WO2024224663A1

WO2024224663A1 - 植物総体の栽培装置および栽培方法

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Publication number: WO2024224663A1
Application number: PCT/JP2023/038947
Authority: WO
Inventors: 國介田中; 明木下; 亮長谷川; 稜山本
Original assignee: Gcj Co Ltd
Current assignee: Gcj Co Ltd
Priority date: 2023-04-28
Filing date: 2023-10-27
Publication date: 2024-10-31
Anticipated expiration: 2025-10-28
Also published as: TWI877869B; TW202442117A

Abstract

土壌を用いることなく、根系において液相根と気相根とを分離して発生させることができる植物総体の栽培装置および植物総体の栽培方法を提供することにある。天井面に少なくとも一つの貫通孔１６を備え、栽培液体２５を貯留する遮光筐体１１と、遮光筐体１１の内面のうち、少なくとも内側面の一部に設置した毛管力を示す内面体３１，３２と、からなる植物総体５０の栽培装置１０である。

Description

植物総体の栽培装置および栽培方法

　本発明は植物総体の栽培に利用できる栽培装置及びこれを用いた栽培方法に関する。

　従来、現在の植物工場に使用される植物総体の栽培装置は、広大な土地、大型の設備や装置、そして、大型の設備や装置を稼働させるためのエネルギーを必要とする。さらには、光、水および酸素の供給のための管理システムを適切に運転しなければならない。
　すなわち、現在の植物工場を運転するためには、高い技術力と豊富な資金力を兼ね備えることが求められる（特許文献１参照）。
　一方、植物工場の設置が真に要求される場所としては、十分な水の補給が期待できない場所や、災害を受けた直後で作物を栽培することができない場所などが挙げられる。

国際公開ＷＯ２０１９／０６９８２６号

　しかしながら、現在の植物工場を、水の補給ができても狭い土地や今後被災から復興する場所などに設置することは、経済的な観点から容易でないという課題がある。

　植物には、（１）幹、茎、枝、葉など、土壌栽培において地上部に存在する植物本体；（２）土壌栽培において地下部に存在する根系；（３）花、実、果実等；（４）種子；（５）香りなど；および（６）薬効成分等の生成物で構成され、ここでは、全体を「植物総体」という。なお、この明細書において、便宜上、（１）植物本体を構成する茎から、「地下茎」を除外し、（２）根系に「地下茎」を含ませることとする。
　植物総体において「茎」とは、維管束植物において、植物本体の軸となり、葉や果実などを支持し、根からの水分や養分を葉や果実に送り、葉で生産された養分を根に送る器官である。養分を根に貯蔵する食用または薬用植物として、例えば、サツマイモ、ヤマイモ、ダイコン、ニンジン、カブ、ゴボウ、薬用人参などが挙げられる。
　また、「地下茎」とは、土壌栽培において地下に発生する茎の変態のひとつであり、根と同様に植物総体を支持する機能があり、さらに、養分を貯蔵する機能を有する植物もある。養分を地下茎に貯蔵する食用または薬用植物として、例えば、ジャガイモ、キクイモ、コンニャク、サトイモ、クワイ、タマネギ、ショウガ、ユリネなどが挙げられる。

　植物総体のうち根系には、植物本体を支持する役割、植物総体の生育に必要な養分および水分を吸い上げる役割、地上部で光合成により産生されたデンプンを始めとする糖質や植物の生長調節物質、各種薬効成分を合成および貯蔵する役割があることが知られている。根系のうち、成熟した太い根は主に支持する役割を担い、若い根および根毛が、表面積を増やすことによって効率的に土壌から水分および養分を吸収することは知られている。さらに、酸素不足になると根腐れを起こして植物総体が枯れてしまうことが知られている。

　しかしながら、根系の役割について、根系は土壌中に隠れているので直接目視確認することができず、土粒を取り除いても土壌中での各種形態の根の分布が分からない。また、水耕栽培では根系の目視観察ができたとしても、根系の全体が流動する水中にあるため、水分吸収する部位と酸素吸収する部位とを区別できず、現在、詳細な究明はされていないのが実情である。

　本発明者らは、「セラミック栽培装置」（特開平１０－１５０８７１号公報）を開発したときの知見をもとに、植物総体のうち、特に、根系の働きに着目して、さらなる研究を続けたところ、そもそも植物の生育に土壌は不要であり、根部からの水分、養分および酸素を含む空気の吸収と、植物総体を物理的に支持する手段さえあれば、どこでも植物栽培は可能なのであることが確認された。
　より詳しくは、セラミック筒の内壁に接触する根の部分からは水分を吸収するが、接触していない側には根毛が多く存在していた。すなわち、根には、水分の多い側、すなわち液相に向けて成長して、主に水分および養分を吸収する根部と、気相に向けて成長して、主に空気中の酸素を吸収すると推測される根部とが存在することが確認された。
　本発明においては、主に水分および養分を吸収する役割を担う形態の根部を「液相根」と称し、主に酸素を吸収する役割を担う形態の根部を「気相根」と称する。

　従来の土壌栽培では、土粒が団粒構造を形成していることが理想的である。土粒または団粒同士の間に間隙があり、土壌中の水量が多いときは、根系全体が土粒または団粒に吸収された水分および間隙内に存在する液相から水分や養分を吸収し、水量が少ないときは、根の一部は、セラミック栽培のように土粒の表面に接して、液相根として水分や養分を吸収し、土粒または団粒同士の間隙では、気相根として空気中の酸素を吸収しているものと推察され、すなわち、土壌栽培された植物の根系には気相根と液相根とが無秩序に存在していると考えられる。

　本発明者らは、根系において、液相根の発生部位と気相根の発生部位とを分離して、それぞれの部位で、液相根で液相から水分や養分を吸収させ、気相根で気相から空気中の酸素を吸収することができれば、液相の溶存酸素が欠乏しても、気相根の存在により、植物総体の根系としては酸素不足になることがないと考えた。
　そこで、本発明者らは、土壌を用いることなく、根系において液相根と気相根とを分離して発生させることができる植物総体の栽培装置及びそのような植物総体の栽培方法を提供することを課題とした。
　ここで、「植物総体の栽培」とは、香りなど；酸素放出およびCO2吸収；周囲環境の湿度や温度の和らぎなどの目的で、植物総体を利用するために、植物を工業的に育成することを含む。

　本発明者らが新たに開発した植物総体の栽培装置は、前記課題を解決すべく、
　天井面に少なくとも一つの貫通孔を備え、栽培液体を貯留する遮光筐体と、
　遮光筐体の内面のうち、少なくとも内側面の一部に設置した毛管力を示す内面体と、からなる構成としてある。
　すなわち、毛管力を示す内面体を内面に備えた遮光筐体内に、栽培液体である停滞水として貯留することを特徴とする。遮光筐体の内部空間域では、大量の根系が、内面体に接触することなく発育し、芋類や根菜類等が蓄積される。
　本明細書において、毛管力とは、重力に逆らって水を上部に運ぶ能力、すなわち、毛管現象による吸引能をいう。毛管力を示す内面体の内部における微細構造および、その内面体の材質に対する水の濡れ性が、毛管力に影響する。

　本発明においては、毛管力を示す内面体を内面に設置した遮光筐体を使用するが、植物総体への水分供給は、遮光筐体内の栽培液体である停滞水を使い、内面体の毛管水は遮光筐体の内部空間域の湿度および温度を制御するために使用される。
　本発明に係る栽培装置および栽培方法を用いると、根系のうち液相に存在する部位は、液相から水分および養分を吸収する液相根として生育し、気相に存在する部位は、気相から酸素を吸収する気相根として生育する。その結果、土壌栽培や従来の水耕栽培とは異なり、液相根および気相根のそれぞれを統合し、かつ、適切な相にて別々に生育することが可能となる。このため、栽培液体である停滞水の溶存酸素が欠乏して、液相根から酸素を吸収することができなくなっても、気相根が継続的に酸素を吸収するので、植物総体の根系が酸素不足になることがない。
　また、本発明に係る栽培装置は、植物総体を支持するための手段として貫通孔を有するので、土壌栽培で必要とされる支持根は必須でなく、液相根および気相根の総量が大幅に増加する。

