JPH10229752A - 植物の栽培方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 稲、野菜、樹木、芝生等の植物の栽培方法及
び装置に関し、根圏域に空気、活性ガス、水、栄養物
質、殺菌剤等を効率良く供給できるようにする。 【解決手段】 大気圧下で溶解する気体の量より多い量
の気体を溶解した加圧水を、植物が栽培される土壌中に
圧送して大気開放することにより、加圧水の中に溶解し
た気体を土壌中に拡散させる。気体には通常は空気を用
い、必要によりエチレンガスやオゾン等を添加する。加
圧水には肥料質や殺菌剤などを混入できる。上記方法を
実施するには、植物を栽培する土壌中に周面に多数の小
孔２１を有する散水管７を配置しておき、この散水管に
加圧型気体溶解装置で気体を溶解した加圧水を給送する
のが効果的である。散水管７として圧力調整機構２２を
付設したものを用いることにより、水及びこれに溶解し
た気体や肥料等を均一に供給することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水田に植えられた
稲、畑で栽培される野菜や麦、庭園や果樹園の樹木、ゴ
ルフ場の芝生、庭やプランターに栽培された草花等の植
物の栽培方法及びその方法を実施するための装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】植物は土壌中に根をはり、根から生育に
必要な水や栄養物質を吸収する。植物が健全に生育する
ためには、根を健全に生育させる必要がある。そのため
には、根の代謝機能を高めてその生育を促進すること、
根をはった土壌の部分（以下、「根圏域」という。）に
水や栄養物質を充分に含ませて、根が必要な時に必要な
量を吸収できる環境にすること及び根圏域で病害虫や病
原菌を繁殖させないこと等が必要である。

【０００３】根の代謝機能を高めるために、従来から、
根圏域に空気ないし酸素を供給する方法が行われてい
る。根圏域への空気ないし酸素の供給は、水田において
は用水を流れる間に充分空気を溶解した水を用水から取
り入れることにより、また畑においては散水時に水を空
気中に飛散することにより空気を溶解して供給すること
により行われるが、より積極的に、根圏域に埋設した散
気管に空気を供給する方法、ゴルフ場の芝生においては
細長い杭で小さな縦孔を一定間隔で多数開ける方法（バ
ーチドレイン法）などが採られている。縦孔を開ける方
法は、縦孔によって空気が土壌の深部（根圏域）まで浸
透しやすくする方法である。

【０００４】一方、根圏域に水や栄養分を与える方法と
しては、水田においては用水の水を流入すると共に肥料
を散布する方法、畑やゴルフ場の芝生の場合には液肥の
混入した水をスプリンクラーや散水パイプ等により散水
する方法、散水とは別に粒状の肥料を散布する方法等が
ある。

【０００５】また、根の根圏域での病害虫や病原菌の繁
殖を防止する方法としては、農薬、殺虫剤、殺菌剤等を
そのまま又は水に溶解して散布する方法がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、空気ないし酸
素を根圏域に供給する従来の方法のうち、用水の水や散
水時に水の中に溶解した空気を利用するという方法は、
供給される空気や酸素の量が水への溶解限により限定さ
れ、充分な量を供給できないことがあるという問題があ
る。例えば酸素が根圏域に到達する前に土壌中の微生物
などの呼吸により消費され、特に醗酵の十分に進んでい
ない有機物及び有機肥料を用いた場合に酸素消費が顕著
となり、必要な量の酸素が根まで到達できなくなるとい
う問題がある。

【０００７】また、圧縮空気ないし圧縮酸素を供給する
方法は、根圏域に空気ないし酸素を供給する手段のほか
に、水や肥料を供給するための手段が必要であり、作業
負担が大きくなったり設備費用が過大となるという問題
がある。さらに、小さな縦孔を設ける方法は効果が一時
的であり、風雨などによりすぐに縦孔が塞がってしまう
という問題がある。

【０００８】また、粒状の肥料を散布する方法は、土壌
の表層に通気性の悪い層が形成されて、根に空気ないし
酸素が供給されないという問題がある。また、散水量が
過剰であると、水が土壌の隙間を塞いで根圏域への空気
ないし酸素の移動を阻害して根腐れを起こしたり、硫化
水素などの有害ガスが発生して、植物の栽培上いろいろ
な不都合を生ずる。

