴チューブから給液された培養液を培地上に拡散させるための不織布（吸水シートと同一資材）を敷いた．

り，③毛管吸水槽の培養液面が水位センサの設定位置より低いという 3つの条件が満たされた時，毛管吸水槽用培養液タンクおよび各ベッドごとに設置してある電磁弁が開き，設定した培養液水位レベルまで毛管吸水槽用培養液タンクから培養液が供給される．このように，各ベッドごとに毛管吸水槽への給液量が管理できることにより，各ベッドの毛管吸水槽の水位の不均衡が解消できる．
設定した水位レベルまで給液されたとき，給液中に給液
許可時間が終了したとき，あるいは日射量が設定値を下回ったときは，電磁弁が閉まり給液が終了または中止される．なお，毛管吸水槽用培養液タンクをベッドより約1m高い場所に置くことで，ポンプを利用しなくても毛管吸水槽に給液できる．

ベッドの一方の端には毛管吸水槽への給液を制御する
ための水位センサならびに排水用パイプを設置するためのスペースを設けた．なお，毛管吸水槽内の培養液の水位の変更が可能となるように，排水用パイプは上下にス
ライドできるようにした．
本研究で供試したスギ樹皮培地は，スギ樹皮にヒノキ
樹皮が数％混合されたもので，栃木県鹿沼市にある粟野森林組合で作製された． 1個の大きさは幅 20cm，長さ40cm，厚さ7cm程度で，成型化されている．

３．本システムの特徴
本システムは1999年12月20日に特許出願され，2003年4月に登録となった（石原・木村， 1999）．本システム
は有機培地を用いた固形培地耕，閉鎖型・非循環式養液栽培に分類される．培養液は点滴チューブにより培地上部，吸水シートの毛管現象により毛管吸水槽から培地下部に吸引される．このように培地上部および培地下部から培養液が作物に供給されることにより，培地内溶液濃度の変化を抑制できると考えられる（市村，1999）．し２．培養液管理システム
試作した給液装置の概要を第1図cに示した．給液装置
は制御盤，原液タンク， ECセンサ，送液ポンプ，毛管
吸水槽用培養液タンクおよび水位センサ，電磁弁，日射センサ等で構成される．
本システムの給液の流れは次のとおりである．培地上
部 へ の 給 液 管 理に お け る 設 定 項 目 は， 培 養 液 の 濃度（ EC），給液時刻， 1回当たりの給液量の 3項目で，これらの設定値を制御盤からマイコンに入力する．給液時
刻になると原液が井戸水に混合され，設定した EC値の培養液が作成される．培養液は培地上部に敷設した点滴チューブから与えられる．
次に，毛管吸水槽については，培養液の濃度（ EC），
給液許可時間，給液許可時間内の最低日射量を設定項目とし，培地上部給液と同様に制御盤に設定値を入力する．
同時に，毛管吸水槽の培養液水位レベルをベッドに設置してある水位センサで設定する．この時，排液用パイプの上端は，設定した培養液面よりわずかに高く，かつ培

かもこの 2つの給液は培養液濃度，給液量をそれぞれ独立して設定できる．すなわち，1つのベッドに対して2つの給液系統を有することに加えて，毛管吸水槽への給液は各ベッドごとに管理できる．このような給液システムの開発により，各ベッドの作物の生育ステージ，環境条件などに適応した培養液管理が可能となる．さらに，毛管吸水槽を設けることで作物の蒸散量に対してリアルタ
イムで培養液の給液ができる（松岡ら，1997）．また，
曇雨天等で培地給液量が作物の蒸散量より多くなっても，培地を通過した培養液は毛管吸水槽に貯えられ再利用できる．この毛管吸水槽は1株当たり約4 Lの培養液が貯えられ，停電などの障害があっても2日間程度は電源がな
くても培養液の供給が可能となる．培養液を通じて伝搬する病害に対しては，非循環方式により培養液の移動は閉鎖された1つのベッドに限られ，さらにベッド長をできるだけ短くすることで循環方式に比べ病害の発生，拡大は抑制できる．
本システムの単位面積当たりの装置・資材および設置・工事に要する費用は，かけ流し式ロックウール耕の4

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究a

点滴チューブ
不織布
シルバーポリ
スギ樹皮培地

220
mm

● 温湯管
培地台

不透水シート
不透根シート
吸水シート
毛管吸水槽
発泡スチロール製枠

245mm

制御盤へ

b

培地給液パイプ
毛管吸水槽給液パイプ
スギ樹皮培地水位センサ

培地台

排水用パイプ

c

日射センサ
制御盤

P

水位センサ
P

毛管吸水槽用培養液タンク
原液タンク
井戸水

毛管吸水槽へ
培地へ

Ｐ
ＥＣセンサ

第１図

毛管給液を併用した閉鎖型養液栽培システムの概要
a: 栽培槽（正面断面図）
b: 栽培槽（側面断面図）
c: 給液装置
Ｐはポンプ，

は電磁弁を示す5

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

112％，殺菌装置を備えた循環式ロックウール耕の94％

型養液栽培システム」を開発し，栃木県農業試験場内のと試算されている．今後実用化を図るためには，導入コ

フェンロー型施設に設置した．本システムの特徴は以下

ストの低減に向けて自動給液装置，ベッドの材質や培地のとおりである．

台の形状，吸水シート等の資材の検討が必要である．な①栽培槽（ベッド）お，毛管吸水槽の水位制御用の三局電極に代わる電源を培地にはスギ樹皮を用いた．ベッド内に培養液を貯え必要としない簡易な水位制御装置として，「流量制御機

る毛管吸水槽を確保するため，スギ樹皮培地を乗せる培構および該機構を備えた植物栽培装置」を既に開発して地台を設置した．培地台上から毛管吸水槽に吸水シ－トいる（石原ら，2003）．

を垂らし，培養液を毛管吸引できる構造とした．
②培養液管理システム

４．本システムの試作

給液装置は制御盤，原液タンク， ECセンサ，送液ポ

第 1図に示した本システムを試作し，栃木県農業試験

ンプ，毛管吸水槽用培養液タンクおよび水位センサ，電場内の硬質フィルムおよびガラスを展張したフェンロー

磁弁，日射センサ等で構成される．培地上部への給液は型施設に設置した．本研究の第3章から第6章の実験はこタイマで制御され，点滴チューブにより給液される．毛の施設で実施した．

管吸水槽への給液は水位センサで制御され，施用培養液，培地上部給液により培地を通過した培養液が貯えられる．

５．まとめ

毛管吸水槽に貯えられた培養液は吸水シートの毛管吸引

トマト養液栽培における使用済み培地処理および培養により培地底面から作物に供給される．培地上部への給液廃棄による環境への負荷軽減を図るため，培地に有機液と毛管吸水槽への給液は培養液濃度，量をそれぞれ独質素材を用い培養液を循環することなく作物に全て吸収立して制御できる．

させる閉鎖型・非循環方式の「毛管給液を併用した閉鎖

6

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究第３章

毛管給液を併用したトマトの閉要性を認めた．しかし，有機培地を用いた閉鎖型・非循

鎖型養液栽培における培養液組

環方式において，培養液組成，濃度の違いが培地内溶液
濃度，生育および収量に及ぼす影響を調べた報告はみあ

成の開発

たらない．

野菜の養液栽培はロックウール耕が占める割合が高く，
そのほとんどはかけ流し方式である．かけ流し式ロック
ウール耕では，供給された培養液のうち作物に吸収されずに栽培ベッドから排出される余剰液は，排液として肥料分を含んだまま施設外に排出される．この排液が地下
水汚染や河川等の富栄養化を招くことが問題となる．また，肥料コストを高める要因にもなっている．礒崎ら（2004）はかけ流し式ロックウール耕でトマトを栽培し，10a当たり304m3の給液量の37.9％が排液となり，排液中には NO3-Nを 7.1kg含むほか， P， Kなどの成分も含まれることを報告している．石原ら（2000）はトマトのロッ

そこで，第 3章では培養液管理法のうち，本システムに適する培養液組成，濃度を明らかにし，新たな培養液
処方の開発を目的として実験を行った．第1節では本シ
ステムとかけ流し方式の培地内溶液濃度の比較および本システムに適する培養液組成，濃度の開発について，第2節では開発した培養液処方が本システムの培地内溶液
濃度，トマトの生育および収量に及ぼす影響について，
第3節では開発した培養液処方の特性について検討した．

第１節

培地内溶液濃度およびみかけの成分吸収濃度クウール耕における一般的な促成長期栽培（本圃期間がⅠ

9/10～ 7/23）で，排液率（ =排液量 /給液量× 100）を 8.3

緒言～39.5％とすると，排液量は10a当たり37～ 396m になる

第 1節ではまず，かけ流し方式および本システムでトとし，排液率が上昇すると多量の排液が出されることにマトの促成栽培を行い，培地内溶液の成分濃度の推移をなる．環境保全への関心が高まる中にあっては，養液栽調査し，本システムにおける培地内溶液濃度の変化の特培においても排液を全く出さない閉鎖型のシステムおよ

徴を明らかにした．次に，かけ流し方式を用いて給液量

びその培養液管理技術の開発が求められる．

およびその濃度，排液量およびその濃度の調査から生育

3

第 2章に示した本システムは，ロックウールに代わる培地としてほ場に還元可能なスギ樹皮を用い（相崎，

ステージごとのみかけの成分吸収濃度を検討し，本システムに適する培養液の組成，濃度を考察した．

1996），培養液を循環することなく作物に吸収させる閉鎖型・非循環方式の養液栽培システムである．本システ

Ⅱ

材料および方法

ムではベッドに培養液が貯留できる毛管吸水槽を設け培

トマト品種は‘ハウス桃太郎’を供試し，2000年 9月

養液が毛管吸引により毛管吸水槽から培地下部に供給さ16日に粉砕したスギ樹皮を詰めた50穴セルトレイに播種れる．もう一方では，培地上に敷設した点滴チューブかした．その後，本葉4～5葉期の苗を10月19日に本システ

ら培地上部に給液できることを特徴としている．

ムに定植した．昼温は23℃で天窓が開くように設定し，本システムの培地内溶液濃度の推移や収量性などを明

夜温は12℃，培地温は18℃を維持した．開花は11月中旬

らかにするために，現地のかけ流し方式に準ずる培養液に 始 ま り ， 各 果 房 と も 4-CPA（ ト マ ト ト ー ン 100倍 希

管理で予備実験を行った．その結果，培地内溶液のP，

釈）液で処理し，着果確認後1果房当たり4果となるよう

K濃度はかけ流し方式より低く推移する一方で， NO3-N，摘果した．3月14日に第10果房上の2葉を残して摘心し，Ca， Mg， S濃度は施用した培養液の数倍から十数倍に

5月 14日に実験を終了した．誘引は地上約 2.3mの高さに高まり，栽培途中で培地内溶液を洗い流す必要が認めら設置した誘引線を利用し，つり下ろし誘引とした．定植れた．また，かけ流し方式より収量が少なく，販売でき

株数は 1区当たりのベッド長 5.6mに 28株（栽植密度約ない尻腐れ果の割合が高かった．このように，本システ

2300株・10 a-1相当）とし，2反復した．

ムにおいても培地内溶液の組成，濃度は施用培養液の組処理区はかけ流し区と閉鎖区の2区を設けた．かけ流

成，濃度と異なり，成分ごとに変化が生じ不均衡になっし区では，排液できるように排水用パイプ上端をベッドていることが認められ，このような変化が収量や品質にの底面まで下げた．給液は培地上部からとし，給液量の影響を及ぼすことが推察された．これらのことから，本10～15％が排液されるように管理した．閉鎖区では排水システムの実用化を図るためには，トマトの養分吸収特用パイプ上端をベッド底面より引き上げ，培地底面より性に見合った培養液組成，濃度について明らかにする必

やや低い位置とした．培地上部への給液量は，2月 22日
7栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

までは0.1L/株/日，以降は0.2L/株 /日とし，毛管吸水槽へ類似した推移がみられ，1月下旬から3月上旬まで閉鎖区の給液は 11月 2日から実験終了まで行い，培養液面が培で高かった（第 3図）． P濃度は開始時 1.5me・ L-1程度か地底面から 6cm程度低下したら 2cmの距離になるまで給ら急激に低下し， 12月中旬に約 0.2me・ L-1となった．か

液するよう，水位センサで制御した．培養液には大塚ハ

け流し区では第 3果房開花期以降 1me・ L-1前後を推移し

ウス A処方（岡野， 2001；以下大塚 A処方という）を用たが，閉鎖区ではほぼゼロであった．K濃度も両処理区

いて，濃度は電気伝導度で表した（以下，給液 ECといとも急激に低下したが，第3果房開花期からは0～1me・う）．給液 ECは，栃木県におけるかけ流し式ロックウ

L-1で推移し，閉鎖区では 1月上旬以降はほとんど 0となール耕の事例（石原ら， 2000）に準じて第 2図のとおりった． S濃度は，かけ流し区では開始より 1月上旬まで管理した．なお，閉鎖区では3月6日に培地内溶液濃度を上昇し， 3月初旬より低下する傾向があり，閉鎖区では下げるため，井戸水を2.5L/株かけ流した．

開始より5月上旬まで高まる傾向があった．

培地内溶液は1区当たり2か所，培地中央部に埋設したn/wの推移を第4図に示した．各成分とも定植後から第ポーラスカップ（ミズトール，大起理化工業）で採取し3果房開花期頃まで高まりその後低下傾向となったが，た．それらを等量ずつ混合してサンプルとし ECメータ

収穫開始期前の下旬には横ばいから一旦上昇に転じた．

ー（CM-30， TOA）でECを測定した後，0.45㎛メンブレ

各成分とも収穫開始直後に一時的に低下した後上昇に転ンフィルターでろ過し，イオンアナライザー（IA-100，

じ， 3月からは収穫開始期前ほどの増減がなく推移した．

TOA）で成分濃度（ NO3-N， P， K， Ca， Mg， S）を定

生育ステージ別の平均値は第1表に示したとおりで，い量した．かけ流し区では給液量および排液量を調査し，ずれの成分もⅠ期，Ⅱ期で高く，Ⅳ期で低い点では同様

それらの成分濃度を培地内溶液と同様に定量した．みかであったが，NO3-N， Ca，MgおよびSはⅠ期に最高で，けの成分吸収濃度（以下， n/wという）は，以下の式

PとKはⅡ期に最高となった．

（1）～（5）により算出した（山崎ら，1976）．
みかけの吸水量（L/株，以下吸水量）＝給液量－排液量

材料および方法で述べた計算式より導き出した排液量
および NO3-N排出量は，かけ流し区では 10a当たりそれ
ぞれ51.5m3，6.9kgであったが，閉鎖区では井戸水かけ流…式（1）

みかけの吸水速度（L/株/日，以下吸水速度）しを行ったときの2.3m3，0.5kgのみであった．

＝吸水量 /前回の採取日から今回の採取日までの日数…式（2）
みかけの成分吸収量（me/株，以下成分吸収量）＝施用成分量（給液量×培養液濃度）－排液中の成分量（排液量×排液濃度）…式（3）

みかけの成分吸収速度（me/株/日，以下成分吸収速度）＝成分吸収量 /前回の採取日から今回の採取日までの
日数

…式（4）

n/w（me・L-1）＝成分吸収速度/吸水速度

Ⅲ

結

…式（5）

果

培地内溶液ECは，かけ流し区では第3果房開花期（12月10日）から収穫開始期（1月30日）まで上昇した（第2図）．その後低下したが給液ECよりやや高いEC値で推移し，5月に同程度となった．閉鎖区では1月上旬までか
け流し区より低かったが，その後急激に上昇し1月中旬
にかけ流し区と同等になり，その後も上昇を続けて井戸
水かけ流し（3月6日）まで高く推移した．井戸水かけ流し後はかけ流し区とほぼ同程度となった．
培地内溶液の NO3-N， Ca， Mg濃度は培地内溶液 ECに
8

第２図 給液ＥＣおよび培地内溶液ＥＣの推移○: かけ流し区培地内溶液，●: 閉鎖区培地内溶液，－: 給液ＥＣ
↓は第3花房開花期，▽は収穫開始期，▼は摘心期を示す◎は閉鎖区に井戸水をかけ流した日(3月6日)を示す

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

第３図 培地内溶液の成分濃度の推移○: かけ流し区，●: 閉鎖区↓は第３果房開花期，▽は収穫開始期，▼は摘心期を示す◎は閉鎖区に井戸水をかけ流した日(3月6日)を示す

第４図

みかけの成分吸収濃度(n/w )の推移
↓は第３花房開花期，▽は収穫開始期，▼は摘心期を示す

9

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第１表

-1

生育ステージ別みかけの成分吸収濃度(me・L )生育ステージ
Ⅰ期(定植～第3果房開花期)
Ⅱ期(第3果房開花期～収穫開始期)
Ⅲ期(収穫開始期～摘心期)
Ⅳ期(摘心期～栽培終了)
z
平均
z

NO3-N
10.8
8.2
5.8
5.5
6.3

P
2.9
3.1
2.2
1.8
2.2

K
5.2
6.0
3.9
3.0
4.0

Ca
6.5
5.0
3.2
3.1
3.7

Mg
2.6
1.8
1.1
1.2
1.4

S
2.4
1.9
1.4
1.2
1.5

定植～栽培終了までのみかけの成分吸収量/みかけの吸水量

Ⅳ

考

察

約 6か月間栽培した報告とほぼ一致した．閉鎖区ではみかけの成分吸収濃度（ n/w）の平均値は， NO3-Nを0.5kg・ 10a-1となり，かけ流し区に比べて明らかに低減

7.0me・ L-1とすると， P： K： Ca： Mg＝ 2.4： 4.4： 4.1：

できた．しかし， NO3-Nを含む排液を 0とするためには

1.5me・ L となる．水耕栽培で測定した山崎ら（ 1976）

培地内溶液濃度の変化を小さくする給液管理法を開発すと本実験の値を比較すると，本実験で P， K， Ca濃度がる必要がある．

-1

高く， Mg濃度が低い．桝田ら（ 1989）の値と比べると，以上から，本システムの培地内溶液の ECならびにP，K濃度が低く，Ca，Mg濃度が高い．また，かけ流し

NO3-N， Ca，MgおよびS濃度はかけ流し方式に比べて高式と比較した本システム（閉鎖区）の特徴として，上昇

まりやすく，いったん高まると低下しにくいことが明らした培地内溶液濃度は低下しにくいこと，培地内溶液のか に な っ た ． か け 流 し 方 式 で 得 ら れ た n/wと 桝 田 ら

