JP2019146521A - 植物栽培方法 - Google Patents

Abstract

【課題】葉菜類の鉄含有量を高めることができる植物栽培方法を提供する。【解決手段】養液を供給して葉菜類を栽培する方法であって、播種からａ日目の前日までを第１期、ａ日目以降ｂ日目の前日までを第２期、ｂ日目以降収穫日までを第３期として、第２期では、養液として鉄を０．５ｐｐｍ以上１０．０ｐｐｍ以下添加したｐＨ３．５以上４．９以下の養液を供給し、第３期では、養液として鉄を５．０ｐｐｍ以上１００．０ｐｐｍ以下添加したｐＨ３．５以上４．９以下の養液を供給する植物栽培方法。【選択図】図３

Description

本発明は、葉菜類を栽培する植物栽培方法に関し、特に葉菜類の鉄含有量を増加させる植物（葉菜類）の栽培方法に関する。

鉄は、人体におけるヘモグロビンの産生に必要な物質であり、これが不足することによる鉄欠乏や鉄欠乏性貧血は、長年にわたって世界中で深刻な健康上の問題の一つとされている。鉄不足を解消するためには、鉄を多く含む食物を摂取することが最も効果的である。そのため、さまざまな農作物に鉄を多く含有させる試みがされてきた。

例えば、特許文献１（特開２００８−３０１７３３号公報）には、栽培時にクエン酸鉄などの鉄塩水溶液を散布することにより、鉄分含有量の高いスプラウトを製造する方法が開示されている。

しかしながら、種子からの栽培期間がスプラウトよりも長い野菜等の植物、特に葉菜類を特許文献１の方法で栽培すると、生育障害が起こるという問題がある。

また、特許文献２（特開２０１７−０６０４２６号公報）には、水耕栽培用の普通処方培養液により葉菜類を栽培し、収穫前の特定期間だけ、前記普通処方培養液よりも鉄含有量が多い高鉄含有培養液により葉菜類を栽培する水耕栽培方法が開示されている。

しかしながら、特許文献２の方法は、植物体内の鉄含有量は増加するものの、１日当たりの平均的な排出水の量が５０ｍ^３以上である工場又は事業場に係る排出水の排水基準を遥かに上回る高濃度の高鉄含有培養液を使用するものであり、排液処理コストが高く、経済性の点から実現性が乏しい。さらに、過剰投与によって葉菜類が枯死するリスクがある。

このように、従来技術においては、鉄を多く含有する葉菜類を効率良く栽培する技術は確立されていない。

特開２００８−３０１７３３号公報 特開２０１７−０６０４２６号公報

本発明は、効率良く簡易に葉菜類の鉄含有量を高めることが可能な植物の栽培方法を提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題に鑑み鋭意検討した結果、養液を供給して葉菜類を栽培する方法において、養液のｐＨを３．５以上４．９以下の範囲とするとともに、生育段階に応じた鉄含有量を有する養液を使用し、少なくとも２回以上、前記養液に鉄を添加することにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

すなわち、本発明の植物栽培方法は、播種からａ日目の前日までを第１期、ａ日目以降ｂ日目の前日までを第２期、ｂ日目以降収穫日までを第３期として、第２期では、養液として鉄を０．５ｐｐｍ以上１０．０ｐｐｍ以下添加したｐＨ３．５以上４．９以下の養液を供給し、第３期では、養液として鉄を５．０ｐｐｍ以上１００．０ｐｐｍ以下添加したｐＨ３．５以上４．９以下の養液を供給する植物栽培方法である。ただし、ａは７（日）以上２５（日）以下、（ｂ−ａ）は２（日）以上６０（日）以下である。このように、植物の根が活着する第２期に、ｐＨ３．５以上４．９以下の養液に、０．５ｐｐｍ以上１０．０ｐｐｍ以下である少量の鉄を添加することで、鉄の養分吸収能を高めることができ、その後の第３期に、ｐＨ３．５以上４．９以下の養液に、さらに５．０ｐｐｍ以上１００．０ｐｐｍ以下である鉄を添加することで、葉菜類に適度なストレスを与え、効果的に鉄を含有させることができるものである。

本発明の一態様では、前記ａは７（日）以上２５（日）以下であるである。

本発明の一態様では、前記第３期の途中で、養液に清水の注入を開始する。

本発明の一態様では、前記清水は水道水または井戸水である。

本発明の一態様では、前記第３期の途中で、養液に鉄を添加して養液中の鉄濃度を９９．０ｐｐｍ以下の範囲で高くする。

本発明の一態様では、勾配をもたせた栽培ベッドの上に、多数の植え穴を穿設した定植パネル板を配置し、該植え穴を通して苗根鉢を該栽培ベッド上に載置し、該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を水耕栽培する。

本発明の一態様では、前記栽培ベッドの上面に、前記勾配方向に延在した凸条が複数設けられており、該凸条は前記植え穴の下方に位置しており、該凸条同士の間は凹条となっており、前記苗根鉢を該凸条上に載置し、前記凹条に前記養液を流す。

本発明の一態様では、前記栽培ベッドの底面の上面側に親水性シートを配置する。

本発明の一態様では、前記葉菜類は、オミナエシ科、アブラナ科、ヒガンバナ科、セリ科、シソ科、ヒユ科、キク科又はアカザ科である。

本発明の植物栽培方法によれば、養液のｐＨを特定の範囲とするとともに、葉菜類の生育段階に応じた鉄含有量を有する養液を使用することにより、養液に鉄を過剰投与することなく、効果的に葉菜類に含まれる鉄含有量を高めることができる。