　したがって、本発明による植物総体の栽培装置は、植物の種類や大きさや、植物の形態に限定されることなく、様々な原基に対して適用することができる。植物の形態とは、根部を有する形態および、根部を有さないが、再生育可能な植物のあらゆる形態（例えば、種子、球根、地下茎、地上茎、芽、不定芽、腋芽、葯、花糸、穂、葉、挿し穂、小苗、大苗、りん片、子房、胚珠、胚、花粉、不定胚、不定根、培養植物体などの植物組織もしくは植物細胞）を含む。

　本発明に係る一態様の植物総体の栽培装置は、
　天井面に少なくとも一つの貫通孔を備え、栽培液体を貯留する遮光筐体と、
　遮光筐体の内面のうち、少なくとも内側面の一部に設置した毛管力を示す内面体と、からなる構成としてある。

　遮光筐体には、栽培液体の水位を調整する水位調整手段を接続しておいてもよい。

　遮光筐体は、箱形状の遮光筐体本体と、この遮光筐体本体の上方開口部を被覆し、かつ、着脱可能な蓋体とで構成しておいてもよい。

　遮光筐体本体の開口縁部のうち、対向する開口縁部に架け渡した複数本の吊り下げ具に、蓋体を架け渡して吊り下げおいてもよい。

　貫通孔は、スリット形状の長孔であってもよい。

　遮光筐体の側面のうち、少なくとも一つの側面に開閉可能な扉を設置しておいてもよい。

遮光筐体の内側面全面に内面体を設置してもよい。

　遮光筐体の蓋体の内面のうち、貫通孔を除く内面に内面体を設置してもよい。

　遮光筐体の底面全面に、植物総体に栽培液体を供給できる保水力を有する内面体を敷設しておいてもよい。

　遮光筐体の内面のうち、少なくとも内側面に取り付けた少なくとも1つの保持具を介し、遮光筐体に内面体を脱着可能に設置しておいてもよい。

　遮光筐体の内側面に、内面体を立て掛けて斜めに配置しておいてもよい。

　遮光筐体の底面に、植物総体を載置する載置台を設置してもよい。
　載置台は、内面体と同一の素材で形成してもよい。
　載置台は、スノコで構成してもよい。

　内面体は、非金属無機質固体材料の焼成物であって、空隙である連通孔を含み、焼成物全体に対する空隙率が１０～８０％（vol／vol）であり、前記空隙の平均孔径が３μｍ以下であって、孔径３μｍ以下の空隙が体積比で全空隙の７０％以上であることが好ましい。

　遮光筐体に、遮光筐体の上面に向けて光を照射する光源を備えた照光筐体を積み重ねておいてもよい。

　遮光筐体の上方に、前記遮光筐体の上面に向けて光を照射する光源を備えた照光ユニットを配置してもよい。

　本発明に係る一態様の植物総体の栽培方法は、
　前述の植物総体の栽培装置を用いる、植物総体の栽培方法であって、少なくとも
　　栽培液体を貯留する遮光筐体の内面のうち、少なくとも内側面の一部に毛管力を示す内面体を設置し、前記遮光筐体内に前記植物総体の根系を包含できる空間域を形成する工程；
　　前記空間域を形成する工程の前または後、前記遮光筐体に栽培液体を給水する工程；
　　遮光筐体内に貯留した栽培液体中で、液相から水分および養分を吸収する根部を生育する工程；および
　　前記遮光筐体の空間域の内部に存在する水分および酸素中で、気相から酸素を吸収する根部を生育する工程
を含む、植物総体の栽培方法を提供する。

　遮光筐体の底面に設置した載置台に、植物総体を設置して栽培してもよい。

　遮光筐体に貯留する栽培液体は、水または栽培対象である植物総体の育成に要求される養分を含んだ養液であって、停滞水であってもよい。

　養分は、窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウムおよび硫黄から選択される必須多量元素、鉄、マンガン、ホウ素、亜鉛、モリブデン、銅、塩素、ニッケルから選択される必須微量元素、または、ケイ素、ナトリウム、コバルトなどから選択される有用元素であることを特徴とする。

　本発明に係る栽培装置および栽培方法によれば、植物総体の育成に土壌は不要となるので、広大な土地、大型の設備や装置、そして、大型の設備や装置を稼働させるためのエネルギーを必要とすることなく、安価に、どんな場所でも誰でも植物工場を稼働させることができる。
　土壌栽培では、特定の場所に束縛されるだけではなく、収穫した後、根系に付着した土を除去するための作業が必要となり、出荷までに手間がかかる。
　しかし、本発明によれば、土壌による束縛も土壌からの不純物の影響も受けることがなくなれば、工業的に植物総体を製造し、その化学合成力を利用して目的の物質を収穫する技術の開発を活発化することができ、植物に目的物質を合成させるのに必要な養分を適宜補給し、効率的に目的の成分を合成させるために、根からの吸収が直接的かつ効率よく行うことができる。
　要するに、本発明による土壌不要の植物栽培技術は究極のグリーンケミストリーの入口であり基礎となる技術である。

本発明に係る植物総体の栽培装置の第１実施形態に係る全体斜視図である。図１で図示した栽培装置の部分断面拡大斜視図である。図１で図示した栽培装置の使用状態を示す部分断面拡大斜視図である。図１で図示した栽培装置の使用状態を示す縦断面図である。本発明に係る植物総体の栽培装置の第２実施形態を示す縦断面図である。本発明に係る植物総体の栽培装置の第３実施形態を示す斜視図である。図６に図示した栽培装置を正面から見た縦断面図である。図６に図示した栽培装置を左側面から見た縦断面図である。本発明に係る植物総体の栽培装置の第４実施形態を示す斜視図である。図９に図示した栽培装置の横断面斜視図である。本発明に係る植物総体の栽培装置の第５実施形態に係る縦断面図である。本発明に係る栽培装置の実施例１を示す写真である。実施例１において光源から照射された光量子束密度を測定した結果を示す平面図である。実施例１において光源から照射された光の波長を分析した結果を示す写真である。本発明に係る栽培装置の実施例１で使用された内面体である焼成体断面の電子顕微鏡写真である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例１のジャガイモの状態変化を示す写真を含む図表である。図１６の図表に掲載された写真の部分拡大図である。本発明に係る栽培装置の実施例２を示す図である。実施例２において光源から照射された光量子束密度を測定した結果を示す平面図である。実施例２において光源から照射された光の波長を分析した結果を示す写真である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例２のジャガイモの状態変化を示す写真を含む図表である。図２１の図表に掲載された写真の部分拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例３に係るウコンの状態変化を示す写真を含む図表である。図２３の図表に掲載された写真の拡大図である。図２３の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例４に係るショウガの状態変化を示す写真を含む図表である。図２６の図表に掲載された写真の拡大図である。図２６の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例５に係るトウモロコシの状態変化を示す写真を含む図表である。図２９の図表に掲載された写真の拡大図である。図２９の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例６に係るダイズの状態変化を示す写真を含む図表である。図３２の図表に掲載された写真の拡大図である。図３２の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例７に係るナタネの状態変化を示す写真を含む図表である。図３５の図表に掲載された写真の拡大図である。図３５の図表に掲載された写真の拡大図である。図３５の図表に掲載された写真の拡大図である。図３５の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例８に係るバジルの状態変化を示す写真を含む図表である。図４０の図表に掲載された写真の拡大図である。図４０の図表に掲載された写真の拡大図である。図４０の図表に掲載された写真の拡大図である。図４０の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例９に係るハッカの状態変化を示す写真を含む図表である。図４５の図表に掲載された写真の拡大図である。図４５の図表に掲載された写真の拡大図である。図４５の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例１０に係るアオシソの状態変化を示す写真を含む図表である。図４９の図表に掲載された写真の拡大図である。図４９の図表に掲載された写真の拡大図である。図４９の図表に掲載された写真の拡大図である。図４９の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例１１に係るイチゴの状態変化を示す写真を含む図表である。図５４の図表に掲載された写真の拡大図である。図５４の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例１２に係るカラタチの状態変化を示す写真を含む図表である。図５７の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例１３に係るチャノキの状態変化を示す写真を含む図表である。図５９の図表に掲載された写真の拡大図である。図５９の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例１４に係るパッションフルーツの状態変化を示す写真を含む図表である。図６２の図表に掲載された写真の拡大図である。図６２の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例１５に係るイチジクの状態変化を示す写真を含む図表である。図６５の図表に掲載された写真の拡大図である。図６５の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例１６に係るウラルカンゾウの状態変化を示す写真を含む図表である。図６８の図表に掲載された写真の拡大図である。図６８の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例１７に係るワタの状態変化を示す写真を含む図表である。図７１の図表に掲載された写真の拡大図である。図７１の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例１８に係るミニトマトの状態変化を示す写真を含む図表である。図７４の図表に掲載された写真の拡大図である。図７４の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例１９に係るキュウリの状態変化を示す写真を含む図表である。図７７の図表に掲載された写真の拡大図である。図７７の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例２０に係るナスの状態変化を示す写真を含む図表である。図８０の図表に掲載された写真の拡大図である。図８０の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例２１に係るキンレンカの状態変化を示す写真を含む図表である。図８３の図表に掲載された写真の拡大図である。図８３の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例２２に係るキキョウの状態変化を示す写真を含む図表である。図８６の図表に掲載された写真の拡大図である。図８６の図表に掲載された写真の拡大図である。本発明の栽培装置および栽培方法を用いて栽培した実施例２３に係るダイズの状態変化を示す写真を含む図表である。図８９の図表に掲載された写真の拡大図である。図８９の図表に掲載された写真の拡大図である。