Ca， Mg， S濃度が高まりやすいことが明らかとなった．

（1989）の報告を参考に大塚A処方よりCa，Mg， S濃度

培養液中の各成分の好適濃度は養液栽培の方法などによを下げ，K濃度を高めた培養液組成，濃度の改良処方をっても異なる（並木，1986）とされており，本システム

開発した．

の培養液組成の検討にあたっては，濃度の高まりやすい
Ca， Mg， S濃度を低めた方がよいと考えられた．このようなことから，本システムではCa，Mg濃度が実験1で第２節開発した培養液処方が培地内溶
液濃度および収量に及ぼす影響得られた n/wより低い桝田ら（ 1989）の報告を参考にして，大塚 A処方より Ca， Mg， S濃度を下げ， K濃度を高め， NO3-N： P： K： Ca： Mg： S＝ 7： 2： 5： 3： 1： 1me
・ L-1とする組成，濃度の培養液処方を考案した．本論
文ではこの培養液組成，濃度を「改良処方」と称する．
次に給液ECについて，1.6dS・ m-1で管理した期間の中

Ⅰ

緒

言

第 2節ではみかけの成分吸収濃度と桝田ら（ 1989）の報告を参考に作成した培養液組成が，本システムにおける培地内溶液濃度の推移，トマトの生育および収量に及ぼす影響を促成栽培で検討した．

で第3果房開花期（12月10日）～収穫開始期（1月30日）
では，かけ流し区においても培地内溶液 ECが上昇して
おり， n/wより培養液濃度の方が高かったと推察できる．
ECとNO3-Nは高い相関が認められており（小松，2004），
第2表に示した大塚A処方のEC値（1.2dS・ m-1）とNO3-N
濃度（7.0me・L-1）の関係から，第3果房開花期～収穫開始期のn/wの平均値（NO3-N 8.2me・ L-1）に対するEC値を算出すると 1.4dS・ m-1程度となる．この値は，かけ流
し式ロックウール栽培で好適とされる給液 ECの範囲（板東・町田，1988；中村ら，1988）の下限側に位置す
る．
NO3-N排出量はかけ流し区では6.9kg・10a-1で，礒崎ら（ 2004）がかけ流し式ロックウール耕でトマトを 9段，10Ⅱ

材料および方法

トマト品種は穂木に‘ハウス桃太郎’，台木に‘がん
ばる根３号’を供試した．2001年9月13日に播種，10月9日に斜め合わせ接ぎを行い育苗し，本葉4～5葉期の苗を10月22日に本システムに定植した．栽培管理，誘引は第1節に準じた． 3月 30日に第 12果房上の 2葉を残して摘心
し， 5月 30日に全ての果実を収穫し実験を終了した．定
植株数は 1区当たりのベッド長 5.6mに 24株（栽植密度約2000株・10a-1相当）とし，2反復した．
処理区は大塚 A処方区と改良処方区の 2区を設けた（第 2表）．なお，大塚 A処方区では大塚ハウス 1号， 2号および5号，改良処方区では5種類の単肥（KNO3，

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

第２表

処理区
大塚Ａ処方区
改良処方区
井戸水(参考)z

大塚Ａ処方区と改良処方区のＥＣおよび成分濃度

ＥＣ（dS･m-1）
1.2
1.1
0.2

NO3-N
7.0
7.0
0.2

NH4-N
0.6
0.2
0.0

成分濃度（me･L-1）Z
P
K
Ca
2.0
3.7
4.5
2.1
5.6
2.9
0.0
0.0
1.0

Mg
1.7
1.0
0.4

S
1.7
1.1
0.4

ＥＣ1.0，1.2，1.4dS･m-1の培養液の成分濃度を実測し，NO3-Nを7.0me･L-1とした時の平均の成分濃度

MgSO4・ 7H20， NH4H2PO4， KH2PO4， Ca(NO3)2・ 4H2O）と微量要素肥料（かんたんぴ，（株）誠和）を用いた．

Ⅲ

結

果

培地内溶液 ECは，両区とも 12月初旬まで低下した後，給液ECは第1節のn/wから算出した値を参考に第5図のと大塚A処方区では12月中旬から上昇に転じ，収穫開始期

おり管理した．培地上部の給液量は定植から12月上旬が前から栽培終了まで給液 ECより高い値であった（第 5

0.2L/株 /日，以降 12月中旬， 1月上旬， 2月中旬にそれぞ図）．改良処方区ではEC値が上昇に転じた時期は大塚A

れ 0.1L/株 /日増やし， 2月下旬からは 0.6L/株 /日とした．

処方区よりやや遅く，その後常に大塚A処方区より低く

毛管吸水槽への給液は培養液面が培地底面から6cm程度

最大でも給液ECと同程度であった．

低下したら3cmの距離になるまで給液するよう，水位センサ等で制御した．

培地内溶液の成分濃度は処理に関わらず各成分とも第3果房開花期頃まで低下した（第6図）．NO3-N濃度は，培地内溶液は第 1節に準じて調査した．収量は栃木県

大塚 A処方区では第 3果房開花期から収穫開始期に急上の出荷基準により，可販果を 80g以上の健全果および軽昇，収穫開始期から摘心期には増減があるがおおむね

度の空どう果，窓あき果，乱形果 ,それ以外を非販果に20me・ L-1から 30me・ L-1以上と高く推移し，摘心期後に分類し，果数および果重を調査した．また，奇数段果房低下した．改良処方区では第3果房開花期から収穫開始の収穫時に果房下1cmの茎径を測定した．

期にやや上昇し，収穫開始期から摘心期には6me・ L-1前
後を推移し，摘心期後に低下した． Ca， Mg濃度は大塚
A処方区では NO3-Nと同様な推移であったが，改良処方
区では Caは 2.2me・ L-1以下， Mgはほぼ 0で推移した． P
濃度は両処理区とも第 3果房開花期から摘心期頃まで
1me・ L-1以下で推移し，大塚 A処方区では引き続き 1me
・ L-1以下，改良処方区では 1me・ L-1から 2me・ L-1で推移
した．K濃度も急激に低下し大塚A処方区ではほぼ0であったが，改良処方区では第 3果房開花期以降高まり収穫開始期から摘心期には 6me・ L 前後で推移した． S濃度-1は，大塚 A処方区では第 3果房開花期頃から摘心期以降まで高まったが，改良処方区ではほぼ0で推移した．
茎径は第5果房まで差異が認められなかったが，第7果房より上位の果房では改良処方区で太かった（第 7図）．
総収量，可販果収量および 1果重は改良処方区で大きい傾向であった（第 3表）．改良処方区では健全果率が高く，非販果率がやや低い傾向であった．

第５図

培養液組成が培地内溶液ＥＣに及ぼす影響○：大塚Ａ処方区培地内溶液，●：改良処方区培地内溶液，－：給液ＥＣ↓は第3果房開花期，▽は収穫開始期，▼は摘心期を示す

Ⅳ

考

察

大塚A処方区では前節の閉鎖区と同様に，培地内溶液の ECは上昇し， NO3-N， Ca， Mgおよび S濃度は高まる
傾向が認められた．しかし，改良処方区では培地内溶液
11栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第６図 培養液組成が培地内溶液の成分濃度に及ぼす影響○：大塚Ａ処方区，●：改良処方区↓は第３果房開花期，▽は収穫開始期，▼は摘心期を示す

第３表

総収量
-1
(t・10 a )
17.8
19.2

処理区
大塚Ａ処方区
改良処方区
zy

培養液組成が収量、品質に及ぼす影響

可販果収量
-1
(t・10 a )
16.3
18.2

1果重
(g)
187
194

品質別果数割合(%)
zy
健全 空どう
他 非販
69
9
14
8
76
6
13
5

販売できる軽度の空どう果，乱形果
小果，尻腐れ果，販売できない窓あき・空どう・乱形果等のECは大塚A処方区より低く推移し，濃度が高まる成分

14

大塚Ａ処方区

改良処方区は認められなかった．茎径は上段果房では大塚A処方区

茎径（mm）

より太く，収量は栃木県における同作型の収量水準（約12t・10a-1）を上回る18.2t・10a-1が得られた．さらに，定12植から栽培終了まで約 7か月間排液を出さなかった．培養液組成とトマトの収量および培地内溶液の関係について，中林・愛川（1989）はかけ流し式ロックウール耕で，10

園試処方より Caおよび Mgの割合が低く， Kが高い処方
で培地内の成分組成が安定し収量が増加すると述べ，板東・町田（1992）は循環式ロックウール耕で，園試処方より P， K濃度の比率を高め， Ca濃度を低くした処方で

8
1

第７図

3

5

7

9

11

培養液組成が長期間安定し，冬作での収量が多いことを

果房

報告している．本実験でもこれらの報告のように，大塚

培養液組成が茎径に及ぼす影響

A処方区よりKの比率を高めCa，Mgの比率を低めたこと

図中の縦線は標準誤差を示す(n=4)

で，培地内溶液濃度を高めず，生育，収量が改善されたものと考える．また，異なる培地素材（ロックウールと12毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

スギ樹皮）であっても，培養液組成の違いが培地内溶液

第1節で開発した改良処方を本システムで実験した第2濃度などに及ぼす影響は同様であると思われた．しかし，節では，排液を全く出すことなく約 7か月間，第 12果房

有機培地は窒素の取り込み（岩崎・千葉，1999）や連用

までトマトを栽培し，栃木県の同作型より収量性が高いによる理化学性の変化が培地内溶液濃度に影響を及ぼすことを明らかにした．今後，改良処方を用いて非循環式

ことが考えられるため，この点についてはさらに検討をの閉鎖型養液栽培における培養液管理法を確立するため要する．

には，改良処方の各成分の吸収特性を詳細に調査，検討

改良処方区では濃度を低めた Ca， Mg， Sの培地内溶する必要があると考える．第3節ではかけ流し方式でト

液濃度はほぼ 0で推移したが，生育異常や欠乏症はみら

マトを栽培し，改良処方の n/w，みかけの成分吸収速度，れなかった．寺林ら（2004）はトマトの水耕栽培で，週みかけの成分吸収量，生育および収量について大塚A処

単位に肥料を与える定量施与管理法によりNO3-Nおよび方と比較，検討する．

Pを施与すると，次の施与前に 0に近い値にまで減少す
るが生育の障害や異常はないとしている．これは，吸収Ⅱ材料および方法

速度と施与量が見合ったことによるもので，本実験でもトマト品種は穂木に‘ハウス桃太郎’，台木に‘がん

改良処方区の Ca， Mg， Sの施用成分量と吸収速度がほばる根３号’を供試した．2001年9月13日に播種，10月9

ぼ同様か後者がやや上回っていたと考えられる．しかし，

日に斜め合わせ接ぎを行い，本葉4～5葉期の苗を10月22

培地内溶液濃度が Kのように 6me・ L 前後で推移する場

日に定植した．栽培および誘引管理は第1節に準じた．3

合とCa等の0付近で推移する場合で，生育，収量，品質

月30日に第12果房上の2葉を残して摘心し，5月30日に全等に及ぼす影響については，今後検討が必要である．

ての果実を収穫した．定植株数は1区当たりのベッド長-1

一方，大塚A処方区では培地内溶液の各無機成分濃度の推移は実験 1の閉鎖区と同様な傾向であった．すなわ

5.6mに 24株（栽植密度約 2000株・ 10a-1相当）とし， 2反復した．

ち，培地内溶液のNO3-N， Ca，MgおよびS濃度が収穫開処理区として，第 2表に培養液組成を示した大塚 A処

始期前から高まり，施用培養液の濃度と大きく異なって

方区と改良処方区の2区を設けた．給液ECは，定植からいた．培養液の作成に当たり，改良処方区では井戸水に

12月 4日まで 1.2dS・ m-1，以後 2月 18日まで 1.4dS・ m-1， 3含まれる成分を培養液の濃度に含めたが，大塚A処方区

月19日まで1.2dS・m-1，5月23日まで1.0dS・m-1とし，5月

では市販の複合肥料を蒸留水で溶かした原液を井戸水で24日から栽培終了までは井戸水とした．給液量は1回1株希釈し培養液としたため，特に井戸水中の Ca（ 1me・

当たり 0.1Lとして， 1日の総給液量のうち 10～ 20％が排L-1） が 培 養 液 の Ca濃 度 を 高 め て い る ． 佐 々 木 ・板 木

液されるよう日の入り2，3時間前までに回数で調節し，（ 1978）は，トマトの水耕栽培で Caの割合を高めた神その量を記録した．

園処方では培養液の Ca， Mg濃度が上昇することを報告

排液は定植から1月28日までは2週間ごと，以降実験終している．本実験でも大塚A処方区の高いCa濃度が作物了までは 1週間ごとに量を調査し回収した．培地内溶液の養水分吸収に影響を及ぼし，培地内溶液のNO3-N， Ca，は1区当たり2か所，培地中央部に埋設したポーラスカッ

Mgなどの濃度を高めたと考えられる．

プ（ミズトール，大起理化工業）で採取し，等量ずつ混以上から，培地内溶液濃度の高まりを防ぎ，変動を小合した．排液および培地内溶液は 1区 2反復として ECメ

さくできた改良処方区では，総収量，可販果収量，1果ー タ ー （ CM-30， TOA） で EC， pHメ ー タ ー （ F-21，

重，健全果割合が大塚A処方区に比べて大きく，上段果HORIBA）で pHを測定した．その後，反復したサンプ

房の茎径も太かった．さらに，定植から栽培終了まで排ルを等量ずつ混合，0.45㎛メンブレンフィルターでろ過液を出さずに栽培できることが確認されたため，有機培

し成分濃度（NO3-N， NH4-N， P，K，Ca，Mg，S）をイ

地を用いた本システムでは排液による環境負荷を低減でオンアナライザー（IA-100，TOA）で定量した．培養液

きることが示された．

についても同様に成分濃度を分析した．吸水量，吸水速度，成分吸収量，成分吸収速度およびn/wについて第1節

第３節

開発した培養液処方の組成，濃の材料および方法に示した式(1)～(5)により算出した．

度が成分吸収濃度に及ぼす影響

さらに（n/w）/培養液濃度比およびみかけの成分吸収率（成分吸収量/施用成分量×100，以下成分吸収率）を式

Ⅰ

緒

言

(3)および(5)より算出した．
13

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

茎径および果数，収量は第2節に準じて調査した．可販果率は，可販果数/全収穫果数×100で算出した．

培終了まで2me・L-1以下と低く推移した．Ca，Mg，S濃
度は改良処方区では 0に近い低い値で推移し，大塚 A処
方区ではNO3-Nに類似する推移となった．培地内溶液の

Ⅲ

結

果

排液および培地内溶液のECは12月上旬（第3果房開花

成分濃度の推移は各成分とも排液とほぼ同様であった（データ省略）．

期）までは両区ともほぼ同様に低下したが，以後大塚A

成分吸収速度を第 10図に示した． NO3-Nは 1月上旬頃

処方区より改良処方区で低く推移し，5月上中旬には再までは両区に大差なかったが， 1月中旬（収穫開始期のび同等となった（第 8図 a， b）．排液の pHは両区とも 1

約 2週間前）から 4月中旬（摘心期の約2週間後）頃まで

月初旬まで上昇傾向で，その後収穫開始に向けて急激に

大塚A処方区より改良処方区で高く，その後差が縮まり低下，以降は栽培終了まで上昇する推移を示し，改良処ほぼ等しくなった．Pは摘心期前後に改良処方区で高か

方区では1月初旬以降大塚A処方区より0.3～0.9高かった

った以外は差がなかった．Kは時期に関わらず改良処方（第 8図 c）．培地内溶液 pHの推移は排液 pHとほぼ同様

区で高かった． Ca， Mg， Sは大塚 A処方区では 1月上旬

な傾向であったが，改良処方区ではいずれの時期でも高まで増加した後に収穫開始期以降まで減少し，2月下旬

くその差は 0.5～ 1.3であった（第 8図 d）．排液の成分濃から 3月上中旬に増減して4月 1日に極小値をとり，以降度を第 9図に示した． NO3-N濃度は排液 ECとほぼ同様な増加傾向となった．改良処方区では 3月中旬まで増加の推移で，第3果房開花期以降では改良処方区で低く推移傾向がみられ，以降減少する傾向を示した． Ca， Mg，した． P濃度は第 3果房開花期から摘心期の間は改良処

Sは定植から収穫開始期頃までは大塚 A処方区より改良

方でやや低く推移した． K濃度は改良処方区では第 3果処方区で低く，収穫開始期から摘心期頃では高くなり，

房開花期直後から収穫開始期まで高まりその後低下傾向

その後再び低くなる傾向が認められた．

となったが，大塚 A処方区では第 3果房開花期以降も栽

n/wの推移を第 11図に示した． NO3-Nは両区ともほぼ

第８図 排液および培地内溶液のＥＣ，ｐＨの推移
a: 排液ＥＣb: 培地内溶液ＥＣ
c: 排液ｐＨd: 培地内溶液ｐＨ○: 大塚Ａ処方区，●: 改良処方区↓: 第3果房開花期，▽: 収穫開始期，▼: 摘心期

14毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

第９図 培養液組成が排液の成分濃度に及ぼす影響○：大塚Ａ処方区，●：改良処方区↓は第3果房開花期，▽は収穫開始期，▼は摘心期を表す

第10図 みかけの成分吸収速度の推移○: 大塚Ａ処方区，●: 改良処方区↓: 第3果房開花期，▽: 収穫開始期，▼: 摘心期
15

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第11図 みかけの成分吸収濃度（n/w ）の推移○: 大塚Ａ処方区，●：改良処方区↓: 第3果房開花期，▽: 収穫開始期，▼: 摘心期

同様な推移であったが，第3果房開花期から摘心期2週間

吸水量，成分吸収量および成分吸収率を第 4表に示し後までは大塚A処方区より改良処方区でやや高くなり，た．吸水量は処理間に差が認められず，平均の排液率は摘心期前後にその差が大きくなった．4月下旬には差が大塚 A処方区で 17.8％，改良処方区で 16.3％であった．

縮まり大差なくなった後実験終了時には大きく低下した．

成分吸収量はKが改良処方区で多かったが，他の成分は

Pは摘心期前後に改良処方区でやや高かった以外はほぼ両区間に大差なかった．成分吸収率は大塚A処方区より同様であった．Kは改良処方区で高く推移し，最小値と改良処方区でKが低かったが，他の成分はいずれも高い