栽培ベッドの斜視図である。 図１の凸部の断面図である。 植物育成中の栽培ベッドの断面図である。 栽培施設を説明する平面図である。

以下、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明の効果を奏する範囲であれば、本発明は下記実施形態に制限されるものではない。

本発明の植物栽培方法で栽培する葉菜類は、オミナエシ科、アブラナ科、ヒガンバナ科、セリ科、シソ科、ヒユ科、キク科又はアカザ科であることが好ましく、特にホウレンソウが好適である。

本発明の植物栽培方法は、栽培時期に応じた養液を供給して、葉菜類を栽培する養液栽培法を用いる。これにより、鉄を初めとする、葉菜類が含有する様々な栄養素を管理しやすく、また、土壌での栽培で生じる病気の心配も少ないという利点がある。

なお、養液栽培は３つの方式に大別される。第１の方式は水耕栽培で、土壌は一切使わずに作物は培養槽中の培養液からの栄養供給によって栽培されるものである。第２の方式は、噴霧栽培で培養液を根に噴霧することで作物を栽培するものである。第３は固形培地を介して培養液を作物に与えるもので、固形培地の緩衝作用により安定した生産を目指す方式である。本発明の植物栽培方法においては、特に限定されず、いずれの方式であっても使用可能であるが、養液中の鉄分布をより均一にできることから、水耕栽培や噴霧栽培が好ましい。

また、酸素の供給や養液の循環が容易に行われることから、本発明の植物栽培方法における養液栽培は、薄膜水耕型（ＮＦＴ）とすることがより好ましい。なお、酸素の供給や養液を効果的に行うための、栽培ベッドの好ましい形態については、後述する。

本発明において、養液とは、複数の肥料分、または単体の肥料分を含む水のことをいう。

本発明に使用する養液は、少なくとも硝酸態窒素、リン酸およびカリウムを含有することが好ましい。硝酸態窒素の含有量は８．０〜２５．０ｍｅ／Ｌの範囲であることが好ましく、１０．０〜２０．０ｍｅ／Ｌの範囲であることがより好ましい。リン酸の含有量は３．０〜７．０ｍｅ／Ｌの範囲であることが好ましく、４．０〜６．５ｍｅ／Ｌの範囲であることがより好ましい。また、カリウムの含有量は３．０〜１４．０ｍｅ／Ｌの範囲であることが好ましく、５．０〜１２．０ｍｅ／Ｌの範囲であることがより好ましい。養液に含有する硝酸態窒素、リン酸およびカリウムを上記の範囲とすることは、葉菜類の生育に好ましい。

養液としては、特に限定することは無く、一般的な液肥を水で希釈したものが使用可能である。例えば、三菱ケミカルアグリドリーム株式会社が販売している液肥「ハイテンポ」、ＯＡＴアグリオ株式会社製「ＯＡＴハウス肥料シリーズ」、住友化学株式会社製「住友液肥」などを水に添加したものを使用することができる。

本発明の植物栽培方法において、第２期，第３期における養液のｐＨは、３．５以上４．９以下好ましくは３．５より大きく４．９未満、より好ましくは３．７より大きく４．７未満、さらに好ましくは、４．０以上４．５以下である。養液のｐＨを上記範囲の上限値より小さくすることにより、効果的に、葉菜類に鉄を吸収させることができる。また、植物の生長が早まる第２期から、養液の鉄濃度が高まる第３期において、養液のｐＨを上記範囲の下限値より大きくすることにより、植物の生育を阻害しないというメリットがある。

養液のｐＨ測定は、目的を達成しうるものであれば特に限定されないが、例えば、ガラス電極法により測定することができる。養液のｐＨは、硫酸や硝酸、リン酸を添加することによって調整することできる。

本発明の植物栽培方法において、養液に添加される鉄は、エチレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）の鉄キレートやクエン酸の鉄キレートなどの各種鉄化合物を用いることができる。また、鉄の形態は三価鉄でも二価鉄でもよい。鉄は鉄粉であってもよい。

なかでも、本発明の植物栽培方法において、安価で入手が容易であり使用しやすいという観点から、ＥＤＴＡの鉄キレートを使用することが好ましい。

本発明の植物栽培方法において、鉄を養液に添加する方法は、特に限定されることなく、鉄を直接、養液に添加してもよく、鉄を事前に養液又は水に溶かし水溶液とした状態で、養液に添加することもできる。栽培養液中の鉄分布をより均一化させる点では、後者の添加方法の方が好ましい。

また、養液に添加する際の鉄の形態が粉末であっても水溶液であっても、通常の栽培養液に規定量の鉄を直接添加してもよく、事前に液肥原液に鉄を添加し、撹拌し混合した後に、養液に添加してもよい。

本発明において、鉄の添加量は、養液に鉄を添加した際の養液中の鉄の含有量を意味する。具体的には、添加する鉄含有液の量及び鉄濃度の積から求まる鉄の添加総量を、該鉄含有液が添加される養液の量で除算することにより求められる。なお、この鉄添加量は、薄膜水耕型（ＮＦＴ）においては、添加直後に測定される養液タンク内の鉄濃度と合致する。養液中の鉄の濃度は、例えば、ＩＣＰ発光分析法で測定することができる。

