JPH02273129A - 養液栽培における肥培制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は水耕栽培すなわち養液栽培の給液量と養液濃度
とを栽培作物の蒸散量の変化や酸素消費量の変化に追随
して調整制御する肥培管理の制御方法に関する。

（従来の技術） 水耕栽培では一般に、光が強くなると温度上昇に伴って
水温も上昇する。その際、根の呼吸は次第に盛んになり
、酸素の要求が強くなる。それ故に、晴天臼は、光合成
量と蒸散量が多くなり、逆に曇雨天日は、光合成量と蒸
散量が少なくなる。

このような理由で、曇雨天日には、光合成の産物（ａ）
の根への供給は抑えられ、根における養水分の吸収は低
下し、地上部たる葉へ送る養水分の量は少くなる。この
結果、光合成がさらに抑えられる、という悪循環を繰り
返すことは周知の事実である。

光合成においては１葉で糖を合成し、その糖は根に下り
てエネルギー源として利用され、発根発育を促す、生長
点部では、植物ホルモンのオーキシンの合成が促進され
、オーキシンは、糖の効果と同様の発根発育を促してい
る。

このようにして、根の活動、活性化は、葉からの光合成
産物の供給と、生長点部のホルモンの供給とにより支え
られている。

ところが１以上述べたように、光合成作用は天候の変化
に左右されるにもかかわらず、従来の養液栽培作物の肥
培管理は、晴天口と曇天・雨天臼ともに同様の制御シス
テムで行なわれている。

この従来の制御システムは１日射量が作物の葉面の蒸散
量に等しいとの仮説に立脚して給液量を変化させる制御
を行なうものである。

また、この制御システムは、近年発達した複合制御の給
液管理と併用することにより、植物の恒常性維持を重点
においた肥培管理に使用されている。

（発明が解決しようとする課題） しかし、現実には、上述したように、晴天口は光合成量
、蒸散量が多く、暴雨天日はそれらが少いという事実が
あり、また暴雨天日後の晴天口は光合成量が著しく少く
、植物体は弱っており根からの養水分吸収は低下してい
る。また根は更新しているが絶えず健全な状態にあると
は限らず、その状況状態に合わせた肥培管理が必要とな
る。この場合１日射量が蒸散量に等しいとする仮説に立
脚した上記制御システムにより制御すると、根の状態と
は矛盾した管理となり、問題がある。

本発明者は、この問題について、実験と研究を繰り返し
て行ったところ、根の溶存酸素の消費量と光の関係は、
第２図に示すように、暴雨天日の恒照度下栽培における
酸素消費量は１時刻によって殆ど変化がみられないが（
同図Ｂ）、晴天口の高照度上栽培における酸素消費量は
、時刻によって変化がみられ（同図Ａ）、光の消長の曲
線（同図Ａ鎖線）に類似した曲線を描いて酸素の消費量
が増減もするというものであり、その際、根の活性化が
みられることが判った。

また、暴雨天日の恒照度下栽培においても、低濃度養液
を使用すれば、酸素消費量が曲線を描くようになる（同
図Ｃ）ことを認めた。

そこで、本発明は、上記実験と研究から得られた新知見
に基づいて、上記従来技術の問題を解決するために創案
されたもので、天候条件や植物の生理状態などが影響し
ている実際の栽培に即応した適確な肥培管理を行うこと
ができる新規な養液栽培における肥培管理方法を提供す
ることを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために１本発明は、第１に、養液栽
培植物の肥培管理であって、植物の栽培に必要な養液の
給液量を１時刻によりまたは時刻に係わりなく光合成に
必要な光線量及び根の呼吸で消費する溶存酸素量などの
消長に応じ調整して栽培ベットに供給することを特徴と
し、第２に、養液栽培植物の肥培管理であって、植物の
栽培に必要な養液の肥料濃度を１時刻によりまたは時刻
に係わりなく、光線量、生育段階、溶存酸素量などの環
境条件の変化に応じて調整してその養液を栽培ベットに
供給することを特徴とし、第３に、養液栽培植物の肥培
管理であって、植物の栽培に必要な養液の給液量と肥料
濃度とを１時刻によりまたは時刻に係わりなく、光線量
、生育段階、溶存酸素量などの環境条件の変化に応じて
調整し、その養液を栽培ベットに供給することを特徴と
する。

（作用） 第１の構成手段によれば、暴雨天日のごとく光合成、蒸
散量が少いときには、時刻の如何を問わず、一定量の給
液量を供給することができ、また、晴天口のごとく光合
成量、蒸散量が多いときには、時刻によって、給液量を
変えて供給することができる。

第２の構成手段によれば、暴雨天日又はその翌日の晴天
口のごとく、根の活動、活性化の緩慢なときには、時刻
の如何を問わず、一定の低濃度に養液を調整して供給し
、また、晴天口のごとく、根の活動、活性化の旺盛なと
きには、時刻によって濃度を変えた養液を調整して供給
し、さらにまた、上述のように根の活動、活性化の緩慢
なときに時刻によって低濃度で濃度の変った養液を調整
して供給することができる。