最大値の差も大きかった．Ca，Mg，Sは大塚A処方区でか高い傾向にあった．

は第 3果房開花期直後まで上昇し，さらに 2月下旬と3月

茎径は第5果房までは差がなかったが，第7果房から上中旬の2回上昇した以外は摘心期直前まで低下し再び上位の果房では改良処方区で有意に太かった（第5表）．

昇した．改良処方区では，Caは3～4me・ L ，Mgおよび可販果収量は改良処方区で大塚A処方区に比べて，3，4

Sは 1～ 1.5me・ L で推移し，大塚 A処方区の最小値と最月にそれぞれ約 0.4kg/株多く，合計でも 0.9kg/株，約 15

大値の差より明らかに小さかった．このように， Ca，％多くなり，可販果率も高い傾向にあった（第6表）．

-1-1

Mg，Sは定植から収穫開始期頃までは改良処方区で低く，収穫開始後から摘心期頃までは反対に高くなり，以後再び低くなることが認められた．

Ⅳ

考

察

改良処方区では，大塚A処方区に比べて培地内溶液EC（n/w）/培養液濃度比は，大塚A処方区では各給液ECは低く推移し，茎径は第 7果房から上位の果房で太く，においてP，Kは1を超え，他の成分は給液EC 1.0dS・ m-1

収量および可販果率は大きくなることが明らかになった．

のNO3-Nを除き1を下回り，全体では0.5～1.4の範囲とな

これらのことは，閉鎖型の本システムを用いて実験したった（第 12図）．改良処方区で 1以下であったのは給液第2節で得られた結果と同様であった．そこで，改良処

EC 1.2dS・ m-1の NO3-N， Kのみで，全体では 1.0～ 1.2と方区の培養液の組成，濃度の特徴について， n/w，成分

なり，範囲は大塚A処方区より狭かった．
16

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

(n/w )/培養液濃度比

大塚Ａ処方区

改良処方区

1.0

0.4
N

P

K Ca Mg S

N

P

ＥＣ1.4dS・m-1

K Ca Mg S

N

ＥＣ1.2dS・m-1

P

K Ca Mg S

ＥＣ1.0dS・m-1

-1

第12図

給液ＥＣ1.4, 1.2, 1.0dS・m における(n/w )/培養液濃度比
NはNO3-N, SはSO4
給液EC1.4dS・m-1は12/5～2/18,1.2dS・m-1は 2/19～3/19,1.0dS・m-1は3/20～5/23

第４表

培養液処方がみかけの吸水量，みかけの成分吸収量およびみかけの成分吸収率に及ぼす影響
給液量

吸水量z 排液率y

(L/株)

(L/株)

(％)

大塚Ａ処方区

196.4

161.4

改良処方区

196.2

164.3

処理区

成分吸収量(g/株)x
NO3-Nw

成分吸収率(％)v

Ca

Mg

S

NO3-N

P

K

Ca

Mg

S

17.8 15.6(17.2) 3.9

27.9 12.4

2.7

10.9

78

91

96

69

62

62

16.3 17.8(18.2) 4.0

38.3 11.3

2.5

9.6

88

95

86

95

95

91

P

K

z

吸水量＝給液量－排液量
排液率＝排液量/給液量×100x
成分吸収量＝施用成分量(給液量×培養液濃度)－排液中の成分量(排液量×排液濃度)w( )内の数字はNO3-NとNH4-Nの合計
yv

成分吸収率＝(成分吸収量/施用成分量)×100

第５表
処理区
大塚Ａ処方区
改良処方区
z

有意性
z

培養液処方が茎径に及ぼす影響

1
13.1
13.0

3
12.9
13.1

ns

ns

果房ごとの茎径(mm)
5
7
12.5
11.2
12.6
11.9
ns

*

9
11.1
12.3

11
10.0
11.6

**

*

nsは有意差なし，*，**はそれぞれ5％，1％レベルで有意差ありを示す

第６表
処理区
大塚Ａ処方区
改良処方区培養液処方が可販果収量および可販果率に及ぼす影響

1月
0.2
0.2

2月
1.2
1.2

可販果収量(kg/株)
3月
4月
5月
1.7
1.7
2.9
2.1
2.1
3.0

合計
7.7
8.6

可販果率
(t・10a )(％)(15.1)
88.0(17.3)
92.6-1

17

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

吸収速度，成分吸収量ならびに生育，収量を大塚A処方

房開花期から第 3果房収穫期の NO3-N， P， Kの成分吸収

区と比較，検討した．

速度がそれぞれ50-55， 15-20， 35-40me/株 /週で最大の収トマトの n/wは生育初期に高く果実肥大期に低下し，量を示すとしている．本実験の大塚A処方区ではそれぞ

摘心後上昇し再び低下することが報告されている（近藤，れ 40.0， 14.7， 27.2me/株 /週となり， NO3-Nおよび Kは低

1967；志村ら，1985；鈴木ら，1982）．大塚A処方区でい値であった．これに対し，改良処方区では，NO3-N，はこれらの報告とほぼ同様な推移であったが，改良処方

P， Kはそれぞれ 47.6， 15.4， 36.9me/株 /週となり，最大区では成分により違いが認められた．そこで，改良処方

収量を示す吸収速度とほぼ一致する結果となった．以上

区のn/wの推移を大塚A処方区と比較してみると，NO3-N

から，改良処方区では大塚A処方区に比べ成分吸収速度は 12月中下旬（第 4果房開花期）に最大値となった後にが高く維持されたことで収量が多かったと考えられた．

摘心期まで低下するが，大塚A処方区よりやや高く推移

成分吸収量はKを除いて両区に大差がなかったにもか

し最小値（4月 8日）も高かった．Pの推移は両区でほぼかわらず，改良処方区では第7果房より上位の茎径が太同様， Kは大塚 A処方区より高く最大値と最小値の差がかった．第7果房の開花期は1月下旬の収穫開始期頃であ大きかった．改良処方区の Ca， Mg， Sはそれぞれほぼったので，成分吸収量を収穫開始期の前と後に分けて考同じレベルで推移し，大塚A処方区にみられる低下や上察した． NO3-Nは ，大塚 A処方区では収穫開始期前が昇といった変化はないことが明らかとなった． n/wは培

6.8g/株，後が 8.8g/株であったのに対して，改良処方区

養液濃度の影響を最も大きく受ける（山崎ら，1976）とではそれぞれ7.0，10.8g/株となり収穫開始期後では改良され，(n/w)/培養液濃度比が 1のとき吸収される成分濃処方区で約23％多かった．NO3-N以外の成分についても

度と培養液濃度が等しくなる（茅野，1987）．本実験で収穫開始期後の成分吸収量が改良処方区で多くなった．

は，栽培期間中に給液 ECを変えているため，給液ECご池田ら（1988）は，トマトの養分吸収量は乾物重の増加とに(n/w)/培養液濃度比を調査した．その結果，第12図

により増えることを報告している．本実験では乾物重はに示したとおり大塚 A処方区では 0.5～ 1.4となり，濃度測定していないが，改良処方区では収穫開始期後の成分が高まる成分と低下する成分が混在していた．しかし，吸収量が多くなったため，第 7果房以降の茎径が太く，

改良処方区では 1.0～ 1.2で濃度はほぼ一定かやや低下し収量が多かったと推察された．

ていく傾向となり，培地内溶液濃度の推移とほぼ一致し培地内溶液pHは大塚A処方区より改良処方区で高く推た．すなわち，大塚 A処方区では培地内溶液の NO3-N，移した．この要因として，培養液の NO3-Nと NH4-Nの組

Ca， Mg， S濃度が培養液濃度の数倍から十数倍に高ま成比（岩崎・三枝，2001；森次ら，1980；竹内，2000）

ったが，改良処方区では 2倍を超える成分はなかった．

および陽イオンと陰イオンの吸収比率の違い（位田・永これらのことから，改良処方区の組成，濃度はトマトの井， 1978）が影響していると考えられた．培養液の pH

養分吸収に近いと考えられた．なお，改良処方区のKには 5.0～ 7.0の範囲なら生育に影響がない（並木， 1986）

ついては，n/w の変化が大塚A処方区より大きかったことされている．改良処方区の培地内溶液では 4月中旬以と，(n/w)/培養液濃度比が給液EC 1.2dS・ m の期間で1降にpH7を超えて推移したが，pHによると思われる生育をわずかに下回ったことから，濃度を下げた検討も必要

障害（位田・永井，1978）は認められなかった．

-1と考えられた．

以上のことから，改良処方区では大塚A処方区に比べ成分吸収速度は， Ca， Mg， Sでは収穫開始期から摘て培地内溶液および排液の ECが低く安定すること，成心期まで培養液のこれらの濃度が低い改良処方区で高く，分吸収速度が収穫開始期後も維持されること， n/wがほ濃度がほぼ同じであるNO3-Nでも高く推移した．成分吸

ぼ一定のレベルで推移すること，(n/w)/培養液濃度比が収速度は養液濃度の影響を受ける（北条，2001）ことが1.0～1.2となりn/wと培養液濃度がほぼ同様であることが報告されており，改良処方区では大塚A処方区より培地示された．これらの特徴から，改良処方区の組成，濃度

内溶液 ECが低く推移したことが， NO3-N， Ca， Mg， S

はトマトの養分吸収にほぼ一致することが示唆され，非の吸収速度が減少しなかった要因と考えられた．このよ

循環式の閉鎖型養液栽培においては改良処方区が好適でうに，同じ給液 ECで管理した場合でも改良処方区の成あると考えられた．n/w は気温や培地温等の環境条件の分吸収速度は大塚A処方区より高く維持され，培地内溶影響を受け（山崎ら，1976），養水分吸収は品種により

液 ECを高くしない組成，濃度であると考えられる．成異なる（中野ら，2004）ことが報告されており，今後改分 吸 収 速 度 と 収 量 の 関 係 に つ い て ， Terabayashiら

良処方区においてこれらの要因と養水分吸収について検（2004）は，水耕でトマトの3段摘心栽培を行い，第1果討する必要がある．また，閉鎖型養液栽培システムであ18

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

る循環方式にも改良処方区が導入できるかどうかの検討

たが，施用培養液濃度を超えて集積することはなかった．

が望まれる．その際，本実験で得られた成分吸収速度，

改良処方では上段果房の茎径が太く，収量は多い傾向で

成分吸収濃度，吸水速度，吸水量の結果が活用できるとあった．本システムで改良処方を用いた場合，排液およ考えられる．

び NO3-N等の肥料成分を全く排出せずにトマト 1株 12果房から栃木県の同作型の収量水準より多い18.2t・10a-1の第４節収量が得られた．

まとめ

さらに，改良処方の組成，濃度の特徴を明らかにする
本システムにおける培地内溶液のECならびにNO3-N，ために，かけ流し方式で給液および排液の量ならびに濃Ca， Mgおよび S濃度はかけ流し方式に比べて高まりや度，培地内溶液濃度，トマトの生育および収量を調査しすく，いったん高まると低下しにくいことが明らかになた．改良処方では大塚A処方に比べて，培地内溶液およった．そこで，本システムに適する培養液処方を開発す

び排液の ECは低く安定し pHは同等か高く推移すること，るために，かけ流し方式でトマトのみかけの成分吸収濃成分吸収速度が収穫開始期後も維持されること， n/wが度等を検討し，大塚 A処方より NH4-N， Ca， Mg， S濃度

ほぼ一定のレベルで推移すること，(n/w)/培養液濃度比を下げ，K濃度を高めた改良処方（NO3-N: NH4-N: P: K:

が1.0～1.2となりn/wと培養液濃度がほぼ同様であること

Ca: Mg: S＝ 7.0: 0.2: 2.1: 5.6: 2.9: 1.0: 1.1me・ L ）を開発が示された．茎径は第 7果房から上位において改良処方した．

で有意に太く，収量ならびに可販果率の平均値が大きか-1次に，開発した改良処方培養液が，培地内溶液濃度，った．本システム用に開発された培養液組成をかけ流し

トマトの生育および収量に及ぼす影響を本システムで大方式で検討したことにより以上のことが明らかとなり，

塚 A処方と比較，検討した．培地内溶液の ECならびに改良処方の組成，濃度はトマトの養分吸収とほぼ一致す

NO3-N， Ca，MgおよびS濃度は改良処方で低く推移した．

ると考えられた．

P濃度は栽培終盤で高めに推移し， K濃度は高く推移し19

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第４章

毛管給液を併用したトマトの閉鎖う）量について，第2節では毛管吸水槽への給液（以下，型養液栽培における給液法の確立

毛管吸水槽給液という）の有無について検討した．

養液栽培は培地の有無により培地耕と水耕に大別され

第１節

培地上部給液量が培地内溶液濃度および収量に及ぼす影響る（池田，2003）．さらに，培養液の供給法により閉鎖型と非閉鎖型に分けられ，閉鎖型には培養液を循環利用する循環方式，循環利用しない非循環方式に分類されて

Ⅰ

緒

言

いる．このように，培地の有無および培養液の供給法が本システムでは培地上部からの給液量が作物の吸水量

組み合わされて様々な方式の養液栽培装置が開発されて未満であれば毛管吸水槽からも吸水され，吸水量を超えいる．このような装置の中で，排液による環境への負荷

た時は培地を通過した培養液が毛管吸水槽に貯えられるを低減する観点から，培地耕において毛管現象を利用すことになる．培地を通過した培養液が毛管吸水槽の貯留る閉鎖型・非循環式システムが果菜，花き類で報告され液量を超えた場合，毛管吸水槽の端に設けられた排液パている（浜渦・中村， 1990；藤堂ら， 2000；植木ら，

イプから廃棄されることになる．このため，排液を出さ

1999）．これらのシステムにおける栽培ベッドでは，培ないためには，作物の吸水量より少ない量の培養液を培

養液を貯留できる構造となっており，毛管吸引力を持つ地上部から供給するような給液管理をしなければならな

ポリエステル製不織布やロックウールなどの資材を利用

い．このような管理とすることで，毛管吸水槽への給液し，貯留した培養液を培地底面部に供給するようになっを組み合わせることが可能となる．

ている．このような装置の基本理念は浮き根式水耕（山そこで，第 1節ではかけ流し方式の給液量を目安に，

崎，1987）にあるといわれている．この培養液貯留部にその約25％，50％を培地上部給液量とする管理が，培地は培地上から給液された培養液の一部が貯留され，循環内および毛管吸水槽内の溶液濃度，トマトの生育およびさせずに再利用することで排液を出さないメカニズムと収量に及ぼす影響を検討した．

なっている．
本システムもベッドに培養液を貯える毛管吸水槽を有することは既報のシステムと同様である．しかし，培養液の供給法において，既報のシステムでは培地上部からのみの給液であるのに対して，本システムでは培地上部
および毛管吸水槽の2か所に独立して供給できるという特徴をもつ．このため，1つのベッドに対して独立した2つの給液パイプを有することになる．さらに，毛管吸水槽内の培養液の水位をベッド底部から培地底部までの範囲で設定できる機能もある．このように，培養液を給液する配管を2つとし，貯留した培養液の水位を変更できるようにしたことで，多様な給液管理法が可能となる．
これまでに， 1つのベッドに対して複数の給液パイプが設置され，培養液の供給を独立して制御できる養液栽培システムの事例はみあたらない．このため，本システムの実用化を図る上でこの2つの給液パイプを使用する給液方法の技術的確立は重要な課題の一つとなっている．
養液栽培における環境への負荷を軽減するために開発した本システムの培養液管理法を確立するために，第3章では培養液の組成，濃度について検討した．そこで，第4章では培養液管理法のうち，培地上部および毛管吸水槽への給液方法の確立を目的として実験を行なった．
第1節では培地上部への給液（以下，培地上部給液とい
20Ⅱ

材料および方法

トマト品種は穂木に‘ハウス桃太郎’，台木に‘がん
ばる根３号’を用いた．播種は穂木，台木とも 2001年 9月13日に行った．本葉2葉期の10月9日に斜め合わせ接ぎを行い育苗し，本葉4～5葉期の苗を10月22日に本システ
ムに定植した．昼温は23℃で天窓が開くように設定し，
夜温は12℃，最低培地温は培地下部に設置した温湯管により 18℃を保った．着果促進のため各果房とも 4-CPA（トマトトーン，100倍希釈）液を噴霧し，着果確認後1
果房当たり4果となるよう摘果した．誘引は地上約2.3 mの高さに設置した誘引線を利用し，つり下ろし誘引とした．摘心は第 12果房上の 2葉を残し 3月 30日に行い， 5月30日に全ての果実を収穫し実験を終了した．ベッドは
1.8m間隔に設置し，定植株数は長さ 5.6mのベッドに 24株（栽植密度約2000株・10a-1相当）とし，1区当たり2反復した．
処理は培地上部給液量とし，1日の総給液量のうち10～20％が排液されるかけ流し区，かけ流し区の約25％を培地上部給液量とする少区，約 50％とする多区の 3処理区を設けた．培地上部給液量は 0.1L/株 /回とし，回数で調節した．なお，かけ流し区ではベッド内の排水用パイプ上端を栽培槽の底面まで下げ排液できるようにした．

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

多区および少区では毛管吸水槽に培養液を貯えられるよにより可販果を 80g以上の健全果および軽微な空どう果，

うに，排水用パイプ上端を培地底面より約2cm低い位置

窓あき果，乱形果とし，果数および果重を調査した．

とし，実験中は排液を全く行わなかった．多区および少区では毛管吸水槽給液を 11月 7日から行い，培養液面が

Ⅲ

結

果

培地底面よりも 6cm程度低下したら 3cmの距離になるま培地上部への給液量および給液量の推移を第13図に示で培養液を供給するよう水位センサ等で制御した．培養した．かけ流し区の総給液量は 192.6L/株（うち，排液液には第3章の改良処方（第2表）を用い，培養液濃度は

量は 31.6L/株；排液率は 16.4％），少区の培地上部給液

電気伝導度（EC）で表した．給液ECは育苗中では1.0dS

量は 43.6L/株，多区は 90.6L/株となり，かけ流し区に対・ m-1とした．定植後は培地および毛管吸水槽とも次のする割合は少区で 22.6％，多区では 47.0％となりほぼ設とおりとした．定植時から12月5日まで1.2dS・m-1，以後

定どおりの培地上部給液量となった．給液量の推移は少2月 19日まで 1.4dS・ m ， 3月 20日まで 1.2dS・ m ， 5月 20

区および多区では全期間ほぼ同じで，かけ流し区と比べ日まで1.0dS・m とし，5月21から実験終了までは井戸水ると 1月以降で少なかった．総給液量は多区では174.5L/とした．