　本発明に係る栽培装置の第１実施形態を、図１ないし図４の添付図面に基づいて説明する。
　第１実施形態に係る栽培装置１０は、遮光筐体１１と、栽培液体２５を一定の水位で供給する水位調整手段２０とからなり、図示しない光源と共に使用される。そして、第１実施形態に係る栽培装置１０では、植物総体５０のうち、根菜植物であるジャガイモを栽培する場合について説明する。
　遮光筐体１１の底面には載置台３０が設置され、その内側面および蓋体１５の内面には内面体３１，３２が設置されている。

　本発明に係る植物総体５０の栽培装置１０および栽培方法を用いれば、土壌不要なので、場所の制限がなく、いつでもどこでも誰にでも所望する植物を栽培することができる。
　また、根系が土壌に隠されていないため、根系のなかでも、特に、根毛の働きを直接観察することができるので、植物の生態の研究がより一層発展する。
　さらに、研究開発から商品化、事業化まで（地域実装、社会実装）一貫した「同じ製造方法」で成長させるので、実装化および産業化するまでの期間が短縮され、あらゆる最先端技術（ITはもちろん光技術、ナノテク、遺伝子の編集技術など）と簡単にコラボ可能である。特に、植物の移動はもちろん、同一性、同質性、清潔性、再現性など科学的な手法を取り入れることができ、そのことが新しい技術開発につながる。
　したがって、本発明を基礎として、新たなコンセプトの「植物工場」を立ち上げることができ、植物の栽培が地上に限定されず、光合成に必要な光さえあれば、豊富な水の供給が期待できない乾燥地帯や被災地のみならず、車両、貨車、船舶、航空機等の限られた空間、さらには、宇宙ステーションや他の惑星など宇宙空間での設置を実現する発明を生み出す推進力となるという利点がある。

　遮光筐体１１は、遮光筐体本体１２と、この遮光筐体本体１２の上方開口部を被覆する蓋体１５とで形成されている。
　遮光筐体本体１２は、断面略コ字形の箱体であり、その片側側面に設けた開口部１３には上開きで開閉可能な扉１４が設置されているが、扉１４は必要に応じて設けることが好ましい。扉１４を開閉することにより、遮光筐体１１内において栽培される植物総体５０、例えば、ジャガイモの種イモ５１の観察・管理が容易となり、発生・成長した子イモ５４の収穫が容易になる。
　なお、遮光筐体本体１２と蓋体１５との境界、開口部１３と扉１４との境界は、外部から光が射し込まない密閉構造となっている。

　遮光筐体１１の形状・大きさは、栽培対象となる植物総体５０に依存するが、植物総体５０の根系および生育した地下貯蔵器官（貯蔵根（例えば、サツマイモ、ヤマイモ、ダイコン、カブ、ニンジン、ゴボウ、高麗人参）、地下茎（例えば、ジャガイモ、サトイモ、タマネギ、ニンニク、ウコン）など）を包含することができる空間域を有していればよく、限定されない。
　さらに、栽培対象となる植物総体５０の根系、生育した地下貯蔵器官および地下茎を包含できる空間域を有していれば、特に限定されず、直方体形状にかぎらず、例えば、立方体形状、円柱形状、円錐台形状、四角錐台形状、あるいは、縦断面において、例えば、略半円形、略三角形、略台形、略六角形の筒形状であってもよく、栽培植物および栽培環境に応じて適宜、選択できることは勿論である。

　蓋体１５は、前記遮光筐体本体１２の上方開口部を被覆して遮光できる形状を有し、２分割可能な２枚の板状体で構成されているが、１枚の単板で形成してもよい。蓋体１５が２分割可能であれば、栽培対象である植物総体５０の管理・出し入れが容易になる。特に、根系が肥大したときに扉１４を開放して植物総体５０の根系を観察でき、回収することが容易になるので好ましい。蓋体１５は、その中央に植物総体５０の茎５２が通過できる貫通孔１６を設けてある。貫通孔１６は、例えば、丸穴、楕円孔、三角孔、四角孔、スリット形状の長孔、または、これらを適宜組み合わせて形成してもよい。
　前記貫通孔１６は、植物総体５０の茎５２を支持するために、植物総体５０の地上部を貫通させるだけではなく、光を取り入れる役割も担っている。前記貫通孔１６の位置は、特に限定されないが、前記遮光筐体１１の中心軸上にあることが好ましい。前記貫通孔１６の形状は特に限定されず、その外形寸法は、栽培対象とする植物総体５０の幹や茎５２が収まる大きさであればよく、例えば、１～１０ｃｍである。本発明の栽培装置では、例えば、ジャガイモを栽培する場合、貫通孔１６の直径を１５ないし６５ｍｍに成形できる。
　なお、遮光筐体１１は、貫通孔１６を除き、外部からの光の射し込みを防止できるように密閉されている。
　また、貫通孔１６がスリット形状の長孔である場合には、植物総体５０の茎が成長して貫通孔１６から葉を出したときには、植物総体５０の茎の部分を除いて遮光シートを貼り、光の射し込みを防止することが好ましい。ジャガイモから発生したストロンが光に当たって茎に変成することを防止するためである。

　水位調整手段２０としては、例えば、ボールタップが挙げられるが、必ずしもこれに限らず、例えば、水位センサーと電磁弁とを組み合わせて調整するものであってもよい。
遮光筐体１１内の底面には、水位調整手段２０で水位を調整された栽培液体２５が貯留される。
　水位調整手段２０は遮光筐体１１内に図示しない給水口を介して直接、栽培液体２５を注入してもよく、補給管２３を介して遮光筐体１１内の奥側にも栽培液体２５を給水してもよい。栽培液体２５の養分の偏りを防止し、植物総体５０の生育を均一にするためである。