【０００９】また、根圏域に病害虫や病原菌が侵入ない
し発生した場合、土壌表面への農薬ないし殺菌剤等を散
布しても、農薬等が土壌表面で吸着ないし分解されてし
まい、根圏域にまで到達せず、そこに繁殖する病害虫や
病原菌を死滅させることができないという問題がある。

【００１０】本発明は上記問題を解決することを課題と
しており、根圏域に空気や酸素、必要があれば活性や消
毒作用を有するガス、水、栄養物質、殺虫剤ないし殺菌
剤を充分に供給することができ、根を健全に生育させる
ことができる植物の栽培方法及びこの方法の実施に好適
な栽培装置を提供することを課題としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の植物の栽培方法
は、大気圧下で溶解する気体の量より多い量の気体を溶
解させた加圧水を、植物が栽培される土壌中に圧送して
大気開放することにより、加圧水の中に溶解した気体を
土壌中に拡散させることを特徴とするものである。ここ
でいう気体とは、通常植物が呼吸に必要とする酸素や光
合成に必須の炭酸ガス及びそれらを共に含む空気、植物
の生長の促進や抑制若しくは側根の発根促進若しくは呼
吸作用の促進その他の生育に影響を及ぼす植物ホルモン
のガス体、又は植物の生育を早めるエチレンガス、植物
病害虫や病原菌などを殺菌するオゾンガス、酸化エチレ
ンガス又は塩素ガスなどである。エチレンガス、オゾン
ガス、酸化エチレンガス、塩素ガスなどの使用量は数ｐ
ｐｍであるから、ガスボンベの圧力を利用して加圧水に
容易に溶解できる。

【００１２】請求項２記載の植物の栽培方法は、加圧水
に溶解した気体が空気であることを特徴とするものであ
る。空気は植物が最も必要とする酸素及び二酸化炭素を
含んでおり、安価かつ安全である。

【００１３】請求項３記載の植物の栽培方法は、加圧水
に栄養物質が混入されていることを特徴とするものであ
る。栄養物質としては、肥料やミネラル等がある。

【００１４】請求項４記載の植物の栽培装置は、大気圧
下で溶解する気体の量より多い量の気体を溶解した加圧
水を製造する加圧型気体溶解装置６と、周面に多数の小
孔２１を有する散水管７と、前記加圧型気体溶解装置で
製造された加圧水を散水管７に導く管路８とを備えてお
り、散水管７は植物が栽培される土壌１に配置されてい
ることを特徴とするものである。

【００１５】加圧型気体溶解装置としては、加圧された
棚段塔、充填塔、シャワー塔、気泡塔等を用いた気液接
触機構、耐圧容器中で加圧気体に接触した液体を攪拌す
るもの、小型耐圧容器中で加圧された液体と気体を高速
攪拌混合するもの、送液ポンプなどにより液体を加圧し
つつ気体と混合攪拌するもの、気体透過性の膜を隔てて
液体と気体とを接触させるものなどがある（特開平８−
８９７７１号、特開平８−１５５４３６号公報）。

【００１６】請求項５記載の植物栽培装置は、散水管７
に圧力調整機構２２が付設されていることを特徴とする
ものである。圧力調整機構としては、多数の障壁要素を
設けて迷路状の蛇行流路とし、流動方向を変化させて流
れに抵抗を生じさせ、累積的に圧力損失を発生させて流
出を無圧力化していくもの（点滴器）が好ましい。

【００１７】

【作用】請求項１記載の発明は、根圏域５に気体を溶解
した加圧水を噴出させるものであるから、加圧水の圧力
は噴出によって圧力解除され、加圧水に溶解した気体が
小さな気泡になって根圏域５に放出される。従って、空
気その他の気体を植物の根の生育に極めて重要な根圏域
に集中して供給することができる。以下に重要な気体の
加圧水１リットルに対する溶解度（２０℃の場合）を表
にして示す。各種の気体の水に対する溶解度は、その種
類により差があるが、水圧に比例して溶解度が上がる。