株，少区では 171.5L/株でほぼ同量となり，かけ流し区

-1

-1

-1

培地および毛管吸水槽に給液された培養液の量を毎日より約10％少なかった．

記録し，両者の合計を給液量とした．培地内溶液は培地

培地内容液および毛管吸水槽内溶液の ECの推移を第中央部に埋設したポーラスカップ（ミズトール，大起理

14図に示した．培地内溶液 ECはかけ流し区では定植後化工業）で1月28日までは14日ごと，以後は7日ごとに採

12月上旬まで低下，その後 2月上旬まで高まり（最高値取し ECメーター（ CM-30， TOA）で ECを測定した．そ2.3dS・m-1），その後再び低下し4月中旬以降は低く推移の後，0.45㎛メンブレンフィルターでろ過し，イオンア

した．多区では1月下旬から3月中旬まで処理間で最も低ナ ラ イ ザ ー （ IA-100， TOA） で 成 分 濃 度 （ NO3-N，く（最高値1.1dS・m-1）推移し，少区では2月下旬まで高

NH4-N， P， K， Ca， Mg， S）を定量した．また，かけまり 2月中旬から 3月上旬までは最も高く（最高値 3.2dS

流し区では排液量を調査した後の排液，多区および少区・ m-1）推移した．毛管吸水槽内溶液 ECは，少区およびでは毛管吸水槽内溶液について，それらの ECおよび成多区は給液 ECとほぼ等しい値で推移し，かけ流し区

分濃度を培地内溶液と同様に調査した．

（排液EC）は培地内溶液ECとほぼ同様な推移であった．

茎径は奇数段果房下1cmの短径を各果房の収穫終了時

培地内溶液のNO3-N，K，Ca，Mg濃度は各処理区とも培に測定した．収穫は1週間に2回行い，栃木県の出荷基準

地内溶液ECと同様な推移を示した（第15図）．Pおよび

1.6

少区(培地上部への給液量)
多区(培地上部への給液量)

給液量(L/株/日)

少区

1.2

多区
かけ流し区

0.8

0.4

0.0
10/1

11/1

12/1

1/1

2/1

3/1

4/1

5/1

6/1

日付（月/日）第13図

培地上部への給液量および給液量の推移

21

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第14図 培地上部への給液量が培地内溶液および毛管吸水槽内溶液のＥＣに及ぼす影響
a: 培地内溶液
b: 毛管吸水槽内溶液z
排液の値⇒: 初期給液ＥＣ1.2dS・m-1

第15図 培地上部への給液量が培地内溶液の成分濃度に及ぼす影響○：少区，●：多区，△：かけ流し区↓は第３果房開花期，▽は収穫開始期，▼は摘心期を示す
22

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

Ⅳ
14

少区
多区
かけ流し区

13

考

察

トマトのロックウール耕では給液回数および1回当たりの給液量が多いほど培地内水分含量が高く維持され，培地内溶液の組成の変化が少なく，収量は多くなること

茎径(mm)が報告されている（板東ら，1988；小林ら，1988；中村ら，1988）．本実験の少区と多区を比較すると，多区の12方が培地内溶液 ECが低く推移し，上位果房の茎径，収量および 1果重が大きい傾向が認められ，これらの報告

11とほぼ同様な結果となった．しかし，多区とかけ流し区を比較してみると，多区の培地上部給液量はかけ流し区の約半分であったが，培地内溶液ECは12月中旬から3月

10
1

3

5

7

9

11

なった．本実験では，かけ流し区の給液量の約50％より

果房
第16図

中旬まで多区で低く，収量および1果重は同程度以上と培地上部への給液量が茎径に及ぼす影響
図中の縦線は標準誤差（n=4）を示す

多い給液量は検討されていないが，多区の収量はかけ流し区以上で，培地内溶液濃度はかけ流し区以下の濃度で推移した．これらのことから，本システムにおける培地
上部給液量はかけ流し区の約50％，つまりトマトの吸水S濃度は少区および多区ともかけ流し区よりやや低く推量の50％程度とし，残りを毛管吸水槽に給液することで，移する傾向であった．かけ流し区の排液中の NO3-N， K，かけ流し方式と同等もしくはそれ以上の生育，収量が得

Ca， Mg濃度は ECとほぼ同様に推移し， P濃度は低下とられると考えられた．

上昇を繰り返し，S濃度は定植後低下しそのまま低い値

培地上部から給液する表面給液法と培地下部からの下で推移した後 4月から上昇した（データ省略）．少区お面給液法を比較，検討した丹原ら（1974）は，両者の特よび多区の毛管吸水槽内溶液では各成分とも施用培養液

徴を詳細に報告しており，培養液を培地上部および培地とほぼ同濃度で推移した．

下部から給液できる本システムは，両者の給液法の長所

少区と多区の茎径は第7果房まで差がなかったが，第9，を合わせ持つものと思われた．すなわち，上部給液によ11果房では多区で太い傾向であった（第16図）．少区おり培地内部の根に養水分を供給するとともに，培地内溶

よび多区とかけ流し区を比べると，第1，3果房はかけ流

液濃度の不均衡や培地表層の塩類集積を抑え，毛管吸水し区が両区より太い傾向にあったが，第 5果房以降では槽から毛管現象を利用して培地底面に培養液を供給する

第9果房で少区が細かった以外はかけ流し区との差は認ことにより，作物の水分消費に対応した給液ができ，培められなかった．可販果収量は多区では少区およびかけ

地の乾燥抑制と作物の水ストレスの低減が図れると考え

流し区に比べて4，5月に多い傾向で，全果および可販果られた．

収量は多区，かけ流し区，少区の順に多い傾向であった

トマトの養水分吸収は夜間にも行われていることが知（第7表）．1果重は収量同様多区で重く，少区で軽い傾られている（Masudaら，1990；Terabayashiら，1991）．

向がみられた．

本実験では昼夜間に分けて養水分吸収量は測定してない

第７表
処理区
少 区
多 区
かけ流し区
z

培地上部への給液量が収量および1果重に及ぼす影響

月別可販果収量(kg/株)
1月
2月
3月
4月
5月
0.3
1.4
2.0
2.0
2.9
0.3
1.3
2.1
2.3
3.2
0.2
1.2
2.1
2.1
3.0

収量(kg/株)z
1果重
全果
可販果
(g)
9.0(18.1)
8.6(17.2) 186
9.6(19.2)
9.2(18.4) 194
9.4(18.7)
8.6(17.2) 192( )内の数字は10a当たりに換算した収量（t・10a-1）

23

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

が，培地上部給液が行われていない時でも，毛管吸水槽

管吸水槽給液は 10月 23日に開始し第 1節と同様に制御しからトマトの水分要求量に応じて吸収されていたと考えた．無区は培地を通過した培養液を毛管吸水槽に貯え再られた．このことは，かけ流し区より培地上部給液量が利用するものとし，培地上部給液量は第 1節の結果を参少なかった多区で収量が低下しなかった要因の一つと思考に管理した．なお，無区では培地底面と毛管吸水槽内

われ，この点からも本システムは作物の養水分要求にスの培養液面の距離が3cm以内となる場合は培地上部給液

トレスなく対応できるシステムであると考えられた．

を停止した． 1回当たりの培地上部給液量は両区とも以上から，培地上部からの給液量はかけ流し方式の約50％，つまりトマトの吸水量の約半分の量とし，残りを毛管吸水槽に給液することで，培地内溶液濃度が安定し，0.1L/株とし，回数で調節した．
給液量，培地内および毛管吸水槽内溶液濃度，茎径，
収量は第1節に準じて調査した．

かけ流しと同等もしくはそれ以上の収量，生育が確保できることが示された．促成栽培における培地上部給液量

Ⅲ

結

果

の管理目標は，定植後より0.2L/株，12月中旬（第3果房

給液量は有区において処理を開始した10月下旬に一時開花期）には 0.3L/株， 1月上旬（第 5果房開花期）には的に多かった以外は無区とほぼ同様な推移となり（第170.4L/株，2月中旬（第8果房開花期，第2果房収穫期）に図），総給液量は有区が 162.9L/株，無区が 161.0L/株では 0.5L/株 ， 3月 上 旬 （ 第 10果 房 開 花 期 ， 第 4果 房 収 穫あった．

期）以降では0.6L/株にするとよいと考えられた．

培地内溶液 ECは両区とも定植後低下し，上昇に転じた12月中旬以降では栽培終了までのほとんどの調査日に

第２節

毛管吸水槽給液の有無が溶液濃無区より有区で低く推移した（第 18図 a）．毛管吸水槽

度および収量に及ぼす影響

内溶液ECは，有区では給液 ECとほぼ等しい値で推移したのに対し，無区では 11月中旬に急低下，培地内溶液

Ⅰ

緒

言

第2節では，第1節で得られた培地上部給液量の制御法に基づいた給液管理と，培地上部のみの給液管理，すな
わち毛管吸水槽へ施用培養液を供給する管理と培地を通過した培養液のみを毛管吸水槽に貯え再利用する管理が培地内および毛管吸水槽内の溶液濃度，トマトの生育，収量に及ぼす影響を検討した．

ECが上昇に転じた直後の12月下旬から徐々に高まり，2
月中旬以降には有区とほぼ同様に推移した（第 18図 b）．
培地内溶液の NO3-N濃度は両区とも ECと同様な推移となり， K， Ca， Mg濃度は 1月中旬から 2月中旬まで有区
で低く他の時期では差がなく， Pおよび S濃度は処理間差がなかった（データ省略）．毛管吸水槽内溶液の成分
濃度は，有区は培養液の成分濃度（データ省略）とおおむね等しい濃度であった（第19図）．無区では，NO3-N

Ⅱ

材料および方法

トマトの穂木および台木品種は第1節と同様とした．

1.5

有区
無区

24日に斜め合わせ接ぎを行い，本葉4葉期の苗を10月8日

培地上部への給液量(有区)に本システムに定植した．栽培管理，誘引，摘心（3月26日），栽植密度および反復数は第 1節に準じて行い，実験は5月26日に終了した．
培養液処方は第1節と同様とした．給液ECは，育苗中では 1.2dS・ m-1とした．定植後では 12月 3日までが 1.2dS・m ，2月11日までが1.4dS・m ，2月18日までが1.3dS・-1-1

給液量(L/株/日)2002年9月6日に穂木および台木を播種，本葉2葉期の9月

1.0

0.5

m-1， 4月 8日までが 1.2dS・ m-1， 5月 16日までが 1.0dS・ m-1，
5月17日から実験終了までは井戸水とした．

0.0

処理区は，毛管吸水槽給液を行う有区，毛管吸水槽給10/1

液を行わず培地上部給液のみとする無区の2区を設けた．
有区の培地上部給液量の管理は第17図のとおりとし，毛

24

12/1

2/1

4/1

6/1

日付（月/日）第17図

培地上部への給液量(有区)および給液量の推移

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

第18図 毛管吸水槽への給液の有無が培地内溶液および毛管吸水槽内溶液のＥＣに及ぼす影響a: 培地内溶液
b: 毛管吸水槽内溶液⇒: 初期給液ＥＣ1.2dS・m-1

第19図 毛管吸水槽への給液の有無が毛管吸水槽内溶液の成分濃度に及ぼす影響●: 有区，○:無区↓: 第3果房開花期，▽: 収穫開始期，▼: 摘心期を示す

25

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第８表

月別可販果収量(kg/株)
1月
2月
3月
4月
5月
0.2
1.4
1.6
2.4
3.0
0.2
1.3
1.6
2.4
2.6

処理区
有 区
無 区
z

毛管吸水槽への給液の有無が収量および1果重に及ぼす影響z

収量(kg/株)
1果重
全果
可販果
(g)
8.8(17.6)
8.6(17.2) 176
8.4(16.8)
8.1(16.2) 163-1( )内の数字は10a当たりに換算した収量（t・10a ）では，貯えられた培養液の組成，濃度は施用培養液と異14なるものと考えられた．
そこで，まず毛管吸水槽に培地を通過した培養液を貯茎径(mm)

13

える場合と施用培養液を貯える場合について比較検討した．培地を通過した培養液のみを貯える場合（無区），
毛管吸水槽内溶液ECは，11月中旬に著しく低下後，2月

12

11

有区

中旬には施用培養液の ECとほぼ同じ値となった．この

無区溶液の成分濃度は，毛管吸水槽内溶液 ECが低い時期は各成分とも施用培養液より低く，施用培養液とほぼ同じECとなった時期ではK濃度は高く他の成分濃度はいずれ

10
1

3

5

7

9

11

濃度は EC値に関わらず施用培養液の組成，濃度と異な

果房
第20図

も低くなった．このように，毛管吸水槽内溶液の組成，

毛管吸水槽への給液の有無が茎径に及ぼす影響
図中の縦線は標準誤差（n=4）を示す

ることが明らかになった．一方，有区では毛管吸水槽内溶液の組成，濃度は施用培養液とほぼ同様であった．茎
径は第5果房以外は両区間に差が無く，収量にも大差な
い結果となった．これらのことから，毛管吸水槽内溶液

および K濃度は毛管吸水槽内溶液 EC（第 18図 b）と同様の組成，濃度は異なっても生育や収量に大きな影響が認な推移を示した．無区のNO3-Nは有区より低いか同じ程められないことが示唆された．池田ら（1988）は，トマ度の濃度で，Kは2月中旬以降有区より高かった．P，Ca，トの個体乾物重が増加するにつれて養分吸収が増加する

Mg， S濃度は，第 3果房開花期前より栽培終了まで無区ことを報告している．本実験では，有区，無区とも給液が明らかに低く推移した．

量の推移および総給液量に差がなく，培地溶液濃度の高

茎径は第5果房では無区で太かったが，その他の果房まりもなく，両区ともほぼ同量の養分を吸収したと推察

では処理間に有意差がみられなかった（第20図）．月別

できる．このように養分吸収量がほぼ同じであったため，

可販果収量は 5月に高い傾向にあり，全果および可販果

生育，収量が同程度になったと考えられた．

収量は有区で多い傾向となった（第8表）．1果重も有区

次に，培養液の供給管理について比較してみる．無区
では毛管吸水槽内の培養液水位が反復した区間で異なっで重い傾向であった．

たことから，それぞれの毛管吸水槽の水位に応じて給液

Ⅳ

考

察

量を調整した．しかし，実際栽培における培地上部から本システムと同様な閉鎖型・非循環式システム（浜渦の給液は複数のベットをまとめて一つの系統とし，系統

・中村，1990；藤堂ら，2000；植木ら，1999）では，培ごとに給液量を管理するため，同じ系統内ではベッドご養液がベッドに貯えられ，毛管吸引を利用して作物に供とに給液量の管理はできない．作物の蒸散量は同じ生育給される構造となっている．この貯えれられる培養液は，ステージでも施設内の場所によって異なることが経験的培地上に給液された培養液が培地を通過したものである．

に認められている．つまり，ベッドごとに作物の吸水量

つまり，これらシステムでは施用培養液をベッドに貯えは異なると判断できる．このようなことから，既報の閉る給液管理システムではなく，この点が本システムと異鎖型・非循環式システムでは培地を通過しベッドに貯えなる．培地を通過した培養液をベッドに貯えるシステム

られる培養液量はベッドごとに異なる可能性が大きく，作物の吸水量より過剰に給液され続け培養液を貯えられ26

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

る量を超えたベッドでは，培養液が施設外に廃棄される

第３節

まとめ

ことになる．本システムの実用化を考えた場合，培地上部への給液はいくつかのベッドを系統として同じ給液量

本システムにおける給液管理法を確立するために，培となるが，毛管吸水槽給液は各ベッドごとの培養液水位

地上部への給液量および毛管吸水槽への給液の有無につに応じた管理ができる機能を持ったものとなる．このよいて検討した．まず，培地上部への給液量はトマトの吸

うに，毛管吸水槽給液量を培地上部からの給液量に関わ水量の約 1/2を供給すると，約1/4を供給したときに比べらず各ベッドごとに管理できることが，本システムの排て培地内溶液濃度が安定し推移し，上位果房の茎径が太液を出さないメカニズムと考える．

く，収量がやや多い傾向となることが明らかとなった．

以上から，培地上部給液により培地を通過した培養液

次に，毛管吸水槽への給液について，培地を通過したのみを毛管吸水槽に貯留する無区では，その溶液 ECが培養液のみを毛管吸水槽に貯留すると，その培養液の施用培養液と同じであっても，両者の組成，濃度は異なECが施用培養液と同じであっても，両者の組成，濃度った．一方，毛管吸水槽に培養液を施用する有区では，は異なっていた．毛管吸水槽には培地を通過した培養液

その培養液の組成，濃度は施用培養液と同様であることを貯えるより，施用培養液を直接供給した方が培地内溶が明らかとなった．しかし，このような毛管吸水槽内溶

液濃度が安定して推移した．毛管吸水槽への給液は培養液の濃度，組成の違いは，生育，収量に大きな影響を与液の各ベッドごとの培養液水位に応じて管理することにえないことが示された．各栽培ベッドから培養液を廃棄より，培地内溶液の組成，濃度の変化を抑制し，閉鎖型させないためには，毛管吸水槽内の培養液量をベッドご養液栽培によるトマト生産の安定化，排液の抑制に寄与とに管理する必要性を確認した．

できることが示された．

27

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第５章

トマト促成長期栽培における培における促成長期栽培に準じた条件下で第3章および第4養液濃度管理法の確立

章で得られた成果を検証し，年 1作の促成長期栽培においても排液を出さずに安定生産できる培養液管理法を確

Ⅰ

緒

言

養液栽培では生産性を高めるために施設を継続して集約的に活用する周年生産が多い．養液栽培は根圏の環境を最適な状態に制御しやすいことや，土壌管理の必要がなく肥培管理しやすいことなども周年生産に取り組みや
すい利点となっている．トマトは最も作型が分化している作物の一つで，緯度や標高などの立地条件，施設・資材を利用した環境制御により周年的に生産されている

立する必要がある．しかし，促成長期栽培において排液による環境への負荷を軽減することを目的としたトマトの研究は礒崎ら（2005）を除いてなく，非循環方式の閉鎖型養液栽培では報告が見当たらない．
第5章では，第3章および第4章で得られた成果に基づ
く培養液管理とした促成栽培を対比させて，同様にこの培養液管理法を参考とした促成長期栽培における給液量，培地内溶液濃度，トマトの生育および収量を調査し培養
液濃度管理法について比較検討した．

（丸尾，2006）．作型としては促成栽培，半促成栽培，雨よけ栽培，抑制栽培が基本作型とされている（野口，Ⅱ2003）．
養液栽培の長所を生かしたトマトの作型としては，低段果房で摘心し計画的に植え替えをする短期間の栽培，
逆に一度定植したら植え替えなしにほぼ一年間栽培を続ける長期間の栽培が考えられる．栃木県におけるトマト
かけ流し式ロックウール耕では，促成栽培の播種期を8または 9月から 7月に前進化し，定植が 8月，収穫が10月から翌年 6月までとなる長期間の栽培（以下，促成長期栽培という）がほとんどである．促成長期栽培では育苗から定植頃までが気温の最も高い時期に当たり，その後
徐々に気温は低下し日照も少なくなり， 3月以降気温や日照が再び高まってくる．このように，栽培期間中の環材料および方法