　前記栽培液体２５は、水、または、水に栽培対象である植物総体の生育に要求される養分を含んだ養液であってよい。
　前記栽培液体２５は停滞水でよく、前記栽培装置１０に流水機構や酸素補給機構は不要であるが、それらの機構を付加することは排除しない。

　載置台３０は、栽培対象とする植物総体の根系の肥大部位、すなわち、貯蔵根（サツマイモ、ヤマイモ、ダイコン、カブ、ニンジン、ゴボウ、高麗人参）や地下茎（ジャガイモ、サトイモ、タマネギ、ニンニク、ウコンなど）などが液体内に深く浸漬することを回避するため、肥大部位を載置しつつ、液相根が液体中に浸るように形成できることが好ましい。
　載置台３０は、後述する内面体３１，３２と同質の素材で形成してもよいが、必ずしもこれに限らず、例えば、ステンレス製棒材を、いわゆるスノコ状に形成したものであってもよい。
　要するに、栽培する植物総体５０、例えば、ジャガイモの種イモ５１の下部表面が栽培液体２５に深く浸漬せずに成長できればよく、その素材、形状は問わない。

　内面体３１，３２は、遮光筐体１１に貯留する栽培液体２５を毛管現象で吸い上げて蒸散させることにより、遮光筐体１１内の湿度および温度を一定に維持するために使用される。
　内面体３１の素材は、有機質固体材料、非金属無機質固体材料、パルプ、紙、織布、不織布、微多孔質体などの単体もしくはこれらを組み合わせて製造することができる。
　前記内面体３１，３２のひとつの具体例として、非金属無機質固体材料の焼成物であって、空隙である連通孔を含み、該空隙の平均孔径が３μｍ以下であり、孔径３μｍ以下の空隙が体積比で全空隙の７０％以上であり、焼成物全体に対して１０～８０％（vol／vol）の空隙率を有する微多孔質焼成物であってもよい。

　前記内面体３１，３２は、遮光筐体１１内部の湿度および温度を安定化させる機能を有する。
　湿度は、植物総体５０を育成するときの湿度範囲であって、２０～１００％の範囲で調節される。
　温度は、育成対象とする植物総体５０にとって適切な温度であって、自然または温度制御装置により、外部から調節される。本発明の栽培装置１０には、温度制御装置を必ずしも付属させる必要はないが、必要に応じて付属させてもよい。
　このような機能を有する内面体３１，３２として、例えば、２０℃において、内面体３１，３２を形成する素材の単位重量あたり０．００５～５００倍量、好ましくは０．０１～１００倍量、さらに好ましくは０．０２５～５０倍量、最も好ましくは０．０５～５倍量（重量／重量）の水を保持し得る吸水能を有する。内面体３１，３２を形成する素材は、例えば、空隙径０．０２～９００μｍ、好ましくは０．０５～８０μｍ、さらに好ましくは０．１～９μｍ、最も好ましくは０．２～５μｍの連通する孔を、当該微多孔質体に対して０．０５～１、好ましくは０．２～０．４の空隙率（体積／体積）で有する微多孔質体であれば、特に限定されるものではない。

　また、前記内面体３１，３２は、前記の特性を有するものであればよいが、好ましくはオートクレーブなどの高温高圧滅菌処理や、強アルカリ性、強酸性、高温、低温、高塩濃度、加圧、減圧、有機溶媒、放射線照射または重力を加える等の種々の栽培条件または培地条件に耐性の材質からなり、例えば１０号土、磁器２号土（城山セラポット株式会社）、村上粘土（新潟県産）、三河陶土（有限会社丸俊セラミック）などの非金属無機質固体材料などを通常の方法に従って混練、成型、焼成することによって得られる多孔質体や、ポリビニルアルコールフォーム、ポリウレタンフォーム、ポリスチレンフォーム、塩化ビニル樹脂フォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、フェノール樹脂フォーム、ユリア樹脂フォームなどの連続気泡型プラスチックフォーム材料を材質とするものが挙げられる。特に非金属無機質固体材料を、微多孔質であって、水分を吸収および放出し易い多孔質体とする場合には、例えば、ペタライト、アルミナなどを５０～６０重量％含有させて焼成することが好ましい。なお、一般的に、前記のペタライトとしては、７６．８１重量％のＳｉＯ２、１６．９６重量％のＡｌ２Ｏ２、４．０３重量％のＬｉＯ２、０．２６重量％のＫ２Ｏ、１．９４重量％の不可避的不純物を含むものが好ましい。また、非金属無機質固体材料には、粉状無機質発泡体を含有させておいてもよい。さらに、本発明に係る栽培装置１０に用いる内面体３１，３２は、吸水した場合においても実質的にその強度が低下しないもしくは形状が変化しない素材で構成されることが望ましい。非金属無機質からなる焼き物であれば構造が安定しているが、育成対象の植物によっては、紙製や布製からなる内面体３１，３２も有用である。

　非金属無機質固体材料の成型方法としては、例えば、鋳込み成型、押し出し成型、プレス成型、ろくろ成型などの当該技術分野で知られている成型方法が挙げられるが、特に大量生産およびコスト削減の見地から押し出し成型が好ましい。また、成型後の乾燥は、当該技術分野で知られている通常の方法および条件を用いて行うことができる。つづく成型体の焼成は、通常行われている条件および方法であれば特に限定されるものではないが、例えば、所望の空隙が得られやすい酸化焼成などを選択し得、焼成温度は１０００℃～２０００℃、好ましくは１１００℃～１５００℃、より好ましくは１１５０～１２５０℃、最も好ましくは１２００℃である。非金属無機質固体材料の焼成温度が１０００℃未満である場合には硫黄成分が残留し易く、一方、２０００℃を超える場合には所望の吸水性が得られない。

　一方、連続気泡型プラスチックフォームを材質とする微多孔質体の成型方法としては、例えば、溶融発泡成型、固相発泡成型、注型発泡成型などの方法が挙げられる。溶融発泡成型の主な工程は、溶融混練、未発泡シート成型、加熱発泡または押し出し発泡、冷却、裁断および加工である。固相発泡成型では、ポリマーを固相または固相に近い状態で発泡させる。また、注型発泡成型では、液状原料（モノマーまたはオリゴマー）を使用して大気中で反応させながら注型して発泡させる。また、連続気泡型プラスチックフォームを発泡させるためには、一般的に発泡剤が用いられる。

　本発明による栽培装置１０は、植物総体５０を支持するための支柱またはスリーブをさらに含むことができる。
　また、栽培対象である植物総体５０の栽培を種子，球根または種イモの形態から開始する場合、前記栽培装置１０は、種子，球根または種イモ用の載置台３０を設置してもよい。前記載置台３０の寸法は、対象とする種子，球根または種イモが載置でき、かつ、前記遮光筐体１１の内部に収容できればよい。前記種子，球根または種イモから発生した幹、茎、枝、葉など植物本体が、前記遮光筐体１１の高さ未満である期間、前記蓋体１５に形成された貫通孔１６からの光に向かって成長するように誘導する支持体（図示せず）を備えていてもよい。
　同様に、栽培対象である植物総体５０の栽培を前記遮光筐体１１の高さ未満の小苗の形態から開始する場合、前記蓋体１５に形成された貫通孔１６からの光に向かって成長するように誘導する支持体（図示せず）を備えていてもよい。

　栽培対象とする植物総体５０の根系の肥大部位、すなわち、貯蔵根（サツマイモ、ヤマイモ、ダイコン、カブ、ニンジン、ゴボウ、高麗人参）や地下茎（ジャガイモ、サトイモ、タマネギ、ニンニク、ウコンなど）などが栽培液体に接触することを回避するため、肥大部位を載置しつつ、液相根が栽培液体中に浸る載置台を設けてもよい。

