JPH0653033B2 - 水耕栽培方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は水耕栽培方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の水耕栽培法では栽培植物の茎また
は幹が挿通される植穴を有する培養床の下方に培養液を
貯溜したり、流動させたりするためのプールが設けら
れ、上記栽培植物の根部の大部分がそのプール内の培養
液に浸漬されるようになった湛液方式が一般化してい
る。該湛液方式は培養液量が多く緩衝能が大きいため栽
培植物の成育条件は安定しているが、その反面根圏の条
件を調節することが難しく、作物の特徴を生かす高品質
生産のための手段が少なく、制御のための負荷が大きく
生産品は画一化する傾向にある。また根部への空気の流
通が不充分になる欠点があり、夏期に培養液の温度が上
昇するとその傾向は一層顕著となり、根部の酸素不足や
更に根腐れが生じたり、作物の品質が落ち、採取後の日
持ちが悪くなる欠点がある。

【０００３】また上述のようにプールを備えた湛液方式
に代わり、培養液の下方に根部を受け止めるベッドを設
け、平面状の床でその長手方向に僅かに傾斜を保ち、根
部が浸漬されない様に少しずつ培養液を流しながら栽培
するＮ．Ｆ．Ｔ方式やベッド上の根部に培養液を散布し
ながら栽培する噴霧式水耕栽培方法がある。噴霧式水耕
栽培方法は根部への肥料、水分、酸素の供給条件が最適
とされているが、反面ベッド上の液量が少ないため、緩
衝能が無く温度差に弱く、真夏の日中におけるベッド内
温度の上昇は急激で栽培植物の成育はさらに不安定にな
っていた。このような不都合を補うべくベッド上に培養
液を吸収するスポンジを設けるようにした従来技術も知
られている（例えば実公昭５１−１２３５４号公報）。

【０００４】更に、上記培養液の下方のスポンジベッド
に代え、培養液を僅かに貯溜できるように波板構造の底
床を設けた構造も提案されている（例えば、特開昭５２
−１１７７３２号公報）。しかし、こうした従来技術は
いずれも養根空間、すなわち培養床と底床との間の空間
が実質的に密閉されており、その結果栽培植物の根部に
対する酸素の供給不足と、培養液噴霧による養根空間の
過湿化によって高温多湿化し、根部の発育不全、場合に
よっては根腐れを来し、このようにして栽培された植物
は採取後非常に日保ちが悪くなるという問題があった。

【０００５】また従来の技術によれば、夏期の培養液温
度の上昇による溶存酸素量の低下、栽培植物の代謝老廃
物の蓄積、病原菌の侵入汚染等、培養液の劣化に対して
の従来技術は熱交換による液温調節と空気吹き込みによ
る溶存酸素の補給等を個々の装置で行うもので、こうし
たことは運用者側でのリスクを避けるため、運用上の機
能を単純化し、装備上での緩衝能の大きい安定性が重要
視されているためである。従って、一定種類の作物に対
しては上記種々の装置の運用手順がマニュアル化され、
画一的な栽培がされており、各農家の創意工夫も活かす
ことができず、例えば収穫される作物の品質も設備に完
全に依存することとなり積極的な農業経営の障害となる
場合もあった。

【０００６】さらに、上記培養液温の要請のための装置
は単純な運用方法に頼る結果、夏期には負荷が過大とな
り、大規模施設では多大のコストを要したり、また水耕
栽培の運用機能の中での積極的な浄化方法は無く、定期
的な培養液の交換と栽培装置の殺菌を行うので上記同様
その経費が嵩んだり、廃液による周囲環境への汚染を引
き起こす等の問題が発生することも考えられる。