トマト品種は穂木に‘ハウス桃太郎’，台木に‘がん
ばる根３号’を用いた．処理区は促成区および促成長期
区の2区とした．促成区は2002年9月6日に播種，本葉2葉期の 9月 24日に接ぎ木し，本葉 4葉期の苗を10月 8日に本システムに定植した．促成長期区は 2002年 7月 23日に播種し，同様に 8月 5日に接ぎ木， 8月 19日に定植した．定
植株数は長さ 5.6mのベッドに 24株とし， 1区当たり 2反復とした．ベッドは 1.8m間隔に設置した（栽植密度約2000株・10a-1相当）．
培養液には第2表に示した改良処方を用いた．培養液
濃度は電気伝導度（EC）で表し，育苗中には給液ECを
1.2dS・ m とし，培養液を適宜施用した．定植後の培地-1境の変化が大きい中での給液管理は，培養液濃度は夏期
は低めの1.6dS・m-1前後，冬期は高めの2.4dS・m-1前後を目安とし，給液量は養水分吸収に合わせて排液率（排液量/給液量×100）を20～30％になるよう管理することが基本とされている（糠谷，2002）．慣行の促成長期栽培
では定植から栽培終了までの期間が約10か月にも及び，肥料分を含んだ排液が施設外に多量に廃棄されることになり，排液のない養液栽培技術の確立が必要となっている．
開発した毛管給液を併用した閉鎖型養液栽培システム（本システム）は閉鎖型・非循環方式で，培養液は培地
上部およびベッド内の毛管吸水槽の 2か所に供給できる特徴を持つ．本システムの培養液管理法を開発するために，第3章ではみかけの成分吸収濃度を調査した結果を元に新たな培養液組成・濃度を開発し，第4章では培地
給液量および毛管吸水槽給液の意義を明らかにした．これらの検討は9月中旬に播種，10月中旬に定植，1月下旬
から 5月下旬まで収穫するトマト促成栽培で行ってきた．
今後，本システムの実用化を図るためには，実際の現場
28

上部給液量および給液 ECは第 21図のとおりとした．なお， 5月 16日以降は培養液ではなく井戸水のみを供給した．毛管吸水槽への給液は 1株当たり数本の根が培地底面まで伸長した時期を目安として，促成区では10月23日，
促成長期区では9月4日に開始し，培養液面が培地底面よりも 6cm程度低下したら 3cm程度の距離になるまで液を供給するよう，水位センサで制御した．昼温は23℃で天窓が開くように設定し，最低夜温は温風暖房機により12℃，最低培地温は培地下部に設置した温湯管により18℃に保った．着果促進のため果房全体に4-CPA（トマトトーン，100倍希釈）液を噴霧し，着果確認後1果房当たり4果となるよう摘果した．両区とも3月26日に開花果房上の2葉を残して摘心し，5月26日に全ての果実を収穫し実験を終了した．なお，実験中は両区とも培養液を廃棄しなかった．
給液量は毎日記録した．培地内溶液は培地中央部に埋設したポーラスカップ（ミズトール，大起理化工業）で7日ごとに採取し，ECメーター（CM-30，TOA）でECを

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

16.1me/株 /日となった後は 12月中旬まで減少し，その後促成区と同様な推移であった．各成分の総施用量および12月 16日から栽培終了までの施用量を第 9表に示した．
総施用量は各成分とも促成長期区では促成区の 1.6倍程度であったが，12月16日から栽培終了時まではほぼ同程度となった．
培 地 内 溶 液 の 成 分 濃 度 の 推 移 を 第 24図 に 示 した．
NO3-Nは促成区では定植後に急激に低下し， 1月中旬に上昇に転じるまで低い値で推移した．2月中旬以後高低を繰り返し，4月下旬より低下し5月下旬に0me・ L-1とな

第21図 促成区および促成長期区における培地
上部への給液量と給液ＥＣの管理↓: 井戸水給水開始測定した．その後，0.45㎛メンブレンフィルターでろ過し，イオンアナライザー（ IA-100， TOA）で成分濃度（NO3-N， NH4-N， P，K，Ca，Mg，S）を定量した．開花日は果房内の第1花が咲いた日，収穫日は第1果を収穫した日とし，果房ごとに調査した．茎径は奇数段果房の収穫時に果房下1cmの短径を測定した．収穫は1週間に2第22図 促成区および促成長期区における給液量の推移
給液量は培地給液量と毛管吸水槽給液量の合計
グラフ内の↓は毛管吸水槽への給液を開始した時期

回行い，栃木県の出荷基準により可販果は 80g以上の健全果および軽度の空どう果，窓あき果，乱形果とし，果数および果重を調査した．

Ⅲ

結

果

培地給液量および毛管吸水槽給液量を合計した給液量は全体的な傾向として，促成区では定植後から3月下旬まで増加傾向，その後減少傾向となった（第22図）．促
成長期区では定植後から増加し，10月中旬には栽培期間中で最多の1.49L/株/日となり，10月中旬から12月中旬まで減少した後は促成区と同様な推移であった．総給液量
は促成区が163L/株，促成長期区が251L/株，両区の推移がほぼ同様となった 12月 16日以降では促成区が 138L/株，
促成長期区が143L/株であった．
窒素施用量は促成区では定植後から2月上旬まで増加
傾向，その後増減はあるが減少傾向であった（第23図）．
促成長期区では定植後から増加し， 10月中旬に最高値

第23図

促成区および促成長期区における窒素施用量の推移
グラフ内の↓は毛管吸水槽への給液を開始した時期

29

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第９表 促成区および促成長期区における成分施用量
処理区

総施用量(g/株)
NO3-N NH4-N

促成区
18.7
促成長期区 29.7

0.5
0.9

P

K

Ca

Mg

S

4.1 41.7 12.3 2.3 9.3
6.6 64.0 19.0 3.5 14.6

12月16日～栽培終了時の施用量(g/株)NO3-N NH4-N P
S
K
Ca
Mg
15.7
16.3

0.4
0.4

3.5 35.5 10.5 2.0 7.8
3.6 36.9 10.9 2.0 8.1

第24図 促成区および促成長期区における培地内成分濃度の推移○: 促成区，●: 促成長期区

った．促成長期区でも定植後急激に低下したが，10月に1me・ L-1以下で推移した．促成長期区でも定植後に低下入って急上昇し，10月中旬から12月中旬まで高く推移ししたが，10月中旬に急上昇し，10月下旬からは促成区とた．その後， 1月中旬からは 5月上～中旬の3例を除き促ほぼ同様な推移となった．

成区とほぼ同様に推移した．Pは両区とも定植後に低下培地内溶液ECは KまたはNO3-Nに類似した推移を示し，する傾向にあり，促成区では11月上旬以降，促成長期区

促成区では 0.2～ 1.6dS・ m-1，促成長期区では 0.4～ 2.6dS

では10月下旬以降2月上旬まで0，その後0～0.7me・L-1の・m-1の範囲にあった（第25図）．

範囲で増減した．Kはいずれの時期も促成長期区で高く

茎径は促成区では第 1果房で最も大きく上段果房ほど推移し，推移の傾向は両区ともNO3-Nとほぼ同様であっ小さくなる傾向であった（第26図）．促成長期区では第た． Ca， Mgは促成区では定植後に 0me・ L 付近まで低3果房で大きくなって促成区と同様になった後第7果房ま下した後 2月下旬まで低い値で推移し，3月上旬から4月

で小さくなり，その後大きくなって第13果房で最大とな

上旬まで増加した後中旬に一旦低下し， 5月上旬まで再り，再び低下するパターンを示した．

-1

び増加した後に低下した．促成長期区では，定植後に低第 1果房の開花日および収穫日は促成区では 11月14日，

下してから 10月中旬に高くなり， 4月上旬まで Caは 4～

1月 30日，促成長期区では 9月 9日， 10月 30日であった

5me・L ，Mgは1me・L 程度で推移した後，促成区に類（第27図）．同一果房における開花日から収穫日までの似した増減を示したが，促成区より高めに推移した．S

日数は，促成区では第 3果房で81日と最も長く以降上段は促成区では定植後に低下した後，5月中旬の1例を除き果房ほど短くなった．促成長期区では第 1果房が 51日と

-1

30

-1

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

促成区

促成長期区

16

促成区

促成長期区

14

2
茎径(mm)-1

ＥＣ（dS・m ）

3

1

12

10

8

0
8/1

10/1

12/1

2/1

4/1

1

6/1

3

5

7

9

11 13 15 17 19

果房

日付（月/日）第26図

第25図 培地内溶液ＥＣの推移

促成区および促成長期区における茎径の推移
図中の縦線は標準誤差（n=4）を示す

開花日

収穫日

日付（月/日）

5/3
3/3
1/1
11/1
9/1
1

3

5

7

9 11

1

3

促成区（果房）579

11 13 15 17 19

促成長期区（果房）第27図 促成区および促成長期区における各果房の開花日および収穫日

第10表 促成区および促成長期区における果実の生長と品質
処理区

収穫果房数
（果房/株）z

収量(kg/株)
全果
可販果

1果重

(g/個) 健全 窓あき 他y 非販x8.5(17.1) 176
78
11
8
3

促成区

12.0

8.8(17.6)

促成長期区

19.3

13.0(26.0) 12.6(25.1) 164z

品質別果数割合(%)

82

6

9

3

w

果実生産効率-1(Ng・kg )
2.2
2.4

-1

( )内の数字は10a当たりの収量（t・10a ）販売できる軽度の空どう果，乱形果
x
小果，尻腐れ果，販売できない窓あき・空どう・乱形果等
w
全窒素施用量(g)/総果実収量(kg）y31

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

最も短く，第2果房（58日）以降第9果房（81日）まで長るのがよいとしている．本実験では給液ECを1.4dS・ m-1

くなり，以降は上段果房ほど短くなった．

に変更した期間の給液量の平均は 1.4L/株，窒素施用量

収穫果房数は促成区で12.0果房/株，促成長期区で19.3の平均は 14.6me/株 /日となった．給液量を同量とした場

果房/株で，促成長期区で7.3果房/株多かった（第10表）．

合，窒素施用量を 9.3me/株 /日とするためには，給液 EC

株当たりの収量は，全果，可販果とも促成長期区で約48は1.0dS・ m 程度となる．しかし，10月16日に給液ECを％多かった． 1果重は促成区でやや重い傾向であった．

1.4dS・m-1から1.2dS・m-1に変更したところ培地内溶液の健全果の割合は促成長期区で高く窓あき果の割合は低か

NO3-N， K， S濃度は低下傾向となり，その後も成分濃った．全果収量を 1kg得るのに必要な窒素量（窒素の果度の増加がみられなかったため， 10月上中旬の給液 EC

実生産効率 =全窒素施用量（ g） /全果収量（ kg））は促は1.0dS・m-1まで下げずに1.2dS・m-1のままでよいと考え

成長期区で 2.2g・ kg-1，促成区で 2.4g・ kg-1とほぼ同様でられた．また，定植から9月下旬までおよび 10月下旬かあった．

ら 12月上旬までの給液 ECは，培地内溶液濃度が比較的-1

安定して経過したため，本実験の管理でよいと考えられ

Ⅳ

考

察

培養液を循環して利用すると循環培養液の組成は施用培養液の組成と異なることが報告されている（木下ら，た．これらのことから，促成長期栽培における給液 EC
は定植から 12月上旬まで 1.2dS・ m-1で管理することで培
地内溶液濃度は安定して推移すると考えられた．

1999；大川・林，1996；安井，1986）．このような循環

12月中旬以降には，促成長期区の給液量，窒素施用量

培養液の組成の変化を抑制し継続利用するために，給液の推移および各成分の施用量は促成区とほぼ同様となっ

法（板東ら，1988；池上ら，1990），培養液組成（板東た．培地内溶液のNO3-N，P，S濃度の推移は両区ともほ・町田，1992），培地資材（岩崎・千葉，1999）についぼ同じ， K， Ca， Mg濃度は促成長期区でやや高く推移て検討されているが，これらの報告における収穫果房数したが集積することはなかった．このことから，12月上は 6～ 8果房 /株と少なく，長期間の栽培における検討は旬以降の給液 ECの管理は促成区と同様でよいと考えらされていない．本実験では，促成長期区の収穫果房数はれた．なお，12月中旬の生育ステージは促成区では第 4

促成区より 7.3果房/株多い19.3果房/株であり，定植して果房開花期（12月20日），促成長期区では第10果房開花

から 9か月以上にわたり排液を出すことなく栽培でき，期（12月10日）および第4果房収穫期（12月9日）であっ

収量は栃木県のかけ流し式ロックウール耕における促成

た．

長期栽培の目標とされる 25t・ 10a-1（石原ら， 2000）と窒素施用量と収量の関係をみると，全窒素施用量は促

ほぼ同程度であることが示された．ここでは，給液量，成長期区では促成区の約 1.6培，総果実収量は約1.5培で成分施用量，培地内溶液濃度，収量などの調査結果からあったが，窒素の果実生産効率は促成区で 2.2g・ kg-1，

本システムによる促成長期栽培の給液 EC管理について，

促 成 長 期 区 で 2.4g・ kg-1と ほ ぼ 同 様 な 値 で ， 武 井両区の給液量および成分施用量がほぼ同様となった12月（ 1997）の示した範囲（ 2.2～ 2.8g・ kg-1）にあった．窒中旬の前と後に分けて検討した．

素の果実生産効率について，佐々木・板木（1978）は促

促成長期区の給液量および窒素施用量は定植後から増成長期栽培では培養液処方の違いにより 1.74～ 2.71g・

加し，10月中旬に最大値を示すことが認められた．この

kg-1となり，窒素濃度が高い処方で効率が低下するとしような推移は，本実験の 9月上旬から 10月中旬の施設内ている．景山（ 1991）は 2段どりトマトにおいて，培養

平均気温が23.0℃と生育に適した温度（青木，1997）で液の窒素濃度を一定とする区より定量施与する区で効率あったため，果房間の開花日の日数や開花日から収穫日が高いことを認め，窒素濃度一定区では茎と葉の乾物がまでの日数が短くなり，生育，果実肥大が早かったこと

定量施与区より重く，果実肥大終了後でも窒素の供給をによると考えられた．この間の給液 ECについて，定植

続けると茎葉の生体重が増加することを報告している．

から9月30日を1.2dS・m-1，10月1日以降を1.4dS・m-1に高本実験でも，摘心後実験終了時期が近づくにつれて，両めたところ，培地内溶液の NO3-N， K， S濃度が高まっ

区とも低段から上段までの茎径が次第に大きくなり葉がた．中野ら（ 2006)は水耕で前週の日最多吸水量を指標

濃緑で厚くなったことが観察され，茎葉重は増加していとしたトマトの窒素施用量について検討し，吸水量がった と思われた．これらのことから，培地内溶液の0.5L/株 /日までの生育初期の窒素施用量は 3.5me/株 /日でNO3-N濃度が高まった 10月中下旬の給液 ECを下げ培養

よいが，吸水量の増加に応じて 9.3me/株 /日まで増量す

液の窒素濃度を低下させることや，培養液を井戸水のみに変更する時期を本実験の栽培終了10日前よりさらに早32

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

めることにより，窒素の果実生産効率を高めることがで

液量は3月下旬まで，窒素施用量は2月上旬まで増加傾向きると考えられた．

にあった．培地内溶液濃度は促成長期区では促成区と同等かやや高めに推移したが，施用培養液濃度を超えて集Ⅴまとめ積する成分は認められなかった．以上から，促成長期栽

トマト促成長期栽培における培養液濃度（給液 EC）

培における給液 ECの管理は，定植から 12月上旬までが管理法について検討した．培養液には改良処方を用いた．

1.2dS・ m-1，その後 2月上，中旬まで 1.4dS・ m-1，以後低促成長期区の給液量および窒素施用量は定植後から増加下させ4月上旬に1.0dS・m-1とする管理が適すると考えらし10月中旬に最大値をとり，その後12月中旬まで減少しれた．

た．12月中旬からは促成区とほぼ同様な推移を示し，給33

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第６章

スギ樹皮培地の連用と培地の理を述べている．栽培に未使用または 1作目のスギ樹皮培

化学性およびトマト収量の関係地について，化学成分，保水性，三相分布など（岩尾ら，1994），栽培中の循環培養液の pHおよび無機成分の推

Ⅰ

緒

言

ロックウール耕の培地であるロックウールは，化学的にはpHが高く，陽イオン交換容量が1～2me・100g-1と極めて低く緩衝能はほとんどない（池田，2003）．物理性の面からは，孔隙の割合が高いので保水量が多く水は作物が吸収しやすい状態にあるが，使用開始後に一旦乾燥させると吸水は不良になる．ロックウールは，輝緑岩あ
るいは鉄鉱石の鉱滓に石灰岩やコークスを混ぜ，高温で溶融し綿あめ状に繊維化し，これを圧縮してフェノール
で固め吸湿性を持たせたものである．したがって，その取り扱い時における人体に及ぼす害や，難分解性の性質
による使用後の培地処理の困難さが問題とされている．
このため，安全に取り扱いでき生産性が高く，使用後処理の容易な培地が求められている．
近年，ほ場に還元できる有機質素材の樹皮，ピートモス，やし殻繊維などがロックウール培地に代わる環境に

移およびCECなどの理化学性（岩崎・千葉，1999）が明らかにされている．しかし，スギ樹皮は連用により腐朽や堆肥化がおこり理化学性が変化し，生育，収量に影響を及ぼすことが予測される．篠原ら（ 2002）は， 2作連用したスギ樹皮は水中バクテリアによる食痕が見られたが，細胞壁の厚さおよび形状は変わらないと報告している．細川・前田（2003）は，スギ樹皮培地で促成ナスを2作連用しても収量は変わらないことを報告している．
しかし，これらの報告では培地の連用に伴う理化学性の変化や，その変化が生育，収量に及ぼす影響について言及されていない．
そこで，第 6章では促成栽培でトマトを連作した年数の異なるスギ樹皮培地を用いて，連用年数と培地の理化
学性，培地内溶液濃度，トマトの生育および収量の関係を明らかにし，本システムにおけるスギ樹皮培地の耐用年数ならびに培養液管理法に及ぼす影響について検討した．

