JPH06253696A

JPH06253696A - 植物の自然選択吸収水耕栽培装置その２

Info

Publication number: JPH06253696A
Application number: JP5074969A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Kouchi; 義明幸地
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1993-02-22
Filing date: 1993-02-22
Publication date: 1994-09-13

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】既存の水耕法によらず、全く新しい概念によ
る水耕法を開発する事によって、すべての植物を長期に
亘って大きく生長させ、農産物の飛躍的な増産を目指
す。【構成】（イ）植物に必要とされる多種の栄養元素
を、補助栽培槽２において、二つのグループに分割し、
これをミスト化した後に、植物の植付け初期に与える。（ロ）ミスト化された培養液をファンの風圧で拡散さ
せ、発根を早め、根の呼吸に役立てる。（ハ）栄養塩類を、二つのグループに分けて希釈し、塩
類相互の化学反応による液肥組成の悪化を回避する。（ニ）セパレータ３は、塩類の混在を防止する為に設
け、人手によらず、ミストによってセパレータの両側
に、根を誘導できるので、省力的であり又、根の活着も
良い。（ホ）全ての要素が「必要な時必要な量」を、自由に選
択できる様に、主栽培槽１の底部に独立した液肥ポット
４を各要素ごとに多数設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は土を用いず、精々された
塩類等と水をベースに、植物を生長させる水耕栽培に関
するもので、多様な植物の生育及び農産物の増産を期す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】これまでに開発された水耕法には大別し
て二つのタイプがあり、その一つに培養液を供給するシ
ステムが、タンクと植物を生育させる栽培槽の間で、閉
ループを形成し、ポンプを用いて培養液を循環させ、植
物に吸収されて減少した分を追肥補正する「たん液水耕
法」と、もう一つの方法は「砂耕法やロックウール耕」
などの様に、培養液の供給を循環させない開ループと
し、掛け流し式にしたものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の方式には次のよ
うな欠点があった。（イ）培養液の供給が閉系になっている「たん液水耕
法」は、植物の生育を長期に亘って続けていくと、生育
途中に培養液の組成配合に大きな変化が生じ、当初計画
の液肥設計から大きく掛け離れ、或る要素は欠乏をきた
し又、或る要素は過剰になるものもある。従って培養液
の管理の指針になるＰＨやＥＣも大きく変動し、劣化す
る培養液を補正しつつ維持管理を行うのは、大きな困難
を伴うものである。（ロ）上記「たん液水耕法」の欠点をクリアする為に考
案されたのが、いわゆる掛け流し式の「砂耕栽培やロッ
クウール栽培」である。培養液の管理の困難さ故に、培
養液を回収せず、一回限りの掛け流し式としたものであ
るが、植物根圏にたん液される量が限定されている為、
大型の植物を生育させるには難点がある。培養液の常時
掛け捨ては、有用な資源の浪費につながり又、規模が大
きくなると環境破壊を引き起こす等の問題が出てくる。