【０００７】さらに夏期におけるハウス内栽培植物の茎
葉部や収穫等の作業を行う作業空間の環境を改善するた
めに従来より水の気化冷却を利用したパットアンドファ
ン、ミストアンドファン等の方式による簡易冷房が行わ
れているが、そのためには専用の冷房手段を必要とする
とともに、日中は該冷房手段を連続して運転しなければ
ならず、該冷房に要する経費が非常に嵩み商品単価の比
較的安い農業においては実用価値が低く、また高温多湿
の日本ではハウス内の環境を改善するに不向きであっ
た。以上のような諸々の問題によりこうした水耕栽培を
行っている農家では真夏の生産を休み、一定品質の一定
季節生産を強いられることとなる。

【０００８】この発明は、上述の如き従来の欠点を解消
するために考え出されたものであって、栽培植物の根圏
の各域に適した通気を行うことにより培養液と空気に根
部を充分に接触させられるようにして、根腐れを防止
し、成育状態が良く、採取後の日持ちが良い作物が一年
を通じて安価なコストで得られるようにすることを目的
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するために以下のような水耕栽培方法を採用する。す
なわち、栽培植物の根部を培養床の下方に伸ばすように
その茎または幹を培養床に設けた植穴から挿入し、前記
培養床の下方で前記根部を底床で支持するようにし、前
記培養床と前記底床との間に実質的に密閉された養根空
間を形成し、前記養根空間に培養液を噴射することによ
って栽培植物を育成する水耕栽培方法において、前記底
床の下側の空気を吸引して外気へ排出することと浄化槽
気相部の空気を吸引排出することにより排水管において
培養液の曝気浄化を行うことで、上記培養床に設けた通
気孔を通じて前記養根空間へ外部空気を導入し、栽培植
物の根部に対する酸素供給を行うとともに養根空間の湿
度を調節するようにした水耕栽培方法である。

【００１０】従って、培養床の下方の空気を強制的に吸
引して外部に排出すると、実質的に密閉された養根空間
に通じる培養床の通気孔から外気が導入され、それによ
って養根空間の根部への新鮮な空気（酸素）が供給され
て発育を促進させるのである。 同時に養根空間に導入される外気は、培養液が噴射さ
れ、過湿状態にある養根空間の湿度を大幅に低下させて
湿度を調節することで、その結果、養根空間の根部の吸
収代謝を促し、且つ、根圏の微生物の活性化も図ること
が出来て、栽培植物の成育を一層助長することができる
ことと併せて、浄化槽気相部の空気を吸引するので培養
液が浄化槽や排水管の中で充分に曝気される。

【００１１】そして高温の夏期等においては、養根空間
に導入される外気によって養根空間での気化冷却を促進
させることができ、高温多湿による根部の弱化あるいは
根腐れを回避することが出来、冷却された養根空間の空
気を放出することにより人間の作業環境の改善を安価な
手段で行うことができて一年を通じて効率よく栽培する
ことができるのである。

【００１２】この発明を実施する上で、培養床の通気孔
に対して底床の下側から吸引換気することで、噴出培養
液粒とともに上から下への根に沿った気流にし、養根空
間における長手方向への気圧差を少なく、通気孔よりの
通気量を制限して気流を平均化させている。また浄化槽
からの換気扇による換気量は少なく、底床下側からの換
気扇による換気量は多く、二方法の換気手段を選ぶこと
ができる。そのことで緩衝能のない根部に対して養根空
間の急激な気流を和らげるとともに、強弱の制御が容易
で植物の生長期や季節に適した気流に選択制御すること
ができるのである。

【００１３】

【実施例】以下、この発明を適用した１実施例を図面を
参照しつつ具体的に説明する。図１乃至図３はこの発明
の一実施例を示し、図１はこの発明の一実施例の横断面
図であり、図２は上記一実施例にかかる水耕栽培装置を
有する水耕栽培ハウスの縦断面図であり、図３はこの水
耕栽培ハウスの平面図である。