　本発明に係る植物総体５０の一例として、表１に示す。
［表１］

　本発明に係る植物総体の栽培方法について説明する。
　本発明に係る植物総体の栽培方法は、
　前述の植物総体の栽培装置を用いる、植物総体の栽培方法であって、少なくとも
　　液体を貯留する遮光筐体の内面のうち、少なくとも内側面の一部に毛管力を示す内面体を設置し、前記遮光筐体内に前記植物総体の根系を包含できる空間域を形成する工程；
　　前記空間域を形成する工程の前または後、前記遮光筐体に栽培液体を給水する工程；
　　遮光筐体内に貯留した栽培液体中で、液相から水分および養分を吸収する根部を生育する工程；および
　　前記遮光筐体の空間域の内部に存在する水分および酸素中で、気相から酸素を吸収する根部を生育する工程
を含む栽培方法を提供する。

　本発明による植物総体５０の栽培方法は、遮光筐体１１に貯留する栽培液体の底面に設置した載置台３０に、植物総体５０の根部、特に、肥大部位、すなわち、貯蔵根や地下茎などを載置し、植物総体５０を育成するのに適した環境を形成することを主目的とする。
　本発明において、「植物総体を育成するのに適した環境」とは、土壌不要としつつ、２０～１００％ＲＨの湿度を保ち、栽培対象とする植物総体５０の根に、主に水分および養分を吸収する「液相根」の領域と、主に酸素を吸収する「気相根」の領域とを、分離して育成できる空間域を意味する。この空間域には、前記遮光筐体１１の底面に貯留する栽培液体２５由来の水分および、酸素、窒素、二酸化炭素等の気体成分が含まれる。貫通孔１６を介し、前記気体成分は遮光筐体１１の内外での通気は可能である。また、空間域内の温度は、栽培対象とする植物総体５０に適切な温度範囲にあればよく、根系が外気と不完全であるが隔離されているため、急激な温度変化がなく、特別な温度管理機構は必要ではないが、必要に応じて付属させてもよい。

　前記水分は、前記遮光筐体１１の底面に貯留する栽培液体２５から直接供給され、および／または、遮光筐体１１の内側面に設置された前記内面体３１，３２に存在する空隙である連通孔から毛管作用により吸い上げられた前記栽培液体２５からも供給される。

　前記内面体３１，３２を備えた遮光筐体１１内では、液相根は前記遮光筐体１１の底面に貯留する栽培液体２５に浸り、気相根は栽培液体２５に接しない。
　なお、本発明者らが開発したセラミック栽培（特開平１０－１５０８７１号公報）とは異なり、本発明による植物総体５０の栽培方法では、いずれの根部も前記内面体３１，３２を備えた遮光筐体１１の内側面に接して生育することを必要としない。ただし、徒長した根が遮光筐体１１の内面に接することは排除しない。

　前記遮光筐体１１に貯留する栽培液体２５は、水または栽培対象である植物総体５０の育成に要求される養分を含んだ養液であって、流動している必要はなく、溶存酸素が欠乏しやすい停滞水である。したがって、本発明において、酸素を補給するために、栽培液体２５を流動させる流水機構も、栽培液体２５に直接酸素を補給する酸素補給機構も必要がない。本発明による栽培方法によれば、主に酸素を吸収する「気相根」が十分に育成されるからである。
　前記植物の育成に要求される養分は、炭素、水素および酸素の他、少なくとも窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウムおよび硫黄の必須多量元素であり、さらに、鉄、マンガン、ホウ素、亜鉛、モリブデン、銅、塩素、ニッケルの必須微量元素、ケイ素、ナトリウム、コバルトなどの有用元素を包含する。

　本発明による植物総体５０の栽培方法において、前記植物総体５０の栽培は種子，球根または種イモの形態から開始し、本発明による栽培装置１０の中で発根および発芽させることができる。または苗の形態から開始することもできる。

　遮光筐体１１の内面に配置する内面体３１，３２の一つの具体例としては、非金属無機質固体材料の焼成物であって、空隙である連通孔を含み、焼成物全体に対する空隙率が１０～８０％（vol／vol）であり、前記空隙の平均孔径が３μｍ以下であって、孔径３μｍ以下の空隙が体積比で全空隙の７０％以上であることを特徴とする。

　本発明に係る栽培装置１０の第２実施形態は、図５に示すように、遮光筐体１１に断面略Ｔ字形状の位置決め枠体４２を介して照光筐体４０を載置したものである。なお、必要に応じて、遮光筐体１１と、照光筐体４０と、位置決め枠体４２とをそれぞれ分離できるように組み立てることが好ましい。
　照光筐体４０の天井面に設置された光源４１は、遮光筐体１１の蓋体１５に向けて光を照射することにより、植物総体５０を育成する。
　照光筐体４０は直方体形状に限らず、遮光筐体１１に積み重ねることができ形状であることが好ましく、立方体形状の他、例えば、断面半円形、断面台形、断面逆台形、断面三角形、断面六角形の筒形状であってもよい。さらに、照光筐体４０の形状は、他の遮光筐体１１を積み重ねることができる形状であれば、より一層好ましい。

　光源４１は照光筐体４０の天井面に限らず、内側面に設置してもよく、設置する位置、本数、設置方向は必要に応じて適宜、選択できることは勿論である。また、光源４１としては、長尺な形状を有する光源に限らず、スポット的に光を照射するもの、および、これらを組み合わせて使用してもよいことは勿論である。
　光源４１としては、第１実施形態で使用したものと同一であってもよいが、照光筐体４０内の温度上昇を考慮し、第１実施形態で使用したものと同一である必要はなく、異なる光源を組み合わせて使用してもよい。
　光源４１としては、例えば、ＬＥＤランプ、蛍光灯、ハロゲンランプ、ナトリウムランプ、メタルハライドランプ、紫外線ランプ等が挙げられる。

　なお、第２実施形態は、照光筐体４０を除いて第１実施形態とほぼ同様であるので、同一部分に同一番号を付して説明を省略する。

　本発明に係る栽培装置１０の第３実施形態は、図６ないし図８に示すように、前述の第２実施形態と同様、遮光筐体１１に照光筐体４０を搭載したものである。
　遮光筐体１１は、下開き構造の扉１４を備えているとともに、蓋体１５に３個の貫通孔１６を所定のピッチで設けてある。遮光筐体本体１２と水位調整手段２０とは２つの給水口１７，１７（図８参照）を介して連通している。
　遮光筐体１１の上面には照光筐体４０が搭載されている。照光筐体４０には、接続ホース２４を介して水位調整手段２０に接続され、かつ、栽培液体２５を供給する貯水タンク４３を取り付けてある。そして、照光筐体４０の天井面には図示しない光源が設置される。

　なお、第３実施形態は、前述の第２実施形態とほぼ同様であるので、同一部分に同一番号を付して説明を省略する。
　また、前述の実施形態において、温度は、育成対象とする植物総体５０にとって適切な温度であって、自然または温度制御装置により、外部から調節される。このため、本発明の栽培装置１０に温度制御装置を必ずしも付属させる必要はないが、必要に応じて付属させてもよい。

　第２，３実施形態に係る栽培装置１０であれば、複数の栽培装置１０を積み重ねることにより、土地を有効活用でき、狭い土地でも使用できるという利点がある。

　本発明に係る栽培装置１０の第４実施形態は、図９に示すように、支持フレーム６０に遮光筐体１１を搭載した場合である。
　支持フレーム６０は、長方形の底板６１の四隅に立設した支柱６２の上端部に天板として照光ユニット６４を架け渡してある。底板６１の外周縁部は曲げ起してリブを形成してある。機械的強度を高めるためである。さらに、隣り合う支柱６２には補強板６３を架け渡してある。
　照光ユニット６４は光源として、例えば、ＬＥＤ（図示せず）を内蔵するとともに、制御ユニット６５を備えている。そして、照光ユニット６４は、その下面に取り付けた散乱板（図示せず）を介し、内蔵するＬＥＤの光を遮光筐体１１に照射する。前記散乱板は光を乱反射させることにより、ＬＥＤが照射する光の光量を均一化する。