【０００４】

【問題を解決するための手段】従来の水耕法の問題点と
して、ＰＨやＥＣ等の変動を挙げたが、培養液の管理指
針になるこれ等の数値を変動させ、当初計画の培養液を
不適格なものに傾斜させる要因は、（ａ）培養液を調合するのに用いられた塩類に、相互に
化学反応を起こし易いものが有り、これ等のものを混在
させたまま、長期に亘って使用すると沈殿物を生成し、
培養液の傾きの原因の一つになる事がある。（ｂ）従来の液肥設計は、配合された諸要素が全て固定
比率になっており、植物の生育ステージや気象条件等に
よって、要求される値が変動する可能性に考慮がなされ
てなく、これも原因の一つになっている。（ｃ）培養液を作成するのに用いる「用水」から、大量
の不純物が持ち込まれ、これが培養液を傾かせる大きな
一因となっている。本発明は、以上の様な諸問題を解決すべく工夫を凝らし
たもので、詳細を順を追って説明する。（イ）補助栽培槽（２）内の培養液の調合及び希釈方法
について植物の生長に必要な要素を、二つのグループに分け、濃
厚液として調合し、これを素焼き等で作られた不完全な
半透膜の濃厚液貯蔵容器（１１）に、充てん密閉したも
のを、植物の根を生育させる補助栽培槽（２）の底部に
取り付けられた液肥ポット（４）の内部に、各々グルー
プ別に分けて、収納貯蔵しておく。そして、補助栽培槽
（２）に用水を供給すると、底部に取り付けられた液肥
ポット（４）にも用水が入り込み、収納された濃厚液貯
蔵容器は、用水に浸漬された状態になる。こうして、し
ばらく時間が経過すると、不完全な半透膜で作られた膿
厚液貯蔵容器（１１）に浸透圧が作用し、膜の外部表面
から内部に用水が取り込まれ、濃厚液に吸収される。そ
の結果内部の濃厚液の体積は膨れ上がり、膨圧が徐々に
増していく。そして、この圧力が或る一定以上に達する
と、膜の半透性が不完全な為に、内部の膨圧に抗しきれ
ず、塩類を外壁から用水中に徐々に放出し、希釈拡散し
ながら液肥ポット（４）内に、適当な濃度を持つ培養液
を作り出していく。同様に、補助栽培槽（２）内の用水
と、液肥ポット（４）内の希釈液の間にも濃度差が生じ
るので、浸透圧の原理が働き、補助栽培槽（２）内の用
水を、適当な濃度に希釈することができる。尚、ここで
培養液を二つのグループに分けると共に、補助栽培槽
（２）を二分割構造としたのは、或る要素間で化学反応
が起り、培養液の組成配合を、不適当なものにするのを
回避する為である。（ロ）補助栽培槽（２）内の培養液の濃度調節について浸透圧の原理に基づく本装置の濃厚液の希釈方法は、濃
厚液と希釈液の濃度差が無くなり均衡を保つまで、濃厚
液の放出が続けられる。従って、補助栽培槽（２）内の
培養液濃度は、上昇を続ける事になるが、これを一定に
保つ為、図４に示す様に、用水を補助栽培槽（２）に定
量滴定しつつ、液肥ポット（４）の上部に取り付けられ
たドレン弁（９）の開度を調節し、適当な量を排水す
る。この操作により、補助栽培槽（２）内の培養液濃度
を、一定に保つ事が出来る。（ハ）植物の植付けについて栽培槽の蓋（６）に、図１及び図３に示す様な開口部を
設け、その上部に取り付けられた、植物を植え込む為の
スポンジ（７）に、種子もしくは幼植物を植込む。そし
て、補助栽培槽（２）に取り付けられた超音波振動子
（５）及び、外気取り入れファン（８）を駆動させる。
超音波振動子（５）の作動により、補助栽培槽（２）内
の希釈液は、ミスト化し、ファン（８）の風圧により栽
培槽全体に充満すると共に、植物の植付けられたスポン
ジ（７）に、適当な潤いを与えながら空気中に拡散して
いく。植込まれた植物の根は、適度な湿潤と豊富な酸素
の供給を受けて素早く発根し、直接培養液の中に浸して
植込むより、はるかに早く生長する。こうして、スポン
ジ（７）の中で発根した根は、セパレータ（３）で隔て