優しい培地として利用されるようになってきた．細川ら（2001）は，有機培地の物理性，水分保持特性を解明し，ロックウール培地と比較してスギ樹皮培地，やし殻とバーク堆肥の混合培地の実用性を認めている．峯岸・久地
井（1989）は，スギ樹皮は洋ラン類の培地に好適であると報告し，植木ら（1999）はスギ樹皮を培地としたイチゴ養液栽培システムを開発している．全国の製材工場から排出されるスギなどの樹皮量は年間374万 m3と推定され，土壌改良資材，燃料，家畜用敷料などとして利用されている一方で，排出量の13.8％の樹皮は焼却処理されている（伊神・村田，2003）．しかし，焼却炉に関する規制が2002年に強化され，焼却処理が困難な状況となっており，地域未利用資源となっている樹皮の利用促進が求められている．
栃木県における森林面積は349,642haで県土の54.5％を占め，スギ林面積は69,380ha（民有林のみ）となっている（栃木県林務部，2006）．県内には製材所も多数有り，排出される樹皮を含む木質バイオマス量は 17万 m3にも及んでいる（農林水産省統計部，2007）．前述のロック
ウール培地の問題点を解決するとともに，地域未利用資源としてのスギ樹皮の活用を図るために，本システムでは培地にスギ樹皮成型培地を用いることとした．
糠谷（2001）は，培地耕における培養液管理技術の開発に当たっては，培地の素材に応じた養水分管理の検討に加えて，物理的な観点から培地特性を解明する必要性
34

Ⅱ

材料および方法

本実験に用いた培地素材は，スギ樹皮にヒノキ樹皮を数％混合したもの（以下，スギ樹皮という）とした．供
試したスギ樹皮培地は，栃木県鹿沼市にある粟野森林組合が近隣の製材工場から集めたスギ樹皮を約半年間野積
み後，以下のとおり作製した．粉砕中に撥水性を軽減させるための界面活性剤を処理した後，のりを噴霧し幅20cm，長さ 40cm，厚さ 7cmの金型に詰め，常圧下で100℃の熱を 1時間加え成型化した．スギ樹皮培地の密度は218.7±14.3g・L-1であった．
処理区は，本システムを用いてトマト促成栽培を行ったスギ樹皮培地の連用年数により次のとおりとした．新品で初めて栽培に供する1作目を1年区，1作栽培した2作
目を 2年区，同様に 2作連用した 3作目を3年区，4作連用した 5作目を 5年区として， 4処理区を設けた．前歴となるトマト促成栽培は， 9月播種， 10月定植で第 10または
12果房まで収穫する年 1作の作型とした．栽培終了後のスギ樹皮培地は井戸水（第 2表参照； EC： 0.2dS・ m-1，
pH： 7.0， NO3-N： 0.2me・ L-1， Ca： 1.0me・ L-1， Mg：
0.4me・ L-1， S： 0.4me・ L-1）で肥料分を洗い流し，次作までポリエチレンで密封して保管した．さらに，定植前に各処理区とも井戸水に十分浸漬した．
トマト品種は穂木に‘ハウス桃太郎’，台木に‘がん

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

ばる根３号’を供試した．穂木および台木とも 2003年 91.6

葉期の苗を 10月 9日に本システムに定植した．昼温は23℃で天窓が開くように設定し，夜温は温湯暖房により16℃を維持した．第 1果房の開花は 11月上旬に始まり，各果房とも 4-CPA（トマトトーン， 100倍希釈）液を噴霧

ＥＣ(dS・m -1)

月9日に播種，本葉2葉期の9月24日に接木した後，本葉4し，着果確認後 1果房当たり 4果となるよう摘果した． 4の果実を収穫し栽培を終了した．培養液組成は第 2表に濃度とした．培養液濃度は電気伝導度（ EC）で表し，給液 ECおよび培地上部への給液量は第 28図のとおりとした．毛管吸水槽への給液は，培養液面が培地底面から3cmより離れたら， 3cm程度になるよう管理した．定植

1.2
0.8
0.4
10/1

12/1

2/1

4/1

6/1

10/1

12/1

2/1

4/1

6/1

0.8
給液量(L/株/日)： S＝ 7.0： 2.0： 4.9： 3.2： 1.2： 1.2me・ L-1とする組成，

0.4

0.0

株数は 1区当たりのベッド長 3.3mに 14株（栽植密度 2300

日付(月/日)株・10 a-1相当）とし，2反復した．
栽培終了後に各処理区の三相分布，湛水後の培地の重

毛管吸水槽

0.0

月1日に第15果房上の2葉を残して摘心し，6月7日に全て示した改良処方を一部変更し， NO3-N： P： K： Ca： Mg

培地上部

第28図 給液ＥＣおよび培地上部への給液量の管理

量変化，陽イオン交換容量（CEC）および窒素の取り込みを以下の方法で調査した．また，処理区とは別に新品のスギ樹皮培地（以下，新品区という）についても同様

短径を各果房の収穫終了時に測定した．収穫は1週間に2の調査を行い，処理区と比較した．測定点数は窒素の取回行い，栃木県の出荷基準に照らして，可販果は80g以

り込みが5点，他の項目は3点とした．三相分布は採土管

上の健全果および軽度の空どう果，窓あき果，乱形果とに試料を詰め，砂柱法（松中， 2003）により pF1.5に調し，果数および果重を調査した．

整したときの固相率，液相率，気相率を測定した．湛水
後の培地の重量変化は培地を井戸水に十分浸漬して本シ

Ⅲ

結

果

ステムに移し，0.5， 1，5，10，20，30， 120分後に重量

栽培終了時の各処理区の三相分布，仮比重およびCECを測定，0.5分後の重量に対する割合（重量変化の割合=

を第11表に示した．連用により固相率および仮比重は低（（ 0.5分後の重量 -測定時の重量） /0.5分後の重量）×

下した．液相率は増加する傾向が，気相率は低下する傾100）で表した． CECは培地を乾燥，粉砕して試料とし，向がみられたが，いずれも連用区間には有意差は認めら

ショーレンベルガー法（松中，2003）により測定した．

れなかった．新品区と比較すると，固相率および気相率窒素の取り込みは次のとおり調査した．試料を井戸水では2年区の気相率を除き，各処理区とも有意に低く，液洗浄後 EC1.4dS・ m-1の培養液に 1日間浸漬後，重力水を相率はいずれの処理区とも有意に高かった．CECは連用排出した．その後，ポリエチレン袋に入れ密閉し，25℃

により高くなり，新品区に比べて 1年区では約 1.4倍， 3の恒温器で 1， 10， 20， 40， 80日間保存した．試料を毎

年区では 2.0倍， 5年区では 2.5倍となった．また， 1年間分4750回転（約2000G）で10分間遠心分離し，分離したに変化する CECは，新品区と 1年区の差が 23.5me・ 100

溶 液 の NO3-N濃 度 を イ オ ン ア ナ ラ イ ザ ー （ IA-100，

g-1で最も大きく，連用するにしたがい小さくなる傾向でTOA）で定量した．

あった．

栽培中におけるスギ樹皮培地の溶液濃度は，1区当た

湛水後の培地を本システムに移した後の培地の重量変り2か所，培地中央部に埋設したポーラスカップ（ミズ化の割合を第29図に示した．重量変化の割合は各処理区

トール，大起理化工業）で採取した．それらを等量ずつ

とも 5分以内に急上昇したが，10分後からの上昇は緩や混合してサンプルとし， ECメーター（ CM-30， TOA）

かになった．重量変化の割合は新品区では最大約30％とおよび pHメーター（ F-21， HORIBA）を用いて ECおよ

大きく，使用年数が長くなるほど小さくなり，1年区でび pHを測定した後，前述のイオンアナライザーで無機

約20％，5年区では約10％であった．

成分濃度を定量した．茎径は奇数段果房の果房下1cmの35

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第11表
処理区

固相
11.4 az
9.6 b
9.3 b
7.3 c
7.2 c

新品区
1年区
2年区
3年区
5年区
z

スギ樹皮培地の連用が三相分布およびＣＥＣに及ぼす影響
三相分布(%)
液相20.7 b34.5 a33.6 a39.8 a40.8 a気相68.0 a55.9 b57.2 ab52.9 b52.0 b

仮比重0.156 a0.140 ab
0.133 bc
0.122 cd
0.106 dＣＥＣ
(me・100g-1)
55.9 d79.4 c96.0 bc
113.5 b140.7 a

同一文字間にはTukey多重検定(P<0.05)で有意差なし

NO3-N濃度は1年区，2年区，3年区および5年区のすべ40
重量変化の割合（％）てで40日まで低下を続け，1年区では40日で0me・ L-1，2
年区および 3年区ではさらに低下を続けて 80日でほぼ

30

0me・ L-1となり，5年区では40日に4.5me・ L-1に低下した
後は変化がなかった（第30図）．新品区では1日で6.4me
・ L-1に低下し 10日には 0me・ L-1となり，各処理区より

20

NO3-Nの減少が著しかった．
培地内溶液のECは，1年区は11月初旬から12月中旬ま10

で 0.4～ 0.5dS・ m-1と低い値で推移した後上昇し， 1月中旬には1.4dS・m-1となった（第31図a）．2年区および3年
区は 11月初旬に 1年区とほぼ等しい値となった後上昇し，

0
0

30

60

90

120

経過時間（分）第29図

1月中旬に 3年区では 1.5dS・ m-1， 2年区では 2.0dS・ m-1となった．5年区は12月初旬に最低値（0.8dS・m-1）となっスギ樹皮培地の連用が湛水後の培地の重量変化の割合に及ぼす影響□: 新品区, ○: 1年区，▲: 2年区，△: 3年区，●: 5年区た後1月下旬まで上昇（2.5dS・m-1）し，処理間では最も高い値で推移した．2月以降では1年区，2年区および3年
区間には処理の差がなく0.5から1.9dS・ m-1前後を推移することが多かったのに対し， 5年区は 1.4～ 2.7dS・ m-1と12培地内溶液の pHは定植後から徐々に高まる傾向がみ-1

ＮＯ3-Ｎ(me・L )他区に比べて高く推移した．

られ， pHの変動は 1年区が最も大きく 5.4から 7.3でその8

幅は1.9あったが，2年区，3年区および5年区では変動幅は0.7から0.9と小さかった（第31図b）．5年区のpHは7.2～ 8.4と全期間を通じ他の区より高く推移し，連用が多4い区ほど高い傾向が認められた．
培地内溶液の無機成分濃度の推移を第32図に示した．
NO3-Nは連用により高まる傾向が認められ， 1月上旬以

0

降では 1年区で低く，5年区で高く推移した．また，1年

0

第30図

10

20

30

40

50

60

70

80

区では定植1か月後の11月上旬に0.1me・L-1まで低くなっ経過日数(日)た．Kは1年区で低く推移し5年区で高く推移する傾向がスギ樹皮培地の連用が窒素の取り込みに及ぼす影響

み ら れ ， 2年 区 お よ び 3 年 区 は 1 年 区 と 5 年 区 の 中 間 で□: 新品区, ○: 1年区，▲: 2年区，△: 3年区，●: 5年区
図中の縦線は標準誤差（n=5）を示す

NO3-Nとほぼ同様な推移の傾向が認められた．CaおよびMgは 1年区の 4， 5月を除き 5年区で高く推移し，他の処理区間の傾向は明瞭でなかった． Pおよび Sは処理の影

36

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

第31図

スギ樹皮培地内溶液のＥＣおよびｐＨの推移○: 1年区，▲: 2年区，△: 3年区，●: 5年区

第32図

スギ樹皮培地内溶液の無機成分濃度の推移○: 1年区，▲: 2年区，△: 3年区，●: 5年区

37

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第12表

スギ樹皮培地の連用が収量および果実品質に及ぼす影響

収量(kg/株)
全果
可販果
z
10.0 ab
9.8 ab
10.6 a10.3 a9.8 ab
9.4 ab
9.4 b
9.1 b

処理区
1年区
2年区
3年区
5年区

1果重
(g)
165 a
167 a
157 a
156 a

品質別果数割合(%)
健全

空どう

他

非販

77
77
79
75

14
12
11
14

6
6
5
6

3
5
5
5

z

同一文字間にはTukey多重検定(P<0.05)で有意差なし

機培地については，三相分布，保水率，CEC，窒素の取15

り込みなどが明らかにされている（細川ら，2001；岩尾ら，1994；岩崎・千葉，1999）．しかし，これらの報告で用いられた有機培地は栽培に未使用であり，培地を継

茎径(mm)

13

続して使用する点からみた場合，実際に連用した培地の理化学性の変化を検討することが必要と考えられる．本11

実験では，トマトを促成栽培した年数の異なるスギ樹皮培地を用いて，培地の理化学性，培地内溶液の成分濃度，
生育，収量を調査し，培地の理化学性の変化，給液管理

9および耐用年数について考察した．
本実験において，液相率および気相率は新品区を除く処理区間に差がなく，保水性や通気性は連年使用しても

7
1

3

5

7

9

11

13

15

果房
第33図

スギ樹皮培地の連用が茎径に及ぼす影響○: 1年区，▲: 2年区，△: 3年区，●: 5年区
図中の縦線は標準誤差（n=4)を示す

変化しないと考えられた．しかし，固相率および仮比重は連用により有意に減少し，さらにスギ樹皮の繊維は連用により細く短くなることが観察された．香山（1961）
は木材が腐朽すると全重量が減少すると述べ，篠原ら（2002）はスギ樹皮が水性バクテリアにより食害されることを報告しており，固相率および仮比重の減少は腐朽や微生物の食害が影響していると考えられた．このように，液相率，気相率は変化がなく固相率が減少したこと響がみられなかった．
第1，3果房の茎径は2年区，3年区および5年区で1年区より大い傾向であったが，第5果房より上の果房では処から，スギ樹皮培地は連用により容積が小さくなると考えられた．

理間に差はみられなかった（第33図）．全果収量，可販

樹皮のCECは堆肥化が進むにつれて大きくなり，完熟

果収量とも 1年区より 2年区で多い傾向がみられ，2年区，

すると元の2～3倍になるとされている（相崎，1996）．

3年区および5年区間では連用するほど低下する傾向が認本実験でも連用により CECが大きくなり， 3年区では新められた（第12表）．5年区の収量は2年区より有意に少品区の約 2倍， 5年区では約 2.5倍となり堆肥化が進んでなかった．1果重および品質別果数割合は処理の影響がいると考えられた．木下ら（1999）はもみ殻耕でトマト

みられなかった．

を栽培し，3作目終了時にはもみ殻の形状が崩れ堆肥化
することを報告しており，本実験のスギ樹皮培地におい

Ⅳ

考

察

ても同様な傾向が認められた．すなわち，スギ樹皮が細培地を利用する養液栽培システムでは培地素材の保水

く短くなることに加えて，特に培地下部で連用が多い区

性あるいは通気性，成分の吸着・溶出，CEC等の理化学

ほどスギ樹皮がもろく崩れやすくなった．さらに，培地性を把握する必要がある（池田，2003）．樹皮などの有下部では根がマット状に堆積していた．これらの現象は5年区で顕著に認められ，このような物理的変化は培地

38

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究の重量変化の割合に影響を及ぼしたと考えられた．重量

トの窒素栄養が低下し第1，3果房の茎径肥大が抑制され変化の割合が小さい場合排水性が低下していると考えらたと思われた．岩崎・千葉（1999）は数種の有機培地のれ，培地下部が過湿になり易いことが示唆された．この

窒素の取り込みを明らかにし，有機培地では窒素の取り要因の一つとして，本システムが培地底面から毛管現象

込みが培養液組成に影響を与える可能性を述べている．

を利用した給液を行っていることも考えられる．

これらのことから，新品のスギ樹皮培地では初期の培養各処理区の給液 ECおよび培地給液量は同じ管理としたが，培地内溶液の K， Ca， Mg濃度は 1年区， 2年区お液の窒素濃度をやや高めることで，低段果房の生育低下を回避できると推察される．

よび3年区に比べて5年区で高く推移し，これら陽イオン

収量は3年区までは差がなく，スギ樹皮培地でナスを2が培地内溶液に保持される傾向がみられた．このような年連続栽培しても減収しないとした細川・前田（2003）

傾向は，前年度に実施した予備実験（未発表）で使用しの報告と類似した．しかし，5年区の収量は2年区より有たスギ樹皮培地で連用 4年目の収穫開始期頃から認めら意に少なくなった．これは， 5年区では 2年区に比べてれた．土壌においては養分供給能力，肥料成分の保持能

CECの上昇，培地重量変化の割合の低下，培地内溶液の力の高まりはCECの増加によることが知られている（和成分濃度の高まりなどの変化があったことによるものと田， 1984）．また， CECは pHの影響も受けることも知考えられた． 6年目以降ではこれらの理化学性がさらにられている（和田， 1984）．本実験でも 5年区では他の変化することが示唆され，また収量は5年区よりさらに処理区に比べて CECが高く，培地内溶液の pHは適値と低下すると予測されるため，本システムにおけるスギ樹

されている6.0～6.5（並木，1986）より高い8前後で推移

皮培地は 5年連用後に交換することが望ましいと考えらしており， K， Ca， Mg濃度が安定して高く維持されたれる．今後は，使用済みスギ樹皮培地の効果的な堆肥化ものと考えられた．有機培地の連用と給液管理について，

およびその利用について検討する必要がある．

木下ら（1999）はもみ殻培地では使用年次に応じた給液管理の必要性を示唆している．しかし，本実験では連用Ⅴ

まとめ3年までの区に対して 5年区で培地内溶液の NO3-N， K，本システムでトマトを促成栽培で連用した年数の異なCa， Mg濃度が高く推移したが，培養液の成分濃度よりるスギ樹皮培地の理化学性，培地内溶液の成分濃度，ト

著しく高まった成分はなかった．このため，給液 ECおマトの生育および収量について検討した．スギ樹皮培地

よび給液量の管理は5作目までは連用年数にかかわらずの三相分布では，液相率および気相率は連用しても変化変更する必要はないと考えられた．

しなかったが，固相率は連用年数の増加にしたがい低下

培養液に浸漬後の培地内養液のNO3-N濃度は，各処理した．十分に湛水した培地を本システム上に設置した後区とも日数の経過にともない減少し，NO3-N濃度の低下の培地重量の変化は，連用年数が多いほど小さかった．

の程度は新品区で最も大きく，次いで 1年区， 2および 3

連用年数の増加によりCECは高くなり，窒素の取り込み

年区がほぼ同様で，5年区で最も小さかった．このことは少なくなった．また，培地内溶液のNO3-N濃度は連用から，培地による窒素の取り込みは連用年数が少なく，年数が多くなるにつれ高く推移する傾向で， K， Ca，