　また、第４実施形態は、図１０に示すように、遮光筐体１１の内側面に断面Ｔ字形の保持具２６と、断面Ｌ字形の保持具２７とを取り付けてある。保持具２６および保持具２７を介して内面体３１(図示せず)を挿入することにより、脱着可能に取り付けできる。

　本実施形態によれば、内面体３１の取り付け作業および取り外しが簡便になり、作業性が向上する。このため、内面体３１の交換やクリーニング作業が容易になり、メンテナンス性が向上するという利点がある。そして、保持具２６,２７は遮光筐体本体１２の内側面に限らず、蓋体１５の天井面に取り付けてもよいことは勿論である。さらに、遮光筐体１１に保持具２６だけを、または、保持具２７だけを取り付けて使用してもよいことは勿論である。

　内面体３１は必ずしも遮光筐体１１の内側面および天井面だけでなく、底面の中央に、柱または仕切り壁のように立設してもよい。このように配置することにより、内部空間域の湿度をより均一に保持できるという利点がある。
　また、内面体３１は、遮光筐体１１の底面に載置台として設置する場合に限らず、遮光筐体１１の底面全面に敷設してもよい。この場合に使用される内面体３１は、所望の毛管力だけでなく、植物総体に栽培液体を供給できる保水力を有するものが好ましい。内面体３１としては、例えば、紙、不織布、発泡性樹脂、微多孔質体などが挙げられる。微多孔質体の具体例としては、例えば、国際公開番号ＷＯ２００４／１０１７３６に開示されたものが挙げられる。
　さらに、内面体３１は、遮光筐体１１の内側面に立て掛けることにより、斜めに配置してもよい。そして、内面体３１を斜めに配置する場合には、蓋体１５の貫通孔１６は蓋体１５の外周縁部に沿って設けておくことが好ましい。前述のように内面体３１を配置すれば、例えば、ニンジン、ダイコン、ゴボウなどが栽培しやすくなる。
　なお、同一部分には同一番号を付して説明を省略する。

　本発明に係る栽培装置１０の第５実施形態は、図１１に示すように、遮光筐体本体１２の開口縁部のうち、対向する両側縁部に、例えば、針金を屈曲して形成した複数本の吊り下げ具２８を所定のピッチで架け渡した場合である。そして、吊り下げ具２８に、例えば、２枚の黒色のプラスチック製ダンボールを突き合わせて吊り下げることにより、蓋体１５を形成してある。また、プラスチック製ダンボールの突き合わせ端面の対向する位置に切り欠き部（図示せず）を形成して貫通孔を形成してある。

　使用するプラスチック製ダンボールは黒色に限らず、例えば、白色透光性を有するものであってもよい。なお、白色透光性のプラスチック製ダンボールを使用する場合には、その表面を、例えば、アルミホィールで被覆して遮光することが好ましい。

　本実施形態によれば、軽量のプラスチック製ダンボールを使用して蓋体１５を形成するので、栽培装置全体を軽量化できるという利点がある。また、本実施形態によれば、栽培植物に応じて適正な高さの内部空間を簡便に形成できるので、1つの遮光筐体本体１２を共用することにより、多種多様な植物を栽培できるという利点がある。このため、栽培植物ごとに遮光筐体１１の形状を変える必要がなくなり、便利になるという利点がある。
　なお、同一部分には同一番号を付して説明を省略する。

　以上、図面を参照して種々の実施形態を詳細に説明したが、本願発明に係る種々の態様について説明する。なお、以下の説明では、一例として、参照符号も添えて記載する。

本発明に係る第１態様の植物総体の栽培装置は、
　天井面に少なくとも一つの貫通孔１６を備え、栽培液体２５を貯留する遮光筐体１１と、遮光筐体１１の内面のうち、少なくとも内側面の一部に設置した毛管力を示す内面体３１，３２と、から構成してある。

本発明に係る第２態様の植物総体の栽培装置１０は、第１態様の植物総体の栽培装置１０において、
　遮光筐体１１に、栽培液体２５の水位を調整する水位調整手段２０を接続した構成としてある。

本発明に係る第３態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１態様または第２態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　遮光筐体１１が、箱形状の遮光筐体本体１２と、この遮光筐体本体１２の上方開口部を被覆し、かつ、着脱可能な蓋体１５とからなる構成としてある。

本発明に係る第４態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第３態様に記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　遮光筐体本体１２の開口縁部のうち、対向する開口縁部に架け渡した複数本の吊り下げ具２８に、蓋体１５を架け渡して吊り下げた構成としてある。

本発明に係る第５態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１態様ないし第４態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　貫通孔１６は、スリット形状の長孔であってもよい。

　本発明に係る第６態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１態様ないし第５態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　遮光筐体１１の側面のうち、少なくとも一つの側面に開閉可能な扉１４を設置しておいてもよい。

　本発明に係る第７態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１態様ないし第６態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　遮光筐体１１の内側面全面に内面体３１を設置してもよい。

　本発明に係る第８態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１態様ないし第７態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　遮光筐体１１の蓋体１５の内面のうち、貫通孔１６を除く内面に内面体３２を設置してもよい。

　本発明にかかる第９態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１態様ないし第８態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　遮光筐体１１の底面全面に、植物総体に栽培液体を供給できる保水力を有する内面体３２を敷設してもよい。

　本発明にかかる第１０態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１態様ないし第９態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　遮光筐体１１の内面のうち、少なくとも内側面に取り付けた少なくとも1つの保持具２６,２７を介し、遮光筐体１１に内面体３２を脱着可能に設置してもよい。

　本発明にかかる第１１態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１態様ないし第１０態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　遮光筐体１１の内側面に、内面体３２を立て掛けて斜めに配置してもよい。

　本発明に係る第１２態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１態様ないし第１１態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　遮光筐体１１の底面に、植物総体５０を載置する載置台３０を設置してもよい。

　本発明に係る第１３態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１２態様に記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　載置台３０を、内面体３１，３２と同一の素材で形成してもよい。

　本発明に係る第１４態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１２態様に記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　載置台３０を、スノコで構成してもよい。

　本発明に係る第１５態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１態様ないし第１４態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　内面体３１，３２が、非金属無機質固体材料の焼成物であって、空隙である連通孔を含み、焼成物全体に対する空隙率が１０～８０％（vol／vol）であり、前記空隙の平均孔径が３μｍ以下であって、孔径３μｍ以下の空隙が体積比で全空隙の７０％以上であることが好ましい。

　本発明に係る第１６態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１態様ないし第１５態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　遮光筐体１１に、前記遮光筐体１１の上面に向けて光を照射する光源４１を備えた照光筐体４０を積み重ねてもよい。

　本発明にかかる第１７態様の植物総体５０の栽培装置１０は、第１態様ないし第１５態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０において、
　遮光筐体１１の上方に、前記遮光筐体１１の上面に向けて光を照射する光源を備えた照光ユニット６４を配置してもよい。

　本発明に係る第１８態様の植物総体５０の栽培方法は、
前述の第１態様ないし第１７態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培装置１０を用いる、植物総体５０の栽培方法であって、少なくとも
　栽培液体２５を貯留する遮光筐体１１の内面のうち、少なくとも内側面の一部に毛管力を示す内面体３１，３２を設置し、前記遮光筐体１１内に前記植物総体５０の根系を包含できる空間域を形成する工程；
　　前記空間域を形成する工程の前または後、前記遮光筐体１１に栽培液体２５を給水する工程；
　　遮光筐体１１内に貯留した栽培液体２５中で、液相から水分および養分を吸収する根部を生育する工程；および
　　前記遮光筐体１１の空間域の内部に存在する水分および酸素中で、気相から酸素を吸収する根部を生育する工程
を含む。