られた両側に振り分けられ、二つのグループに分けて希
釈された培養液の中に伸長していく。植物の生長が旺盛
になり、補助栽培槽（２）全体に根が展開するようにな
る頃、この段階になると植物の根は栄養元素を求めて、
下部に取り付けられている液肥ポット（４）に向かい、
ポット（４）上部に取り付けてある二段のスポンジの仕
切り（１２）を透過し、より深く下部に侵入し、ポット
（４）内の希釈液を直接吸収する。（ニ）生育初期における根の選択吸収について植物の生育を或る一定期間継続すると、補助栽培槽
（２）の液肥ポットの濃厚液は、全て吸収し尽くされ、
槽内は用水のみとなるが、超音波振動子（５）を継続し
て作動させ、水分のみのミストを常時発生させておく。
補助栽培槽（２）内に四方八方に展開した植物の根は、
槽内の四辺及び底部に設けられた貫通口（１０）より、
下部に向かって伸びて行くが、この空間を水分のみのミ
ストで充満させる事により、乾燥による根の枯死を防ぐ
と共に、ファン（８）より供給された空気が酸素の供給
源となり、このミストの中に存在する根は、呼吸根とし
て働き、酸素を選択的に吸収し、液中に浸漬されている
部位に送ることができる。又、補助栽培槽（２）は培養
液を供給する役割から〔水〕のみを供給する役割に転換
し、ここに存在する植物の根は、葉面における蒸散量に
対応し、〔水〕を選択的に吸収する事が出来る。（ホ）主栽培槽（１）に貯蔵される濃厚液の希釈及び選
択吸収について主栽培槽（１）に取り付けられる、液肥ポット（４）及
び濃厚液貯蔵容器（１１）は、補助栽培槽（イ）の項で
述べた物と同様であるが、主栽培槽（１）には、多数の
液肥ポット（４）を設けるものとし又、濃厚液の貯蔵量
も、可能な限り大きく設定する。貯蔵される濃厚液は、
多量要素微量要素を一括して調合したもの及び、多量要
素微量要素共に、個別に単独の化合物で濃厚液とし、こ
れ等のものを濃厚液貯蔵容器（１１）に、個別に密閉し
て液肥ポット内に収納しておく。補助栽培槽（２）の貫
通口より滴下した用水が、主栽培槽（１）の底部にたん
水されているので、補助栽培槽（イ）の項と同様に、濃
厚液は希釈拡散されるが、主栽培槽（１）においては、
たん水されている用水中に、各要素が拡散されない様に
ドレン弁（９）を調節して除去しておく。植物が時間の
経過と共に大きく生長し、各液肥ポット（４）に根が深
く侵入した段階で、すべての要素を選択吸収する条件が
整い、調合された濃厚液にアンバランスがある場合もし
くは、植物の栄養生長期や生殖生長期等において、特定
の要素がより多く必要な時には、個別に設定しておいた
各要素から、必要な量を必要な時に、自然に選択吸収を
行う事ができる様になる。主栽培槽（１）の底部にたん
水された用水は、補助栽培槽（２）にたん水された用水
と相まって、〔水〕のみの供給源となり、気温や日射量
の変化に対応し、自然に選択吸収される。根がポット
（４）内の希釈された培養液を吸収すると、吸収された
量に等しい量の用水がポット（４）内に入り込み濃度低
下をもたらすが、この濃度低下は侵透圧の増大を促進す
るので、その結果、濃厚液貯蔵容器（１１）内の膨圧が
増し、塩類の放出が行われ均衡が保たれる事になる。以
上の事が繰り返し行われ、容器（１１）の濃厚液が、完
全に消費されるまで、希釈液の供給が続けられる。（ヘ）用水中の不純物の許容基準について原水中に含まれる不純物は、含有される元素の種類及び
濃度共に千差万別で、水耕栽培を行うにあたっては、用
水として用い得る許容基準を設定しておかなければなら
ない。原水中に含まれる不純物の中には、植物の生育に
直接著しい害をもたらすものがあり又、ＰＨやＥＣ等に
も少なからぬ悪影響を及ぼすものもある。従って、本発
明に用いる「用水」は可能な限り純度を向上させ、或る
一定の水質基準を設定しておかなければならない。