使用期間が短いほど大きいことが示された．この結果は，Mg濃度は 3年区までに比べ 5年区で高く推移した．茎径

培地内溶液のNO3-N濃度の順位と類似するものであった．

は 1年区の第 1， 3果房で小さかった以外は連用による差

また，茎径の推移をみると，第1，3果房では2，3およびはなかった．収量は2年区で高い傾向にあり，その後は5年区より 1年区で小さく，第5果房より上の果房では処連用により低下し，5年区では2年区と比べて有意に少な

理間差がなく同程度の茎径であった．したがって，1年かった．本実験により，連用年数の違いによるスギ樹皮区の栽培初期は窒素の取り込みが著しく多かった新品区培地の理化学性の変化，収量などが明らかとなり，本シと同じとみることができ，給液した窒素がスギ樹皮に取ステムにおけるスギ樹皮培地は 5年連用後に交換するとり込まれ不溶化した（今野ら，1985）ことにより，トマよいことが示唆された．

39

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

第７章

総合考察

向上が図られたと述べられており，この点では改良処方の組成，濃度の改善方向はこれらの報告と一致している．

本研究は，養液栽培における培養液の廃棄ならびに使本システムで改良処方を用いると，培地内溶液濃度の用済みロックウール培地の処理による環境への負荷を軽

高まりや成分の蓄積がなく，茎径は上位果房では大塚A減するため，著者が新たに開発した「毛管給液を併用し処方より太く，収量は多い傾向がみられた．かけ流し方

た閉鎖型養液栽培システム」（本システム）の実用化を式で改良処方の特性を検討したところ，大塚A処方では目指して，培養液組成，濃度や給液方法などの培養液管

培地内溶液の濃度が高まった Ca， Mg， Sの n/wが改良処理法の開発を目的とした．本システムは有機質素材を培

方では安定した推移を示し，さらに， NO3-N， P， K濃地とする固形培地耕に属する．培養液は循環することな度も高まることはなかった．（n/w）/培養液濃度比は改

く作物に全て吸収させることにより施設外に培養液を排良処方では給液EC1.2dS・ m-1の Kを除いた各給液ECのそ出しない構造となっており，培養液管理面からは閉鎖型

れぞれの成分とも 1をわずかに超える値となり，なおか・非循環方式に分類される．本システムの特徴として，

つ各成分間の値の差は大塚A処方より小さくなった．一①ほ場に還元できる有機培地を用いていること，②ベッ

方，大塚A処方ではCa，Mg，Sが0.5～ 0.8と小さく，Pお

ド内に培養液を貯える毛管吸水槽をもち，培養液は毛管

よびKは改良処方より大きな値となり，蓄積される成分現象により作物に供給されること，があげられる．かけと吸収され培養液には残らない成分に二分される傾向で

流し式ロックウール耕の排液および使用済みロックウー

あった．（ n/w） /培養液濃度比は 1のとき吸収される成ル培地による環境負荷を改善する目的で開発されたこれ分濃度と培養液中の成分濃度が等しく， 1を超える場合までの装置の中で，本システムに類似する有機培地と閉成分濃度は薄く，逆に 1未満では濃くなることを示す

鎖型・非循環方式を組み合わせた養液栽培装置の事例は（茅野，1987）．これらのことから，改良処方では施用少ない．さらに，本システムではこれらに加えて，③培した成分はトマトに吸収されることで培地内溶液に蓄積

養液は培地上部および毛管吸水槽に供給でき，この2かされることがなかったと考えられた．したがって，改良所へ供給する培養液の濃度，量などの給液制御は独立し処方の組成，濃度はトマトの栄養特性とよく一致する組て行うことができる．このような3つの特徴を合わせ持成，濃度であると考えられた．さらに，培地内溶液に蓄つ養液栽培装置は本システムが初めてである．

積される成分がないため，培養液の無機成分による根へのストレス（Hikosakaら，2002；位田・永井，1982）は１．開発した改良処方の組成，濃度の特徴小さいと推察された．

給液管理法のうち，培養液の組成，濃度について第3改良処方では培地内溶液pHが大塚A処方より高く推移

章で検討した．本システムでは，収穫開始期頃から培地することも特徴である（第 8図）．岩崎・三枝（2001）

内溶液の Ca， Mg， S濃度が施用培養液に比べて高まり

はやし殻繊維を培地とした循環システムでトマトを栽培やすいことが，開発中の予備試験で認められていた．そし，NH4-Nを含まない培養液は循環培養液のpHを高く維

こで，かけ流し方式でみかけの成分吸収濃度（ n/w；山持し培地のイオン交換能を高く維持でき，養分吸収の安崎ら，1976）を調査し，この結果に桝田ら（1989）がト

定，増収が図られることを報告している．本研究においマト水耕栽培において収穫開始期以降における培養液のても，スギ樹皮培地内溶液の高 pHがイオン交換能を高組成，濃度の変化が小さくなると述べた培養液組成，濃く維持し，培地内溶液濃度の安定に寄与したと考えられ度を参考に改良処方を開発した．改良処方の組成，濃度る．

は第2表に示したとおりで，大塚A処方に比べてK濃度を養液栽培では大量の培養液が消費されるので，原水は高め，NH4-N， Ca，Mg， S濃度を低めた．トマトの固形

井戸水とするのが一般的である．この井戸水にはさまざ培地耕で報告されている培養液組成，濃度の改善事例

まなイオンが含まれている（篠原ら，1997）．本実験で（板東・町田，1992；岩崎・三枝，2001；中林・愛川，

使用した井戸水にはNO3-N， Ca，Mg，Sが含まれている1989）では，作型，供試培地，システムなどが異なるた（第 2表）．本研究で供試した大塚 A処方培養液は，市め，好適な培養液の組成，濃度はそれぞれ異なっている．

販の大塚ハウス 1号，2号および 5号の濃厚原液をこの井

しかし，養液栽培で一般的に用いられている園試処方と戸水で設定した濃度に希釈しており，公表されている大比較してNH4-N，Ca，Mg濃度を低め，K濃度を高めるこ塚A処方の成分濃度（岡野，2001）に井戸水の成分濃度とで培養液の組成，濃度および養分吸収の安定，収量のを加えた値になっている．このように， Ca， Mgなどを高濃度で含む井戸水を使用すると，市販の複合肥料では

40

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

目標とする処方箋どおりの組成，濃度にはならない．そ位が設定できるため多様になる．前述で検討した以外に，

こで，改良処方の培養液作成にあたっては，井戸水に含培養液の供給を毛管吸水槽のみとした場合や，毛管吸水

まれる成分を考慮して 5種類の肥料塩と微量要素肥料を槽の培養液水位管理が生育，収量などに及ぼす影響につ用いた．実際の現場においては，井戸水など原水の個々

いては，本システムの開発を行いながら促成栽培で予備のイオン濃度を測定し，改良処方の組成，濃度となるよ的に実験してきた．まず，培養液の供給を毛管吸水槽のうな肥料塩を選択する必要がある．水野（1995）は培養

みとした場合には，日射が強くなる3，4月から培地上部

液の多量要素を最少の肥料塩で効果的に構成する手法をへの給液を併用したものより茎径が細く草勢の低下，収明らかにしている．今後，それぞれの原水に応じて改良量および 1果重の低下，糖度の向上，尻腐れ果の発生割

処方の組成，濃度を作成するために，少数の塩で構成で合の高まりが認められ，作物の吸水不足が原因しているきる手法の開発が必要となってくる．

と考えられた（未発表）．次に，毛管吸水槽の水位について，培養液面が培地底面から 2cmまたは 6cm程度の距２．培養液の供給法の開発

離で一定とした管理では，培養液面が培地底面から6cm

本システムは培地，毛管吸水槽にそれぞれ給液できる程度低下したら2cmの距離になるまで給液する管理に比ように1つのベッドに対して2本の給液配管をもつ．そこ

べて，両者とも上段花房の茎径が細く低収の傾向が認めで，培養液管理法のもう一つである培養液の供給法につられた．さらに，培地底面から約6cmとした場合は尻腐いて第4章で検討した．培地上部への給液量はかけ流し

れ果の多発生，約2cmとした場合は培地の過湿とみられ方式の給液量の約 25％とするより，その 2倍程の約50％

る根腐れ症の発生が認められた（未発表）．本研究ではとし，残りを毛管吸水槽に給液する管理で培地内溶液濃これ らの結果も参考に培養液管理を行った．岩尾ら度が低く推移し上段果房の茎径が太く，収量は多い傾向（1993）はトマトを毛管水耕で栽培し，水位差により生がみられた．毛管吸水槽には培地への給液のみによって育制御ができ，低い水位では草丈，茎径および収量が低培地を通過した培養液を貯えるより，培地上部と毛管吸下し糖度が向上することを報告している．森下ら

水槽に概ね同量ずつ給液する管理で収量がやや多い傾向（2001）は，毛管水耕における水分制限は毛管吸引によであったが，茎径は大差なかった．毛管吸水槽は，①施る給液の制限よりも，給液された培養液の水位差による用培養液ならびに培地を通過した培養液を貯留する，②

排水速度と吸水シートの容水量に起因することを示唆し貯留された培養液を毛管吸引により作物に供給するといている．本研究ではトマトの糖度などの食味データは示

う二つの機能をもつ．実際の自動給液装置では培地上部

してないが，今後毛管吸水槽の培養液水位，浸潤性シ－への給液量は各ベッドごとに設定できないため，仮に培ト資材および給液法を検討することで，良食味果実生産

地を通過した培養液量が増すと毛管吸水槽内培養液の組や生育制御技術の開発が可能と考えられた．また，培地

成，濃度は変化することになる（第18，19図）．さらに，および毛管吸水槽に異なる培養液を用いた場合の効果に培地を通過する培養液量，あるいは作物の吸水量は，ベ

ついても，高品質安定生産，草勢管理の面から検討するッドを設置してある場所の環境条件，作物の生育程度，必要がある．

栽培管理状況などによりベッドごとに異なることが経験的に知られている．このことは，ベッドごとにトマトの３．本システムにおける培養液管理法

異なる吸水量に対応した培地上部への給液量の管理がで促成栽培における培地上部への給液量および培養液濃きない既存のシステムでは，給液量が吸水量より多いベ度の管理については，第3章第3節の吸水量，みかけの吸

ッドにおいて排液を出す可能性があることを意味する．

水速度の推移および（n/w）/培養液濃度比を参考にして，以上のことから，本システムではベッドごとに毛管吸水モデル化を試みた．培地上部への給液量は，10月定植の槽の培養液管理ができるため，培地および毛管吸水槽へ

促成栽培では1日・1株当たり当初は0.2L，12月上旬（第の2つの給液配管を適切に用いることで排液を全く出す

3果房開花期）に 0.3L， 1月上旬（第 5果房開花期）にことなく，生育が制御され収量が向上することが示され0.4L， 2月中旬（第 8果房開花期，第 2果房収穫期）にた．すなわち，培地上部への給液量はかけ流し方式の約0.5L，3月上旬（第10果房開花期，第4果房収穫期）以降50％とし，残りを毛管吸水槽に給液する管理が適するこは0.6Lと増やしていく管理がとよいと考えられた．培養とを明らかにした．

液濃度は定植から第3果房開花期にあたる12月上旬まで

本システムの給液法は，独立して給液管理ができる2は 1.2dS・ m-1，その後 2月上，中旬までが 1.4dS・ m-1，以

本の給液配管をもつことに加え，毛管吸水槽の培養液水後濃度を低下させ，4月上旬以降には1.0dS・m-1とする管41

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

理が適すると考えられた．なお，本管理モデルは第3章

量管理は，定植直後はマルチ前で暑い時期であり培地表

第2節，第5章で行った実験の培養液管理とほぼ同様であ面からの蒸発もあるため， 1日・ 1株当たり 0.4Lとし， 9り，本研究において実証されたと考える．

月下旬に0.5Lに増やした後，11月中旬に0.4L， 12月上旬

栃木県における養液栽培トマトは効率的に施設利用をに0.3Lと減じ，以後は促成栽培と同様とする管理がよい行うために，本葉2葉程度のセル成型苗を購入し8月に定と 考 え ら れ た ． 培 養 液 濃 度 は 定 植 か ら 12月 上 旬ま で植， 10月から翌年の 6月まで収穫する促成長期栽培に取EC1.2dS・ m-1一定とし，その後は促成栽培と同様な管理り組まれている．第5章では前述の促成栽培における培でよいと考えられた．なお，培地上部への給液量は，1

養液管理モデルを参考にして，促成長期栽培における培回・ 1株当たり 0.1Lを目安に回数で調節する．毛管吸水

養液濃度管理について検討した．

槽への給液は，培地底面に 1株当たり数本の根が伸長し本システムでは，培地内溶液濃度，毛管吸水槽内の培た頃（およそ定植15日後）を目安に開始し，培養液面が養液濃度に高まりがなければ，ベッドの構造上，施用し培地底面よりも 6cm程度低下したら 3cm程度の距離になた培養液は作物に吸収されているとみなすことができる．

るまで給液するとよいと考えられた．

このことは，かけ流し方式の給液および排液から求めた

以上のような培養液管理を行うことにより，収量は第みかけの吸水量およびみかけの成分吸収量（第4表の改3章および第5章の結果から第12果房まで収穫した促成栽

良処方区）と本システムの培養液施用量から求めた給液

培 で は 可 販 果 が 栃 木 県 の 同 作 型 の 収 量 水 準 （ 12t・

量および成分施用量（第9表の促成区）はほぼ同量であ10a-1）を上回る17.1～18.2t・10a-1（第3，10表），促成長

った結果からも判断できる．供給した培養液は日射があ期栽培では栃木県におけるかけ流し式ロックウール耕のれば比較的短い時間に吸収され，日射がない夜間でも継目標収量とほぼ同等の25.1t・10a-1（第10表）得られるこ続して吸収されることが知られている（丸尾ら，1993；とが示された．高野（1981）は，根圏で培養液のアニオ

中村ら，1988）．そこで，促成長期栽培における培養液

ンとカチオンのイオンバランスが均衡していてはじめての供給量（第22図）および窒素施用量（第23図）から吸成長と発育がよく行われると述べている．このことから

水量，窒素吸収量の推移を推定した．吸水量および窒素

本研究では，開発した改良処方および培養液管理法の組

吸収量は定植直後から増加し10月中旬には栽培期間中で合せにより，培地内溶液濃度の高まりがなく各成分がバ最大値となり，その後12月中旬まで減少を続け，12月中

ランスよく吸収されたものと考えられた．しかも，本研

旬からは促成栽培とほぼ同様な推移を示し，吸水量は3究の目的とした培養液の廃棄を全く行わずに，第 5章の月下旬まで，窒素吸収量は 2月上旬まで増加傾向にある

結果から促成栽培では定植（10月8日）から栽培終了（5と考えられた．水耕トマトの窒素吸収量について，中野

月26日）までの7か月余，促成長期栽培では定植（8月19

ら（2006）は吸水量が約0.5L/株/日の生育初期では50mg/日）から栽培終了（5月26日）までの9か月余り栽培でき

株/日，その後は吸水量に応じて最大130mg/株 /日である

ることが実証できた．すなわち，培養液の組成，濃度のとし，寺林ら（ 2004）は 2週間間隔で肥料を与える定量

大きな変化に伴う毛管吸水槽の培養液の交換や培地内溶施与で， NO3-Nは春夏作では 100mg/株 /日，秋冬作では液の洗浄などの必要が認められなかった．これらのこと

70mg/株 /日の割合で吸収されていると述べている．本実は，トマトの養水分吸収量に着目して生育制御や安定生

験では吸水量が0.5L/株/日を超えた時点から摘心（3月26

産を行う養液栽培において，本研究で解明した給液量，日）までの窒素吸収量の平均は，促成長期栽培で培養液の濃度の推移は活用できると考える．

110.6mg/株 /日，促成栽培で84.0mg/株 /日となり，これらの報告の範囲にあった．窒素以外の成分も培地内溶液濃度の高まりがなかったため，窒素とほぼ同様な吸収量の４．培地の耐用年数と根の形態
本システムは有機培地として国内で入手できるスギ樹
皮を用いている．製材所等から排出されるスギ樹皮は堆推移を示すと考えられた．
以上のことを踏まえて，促成長期栽培における培地上

肥・土壌改良材，畜産敷料などとして利用されているが，部への給液量および培養液濃度の管理モデルを第34図に廃棄されている樹皮もあり，一層の活用が望まれている示した．本モデルの作成にあたっては，吸水量および成地域資源である．本研究では，スギ樹皮を粉砕し成型化

分吸収量は12月中旬以降において促成栽培とほぼ同量とするプラントを持つ栃木県鹿沼市にある粟野森林組合でなること，第 5章の考察で触れたとおり10月中旬頃は吸製造したスギ樹皮培地を用いた．なお，この培地にはヒ水が旺盛となっており，培養液のECは1.4dS・ m より下ノキ樹皮を数％含んでいる．スギは生育阻害物質をほとげてもよいことを考慮した．具体的な培地上部への給液

んど含まないが，ヒノキには生育を阻害するフェノール-142毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

第34図 促成栽培および促成長期栽培における培養液管理モデル▽: 促成栽培定植期，▼: 促成長期栽培定植期
給液量は培地上部への給液量とし,0.1L/株/回を目安に回数で調節する
毛管吸水槽への給液は定植15日後を目安に開始する
培養液面と培地底面との距離は3～6cmで管理する物質や縮合性タンニンが含まれる（石井・門屋，1993；

き抜け，培地底部でルートマットを形成すると述べてい岩尾ら， 1994b）とされている．しかし，本システムにる．本システムでもかけ流し式ロックウール耕に類似す用いたスギ樹皮培地では，トマトの生育阻害は認められる根の分布であった．しかし，同一施設内で同時に実験なかった．

を行った第3章第3節のかけ流し方式と第3章第2節の本シ

スギ樹皮培地は連用することにより，①三相分布の変ステムを比べると，根は本システムの方が培地表面の不化（固相率の低下），②仮比重の低下，③排水性の低下，織布上に多く，培地内部では少ないが太く，培地底部で④CECの増大，⑤窒素の取り込み量の減少といった変化

はルートマットが明らかに厚く発達していたことが観察が明らかになった．連用により培地内溶液の ECおよびできた．長村（1984）は底面吸水させたシクラメンではpHは高く推移したが，培養液管理は連用年数に応じて下層部の根量が増加すると報告している．したがって，変更する必要性は認めなかった．茎径は 1年目培地の低培地底部の根量は吸水量の概ね半分を培地底面から毛管段果房でやや細かった以外は連用年数による差はなく，吸引する本システムで多かったと考えられた．