【００１４】水耕栽培ハウスＨは図３に示す如くに、例
えば１棟の幅が１０メートル、長さ９６メートルの大き
さを備え、この栽培ハウスＨ内に例えば約４６メートル
の長さと８０センチメートルの幅を有する水耕栽培装置
１が長さ方向に３床ずつ幅方向に６床並べて配置され
る。各水耕栽培装置１は図１に示す如くに、培養床２
と、上下２段の底床３、４と、これらの培養床２と底床
３、４との間に形成されている養根空間５と、この養根
空間５の上部に培養液を噴出する培養液供給手段６とを
備えている。

【００１５】上記培養床２には、図示しない栽培植物の
茎又は幹が挿通される植穴７が適当な間隔をおいて形成
されている。この培養床２の下方で上記栽培植物の根部
を支持する上段の底床３は、その幅方向に波うっている
波形鉄板で形成され、幅方向の中央部３ａから両側斜め
下方向に八字状に傾斜する傾斜部３ｂを有し、また、下
段の底床４はこれら傾斜部３ｂの両外側に適当な間隔を
おいた位置から幅方向中央下方向に逆八字状に傾斜させ
られている２枚の波形スレート材で形成されている。上
記傾斜角度は、波板の谷部に各ノズル６ｂから噴出され
る培養液が僅かに溜まる程度に保たれ、且つ底床３及び
底床４によって形成される下段の養根空間５を空洞３０
と換気扇３１への高通気構造とするため上段底床３は波
形鉄板で２０°に、下段底床４は市販のスレートで３０
°に保ち通気量を高めている。そのことで長さ方向に長
い培養床の気圧差を少なく、上記上段の養根空間５の通
気量を平均させるようにしている。これら底床３、４に
はそれぞれの波形の上面の谷部分で形成された多数の凹
部８が形成されている。下段の底床４の中央には角型の
溝９が設けられている。また底床３、４の上面は凹部に
密着させた防水膜（図示せず）で覆っている。

【００１６】上記培養液供給手段６は水耕栽培装置１の
ほぼ全長にわたり上段の底床３の上記中央部３ａ上に延
長されているパイプ６ａと、これらの長手方向に適当な
間隔をおいて立設されている多数のノズル６ｂとを備え
ている。このノズル６ｂから噴出された培養液は水粒と
なって、養根空間５の湿度を高めて落ち各底床３、４の
各凹部８に所定量ずつ貯溜される。また、ノズル６ｂか
ら噴出された培養液によって先に凹部８に貯溜されてい
た古い培養液が洗い流され、各底床３、４を伝わって上
記溝９に集められる。

【００１７】図３に示す如くに、上記溝９の下側の土中
には排水管１０が埋設されており、上記培養床２及び底
床３、４の位置側方の土中に埋設されている浄化槽兼培
養液貯溜槽１１内の上部に形成された気相部１２にこの
排水管１０の先端が連通させられている。この気相部１
２は上記槽１１の上方に配置された換気扇１３の吸入口
に連通されている。また、上記槽１１内の下部の液相部
１４には、上記培養液供給手段６のポンプ６ｃにフィル
タ１５を介在させた導管１６を介して上記パイプ６ａが
接続されている。上記溝９に回収された古い培養液は養
根空間５の空気とともに排水管１０を 介して上記槽１
１に吸引され、土中に埋設された上記排水管１０の中及
び上記槽１１の落とし口付近まで養根空間５から吸入さ
れた空気と混合されて曝気浄化される。さらに、浄化槽
１１内で沈澱されて老廃成分が分離される。このように
して老廃成分が分離され、また必要時期、特に夏期に培
養液冷却装置（図示せず）で地下水によって冷却され再
生された培養液は再度培養液供給手段６によって養根空
間５に供給される。