【０００５】作用植物の根の細胞膜は、溶液中の溶媒のみを通して、溶質
を通しにくいという「半透性」を示すと共に、特定の物
質を選択的に通す「選択的透過性」を示すものである。
ただ、この「半透性」や「選択的透過性」の能力が不完
全な為、溶媒である「水分」や、生活物質である「養
分」を、水の中に溶けた様々な溶質の中から選択し、吸
収するのが困難であった。そこで、これ等の能力を最も
効率良く発揮できる様に、工夫を凝らしたのが本発明の
キーポイントの一つである。以下、順を追って植物の植
付けから述べる。先ず最初に、二つのグループに分けて
発生させられたミストが、植物の根圏に充満しているの
で、その本来持ち合わせた能力が発揮され、セパレータ
（３）で隔てられているにもかかわらず、両側に「均
等」に発根する。これは、その生活物質が、片側では不
十分であるのを、植物は本能的に察知した結果であり、
この様な根の選択吸収特性を利用すれば、任意の場所
に、根を誘導できる事を示すものである。よって、セパ
レータ（３）の存在は植物にとって、全く障害にはなら
ない。供給される栄養元素の塩類を、予め分離し混在さ
せない様にしておくのは、その中に化学的に不安定なも
のがあり、必要な全ての塩類を混在させると、相互の間
で化学反能が起こり、沈殿物を生成するからである。植
物の「根分け法」は従来から行われているが、それは、
或る程度成長させた幼植物の根を人手によって、セパレ
ータ（３）の両側に割り振る作業を伴っていたので、根
を傷め易く活着しにくいものであった。本発明によれ
ば、植付けられる植物は、種子及び幼植物並びに、差し
木のできる植物であれば、植物の種類を問わず、全て植
物植付け用スポンジ（７）に挿入しておくだけで発根し
生長する。植物は時間の経過と共に、より多くの生活物
質を求めて、補助栽培槽（２）の槽内から液肥ポット
（４）の内部に多くの根を侵入させ、塩類が槽内に希釈
拡散されるのを待たずに、直接この場所で吸収するよう
になる。従って、槽内の培養液濃度は暫時低下し、「最
終的」には養分を含まない用水のみとなる。「用水」の
みに浸漬された根は、「水」に対する選択吸収特性の能
力を発揮できる「条件」が整えられた事になり、気温や
湿度及び日射量の変化による、葉面における蒸散量の変
動に対応し、植物体内の「膨圧」を保つことができるの
で、「水分」不足等の“葉だれ”を起こすことなく、活
力に満ちた植物体にすることができる。一方、両側に分
かれてポット（４）内に侵入した根は、両グループの中
に調合された「生活物質の塩類」をバランスを保ちつつ
吸収し、決して、どちらかを多く吸収し、枯死する様な
事はない。植物の生長が旺盛になると、根の呼吸も当然
旺盛になり、要求される酸素量は増大するが、ファン
（８）によって送られた空気が、超音波振動子（５）に
よって発生させられたミストに、豊富に酸素を含ませ、
槽内に充満させてあるので、この酸素を求めて植物の根
は、用水中から分裂し、ミストの充満する空気中に、酸
素を吸収する為の「呼吸根」として伸びて来る。用水の
中から十分に浮き上がった植物の根は、槽内の空間を自
由自在に、くまなく伸びていくが、適当な湿潤をミスト
によって与えられているので、乾燥による枯死はなく、
この空間で吸収された酸素が、ポット（４）内の液中に
侵入した根の部分に送られ、この場所に存在する根の呼
吸を助けている。補助栽培槽（２）の四辺及び下部に貫
通口（１０）を多数設けてあるのは、「呼吸根」の分布
を均一にし主栽培槽（１）内の空間をより有効に利用す
る為である。この様な過程を経て伸びて来た根は、やが
て主栽培槽（１）の底部に到達するが、同様に主栽培槽
（１）の底部にも用水のみの場所が設けてあるので、補
助栽培槽（２）と相まって植物に必要とされる「水」は
全てこの二ヶ所より賄われる。又、旺盛な生長をする植
物の根は、より豊富な生活物質を求めて主栽培槽（１）
の底部に取り付けてある多数の液肥ポット（４）内に深
く侵入する。ここには適当な比率で調合された塩類や、
種類の異なる単一の塩が、各種独立して大量に貯蔵して
あるので、ここに至って植物の根は、生活物質を「選択
できる条件」が完全に整えられた事になり、すべての要
素が「必要な時に必要な量」を、自由に選択し吸収する
事ができる様になる。尚、ここのポット（４）内に侵入
した根にも前述同様に酸素の供給が行われるのは説明の
余地がない。本発明は以上の様に、人為的な操作を加え
る事なく養水分の吸収を、植物自身に委ねて選択させる
ので、培養液の管理が不用である。