収量は 3年目以降で減少する傾向がみられ，5年目は2年次に根の形態について，山崎（1986）は培養液中の溶目より低かった．これらのことを踏まえると，本システ

存酸素で発育した根を水中根，湿気中の酸素を吸収してムにおけるスギ樹皮培地は 5年使用後に交換することが発育した根を湿気中根と定義し，水中根は根毛がほとん

よいと判断された．

ど発達せず環境適応幅が狭く，湿気中根は根毛がよく発池上ら（1990）はかけ流し式ロックウール耕における達し環境適応幅が広い特徴を持つと述べている．本シス根の分布について，大部分の根はロックウール培地を突テムの培地底部でマット状に発達した根は，根毛の発生
43栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

が肉眼的に認められない水中根であり，培地表面およびなると考えられた．さらに，本システムのように培地上内部に分布している根は，根毛がよく発達した湿気中根部および毛管吸水槽への給液に専用の給液配管を設置し，であった．このような異なる形態の根群について，培地

それぞれに施用培養液を供給することは，培地内溶液の上および内部では培地上部への給液量がかけ流し方式よ高まりを抑え，かつ作物の水分消費にリアルタイムで対り少ないため，液相率が低く気相率が高くなることで湿応できるものと考えられ，生育の変化を抑制し生産の安気中根が発達し，一方培地底部では不透根シートを介し定に貢献できると推察された．

て培養液を毛管吸引する吸水シートが湿潤状態となっていることにより，水中根が形成されたと考えられた．坂５．本システムの実用性

本ら（2001）は，水中根と湿気中根からなる保水シート

本システムの装置・資材および設置・工事に係る費用

耕のトマト根系は，全根系が培養液中にある場合に比べを単位面積当たりで概算したところ，かけ流し式ロックて養水分吸収や光合成機能が高く維持され，増収につな

ウールシステムの 112％，殺菌装置を備えた循環式ロッがると報告している．このことから，本システムでみらクウールシステムの94％であった．本システムではベッ

れる二つの形態の根は，生育，収量，養水分吸収を高め

ドおよびシート資材，給液配管関連資材および工事費がることに寄与しているものと推察された．

かけ流し式ロックウールシステムより高価となるが，殺本システムでは，湿気中根はおもに培地上より給液された培養液を，培地底部に発達した水中根は毛管吸水槽

菌装置や培養液循環装置が不要なため循環式ロックウー
ルシステムよりは安価となる．

からの培養液を主に吸収していると考えられる．小沢ら

実際のトマト経営では，施設，機械の減価償却費およ（ 1989）は， 2つの根群を持つトマト株を作り，標準濃び栽培，出荷，雇用などに要する農業経営費が不可欠で度（1倍）を基準に0，1または5倍とした培養液に一方のあり，経営を継続して行うためには，これらの費用を低根を入れ，もう一方の根を1，5，10倍の培養液に入れ水減することや生産性を高めることが求められる．岡野

耕栽培したところ，吸水量は標準濃度に両根群を入れた（2000）は，養液栽培の普及には導入費用の低減化が最株と異なる濃度の培養液に根を入れた株では大差なく，も求められていると述べており，本システムにおいても，

草 丈 も 差 が な か っ た こ と を 報 告 し て い る ． Zhu・ Ito装置・資材などの改善・改良を図り導入費用をより一層（2000）は，根を二つに分け培養液と水道水で水耕した低減する必要がある．

トマト苗では，二つの根を培養液に浸した苗と比べて成本研究では経営的な評価を行う具体的データはないの

長は差がないことを報告している．すなわち，異なる濃で，栃木県の過去 3年の施設トマトの平均単価に促成栽

度の培養液中にある同一作物体の2つの根群は，吸水機培の平均的な収量を乗算したところ，本システムの導入

能と吸肥機能を相互に補完し合い，生育に及ぼす影響は費用の約4割に過ぎなかった．一方，前述の単価に第5章認められないとしている．このことを本システムに置きの促成長期区の可販果収量を乗算したところ導入費用の換えてみると，培地内溶液の組成，濃度が施用培養液の約9割となった．このことから，本システムは単年度で組成，濃度と異なった場合でも，毛管吸水槽内の培養液は赤字となるが，連年促成長期栽培することにより十分の組成，濃度が施用培養液のそれと同じであれば，培地な収益が期待される．

底部の根群の働きにより生育の低下が生じにくいことに44

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

総 合 要 旨トマト養液栽培における使用済み培地処理および培養考えられた．

液廃棄による環境への負荷軽減を図るために開発した，

培地上部への給液量はトマトの吸水量の約 1/2とし，スギ樹皮培地を用いた閉鎖型・非循環方式の養液栽培シ

残りを施用培養液を用いて毛管吸水槽に給液すると，培ステム（本システム）の培養液管理法の確立を目的とし

地内溶液濃度が安定して推移し，収量がやや多い傾向とた．

なることが示唆された．トマト促成長期栽培および促成

本 シ ス テ ム はか け 流 し 方 式 に 比 べて 培 地 内 溶液の栽培における給液量，窒素施用量，培地内溶液濃度を検N03-N， Ca， Mg， S濃度が高まりやすく，いったん高ま

討し，培養液濃度管理について明らかにした．これらのると低下しにくい．そこで，本システムに適する培養液結果から，本システムにおけるトマト促成長期栽培およ処方を開発するために，トマトのみかけの成分吸収濃度

び促成栽培の培養液管理モデルを作成した．

を調査し，大塚 A処方に比べ NH4-N， Ca， Mg， S濃度をトマトを促成栽培で連用した年数の異なるスギ樹皮培

下げK濃度を高めた改良処方培養液を開発した．改良処

地の三相分布，湛水後の培地重量の変化，CEC，窒素の方は大塚 A処方に比べて培地内溶液の ECならびに N03-N，

取り込みおよび培地内溶液の無機成分濃度について，連Ca， Mgおよび S濃度が低く推移し，上段果房の茎径は用年数による変化を明らかにできた．スギ樹皮培地の連

太く，収量は多い傾向にあった．改良処方のみかけの成用年数とこれら理化学性，生育および収量の関係から，

分吸収濃度の変化は大塚A処方より小さく，みかけの成本システムにおけるスギ樹皮培地は 5年連用後に交換す

分吸収濃度と培養液濃度がおおむね等しくなったため，ることが望ましいと考えられた．

改良処方の組成，濃度はトマトの養分吸収とほぼ同等と45

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

要１．トマト養液栽培における使用済み培地処理および培旨

ぼ等しいと考えられた．

養液廃棄による環境負荷軽減を図るために開発した，
有機質培地を用い培養液を循環することなく作物に７．培地上部への給液量はトマトの吸水量の約 1/2を供

全て吸収させる閉鎖型・非循環方式の養液栽培シス給すると，約 1/4を供給したときに比べて培地内溶液

テム（本システム）の培養液管理法の確立を目的と濃度が安定して推移し，上位果房の茎径が太く，収した．

量がやや多い傾向となった．毛管吸水槽への給液について，培地を通過した培養液のみを毛管吸水槽に２．本システムは培地にスギ樹皮を用いた．培養液は培貯留すると，その培養液の ECが施用培養液と同じで地上部ならびにベッド内に毛管吸引で供給する培養あっても，両者の組成，濃度は異なっていた．毛管

液を貯える毛管吸水槽に，それぞれ独立した制御に

吸水槽には培地を通過した培養液を貯えるより，施より供給できる．

用培養液を直接供給した方が培地内溶液濃度が安定して推移し，本システムにおけるトマト生産の安定

３．かけ流し方式に比べて本システムでは，培地内溶液

化，排液抑制に寄与できる．

ECが 高 い 傾 向 で 推 移 し た ． ま た ， 培 地 内 溶 液 に
N03-N， Ca，Mg， S濃度が高まりやすく，いったん高まると低下しにくいことがわかった．

８．トマト促成長期栽培における給液量および窒素施用
量は定植後から増加し 10月中旬に最大値をとり，その後 12月中旬まで減少した． 12月中旬からは促成栽

４．本システムに適する培養液処方を開発するために，

培とほぼ同様な推移を示し，給液量は3月下旬まで，かけ流し方式でトマトのみかけの成分吸収濃度を検窒素施用量は2月上旬まで増加傾向にあった．培地内

討し，大塚A処方よりNH4-N， Ca，Mg， S濃度を下げ，溶液濃度は促成長期栽培では促成栽培と同等かややK濃度を高めた組成，濃度の改良処方培養液（NO3-N:

高めに推移したが，施用培養液濃度を超えて集積す

NH4-N: P: K: Ca: Mg: S＝ 7.0: 0.2: 2.1: 5.6: 2.9: 1.0:

る成分は認められなかった．このようなことから，

1.1me・L ）を開発した．

促成長期栽培における給液 ECの管理は，定植から12-1

月 上 旬 ま で が 1.2dS・ m-1， そ の 後 2月 上 ， 中 旬 ま で
５．改良処方は大塚A処方と比較し，培地内溶液のECな
らびに NO3-N， Ca， Mgおよび S濃度は低く推移した．

1.4dS・ m-1，以後低下させ4月上旬に1.0dS・ m-1とする管理が適すると考えられた．

K濃度は高く推移したが，培養液の濃度を超え集積す
ることはなかった．改良処方では上段果房の茎径が９．トマトを促成栽培で連用した年数の異なるスギ樹皮

太く，収量は多い傾向であった．促成栽培において，培地について検討した．三相分布は，液相率および排液が全くなくトマト1株12果房から栃木県の同作型

気相率は連用しても変化しなかったが，固相率は連の収量水準より多い 18.2t・ 10a の収量が得られた．

用年数の増加にしたがい低下した．湛水後の培地重-1量の変化は連用年数が多いほど小さかった．連用年
６．改良処方の組成，濃度の特徴を明らかにするため，数の増加により CECは高くなり，窒素の取り込みはかけ流し方式でトマトを栽培した結果，大塚A処方よ

少なくなった．また，培地内溶液のNO3-N濃度は連用り培地内溶液および排液の ECが低く安定すること，年数が多くなるにつれ高く推移する傾向で， K， Ca，

みかけの成分吸収速度が収穫開始期後も維持される

Mg濃度は3年目までの培地に比べ5年目培地で高く推こと，みかけの成分吸収濃度がほぼ一定のレベルで移した．茎径は1年目培地の第1，3果房で小さかった

推移すること，みかけの成分吸収濃度と培養液濃度以外は連用による差はなかった．収量は2年目培地でがほぼ同じであることが示された．これらの特徴か高い傾向にあり，その後は連用により低下し，5年目

ら，改良処方の組成，濃度はトマトの養分吸収にほ培地では2年目培地と比べて有意に少なかった．本シ

46

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

ステムにおけるスギ樹皮培地は5年連用後に交換する

けの成分吸収濃度，みかけの成分吸収濃度と培養液とよいことが示唆された．

濃度の比などの特徴を解明した．培養液の供給について，培地上部ならびに毛管吸水槽への給液法を確

10．このようにして，本研究ではトマトの養液栽培にお立した．連用した年数の異なるスギ樹皮培地の理化ける使用済み培地処理および培養液の廃棄による環学性，生育および収量を調査し，スギ樹皮培地の耐境負荷軽減を図るために開発した，閉鎖型・非循環

用年数を明らかにした．以上の結果を踏まえて，本方式の養液栽培システムの培養液管理法について検システムにおける培養液管理モデルを確立した．こ討した．トマトのみかけの成分吸収濃度から改良処

れらの成果は環境への負荷を軽減したトマト養液栽方を開発し，改良処方が培地内溶液濃度，トマトの培および培養液管理のマニュアル化に寄与すると考生育および収量に及ぼす影響を明らかにした．さらえられる．

に，改良処方におけるみかけの成分吸収速度，みか47

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

謝辞

本研究のとりまとめにあたり，終始親切丁寧なご指導

本研究の遂行にあたり，栃木県農業試験場元次長峯岸とご教示を賜りました宇都宮大学農学部八巻良和教授に，

長利氏，室井栄一園芸技術部長（現農政部経営技術課）

敬意を表し心から感謝申し上げます．

には終始暖かい励まし，ご支援をいただき感謝申し上げ宇都宮大学農学部吉田智彦教授，東京農工大学大学院

ます．園芸技術部野菜研究室でともに栽培管理等に携わ農学府荻原勲教授，宇都宮大学農学部山根健治准教授，

り，多大なご尽力をいただきました人見秀康主任（現農

茨城大学農学部井上栄一准教授には本論文の校閲を賜り

政部生産振興課），中山千知主任（現栃木県河内農業振ました．記して厚くお礼申し上げます．

興事務所）および大島一則野菜研究室長をはじめ職員な本研究で用いた「毛管給液を併用した養液栽培システ

らびにパート職員の皆様に深謝いたします．

ム」の試作ならびに実用化にご尽力いただいた株式会社

本研究のとりまとめに際して，栃木県下都賀農業振興

誠和の新堀行男取締役製造部長，スギ樹皮培地を提供い事務所猪瀬博農政部参事兼所長（現栃木県農業大学校），

ただいた粟野森林組合，実用規模で試作した本システム

福田勝美経営普及部長（現(財)栃木県農業振興公社）なを設置し現地試験栽培に取り組んでいただいた上三川町

らびに野菜課職員にはご理解をいただき終始暖かい励まの鶴見明弘氏に感謝の意を表します．

しを賜りました．ここに厚くお礼申し上げます．

48

毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

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毛 管給 液を 併用 したト マト の閉 鎖型 養液 栽培に 関す る研 究

Studies on a Closed Hydroponics System with a Capillary Uptake Method
Using Organic Substrates in Tomato Production

Yoshiyuki Ishihara

Summary

1

Management of nutrient solution for tomatoes was studied in a closed hydroponic system developed in aim to decrease loadon the environment. The main purpose was to establish a nutrient solution management scheme for a non-circulating closedhydroponics system, where all the nutrient solution will be absorbed by the plants.

2

The new closed hydroponics system has a capillary uptake method by organic substrates made of cedar bark. The nutrient

solution in this system can be supplied separately to the substrates and also to the reservoir.

3

The EC, NO3-N, Ca, Mg, and S levels in the solution within the substrates of this system tended to be higher than in an

open hydroponic system.

4

An improved nutrient solution formula for tomato production was evaluated in this system in aim to reduce emission. The

improved nutrient solution formula (NO3-N: NH4-N: P: K: Ca: Mg: S= 7.0: 0.2: 2.1: 5.6: 2.9: 1.0: 1.1 me・ L-1) has higher K
level, lower NH4-N, Ca, Mg and S levels than the conventional Ootsuka-A formula.

5

EC, NO3-N, Ca, Mg and S of the solution within the organic substrates were lower when the improved formula was applied.

Yield of 18.2 t･10 a-1 from twelve clusters per plant was obtained without emitting exhaust solution by applying the improved
formula in this system.

6

Tomatoes were grown in a greenhouse using an open hydroponic system with the improved formula. Fluctuations of NO3-N,

Ca, Mg and S levels in the solutions within the substrates and in the exhaust were smaller with the improved formula than with
the Ootsuka-A formula. EC also was lower with the improved nutrient solution. Changes in the ratio of nutrient absorption perwater consumption (n/w) were small and the ratio of n/w to nutrient concentration was 1.0 to 1.2. It was shown that theformation and the concentration of the improved nutrient solution matched the uptake ratio of the tomato plant.

7

By reducing the application volume of the nutrient solution to half of the uptake by the tomato plant, the concentration in

the substrate fluctuated lower, and stem diameter of tomatoes between the upper clusters and the yield increased. When the
nutrient solution was applied directly to the reservoir, not by passig through the substrate, the nutrient concentration within thesubstrate fluctuated somewhat lower, and the yield tended to increase. It was suggested that the composition and the fluctuation in
the concentration of the nutrient solution within the substrate could be maintaind adequately by applying decreased amount of thenutrient solution directly to the reservoir.

8

Control of the concentration of nutrient solution for a long-term forcing culture (LTFC) of tomatoes was studied in thisclosed hydroponic system. The improved formula was applied in both LTFC and normal-term forcing culture (NTFC). The53

栃 木県 農業 試験場 研究 報告 第62号

volume of the nutrient solution and nitrogen supplied in LTFC increased immediately after planting and reached a maximum in
mid-October, then decreased until mid-December. Thereafter, the trends of nutrient solution and nitrogen supplied were similar in
LTFC and NTFC, i.e. nutrient solution and nitrogen supplied tended to increase until late March and early February, respectively.
Concentration of the solution within the substrate fluctuated somewhat higher in LTFC, but there was no ingredient that markedly
exceeded the concentration of the nutrient solution applied. It was suggested that adequate levels of EC in the supplying nutrient
solution would be 1.2 dS・ m-1 from planting until early December, increased to 1.4 dS・ m-1 then lowered in February to 1.0 dS・
m-1.

9Tomatoes were grown on substrates made of cedar bark for five years to investigate the changes in physiological andchemical properties of the substrates, the concentrations of the ingredients of the solution within the substrates, and the growthand yield of tomatoes. The substrates were fixed in the closed hydroponic system. The liquid and gaseous phases of the substrates
did not differ, while the solid phase decreased as the year passed. The annual weight loss of the substrates grew smaller, CEC of
the substrates increased, nitrogen absorption by the substrates decreased, and NO3-N level in the solution within the substrates
tended to fluctuate higher. K, Ca, Mg levels in the solution within the substrates were higher when used for five years than whenused less than three years. There was no difference in stem diameter of tomato plants at the first and third clusters, except that theplants showed thinner stems on the one-year-old substrate. The yield of tomato fruits tended to be higher on the two-year-old
substrate than on the one-year-old substrate. The yield was lowest on the five-year-old substrate. It was suggested that thesubstrate should be replaced after five years.

10

Carried out were investigations on a suitable management method of the nutrient solution for tomatoes in a non-circulatingclosed hydroponics system developed in aim to reduce load on the environment. An improved nutrient solution formula wasdeveloped based on the apparent nutrient absorption. Its effects on the concentration within the substrates and growth and yield oftomatoes were evaluated. Characteristics of the aparrent absorption rate and concentration of the components, the ratio of nutrient
absorption per water consumption (n/w) in the improved formula were revealed. Application methods of the nutrient solution to
the top of the substrate and to the resevoir were established. The life of the substrate was revealed by physical and chemical
investigations of the substrate and the growth and yield of tomatoes. Based on these investigations, a model for nutrient solution
management was established. These results should contribute to the manualization of nutrient solution management and nutrient
culture for tomatoes with decreased load on the environment．

54