第３の構成手段によれば、養液の給液量と、養液濃度を
組み合わせ、天候の状態、植物の状態が反映する実際の
栽培に即応してその養液を調整供給し、理想の肥培管理
を行うことができる。

（実施例） 以下、本発明の好適一実施例を図面を参照しながら詳述
する。

第１図は、本発明の養液栽培における肥培制御方法を実
施するための方法の概要を示すブロック図である。

図示するように、この実施例の肥培制御システムｌは、
天候の状態を検出する気圧計２．この気圧計２からの信
号を受けて作動する天候表示スイッチ３、この天候表示
スイッチ３からの信号により養液の給液量及び濃度を判
断して指令を発するコンピュータ４、このコンピュータ
４がらの給液信号により稼動するポンプ５、このポンプ
５に接続されて給液を導入し、かつ上記コンピュータ４
へ給液の濃度信号を送る手段６を備える給液タンク７、
給液タンク７に電磁弁８を備えるパイプ９で接続される
肥料タンク１０、並びに原水を導入するため接続される
パイプ１１、上記ポンプ５によって給液を送給される栽
培ベラ）１２、この栽培ベット１２からの排液を流量計
１３を備えるパイプ１４を介して回収する液面センサ１
５付養液回収タンク１６により構成されている。

この実施例では、コンピュータ４がポンプ５に指令する
給液量として、快晴・晴天１００％、曇天５０％、雨天
・雪天３０％の場合が設定されており、その際、上記流
量計１３又は液面センサ１５により検出される排液量（
回収量／給液量×１００）が、２０％以上、２０〜５％
、５％以下の場合の各調整法は２下記のようにしている
。

即ち。

■排液量２０％以上の時には、 快晴・晴天１００％の給液量を曇天５０％の給液量に、
または快晴・晴天１００％の給液量を雨天ｅ雪天３０％
の給給量に、それぞれ変更して給液するよう調整し、 ■排液量２０％〜５％の時には、 快晴・晴天１００％の給液量 曇天５０％の供給量 雨天・雪天３０％の給液量 をいずれもそのままの状態に維持して給液し、さらに、 ０５％以下の時には。

非常時として、給液時間に関係なく、上述■と同様その
まま維持して給液する。これが養液の給液量の調整法で
ある。

他方、養液の濃度の調整手段としては、ＰＨセンサ１７
とＥＣセンサ１８とが給液タンク７内に備えられて、こ
れらが給液の濃度の程度をコンピュータ４に伝達し、そ
の適否を判断したコンピュータ４が、原水のポンプ１９
の回転速度又は肥料パイプ９の電磁弁８の絞りを調整す
るようになっている。

ＥＣセンサ１８は、塩類全体の濃度を検出し、個々の成
分の濃度の検出はｐＨセンサ１７が行う。

この実施例では、ＥＣ設定の自動変動を下記のように行
っている。

即ち、コンピュータ４がポンプ５に、快晴争晴天時の給
液量１００％を指令しているときには。

ＥＣ設定の自動変動は±Ｏ１曇天時の給液量５０％を指
令しているときは、ＥＣ設定の自動変動は±０．１、雨
天雪天時の給液量３０％を指令しているときは、そのＥ
Ｃ設定の自動変動は±０．２である。この場合の＋は冬
期時、−は夏期時である。

次に、上述のように構成された実施例の作用を説明する
。

今、栽培ベットで養液栽培している植物のある日の天候
が快晴・晴天である場合には、それが気圧計２で自動的
に検出され、その検出信号で快晴・晴天スイッチ３ａが
オンとなってコンピュータ４にその旨入力される。その
旨の入力信号を得たコンピュータ４は快晴・晴天１００
％の給液量を栽培ベラ）１２に供給するようポンプ５に
指令し、その指令に基いて稼動するポンプ５は供給タン
ク７から給液を上記栽培へット１２に供給する。

その栽培ベット１２内で生育する植物は、根から取り入
れた給液の水と葉から取り入れた炭酸ガスとにより、光
を利用して糖を合成する光合成（炭酸同化）作用を行う
、この光合成作用が旺盛であればある程、水が根から多
く取り入れられ、気口から蒸散する量も多くなる。その
際、栽培へット１２から養液回収タンク１６に回収され
る排液量は２０〜５％であり、上記栽培ベラ）１２に供
給される給液量はそのままの状態で維持され供給される
。

光合成は昼間行われ、光が強くなると益々旺盛になり、
温度も水温も上昇し、次第に根の呼吸も盛んになり酸素
消費量も多くなる。

この間（高照度下）の根の溶存酸素消費量と光との関係
は、第２図（Ａ）に示す通りで、光の消長の曲線（鎖線
）と似た曲線で酸素消費量が増減しており、根の活性化
がみちれる。