本発明者らは、葉菜類の播種から収穫までの全栽培期間Ｎ（日）において、播種から（ａ−１）日目までを第１期、ａ日目以降（ｂ−１）日目までを第２期、ｂ日目以降収穫日までを第３期と分け、ａは７（日）以上２５（日）以下、（ｂ−ａ）は２（日）以上６０（日）以下とした。そして、栽培途中の第２期と、その後の第３期とにそれぞれ養液に鉄を添加することにより、葉菜類が効果的に鉄を吸収し、葉菜類中の鉄含有量が増大することを見出した。本発明の植物栽培方法は、かかる知見に基づくものであり、好ましくは養液に鉄を添加しない第１期と、養液への鉄の添加量を０．５ｐｐｍ以上１０．０ｐｐｍ以下とする第２期と、養液への鉄の添加量を５．０ｐｐｍ以上１００．０ｐｐｍ以下とする第３期とを有する。

本発明の植物栽培方法では、栽培初期すなわち播種から（ａ−１）日目までの第１期は、養液に鉄を添加しないことが好ましい。ここで、鉄を添加しないとは、鉄を養液に添加しないことを表わす。なお、養液に液肥由来の微量の鉄が含まれていてもよい。また、この第１期に鉄を養液に微量添加してもよい。

播種から収穫日までの全栽培日数をＮとした場合、ａはＮ／２（日）以下、すなわち、ａはＮの５０％以下が好ましく、さらに好ましくは４５％以下である。ａ（日）は栽培する植物種や気候により変動するが、具体的には、１以上、好ましくは５以上、特に７以上、とりわけ１０以上である。また、ａ（日）は、好ましくは５０以下、特に４０以下、とりわけ３０以下である。例えば、ホウレンソウでは、ａ（日）の好ましい範囲は５以上、特には７以上であって、３０以下、特には２０以下である。

本発明においては、ａを前記の範囲として第１期と第２期を区切ることにより、植物の根が活着し、養分吸収能が高まる時期に第２期を迎え、養液中の鉄を効果的に吸収させることができる。

ａ日目以降（ｂ−１）日目までの第２期では、養液に前記の量の鉄を添加する。上述の通り、第２期における鉄の添加量は０．５ｐｐｍ以上、好ましくは１．０ｐｐｍ以上、さらに好ましくは１．５ｐｐｍ以上である。第２期における鉄の添加量を上記の範囲とすることにより、植物の根が活着し、養分吸収能が高まる時期に養液中の鉄を植物に吸収させることができ、植物の鉄含有量を効率的に高めることができる。また、第２期における鉄の添加量は１０．０ｐｐｍ以下、好ましくは９．０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは８．０ｐｐｍ以下である。第２期における鉄の添加量を上記の範囲とすることにより、葉菜類における植物体内の鉄濃度の急激な上昇や枯死を防ぐことができ、植物体の生育が健全となり収量を確保することができる。

ａ日目以降（ｂ−１）日目までの第２期、すなわち、（ｂ−ａ）の期間は、作物や気候により設定されるが、２（日）以上６０（日）以下であって、好ましくは５（日）以上、であり、好ましくは５０（日）以下である。例えば、ホウレンソウの場合、好ましくは２（日）以上、とりわけ５（日）以上であり、好ましくは５０（日）以下、とりわけ３０（日）以下である。

本発明では、第２期の後、養液に鉄を前述の第３期の添加量の範囲で添加し、第３期を開始することが好ましい。第３期の始期は、播種からｂ日目であって、第３期の終期は収穫日である。第３期の日数は、１日以上、特に２日以上であり、また、好ましくは２０日以下、特に１５日以下である。

第３期における鉄の添加量は、５．０ｐｐｍ以上、好ましくは６．０ｐｐｍ以上、さらに好ましくは７．０ｐｐｍ以上である。第３期における鉄の添加量は、第２期の鉄添加量よりも１.０ｐｐｍ以上多いことが好ましく、３．０ｐｐｍ以上多いことがより好ましい。第３期における鉄の添加量を上記の範囲とすることで、葉菜類に適度なストレスを与え、効果的に鉄を吸収させることができる。

一方で、第３期における鉄の添加量は１００．０ｐｐｍ以下、好ましくは６０．０ｐｐｍ以下、さらに好ましくは３０．０ｐｐｍ以下である。そして、第３期における、第２期の鉄添加量との差は、９９．０ｐｐｍ以下であることが好ましく、さらには６０．０ｐｐｍ以下、特には１０．０ｐｐｍ以下である。第３期における鉄の添加量を上記の上限とすることにより、養液中の鉄濃度が排水基準内であって、特別な濾過装置の設置などを必要とせずに、大規模工場や事業場においても実用化が可能である。

本発明では、第２期及び第３期では、その当初に１回だけ鉄を添加してもよく、添加時期を異ならせて複数回添加してもよい。また、連続的に添加してもよい。複数回又は連続的に添加する場合であっても、添加後の養液中の鉄濃度が前記第２期又は第３期の添加範囲内となるようにする。

なお、第２期又は第３期において、養液に１回又は複数回鉄を添加すると、養液中の鉄濃度は、添加直後が最も高く、その後、鉄が植物に吸収されることにより、徐々に低下する。

本発明では、後述の実施例１の通り、第３期に、養液への清水の注入を開始し、収穫日まで清水注入を継続してもよい。養液を後述の図１〜４の設備で循環供給する場合、１日当りの注入清水量は、循環系の保有水量の１％以上、特に５％以上が好ましい。清水を当該下限値以上の割合で注入することにより、葉菜類にストレスをかけ、第３期における鉄の吸収能を高めることができる。また、植物体へのダメージを低減するためには、１日当りの注入清水量を、循環系の保有水量の９９％以下、好ましくは６０％以下とすることが好ましい。