【００１８】たとえば、酸素の水に対する溶解度は水温
２０℃、常圧（１ｋｇｆ／ｃｍ² ）で水１リットル当た
り約３１ｃｍ³ であるが、８ｋｇｆ／ｃｍ² の加圧下で
は水１リットル当たり約２４８ｃｍ³ である。したがっ
て、酸素を十分に溶解した８ｋｇｆ／ｃｍ² の加圧水を
常圧環境下へ１リットル吐出すると、約２１７ｃｍ³の
酸素が放出される。その他の気体も水圧に比例して溶解
度が高くなる。そして、いずれの気体の加圧水も常圧環
境下へ吐出した場合、常圧１ｋｇｆ／ｃｍ² に対する溶
解量を超える量の気体が放出されることになる。

【００１９】

【表１】 各種気体の加圧水１リットルに対する溶解度（ｃｍ³ ）（２０℃の場合） 1(常圧) 4 8 12 ───────────────────────────────── エチレン 122 488 976 1464 空気 19 76 152 228 酸素 31 124 248 372 炭酸ガス 880 3520 7040 10560

【００２０】請求項２記載の植物の栽培方法は、空気を
溶解した加圧水を用いるので、安価かつ安全に酸素及び
二酸化炭素を供給することができる。空気の加圧水１リ
ットルに対する溶解度は上記表１に示されており、酸素
又は炭酸ガスのボンベを使用して供給しても良いが、コ
ストがかかるうえ煩雑であるから、空気の利用が望まし
い。

【００２１】請求項３記載の植物の栽培方法は、加圧水
に栄養物質を混入したので、酸素、水、栄養物質の供給
を一度に行うことができる。

【００２２】請求項４記載の植物の栽培装置は、加圧型
気体溶解装置６で製造した加圧水を管路８により土壌中
に配置された散水管７に供給するものであり、散水管７
が土壌中に配置されているので、加圧型気体溶解装置６
を適時動作させることにより、根圏域の最も好ましい位
置に直接水と酸素を供給することができ、加圧型気体溶
解装置６を設定した時間にオンオフさせる制御装置を設
けることにより、作業の自動化も極めて容易である。

【００２３】また必要に応じて肥料等の栄養物質を混入
することも可能であり、植物病害虫、病原菌などの予防
ガスあるいは殺菌、殺虫性のある塩素ガスを溶解させて
供給することも可能である。さらに、微量のエチレンガ
スを溶解させて適量供給することにより、側根の発根を
促進させることができる。各種の栄養物質やガスを混合
するか否かを決める制御弁を設けることにより、これら
の栄養物質やガスの供給量や供給タイミングも自動的に
制御することができる。

【００２４】請求項５記載の植物の栽培装置は、散水管
７に圧力調整機構２２を付設したので、長い散水管７を
使用してもその散水管に沿う領域に均一に加圧水を供給
することができ、１本の散水管７で広範囲の根圏域５を
カバーすることができ、散水管の設置作業や設置コスト
も安価にできる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１ないし図３は本発明の第１実
施例を示したものである。以下、畑の土壌１に大根等の
主根２を形成する植物３を植えた場合を例にとり説明す
る。主根２の下方部には側根４が放射状に伸びており、
主根２と側根４とを囲む土壌領域は植物の生育に極めて
重要な働きをする土壌領域であり、根圏域５と呼ばれて
いる。本実施例の栽培装置の加圧型気体溶解装置６は、
植物３が栽培された土壌１の表面に設置されており、複
数本の散水管７が根圏域の下部に平行に配置されてい
る。加圧型気体溶解装置６と散水管７とは管路を形成す
る耐圧管８によって連結されている。耐圧管８は下方に
分配管９を備えており、この分配管のそれぞれに前記散
水管７の基端が連結されている。