一方、快晴・晴天の場合に、光の強さが頂点に達する以
前、又は達して以後の弱い時点では光合酸量蒸散量も少
なく、従って、栽培ベラ）１２に供給された給液の養液
回収タンク１６への排液量も２０％以上となる。その際
には、流量計１３又は液面センサ１５が作用してコンピ
ュータ４にその旨を伝え、コンピュータ４は給液量を曇
天時に相当する５０％又は雨天雪天時相当の３０％に変
更指令し、給液量を少な目に調整する。

また、ある日の天候が初めから曇天又は雨天・雪天の場
合には、気圧計２がそれを検出して、相当の曇天スイッ
チ３ｂ又は雨天雪天スイッチ３ｃをオンとし、これをコ
ンピュータ４に入力し、コンピュータ４は相当する曇天
の給液量５０％又は雨天・雪天の給液量３０％を供給す
るようポンプ５に指令し、それに応じてポンプ５は相当
の給液を栽培ベラ）１２に供給する。

その際、栽培ペット１２から養液回収タンク１６への排
液量が２０％〜５％の時に該当するので終始そのままの
状態で給液を続ける。

なお、いずれの給液量を供給する場合も、排液量が５％
以下の時には、非常時として給液時間に関係なくそのま
まの状態を維持して給液を続けることになる。

上述のように、暴雨天日の恒照度下栽培で、給液量を変
更しないのは、光合成度量、蒸散量が少く、第２図（Ｂ
）に示すように酸素消費量の変化が殆どみられない、そ
の理由は養液回収タンク１６に回収される排液量が２０
％以上となることがないからである。換言すれば、根は
、恒照度下栽培では、高照度下栽培のように活性的に活
動しない。

ただ、恒照度下においても、第２図（Ｃ）に見るように
低濃度養液であるときには、酸素消費量の曲線が出現す
る。

この濃度の制御調整は、ＥＣセンサ１８とｐＨセンサ１
７とが、全体の塩類濃度と個別的な濃度を検出すること
で、相い補ってバランスのとれた濃度調整が行われる。

即ち、給液について時刻によりまたは時刻の如何を問わ
ず、温度、光線量などの外的条件と植物の種類、生理状
態、生育段階などの内的条件に即応して、給液に含まれ
る塩類全体の濃度をＥＣセンサが検出し、生理的酸性肥
料の過不足をｐＨセンサが検出する。

上記実施例によれば、植物の生育因子に密着した実際の
栽培の肥培管理が自動的に行われる。

（発明の効果） 以上、要するに、本発明によれば、植物の生育を支配す
る温度、光線量等の外的条件及び１．植物体の生育段階
、生理状況等の内的条件の双方の条件に即応して、養液
の供給量、濃度を時刻により、または時刻の如何を問わ
ず調整する肥培制御方法としたので、植物体及び根の状
態に即応した肥培管理ができ、従来の机上での仮説に立
脚した肥培制御と異なり、外的、内的条件に密着した実
際の栽培の肥培管理制御が確立されるに至ったのである
。そのため、健全な植物が生育できるという効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の養液栽培における肥培制御方法を実施
するシステムの概要を示すブロック図、第２図は同上養
液栽培における植物の根の呼吸作用を天候別に対比する
図表である。 ｌ・・・肥培管理システム、２・・・気圧計、３・・・
天候表示システム。 ６・・・濃度信号を送る手段２７・・・給液タンク、８
・・・電磁弁、９・・・肥料パイプ、１０・・・肥料タ
ンク、１２・・・栽培ベット、１３・・・流量計２１５
・・・液面センサ、１６・・・回収タンク、１７・・・
ｐＨセンサ、１８・・・ＥＣセンサ、

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）養液栽培植物の肥培管理であって、植物の栽培に
   必要な養液の給液量を、時刻によりまたは時刻に係わり
   なく光合成に必要な光線量及び根の呼吸で消費する溶存
   酸素量などの消長に応じ調整し、栽培ベットに供給する
   ことを特徴とする養液栽培における肥培制御方法。
2. （２）養液栽培植物の肥培管理であって、植物の栽培に
   必要な養液の肥料濃度を、時刻によりまたは時刻に係わ
   りなく、光線量生育段階、溶存酸素量などの環境条件の
   変化に応じて調整し、その養液を栽培ベットに供給する
   ことを特徴とする養液栽培における肥培制御方法。
3. （３）養液栽培植物の肥培管理であって、植物の栽培に
   必要な養液の給液量と肥料濃度とを、時刻によりまたは
   時刻に係わりなく、光線量、生育段階、溶存酸素量など
   の環境条件の変化に応じて調整し、その養液を栽培ベッ
   トに供給することを特徴とする養液栽培における肥培制
   御方法。