この清水としては、水道水または井戸水が好適である。清水注入開始後も、循環している養液の鉄の濃度は前記第３期の鉄濃度の範囲であることが好ましく、またｐＨは３．５以上４．９以下であることが好ましい。

本発明では、後述の実施例２，３の通り、第３期の途中において、後述の図１〜４の設備で循環供給する養液をすべて排水し、清水に鉄を添加した養液を新たに調整することにより、養液の全量を置換してもよい。これによれば、葉菜類に大きなストレスを与え、より効果的に鉄の吸収能を高めることができる。この置換後の鉄添加養液の鉄濃度は、置換前の鉄添加養液の鉄濃度と同じであってもよいが、置換前よりも高い方が好ましく、置換前の鉄添加養液の鉄濃度の１．５倍以上であることがより好ましく、さらには２倍以上である。また、排水基準を考慮すると、置換前の鉄添加養液の鉄濃度の１００倍以下、好ましくは、５０倍以下が好ましい。

養液の与え方には循環式と非循環式があり、特に限定されないが、養液中の鉄分布が均一になり、植物体の根に十分かつ均一に供給されるという理由から、本発明では、図１〜４の設備のように、養液を循環させて栽培する栽培装置で葉菜類を栽培することが好ましい。

なお、循環式の養液栽培法においては、養液中の硝酸濃度を下げ、すなわち、植物体内の硝酸濃度を下げるため、上記のように、第３期に水注入又は水替えを行うことが好ましい。水注入又は水替えは、例えば、実施例１のように養液を循環させながら、徐々に新たな養液や清水を加える方法や、実施例２，３のように養液の供給を一旦止めて、養液タンク（子タンク）内の水を、鉄を添加した清水と入れ替えた後に、再び、養液の供給を開始する方法などがある。特に、水替えは、養液の供給を一旦止めて、植物にストレスを与えた後に、再び、養液の供給を開始する方法が好ましい。これにより、鉄のみを含む養液の吸収を促進し、葉菜類の鉄含有量を増加させることができる。と同時に、糖含有量及びアスコルビン酸含有量を増加させることもできる。したがって、水注入又は水替えにおいて養液を加える際は、鉄のみを含む養液が好ましい。

本発明において、第２期及び第３期では、栽培装置として、勾配をもたせた栽培ベッドを使用し、該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を水耕栽培することが好ましい。

この栽培装置の勾配をもたせた栽培ベッドの上に、多数の植え穴を穿設した定植パネル板を配置し、該植え穴を通して苗根鉢を該栽培ベッド上に載置し、該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を水耕栽培する。該定植パネル板と栽培ベッド底面の間に空間ができる。この空間は湿気空間となる。

好ましくは、前記栽培ベッドの上面に、前記勾配方向に延在した凸条が複数設けられており、該凸条は前記植え穴の下方に位置しており、該凸条同士の間は凹条となっており、前記苗根鉢を該凸条上に載置し、前記凹条に前記養液を流す。また、前記栽培ベッドの底面の上面側に親水性シートを配置し、前記栽培ベッドの底面の上面側に養液を供給して葉菜類を水耕栽培するよう構成されていることが好ましい。

このような栽培装置を使用することにより、上記栽培ベッドの底面の上面側をある程度の流速で養液を循環させることができ、養液中の鉄分布が均一になり、植物体の根に十分かつ均一に供給される。これにより植物の根に鉄を効率良く供給することができる。

前記栽培装置は、供給する養液を予め設定された温度範囲内に保持する温度調整手段と上記養液の濃度調整手段とを備えてもよい。

前記温度調整手段は、循環する養液の温度を、年間を通して予め設定された範囲内に保持することができる。この温度調整手段は、養液タンク内の温度を検出する温度センサと、養液タンク内に配置されて養液と熱交換する熱交換器と、この熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給ライン（温度調整ライン）と、この熱媒体供給ラインに介装されて温度センサからの検出信号により上記熱媒体の熱交換器への供給量を制御する制御弁等から構成することができる。

また、前記濃度調整手段は、１つ又は互いに種類や濃度の異なる原液（液肥溶液）養液を貯留する複数の原液タンクと、各々の原液タンク内の原液をポンプによって養液タンクへ送る移送ラインと、これら移送ラインに介装された三方切換弁（開閉弁）等から構成することにより、循環する養液の濃度を調整することができる。

栽培ベッドの上面には、定植パネルの植え穴の下に、凸条が形成されていることが好ましい。凸条の幅は、使用される苗根鉢の径によって決められる。凸条の幅が苗根鉢の直径より狭いと、苗根鉢が畝状凸部からずれ落ちて傾く虞が生じる。好ましくは、凸条の幅は使用する苗根鉢の直径よりも大きく、苗根鉢の直径に対して４ｍｍ加えた幅よりも小さいことがより好ましい。

この栽培ベッドの上面を流れる養液は、栽培ベッドの凸条同士の間の凹条を流れる。植え穴に挿入された苗根鉢は、凸条の上面に載置される。苗根鉢が養液の流れに洗われないので、苗根鉢の培地が崩れたり、培地が流出したりすることが抑制される。