【０００６】実施例本発明を用いて植物を生育する場合、従来方式と異なる
点は設置場所を選ばず、「屋内」及び「屋外」を問わず
設置する事が出来る点である。従来方式は装置の構造
上、雨水の侵入が許容できず、「屋内設置」が絶対条件
である。本発明は、雨水の侵入による培養液の流乏等の
問題がなく、侵入した雨水は「余分な水」として排水さ
れるだけである。

【０００７】発明の効果（イ）本発明は、植物の生長に必要な要素を全て槽内に
大量に貯蔵しておき、植物の判断にまかせて選択吸収を
行わせるので、培養液の管理が不用になり、長期に亘る
植物の生育を可能にした結果、収穫量が大巾に向上す
る。（ロ）植物を長期に亘り生育し「巨大化」できるので、
単位面積当たりの設置台数が少なくて済み、従って幼植
物の植付けの手間も省ける。（ハ）培養液を希釈貯留する為の大型タンクや循環ポン
プ等がなく又、栽培槽が少なくて済む為、設置工事費や
維持費が安くなる。（ニ）本発明は、栽培槽の構造上雨ざらしが可能であ
り、温暖な地域においては、ビニールハウスに替えてネ
ットハウスに設置する事ができる。ネットハウスは、台
風等の強い風が吹く時、ハウス内を風が通り抜けるの
で、その構造上ハウス全体に大きな風圧がかからないの
で、押しつぶされる等の被害が発生しない。従って高強
度の骨組みが不用で建設費が安く済む。但し、ハウス内
の植物には多少の被害がでるが、風がネットを通過する
時に、そのエネルギーの多くを失い、被害は軽微なもの
で済む。ネットハウスに替える事によって、夏場の温度
や湿度の過度の上昇を防ぎ、通風を良くする事によっ
て、光合成に必要な炭酸ガスの供給がスムーズに行わ
れ、病気の発生もなく植物の生長が格段に良くなる。（ホ）本発明における濃厚液の希釈法は、自然界に存在
する浸透現象を応用したもので、従来方式の複雑なメカ
ニズムを有する希釈装置に比較して、はるかに高い信頼
性が有り又、コストの面においても低価格化が実現可能
となった。

【図面の簡単な説明】

〔図１〕本発明の平面図である。〔図２〕本発明の横断面図である。〔図３〕本発明の縦断面図である。〔図４〕濃厚液希釈拡散説明図である。

【符号の説明】

（１）主栽培槽（８）外気取り入れフアン（２）補助栽培槽（９）ドレン弁（３）セパレータ（１０）貫通口（４）液肥ポット（１１）濃厚液貯蔵容器（５）超音波振動子（１２）仕切り（６）蓋（１３）遮断膜（７）植付用スポンジ

【手続補正書】

【提出日】平成６年２月９日

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】発明の名称

【補正方法】変更

【補正内容】

【発明の名称】植物の自然選択吸収水耕栽培装置その
２

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（イ）植物の根を生育させる栽培槽を主栽
培槽（１）と、補助栽培槽（２）で構成する二重構造と
し、補助栽培槽（２）を主栽培槽（１）に内蔵し、両栽
培槽共にたん水可能な構造とする。（ロ）内蔵される補助栽培槽（２）は、セパレータ
（３）で二分割された構造とし、分割された各々の底面
に液肥ポット（４）及び、超音波振動子（５）を取り付
ける。そして栽培槽全体に蓋（６）をかぶせる。蓋
（６）にはセパレータ（３）が中心になる様に開口を設
け、ここに植物を植込む為の、植付用スポンジ（７）を
取り付ける。（ハ）超音波振動子（５）によって発生させられたミス
トを、栽培槽内全体に拡散させる為の、外気取り入れフ
ァン（８）を設ける。（ニ）補助栽培槽（２）には、植物の根が底部及び側面
より主栽培槽（１）の下部に侵入できる様に、貫通口
（１０）を設けておく。（ホ）主栽培槽（１）の底部に、液肥ポット（４）を多
数設けておく。（ヘ）素焼等の不完全な半透膜で作られた濃厚液貯蔵容
器（１１）に、植物の生長に必要な要素を、複数調合し
たもの及び、一種類づつの化合物をそれぞれ濃厚液と
し、充てん密閉する。そして主栽培槽（１）の下部に取
り付けられた液肥ポット（４）の底部に浸漬しておく。（ト）補助栽培槽（２）に取り付けられた液肥ポット
（４）には、植物の生長に必要な要素を二つのグループ
に分け、濃厚液として調合し、濃厚液貯蔵容器（１１）
に充てん密閉し、それぞれ別々の液肥ポット（４）に浸
漬しておく。（チ）液肥ポット（４）の上部には、多孔質の材料を用
いて、上下二段に分けて、仕切り（１２）を設ける。そ
して上段と下段の間から養水分を排水できる構造にする
と共に、植物の根の侵入による排水管の目詰まりを防止
する為、養水分は通すが植物の根は通さない遮断膜（１
３）を設け、排水が容易に行なへる構造とする。（リ）液肥ポット（４）に設けられた上下二段の仕切り
の間から、排水される養水分の量を調節する為のドレン
弁（９）を設ける。以上の如く構成された、植物の自然
選択吸収水耕栽培装置（その２）