【００１８】尚、上記培養床２と底床３、４はその長手
方向に適当な間隔を置いた多数の箇所で土中に植設され
ている支持枠１１によって支持されている。また、上記
培養床２と底床４との両外側縁どうしを結ぶ隙間を蓋１
７、気密遮断膜１８ａおよび側壁１８ｂで覆い、この隙
間を通って養根空間５にゴミ等の異物が混入したり、培
養液が養根空間５外に滲み出したり蒸散したり水温変化
することが防止され、培養液の汚染や蒸散による消失や
温度変化が減少させられている。

【００１９】上記換気扇１３で浄化槽兼培養液貯溜槽１
１の気相部１２を介して上記養根空間５から吸い出され
た空気に相当する量の空気を養根空間５に補充するため
に上記培養床２に通気孔１９が形成される。この通気孔
１９は前記ノズル６ｂから噴射される培養液粒と補充さ
れる空気との接触効率を高めるため、ノズル６ｂの上部
至近距離にある培養床２に設け、ゴミよけ用の篭２０で
覆われている。

【００２０】さらに、上記底床３と底床４との間で形成
される空洞３０から換気扇３１で引かれた空気とともに
ハウスＨ内に送出され、該ハウスＨ内の空調に用いられ
る。すなわち、気化冷却された空気が前記換気扇３１で
強制的にハウスＨ内の作業空間に放出されて該作業空間
を冷却し、その上培養床の容積が大きくなるので風量を
多くすることができ、ハウスＨ内の気温を充分に下げる
ことができ、夏期には４０℃以上に及ぶ高温下での作業
者の苦痛を軽減することができる。

【００２１】また、この換気によって新しい空気が養根
空間５に導入されるが通気孔１９と培養液噴射ノズル６
ｂ付近が狭く至近に位置していることから、導入された
外気が噴射培養液粒により養根空間５の中で効率よく加
湿、気化されながら根部に接触し、水分、肥料、酸素を
供給し、湿度調節し更に気化冷却される。 そして換気扇１３による浄化槽気相部１２よりの換気は
排水管１０を介しているためにその換気量は少なく、従
って養根空間５の気流による空調効果も緩やかで植物の
幼苗期に適した環境となっている。植物の生長に従い空
洞３０からの換気扇３１の換気を加えることで養根空間
５の空調効果は強力となるが、養根空間５への外気の導
入量を制限することで栽培植物の生育期や季節に応じて
制御することもできる。

【００２２】そして、高温の夏期等においては、ハウス
の窓を開放することにより養根空間に導入される低湿度
の外気によって、養根空間５の気化冷却を促進させるこ
とができ、高温多湿による根部の弱化あるいは根腐れを
回避することが出来、栽培植物の成育を助長するもので
ある。例えば実施例のしそ（大葉）の挿芽栽培では培養床２の
植穴７より挿穂を挿入し、切断部を底床３の凹部８の僅
かな培養液中に浸漬されても根は養根空間５の茎から太
い空間根が出始め、次第に植穴７を頂点にマングローブ
のように円錐状に垂れ下がり吸収や代謝活性の高い空間
根が発達し、樹齢が進んでも充分な酸素供給と湿度調節
された養根空間５の中で根は絶えず剥離分解と再生が行
われている。底床３上の根は凹部８に沿って伸び、下方
へ段状、網状になって薄く広がって行くが、培養床２の
上部の茎葉部の繁茂に比べて根量は少なく過度に密集せ
ず根腐れは発生しなかった。また底床３の広範囲に分布
する多数の凹部８の培養液を充分吸収できることから、
換気流による水分不足も補われ、適湿が保持され根部に
直接通風する上での障害を防止している。この結果栽培
植物の生長が良くなり、また採取後の日持ちも長くなる
のである。

【００２３】尚、上記培養液の供給及び換気扇の吸引排
気は間欠的に行えば充分であるが、湿度を適度に調節す
るため、そして排水管の中で充分曝気浄化が行われるた
めに同時運転でポンプ休止後、培養液が戻る時間（ほぼ
３〜４分）換気することが望ましく、上記両手段の運転
を根圏の環境に合わせて運用することができ、農家の創
意工夫により種々の品種の生産に向くように応用するこ
とができる。