この栽培ベッドによると、水中で生育する水中根と、湿気空間に維持され多数の根毛を有する湿気中根の２つの異なった形態・機能を持った根を発生させることができる。水中根は主に養液中の肥料と水を吸収し、湿気中根は主に湿気空間から直接酸素を吸収する。

この栽培方法によれば、養液中の溶存酸素だけに頼らず植物を栽培することが可能であり、溶存酸素が不足しやすい高温期の栽培でも植物の根が酸素欠乏に陥ることがない。

この栽培ベッドの好適な構成について図１〜３を参照して説明する。また、この栽培ベッドを備えた栽培装置を図４に示す。

図１〜３の通り、軽量な発泡スチロールで成型される定植パネル板５１には多数の植え穴５２が穿設されている。定植パネル板５１の大きさは、１例を示すと幅６００ｍｍ、奥行き１０００ｍｍ，厚み３５ｍｍである。植え穴５２の形状は逆円錐形でもよいが、上下同径の円筒形とする方がよく、大きさは使用される苗根鉢５４の径よりも大きくする。植え穴５２の間隔は、作物栽培上適正な間隔に決める。例えばホウレンソウの場合は、定植パネル板５１の大きさが上記のとおりとすると、直径２７ｍｍの円筒状の植え穴５２を１１８ｍｍの間隔で総数４５個菱形状に配列する。

上記した定植パネル板５１，５１が上面に載置される栽培ベッド５３は、定植パネル板５１と同様、軽量な発泡スチロールにて成型される。図示の例では、栽培ベッド５３の両側辺部に形成した段部５９，５９と、上面の中央に形成した受承部６０とによって、２枚の定植パネル板５１，５１を支持している。栽培ベッド５３の大きさの１例を示すと、幅１２６０ｍｍ、奥行き１０００ｍｍ、側壁の高さ１００ｍｍである。

定植パネル板５１の植え穴５２の真下に当たる栽培ベッド５３の底面箇所に、長手方向に連続する凸条５６が複数列形成されている。凸条５６，５６間の凹条５５に養液Ｌが流下する。この凸条５６の高さは養液Ｌの液深との関係で決められ、凸条５６の幅は使用される苗根鉢５４の径によって決められる。凸条５６の高さが低すぎると、凸条５６の上に載置した苗根鉢５４が養液Ｌで洗われる虞が増すから好ましくなく、逆に高すぎると苗根鉢５４と養液Ｌの液面との距離が離れ過ぎて苗根鉢５４への水分供給が不足し勝ちとなって成育を遅らせるから好ましくない。凸条５６の幅が苗根鉢５４の直径より狭いと、苗根鉢５４が畝状凸条５６からずれ落ちて傾く虞が生じる。望ましくは、凸条５６の高さは養液Ｌの液深よりも約２〜３ｍｍ程度高いものであり、凸条５６の幅は使用する苗根鉢５４の直径よりも大きく、苗根鉢５４の直径に対して４ｍｍ加えた幅よりも小さいことがより好ましい。凸条５６の間隔は植え穴５２同士の間隔と等しい。

好ましくは、複数個の栽培ベッド５３を長手方向に連設し、約１／５０〜１／１５０程度の勾配となるように設置する。この場合、図２に示したように、連設された栽培ベッド５３の上面全体をプラスチックシート５７で被覆して各連設箇所の漏水を防止し、プラスチックシート５７上に、布、紙等の親水性シート５８を敷設するのが好ましい。この親水性シート５８は毛管作用によって液を汲み上げるためのものである。

図３に示すように、栽培ベッド５３に定植パネル板５１を被せ、苗根鉢５４を植え穴５２から落し込む。苗根鉢５４は、植え穴５２の真下に対峙する栽培ベッド５３の凸条５６上に載置される。ついで養液Ｌを栽培ベッド５３の上流側より下流側へ向けて凹条５５に流す。養液Ｌの流量が栽培ベッド当り１０リッター／分のときの溝内液面高さは略２〜３ｍｍとなる。これは凸条５６高さの約半分である。定植パネル板５１下面と溝内養液Ｌの液面との間には高さ２５ｍｍ程度の湿気空間が形成されることになる。

上記説明では、栽培ベッド５３は発泡合成樹脂製であるが、合成樹脂の波板プレートなど、凸条と凹条とが平行に交互に形成された各種の板状ないしは盤状の部材を用いてもよい。

本発明に使用できる栽培装置は、図４に例示されるように、希釈された養液を貯める親タンク８６を有し、この親タンク８６から養液を供給する少なくとも１つ以上の子タンク７３が配置され、子タンク７３から養液が供給される少なくとも１つの栽培ベッド５３を配置していることが好ましい。

この親タンク８６に、原液タンク（図示略）内の液肥原液と、清水などの水が、供給制御弁８４ａ，８５ａ付き配管８４，９５から供給され、所定濃度の養液が調製される。親タンク８６で調製された所定濃度の養液がポンプ８７、配管８８、三方弁８９、流量計９０及びボールタップ９１を介して各子タンク７３に分配供給される。三方弁８９には、給水用配管９２が接続されており、該三方弁８９を切り替え操作することにより子タンク７３に配管９２からの水を供給できるよう構成されている。各子タンク７３内の液は、ポンプ７４及び配管７５を介して各栽培ベッド５３に供給される。

図４では、前記栽培ベッド５３が複数個配置され、葉菜類が栽培されている。この複数の栽培ベッド５３には、前記の子タンク７３を通して親タンク８６で調製された養液が供給される。これにより、各栽培ベッド５３に、親タンク８６で調製された均一の濃度の養液（希釈養液）を常に供給することができる。