　本発明に係る第１９態様の植物総体５０の栽培方法は、
　第１８態様に記載された植物総体５０の栽培方法であって、
　遮光筐体１１の底面に設置した載置台３０に、植物総体５０を設置して栽培することを特徴とする。

　本発明に係る第２０態様の植物総体５０の栽培方法は、
　第１８態様または第１９態様のいずれかに記載された植物総体５０の栽培方法であって、
　遮光筐体１１に貯留する栽培液体２５は、水または栽培対象である植物総体５０の育成に要求される養分を含んだ養液であって、停滞水であることを特徴とする。

　本発明に係る第２１態様の植物総体５０の栽培方法は、
　第２０態様に記載された植物総体５０の栽培方法であって、
　養分は、窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウムおよび硫黄から選択される必須多量元素、鉄、マンガン、ホウ素、亜鉛、モリブデン、銅、塩素、ニッケルから選択される必須微量元素、または、ケイ素、ナトリウム、コバルトなどから選択される有用元素であることを特徴とする。

　以下に実施例を示して本発明の内容をさらに詳細に説明するが、この実施例は本発明のいくつかの実施形態の一例を示して本発明を説明することを目的とするものであって、本発明がこれらに限定されることを意図するものではない。当業者であれば、この実施形態の変形を容易に想起し得るであろうが、本発明の範囲は、以下に添付する特許請求の範囲およびその変形によって規定される。

　実施例１
（１）栽培装置
　本発明に係る植物総体としては、根系が肥大する植物を育成対象とする。このため、栽培装置の遮光筐体は、育成する植物を支持し、かつ、肥大した根系を収容することができる形状、大きさおよび重量を有する必要がある。このため、実施例１に係る植物総体の栽培装置は、図９に図示するように、長さ９０ｃｍ、巾３０ｃｍ、高さ３０．５ｃｍの遮光筐体と、栽培植物に光を照射する光源とで構成されている。
　遮光筐体本体を被覆する着脱可能な蓋体は、植物を支持するために、その長さ方向の中心線に沿って巾５ｃｍ、長さ６６ｃｍの長孔からなる貫通孔を設けた。なお、ジャガイモの茎が伸びて貫通孔を通過した後は、茎が通過した貫通孔の部分を除き、その他の部分は遮光テープで閉鎖した。
　なお、実施例１に係る遮光筐体には扉は設けられていない。

　遮光筐体の内側面および蓋体の天井面には、横１８．０ｃｍ、縦３０.８ｃｍ、厚さ１．０ｃｍの内面体を適宜、寸法調整して貼着一体化した。なお、内面体の機能・特性の詳細は後述する。
　遮光筐体の底面のうち、貫通孔の直下に位置する底面に載置台を所定のピッチで３か所に設置した。載置台は、前述の内面体を適宜、寸法調整したものを使用した。
　なお、載置台の高さは、必要に応じて内面体の枚数を増やして調節した。

　（２）光源
　遮光筐体の上面から高さ約３５ｃｍの位置に、３本のＬＥＤランプ（６０００Ｋ（ケルビン））を並設し、７時から１９時まで点灯した。なお、当初、室内灯は２４時間点灯していたが、試験２３日目から７時から１９時までの１２時間点灯に切り換えた。
　蓋体の上面に照射される光量子束密度を計測器（apogee社製、ＭＱ－１００）で測定した。測定結果を図１０に示す。光量子束密度の単位はμmol／ｍ２／ｓである。
　最大光量子束密度は１１１（μmol／ｍ２／ｓ）であり、最小光量子束密度は５３（μmol／ｍ２／ｓ）であった。
　光源に含まれる波長分布を波長分布計測器（Ｇｏｙａｌａｂ社製　Ｇｏｓｐｅｃｔｒｏ）で計測し、波長分布計測器の計測結果を示すモニターを写真撮影した。撮影結果を図１１に示す。横軸は波長（単位：ｎｍ）であり、縦軸はエネルギー量を示す分光放射照度（単位：ｍＷ／ｍ2／ｎｍ）である。
　計測結果から、波長４５１ｎｍであるときに分光放射照度が最大となり、最大分光放射照度は３９３ｍＷ／ｍ2／ｎｍであることが判った。

（３）栽培植物
　防カビ対策として薬品処理した３個のジャガイモを載置台にそれぞれ設置した。なお、作業の効率化を図るべく、予め発芽したジャガイモを種イモとした。

（４）栽培液体
　種イモ３個が発根するまでは栽培液体として水を使用した。その場合の、栽培液体の水位は遮光筐体の底面に設置した載置台の表面を超え、種イモの下部が少し浸かる位置までとした。
　発根後には、栽培液体を養液に変更するとともに、種イモの腐敗を防止すべく、合計２枚の内面体を積み重ねて載置台とした。種イモの下部表面と栽培液体の液面とがほぼ一致するように調整した。養液の成分・濃度はジャガイモの成長度合いに応じて調整した。

（５）内面体
　本発明において用いる焼成素材からなる内面体の素材には、三河陶器瓦用粘土R2-6を用いた。三河陶器瓦用粘土R2-6の定量分析（あいち産業科学技術総合センターにて実施）の結果を表２に示した。

［表２］

　三河焼窯元（有限会社丸俊セラミック）にて、微多孔質焼成素材（陶器瓦用粘土R2-6）を板状に形成し、ガス窯内で焼成温度１０９０℃×１３時間焼き／窯出し３０時間の焼成条件下で焼成して、微多孔質焼成体からなる内面体を製造した。内面体の製造条件及び製造した内面体の寸法を表３に示した。また、微多孔質焼成体断面の電子顕微鏡写真を図１２に図示した。

［表３］

　微多孔質焼成体からなる内面体の空隙率および空隙組成は、ろ過型遠心法により、サンプル１つにつき以下の手順で算出した。
（１）対象の微多孔質焼成体サンプルを破砕して、マイクロ遠心チューブ途中で引っかかる寸法のサンプル小片（５～８ｍｍ四方、約０．５ｇ）を得る。
（２）サンプル小片を恒量になるまで乾燥し、乾燥重量Ｗｓを測定し、マイクロ遠心チューブ乾燥重量Ｗｔを測定する。
（３）サンプル小片を２４時間蒸留水に浸漬する。
（４）サンプル小片を取り出し、ティッシュペーパーで表面に付着した水を軽く拭き取り、サンプル小片の含水重量Ｗを測定する。含水重量Ｗからサンプル小片の乾燥重量Ｗｓを差し引いて、サンプル小片の総吸水量Ｗ０（＝Ｗ－Ｗｓ）を求める。
（５）このサンプル小片をマイクロ遠心チューブに投入する。このとき、サンプル小片がチューブ途中で引っかかり、底部に接していないことを確認する。
（６）３，０００ｒｐｍで５分間遠心した後、サンプル小片を取り出し、底部に水が貯留した状態のマイクロ遠心チューブの重量Ｗａを測定する。この重量からマイクロ遠心チューブの重量Ｗｔを差し引いて３，０００ｒｐｍでの脱水量Ｗ３０００（＝Ｗａ－Ｗｔ）を求める。
（７）貯留した水を維持したままのマイクロ遠心チューブに、再度、サンプル小片を投入し、５，５００ｒｐｍで５分間遠心した後、サンプル小片を取り出し、底部に水が貯留した状態のマイクロ遠心チューブの重量Ｗｂを測定する。この重量から底部に水が貯留した状態のマイクロ遠心チューブの重量Ｗａを差し引いて５，５００ｒｐｍでの脱水量Ｗ５５００（＝Ｗｂ－Ｗａ）を求める。
（８）貯留した水を維持したままのマイクロ遠心チューブに、再度、サンプル小片を投入し、８，０００ｒｐｍで５分間遠心した後、サンプル小片を取り出し、底部に水が貯留した状態のマイクロ遠心チューブの重量Ｗｃを測定する。この重量から底部に水が貯留した状態のマイクロ遠心チューブの重量Ｗｂを差し引いて８，０００ｒｐｍでの脱水量Ｗ８０００（＝Ｗｃ－Ｗｂ）を求める。
（８）貯留した水を維持したままのマイクロ遠心チューブに、再度、サンプル小片を投入し、１０，５００ｒｐｍで５分間遠心した後、サンプル小片を取り出し、底部に水が貯留した状態のマイクロ遠心チューブの重量Ｗｄを測定する。この重量から底部に水が貯留した状態のマイクロ遠心チューブの重量Ｗｃを差し引いて１０，５００ｒｐｍでの脱水量Ｗ１０５０００（＝Ｗｄ－Ｗｃ）を求める。
（９）最後に総吸水量Ｗ０から脱水された合計量を差し引いて、１０，５００ｒｐｍでの遠心でも脱水されなかった残水量Ｗｒ（＝Ｗ０－Ｗａ－Ｗｂ－Ｗｃ－Ｗｄ）を求める。
（１０）９個のサンプル小片について上記測定を行い、各測定値の合計を用いて、対象の微多孔質焼成体サンプルを空隙率および空隙組成を算出した結果を表４に示した。