【００２６】加圧型気体溶解装置６の詳細は図３に示さ
れており、吸込口が給水管１１に連結されたポンプ１２
の吐出口に繋ぎ管１３を介して接続されている。繋ぎ管
１３には軸方向に位置をずらして２本の枝パイプ１４、
１５が連結されており、上流側の枝パイプ１４はバルブ
を介してコンプレッサ１６に接続され、下流側の枝パイ
プ１５はバルブを介してポンプ１２の吐出圧より高い圧
力に加圧された薬液槽（例えば薬液ボンベ）１７に接続
されている。コンプレッサーによって高圧空気が製造さ
れ、枝パイプ１４を流れてポンプ１２から吐出された加
圧水と一緒になる。加圧型気体溶解装置６は、加圧水の
流れを乱したり攪拌することにより、加圧水に高圧空気
を溶解する装置であり、その排出口にバルブを有する接
続管１８を介して加圧タンク１９が連結されている。こ
の加圧タンク１９にバルブを介して耐圧管８が連結され
ている。加圧タンク１９の上部には溶解しなかった高圧
空気を逃がすための空気弁が設けられている。

【００２７】散水管７は、先端が閉鎖された合成樹脂製
のホースであり、散水管７はその側面に一定間隔で小孔
２１が設けられている。小孔を設ける最適間隔は栽培す
る植物によって変わり、大根のような主根を有するもの
は、その下方に小孔２１が位置するように設けるのが最
適である。散水管７の中には０．３ないし１．５ｍ間隔
で圧力調整機構２２が設けられている。

【００２８】この圧力調整機構２２は１本の散水管に設
けた複数の小孔２１からの加圧水の吐出量を均一にする
ものであり、各小孔からの吐出量を均一にすることによ
り栽培される植物の成長度合や成熟の時期を一定にする
ことができ、収穫作業を能率良く行うことができる。散
水管の任意の１つに土壌の水分検出センサ３３を設け、
根圏域の水分量を検出することができるようにしておく
のがよい。

【００２９】図４は本発明の第２実施例を示したもので
ある。本実施例の散水管は、携帯型であり、先端を円錐
形に形成した刺入管２４を備えている。刺入管の上端に
はバルブを介して加圧タンク１９が設けられており、加
圧タンクの上面にはコントロールボックス２５が設けら
れている。コントロールボックスの側面には水平方向に
延びるハンドル２６が固着されており、ハンドルの先端
に操作レバー２７が設けられている。加圧タンク１９は
台車に搭載された加圧型気体溶解装置から延びる耐圧管
８に接続されている。刺入管２４の先端には加圧水を噴
射する透孔２９が対称に開口しており、刺入管の中間に
は刺し込み量を調整するストッパ３１が固着され、その
上方に加圧水の噴射による土壌の吹き上がりを防止する
円板３２が設けられている。

【００３０】植物の生長度に合わせてストッパ３１の高
さを調整し、刺入管２４を根圏域５に差し込み、操作レ
バー２７を操作する。操作レバーによりバルブが開放さ
れ加圧タンク１９の加圧水が透孔２９を介して根圏域に
一気に噴射される。噴射された加圧水は圧力開放され、
加圧水の中に溶解している空気が細かい気泡となって根
圏域５に拡散する。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の側面図

【図２】第１実施例の平面図

【図３】加圧型気体溶解装置の模式図

【図４】第２実施例の斜視図

【符号の説明】

６ 加圧型気体溶解装置 ７ 散水管 ８ 耐圧管 21 小孔 22 圧力調整機構

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 大気圧下で溶解する気体の量より多い量
   の気体を溶解した加圧水を植物が栽培された土壌中に圧
   送して大気開放することにより、加圧水中に溶解した気
   体を土壌中に拡散することを特徴とする、植物の栽培方
   法。
2. 【請求項２】 加圧水中に溶解した気体が空気であるこ
   とを特徴とする、請求項１記載の植物の栽培方法。
3. 【請求項３】 加圧水が栄養物質及び／又は薬剤を混入
   した加圧水であることを特徴とする、請求項１又は２記
   載の植物の栽培方法。
4. 【請求項４】 大気圧下で溶解する気体の量より多い量
   の気体を溶解した加圧水を製造する加圧型気体溶解装置
   (6) と、周面に多数の小孔(21)を有する散水管(7) と、
   前記加圧型気体溶解装置で製造した加圧水を散水管(7)
   に導く管路(8) とを備えており、散水管(7) は植物が栽
   培される土壌中に配置されていることを特徴とする、植
   物の栽培装置。
5. 【請求項５】 散水管(7) が圧力調整機構(22)を付設し
   た散水管であることを特徴とする、請求項４記載の植物
   の栽培装置。