図４では、複数の栽培ベッド５３を勾配をつけて１列に配列した栽培ベッド列６１を複数列（図示では４列）配列して栽培ベッド群６２としている。１つの栽培ベッド群６２に１個の子タンク７３が付随して設置されている。

図４の栽培装置では、鉄は好ましくは子タンク７３に添加される。

図４のように、栽培ベッド群６２毎に子タンク７３を設けることで、子タンク７３で栽培する養液を比較的に少量で管理することができる。収穫が終了すると、１つの栽培ベッド群６２に使用していた養液は廃棄され、新しい養液で栽培を開始することが好ましい。

これにより、前期作の栽培によって養液内に流出した、根からの分泌物（有機酸など）や、根の表皮細胞の脱落などの影響を受けることがなく、次期で栽培される野菜も、安定して栽培が可能となる。

従来の方法では、共通のタンクにより各々の栽培ベッドに養液を供給して栽培しているため、使用している養液は、新しい養液を都度、つけ足ししながら養液を使いまわすことになり、根からの分泌物や、根の表皮細胞が蓄積され、栽培が繰り返されるにつれて自家中毒と呼ばれる生育阻害を発生させてしまう。

また、従来法の場合でも養液をすべて新しくすることはできるが、タンクと各々の栽培ベッドの養液をすべて同時に入れ替える作業となるため、大量の養液を同時に廃棄することが必要となり、さらにこの作業中は、すべての野菜栽培ができないことになる。
結果、この間は、野菜が出荷できず、定期的な野菜の出荷ができないという問題がある。

図４では、１つの栽培ベッド群６２で使用した養液を、配管７６を介して当該栽培ベッド群６２の各栽培ベッド５３に養液を供給した子タンク７３に戻して、養液を循環させる。子タンク７３内には、ボールタップ９１等によって親タンク８６から養液が追加供給され、子タンク７３内の養液は一定に保たれる。

図４では、一部の栽培ベッド群６２では栽培を続行している間に、他の栽培ベッド群６２では清掃（収穫が終了した後の清掃）を行うなど、栽培ベッド群６２ごとに、別々に工程を進めることができる。

また、１つの栽培ベッド群６２で病原菌が発生した場合にも、他の栽培ベッド群６２への病原菌の感染を抑制することができる。即ち、親タンク８６まで養液を戻さないので、養液を循環させる閉鎖回路（栽培ベッド群６２）内だけで汚染が止まる。

各子タンク７３へは、給水用配管９２及び三方弁８９を介して水が導入可能である。各栽培ベッド群６２で栽培している葉菜類の栽培後期において、養液の供給から水の供給へ切り替えることにより、子タンク７３と栽培ベッド５３を循環する養液の肥料濃度を低下させることができる。その結果、栽培後期において、植物体内の硝酸量を、徐々に削減させることが可能となり、硝酸量を減少させた状態で葉菜類の収穫を行うことができる。

植物体内の硝酸は、人体に取り込まれるとアミド態の窒素と結合して、ニトロソアミンを生成する。栽培後期に養液の肥料濃度を低くすることにより、植物体内の硝酸濃度を低減することができる。また、使用していた養液中の窒素、リン酸、カリも栽培後期において低濃度とすることにより、収穫が終了した後、養液の廃棄においても、環境への負荷を大幅に軽減することができる。

［基本条件（栽培装置、養液及び養液流量）］
勾配を１／１００に配置した図１〜３に示す栽培ベッドに、２７０の植え穴を穿設した定植パネル板を有し、前記栽培ベッドの底面の上面側に親水性シートを配置した。栽培ベッドの底面に、通常の栽培養液として、養液濃度：ＥＣ３．０ｄＳ／ｍ、養液温度：２０℃、硝酸態窒素；１４．０ｍｅ／Ｌ、リン酸：４．０ｍｅ／Ｌ、カリウム：１０．０ｍｅ／Ｌとした養液を、毎分１０リットルの流量で流した。子タンク中及び栽培ベッドを流れる養液の総量（循環系の保有液量）は５０Ｌであった。

［鉄の添加方法]
ＥＤＴＡ鉄キレート剤の水溶液（鉄濃度１３質量％）を子タンクに供給した。

［養液のｐＨの測定方法]
ガラス電極法により測定した。

［鉄の含有量測定］
各実施例・比較例及びその対照区について、サンプルの鉄含有量の測定は、ＩＣＰ発光分光分析装置（セイコー電子製）を用いて測定した。各実施例・比較例は、それぞれ３株以上×３回抜き取ったサンプルを収穫した。

＜比較例１＞
比較例１は、栽培期間Ｎ（日）を３５（日）、ａを１１（日）、ｂを３２（日）とした。播種から１０日目までの第１期は、いずれもホウレンソウの種を苗根鉢に播種して育苗装置で育苗した。
播種後１１日目以降、３１日目までの第２期において、比較例１は、播種後１１日間経過したホウレンソウの苗を有する苗根鉢を、上記栽培ベッドに定植し、前記基本条件でホウレンソウを栽培した。収穫日までの第３期において、播種後３２日目において、鉄を５４．０ｐｐｍ添加して栽培を行い、３５日目に収穫を行った。比較例１は、いずれもｐＨ調整を行わず、第２期及び第３期における養液のｐＨは、５．６から７．９であった。