【００２４】また、こうした根圏の湿度調節と昇温抑制
と充分な酸素供給は栽培植物の根部の養分吸収代謝機能
を高めるとともに、根圏微生物の活性化を促し、有用微
生物を添加して栽培装置全域を有用微生物相にすること
で病原菌の侵入を忌避し栽培植物の老廃物の分解を速
め、排水管の中での培養液の浄化と合わせて運用の中で
培養液が劣化せず、少量でも安定することから培養液の
経時変化で栽培植物の成育情報が正確になるとともに培
養液制御の負荷が少なく培養液制御機能が高められ作用
が迅速となり、作物に適した肥料組成の制御による高品
質生産が出来るようになるのである。

【００２５】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、栽培植物
の茎または幹が挿通される植穴を有する培養床と、この
培養床の下方で上記栽培植物の根部を支持する底床との
間に養根空間を形成し、この養根空間の空気を底床の下
方から強制的に吸引することにより湿度調節されること
から、養根空間で栽培植物の根部が培養液と空気、すな
わち肥料、水分、酸素をバランスよく吸収できるように
してあるので、根圏微生物の活性化とともに肥料組成制
御による高品質生産が可能となり、培養液の浄化も同時
に行えるので周囲の環境汚染や根腐れを防止できる。

【００２６】また、通気孔からの空気流入と、温度と養
分管理された培養液が全体の栽培植物の根部に同時に均
一安定供給できることから、四季を通じて安定した根部
環境が得られ、また大規模な生産にも適することとな
る。さらにハウス内の作業空間の冷房も本発明による方
法によれば通常の運用の中で行うことが出来、省エネル
ギー、省資源の要請に充分応えられる栽培方法である。

【００２７】このように充分な空気成分と養分の吸収が
確保されることから、育成状態が良く、採取後、市場に
出されてからの日保ちが格段に長い（通常しそ葉で４〜
５日のところが２週間ぐらいになる）作物が得られるの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の要部縦断面図である。

【図２】上記実施例にかかる水耕栽培装置を有する栽培
ハウスの断面図である。

【図３】その水耕栽培ハウスの平面図である。

【符号の説明】

１ 水耕栽培装置 ２ 培養床 ３，４ 底床 ５ 養根空間 ６ 培養液供給手段 ７ 植穴 ８ 凹部 １７ 蓋 １８ａ 気密遮断膜 １８ｂ 側壁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 栽培植物の根部を培養床の下方に伸ばす
   ようにその茎または幹を培養床に設けた植穴から挿入
   し、前記培養床の下方で前記根部を底床で支持するよう
   にし、前記培養床と前記底床との間に実質的に密閉され
   た養根空間を形成し、前記養根空間に培養液を噴射する
   ことによって栽培植物を育成する水耕栽培方法におい
   て、 前記底床の下側の空気を吸引して外気へ排出することと
   浄化槽気相部の空気を吸引して外気へ排出することによ
   り、排水管において培養液の曝気浄化を行うことで、上
   記培養床に設けた通気孔を通じて前記養根空間へ外部空
   気を導入し、栽培植物の根部に対する酸素供給を行うと
   ともに養根空間の湿度を調節するようにしたことを特徴
   とする水耕栽培方法。
2. 【請求項２】 上記養根空間へ導入された外気により、
   噴射された培養液の気化を促進し、養根空間の冷却を行
   うようにしたことを特徴とする請求項１に記載の水耕栽
   培方法。
3. 【請求項３】 上記底床の下側の空気を吸引排出する換
   気及び浄化槽気相部の空気を吸引排出した空気をハウス
   内栽培植物の茎葉部及び作業空間へ放出することによ
   り、ハウス内の空調を行うことを特徴とする請求項１ま
   た２に記載の水耕栽培方法。