＜比較例２）＞
比較例２は、栽培期間Ｎ（日）を３５（日）、ａを１１（日）、ｂを３２（日）とした。
播種から１０日目までの第１期、及び播種後１１日目以降、３１日目までの第２期において、比較例２は、比較例１と同様に栽培を行った。
播種後３２日目以降、収穫日までの第３期においては、播種後３２日目において、鉄を２９．０ｐｐｍ添加して栽培を行ったほかは比較例１と同様に栽培を続け、３５日目に収穫を行った。
比較例２は、ｐＨ調整を行わず、第２期及び第３期における養液のｐＨは、５．６から７．９であった。

＜比較例３＞
比較例３は、栽培期間Ｎ（日）を２７（日）、ａを１１（日）、ｂを１８（日）とした。
比較例３は、播種後１０日目までの第１期は、比較例１と同様の方法で、育苗装置で栽培した。
比較例３は、その後、播種後１１日目以降、１７日目までを第２期として、播種後１１日目に定植を行うと同時に、鉄を５．０ｐｐｍ添加（第１回目添加）し、さらに、播種後１４日目に鉄を５．０ｐｐｍ添加（第２回目添加）した。
播種後１８日目以降、収穫日までの第３期においては、１８日目・２１日目・２４日目に鉄を添加濃度９．０ｐｐｍとなるように添加した（第３〜５回目添加）。

また、比較例３では、播種後２４日目に、親タンク８６からの子タンク７３への養液の供給を止めて、代わりに１５Ｌ／日の割合で清水の注入を開始した。その後、収穫までの間、清水を加え続け、２７日目に収穫を行った。また、比較例３のｐＨは、播種後１８日目までは特に調整せず、ｐＨ５．６から７．９であった。播種後１８日目以降の第３期は、ｐＨ＝５．０となるよう希硫酸を用いて調整した。

＜比較例４＞
比較例４は、栽培期間Ｎ（日）を２７（日）、ａを１１（日）、ｂを２１（日）とした。また、比較例４は、播種後１０日目までの第１期は、比較例１と同様の方法で、育苗装置で栽培した。その後、播種後１１日目以降、２０日目までを第２期として、播種後１１日目に定植を行うと同時に、鉄を５．０ｐｐｍ添加（第１回目添加）し、さらに、播種後１４日目・１８日目に鉄を５．０ｐｐｍ添加（第２，３回目添加）した。比較例４は、播種後１８日目までは、ｐＨを特に調整せず、養液はｐＨ５．６から７．９であったが、１８日目以降は、希硫酸を用いて、以降の養液のｐＨが５．５となるよう調整した。
その後、播種後２１日目以降、収穫日までの第３期においては、２１日目・２４日目に鉄を添加濃度１１．０ｐｐｍとなるように添加した（第４，５回目添加）。また、比較例４では、播種後２４日目に、親タンク８６からの子タンク７３への養液の供給を止めて、代わりに１５Ｌ／日の割合で清水の注入を開始した。その後、収穫までの間、清水を加え続けた。第３期における比較例４の養液は、ｐＨ５．５とし、２７日目に収穫を行った。

＜実施例１＞
実施例１は、栽培期間Ｎ（日）を２６（日）、ａを１１（日）、ｂを１８（日）とした。
実施例１は、播種から１０日目までの第１期は、比較例１と同様の方法で、育苗装置で栽培した。その後、播種後１１日目以降、１７日目までの第２期においては、播種後１１日目に定植を行うと同時に、鉄を５．０ｐｐｍ添加（第１回目添加）し、希硫酸を用いてｐＨ＝４．０に調整して、第２期を開始した。さらに、播種後１４日目に、鉄を５．０ｐｐｍ添加（第２回目添加）した。播種後１８日目以降、収穫日までの第３期においては、播種後１８日目に鉄を、添加後濃度９．０ｐｐｍにて添加（第３回目添加）し、ｐＨ＝４．０にて第３期を開始した。播種後２１日目に親タンク８６からの子タンク７３への養液の供給を止めて、代わりに１５Ｌ／日の割合でｐＨ４．０に調整した清水の注入を開始した。さらに、播種後２１日目・２５日目に鉄を９．０ｐｐｍとなるよう添加（第４・５回目添加）した。その後、収穫までの間清水を加え続け、２６日目に収穫を行った。

＜実施例２＞
実施例２は、栽培期間Ｎ（日）を３３（日）、ａを１１（日）、ｂを１８（日）とした。
実施例２は、播種から１０日目までの第１期は、実施例１と同様の方法で、育苗装置で栽培した。その後、播種後１１日目以降、１７日目までの第２期においては、希硫酸を用いて養液のｐＨを４．５に調整したこと以外は実施例１と同様にして第２期を開始し、１１日目の第１回鉄添加及び１４日目の第２回鉄添加を行った。その後、播種後１８日目以降、収穫日までの第３期においては、１８日目・２１日目に鉄を９．０ｐｐｍとなるように添加（第３・４回目添加）した。播種後２４日目に養液の供給を止めて、養液タンク（子タンク）内を新たに調製した（未使用の）鉄濃度１０．０ｐｐｍの鉄添加養液に切り替え（これにより、２４日目に第５回目鉄添加を行ったことになる。）、栽培を行った。その後、３３日目に収穫を行った。それ以外は、実施例１と同様の条件とした。

＜実施例３＞
実施例３は、栽培期間Ｎ（日）を３８（日）、ａを１１（日）、ｂを１８日）とした。
実施例３は、播種から１０日目までの第１期、及び播種後１１日目以降１７日目までの第２期において、実施例２と同様に栽培を行った。播種後１８日目以降、収穫日までの第３期においても、実施例２と同様に水替えや鉄の添加を行い、３８日目まで栽培して収穫を行った。すなわち、栽培期間Ｎ（日）や第３期の期間が実施例２より長いこと以外は実施例２と同様に栽培を行った。第２期及び第３期のｐＨは４．５とし、鉄添加濃度及び添加のタイミングも実施例２と同様とした。

収穫したホウレンソウ中の鉄含有量の分析結果を表１に示す。

表１に記載される鉄の添加量は、養液に鉄を添加した直後の、養液タンク（子タンク）内における鉄濃度である。また、各実施例・比較例の対照区をそれぞれ栽培した。対照区においては、ｐＨを調整せず（ｐＨ５．６から７．９）、液肥以外に鉄を含有しない養液を供給した。比較例１−４及び実施例１の対照区は、水替えについても同様に行い、栽培した。一方、実施例２，３の対照区は、水替えを行わずに栽培した。鉄含有比率は、それぞれの対照区から収穫したホウレンソウの鉄の含有量を１００％とし、それに対する比率で示したものである。

表１の通り、実施例１〜３のホウレンソウは、鉄の含有量が２倍以上増加しており、本発明における植物の栽培方法の効果が実証された。特に、養液（鉄のみを含む清水）の供給を一旦止めて、植物にストレスを与えた後に、再び、養液の供給を開始する方法で栽培した、実施例２，３は、鉄含有比率が、著しく増加することが分かった。また、比較例１，２と各実施例との比較によれば、鉄の添加を複数回とし、徐々に鉄濃度を上昇させることにより、養液に鉄を過剰投与することなく、効果的に葉菜類の鉄含有量を増加させることができることが実証された。さらに、比較例３，４と各実施例との比較によれば、養液のｐＨを４．９よりも低くすることにより、葉菜類の鉄含有量を格段に増加できることが実証された。

さらに、ＩＣＰ発光分光分析装置（セイコー電子製）を用いて、実施例２のホウレンソウにおけるショ糖含有量を測定したところ、４２倍にも増加していることが分かった。同様に、実施例３のホウレンソウについても測定したところ、ショ糖含有量が４８倍にも増加していた。

また、高速液体クロマトグラフ法によって、実施例２のホウレンソウにおけるビタミンＣの含有量を測定したところ、１．９倍に増加していることが分かった。実施例３のホウレンソウについても測定したところ、ビタミンＣ含有量が２．７倍に増加していた。

この結果、養液のｐＨを特定の範囲とするとともに、葉菜類の生育段階に応じた鉄含有量を有する養液を使用することにより、葉菜類に含まれるショ糖やビタミンＣの含有量を高めることができることが実証された。特に、養液の供給を一旦止めて、植物にストレスを与えた後に、再び、養液の供給を開始する方法で栽培した、実施例２，３において、ショ糖やビタミンＣ含有量の増加が顕著であった。

５３ 栽培ベッド
６１ 栽培ベッド列
６２ 栽培ベッド群
７３ 子タンク
８６ 親タンク
９０ 流量計
９１ ボールタップ

Claims (9)

1. 養液を供給して葉菜類を栽培する方法であって、
   播種からａ日目の前日までを第１期、ａ日目以降ｂ日目の前日までを第２期、ｂ日目以降収穫日までを第３期として、
   第２期では、養液として鉄を０．５ｐｐｍ以上１０．０ｐｐｍ以下添加したｐＨ３．５以上４．９以下の養液を供給し、
   第３期では、養液として鉄を５．０ｐｐｍ以上１００．０ｐｐｍ以下添加したｐＨ３．５以上４．９以下の養液を供給する植物栽培方法。
   ただし、ａは７（日）以上２５（日）以下、（ｂ−ａ）は２（日）以上６０（日）以下。
2. 前記ａは、Ｎ／２以下（Ｎ：播種から収穫日までの日数）であることを特徴とする、請求項１の植物栽培方法。
3. 前記第３期の途中で、養液に清水の注入を開始することを特徴とする請求項１又は２の植物栽培方法。
4. 前記清水は水道水または井戸水であることを特徴とする請求項３の植物栽培方法。
5. 前記第３期の途中で、養液に鉄を添加して養液中の鉄濃度を９９．０ｐｐｍ以下の範囲で高くすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの植物栽培方法。
6. 勾配をもたせた栽培ベッドの上に、多数の植え穴を穿設した定植パネル板を配置し、
   該植え穴を通して苗根鉢を該栽培ベッド上に載置し、
   該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を水耕栽培する請求項１〜５のいずれかに記載の植物栽培方法。
7. 前記栽培ベッドの上面に、前記勾配方向に延在した凸条が複数設けられており、
   該凸条は前記植え穴の下方に位置しており、
   該凸条同士の間は凹条となっており、
   前記苗根鉢を該凸条上に載置し、
   前記凹条に前記養液を流すことを特徴とする請求項６に記載の植物栽培方法。
8. 前記栽培ベッドの底面の上面側に親水性シートを配置することを特徴とする請求項６又は７に記載の植物栽培方法。
9. 前記葉菜類は、オミナエシ科、アブラナ科、ヒガンバナ科、セリ科、シソ科、ヒユ科、キク科又はアカザ科であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の植物栽培方法。

Images