［表４］

　遠心装置の回転中心から自由水面までの距離を回転半径として、表５に示す遠心力と空隙径の対応表に基づき、空隙組成を算出した。ここで、自由水面をマイクロ遠心チューブの上下中央の位置と設定し、それぞれ、３，０００ｒｐｍでは３．５μｍ以上の空隙径を有する孔からの脱水、５，５００ｒｐｍでは１．０μｍ以上の空隙径を有する孔からの脱水、８，０００ｒｐｍでは０．５μｍ以上の空隙径を有する孔からの脱水、１０，５００ｒｐｍでは０．３μｍ以上の空隙径を有する孔からの脱水が起こるとして、空隙組成を算出した結果を表６にまとめた。さらに、この微多孔質焼成体である焼成物全体に対する空隙率は約１３％であった。

［表５］

［表６］

　電子顕微鏡観察の結果および空隙組成の測定により、この微多孔質焼成体からなる内面体の表面には孔径０．２～５μｍ（平均孔径３μｍ）の連通孔が形成されていることが分かった。

　なお、内面体は焼成素材に限らず、繊維質素材、例えば、板状に構成した針金の枠組みに、紙、織物、不織布などの繊維質シートを巻き付けて形成してもよい。
　また、パルプ、糸くずなどの繊維質を板状に押し固めて、内面体を形成することもできる。

　さらに、内面体は、樹脂素材を用いて、前記焼成体素材と同様、特定の連通孔が存在する微多孔質体を形成してもよい。

（６）ジャガイモの栽培環境・期間
　室温２０℃、湿度５０％に設定した屋内に前述の遮光筐体からなる栽培装置を設置し、表１３に示すように、２０２２年１１月２３日～２０２３年３月１９日までの１１６日間、栽培した後、子イモを収穫した。

（７）試験結果
　栽培開始から１５日目には、図１４に示すように、種イモと茎との間で空中に位置する液相根の表面に、綿毛のような多数本の側根が生えていた。綿毛のような側根は、その先端が水中に没していないことから、気相根であると判断できた。水中では液相根が伸長し、地上部は枯れることなく成長していた。
２７日目には、貫通孔から地上部が通過し、４４日目に着花を確認できた。５０日目に着果を確認するとともに、種イモに子イモが着果したことを確認した。
８０日目に子イモが種イモを超える大きさまで肥大し、１１６日目に子イモを収穫した。子イモの重量は１６３．４ｇ、８９．１ｇであった。

　本発明による栽培装置を用いて栽培したジャガイモは良好に生長し、種イモから子イモが発生した。なお、栽培期間中、本発明の栽培装置を用いて栽培したジャガイモの液相根及び気相根の大部分は遮光筐体の内面に接触していなかった。取り出したジャガイモは、藻類などが付着しておらず綺麗な状態であった。

　実施例１から実証されるように、本発明による栽培装置および栽培方法によれば、栽培植物のために複雑な水循環設備を用いることなく、停滞水のみで、水面より上方に気相根を育成し、同時に、水中では液相根を育成できることが確認された。
　すなわち、本発明によれば、植物の良好な生育に影響すると考えられてきた土壌の団粒構造の環境を、土壌を用いることなく再現することができた。
　また、本発明は、土壌を用いないので、栽培終了時には、植物の根部には土壌や藻類などが付着しておらず綺麗な状態であり、煩雑な洗浄作業を行うことなく、そのまま出荷できることが分かった。

　実施例２
（１）栽培装置
　実施例２は図１５に図示するように、実施例１とほぼ同様な遮光筐体からなる栽培装置を使用した。
　遮光筐体の底面のうち、貫通孔の直下に位置する底面に１枚の内面体（厚さ：１．０ｃｍ）からなる載置台を所定のピッチで４ヶ所に設置した。載置台は、前述の内面体を適宜、寸法調整したものを使用した。
　なお、載置台の高さは、種イモが十分に根を出して成長した後は、前記内面体と同一素材で植木鉢形状に形成した焼成体を逆さまに設置して載置台とし、底上げした。

　（２）光源
　実施例１と同一のＬＥＤランプ３本を並設し、７時から１９時まで１２時間、点灯した。なお、室内灯は８から１８時まで１０時間点灯した。
　蓋体の上面に照射される光量子束密度を計測器（apogee社製、ＭＱ－１００）で測定した。光量子束密度の単位はμmol／ｍ２／ｓである。測定結果を図１６に示す。
　最大光量子束密度は２２９（μmol／ｍ２／ｓ）であり、最小光量子束密度は１３４（μmol／ｍ２／ｓ）であった。
　光源に含まれる波長分布を波長分布計測器（Ｇｏｙａｌａｂ社製　Ｇｏｓｐｅｃｔｒｏ）で計測し、波長分布計測器の計測結果を示すモニターを写真撮影した。撮影結果を図１７に示す。横軸は波長（単位：ｎｍ）であり、縦軸はエネルギー量を示す分光放射照度（単位：ｍＷ／ｍ2／ｎｍ）である。
　計測結果から、波長４２８ｎｍであるときに分光放射照度が最大となり、最大分光放射照度は１９８ｍＷ／ｍ2／ｎｍであることが判った。

（３）栽培植物
　防カビ対策として薬品処理した４個のジャガイモを載置台にそれぞれ設置した。なお、作業の効率化を図るべく、予め発芽したジャガイモを種イモとした。

（４）栽培液体
　種イモ４個が発根するまでは栽培液体として水を給水した。栽培液体の水位は遮光筐体の底面に設置した載置台の表面を超え、種イモの下部が少し浸かる深さ（２ｃｍ）とした。
　発根後には、栽培液体を養液に変更した。そして、十分に発根した後に、種イモの腐敗を防止すべく、内面体と同一素材で植木鉢形状に形成した焼成体をひっくり返して設置し、載置台（高さ：７ｃｍ）とした。ただし、液相根は養液に十分に浸かっている状態であった。
なお、養液の成分・濃度はジャガイモの成長度合いに応じて調整した。

（５）内面体
　実施例２に係る内面体は、実施例１と同一であるので、説明は省略する。

（６）ジャガイモの栽培環境・期間
　室温２０℃、湿度５０％に設定した屋内に前述の遮光筐体からなる栽培装置を設置し、表１８に示すように、２０２２年１１月８日から栽培を開始した。そして、栽培試験は、２０２３年４月２８日現在においても継続中である。

（７）試験結果
　栽培開始から６日目に発根し、１２日目には図１９に示すように、種イモから発生した液相根は、その先端部が水中に伸長するとともに、空中に位置する表面には綿毛のような多数の側根が出現していた。綿毛のような側根は、その先端が水中に没していないことから、気相根であると判断できた。２２日目には、貫通孔から地上部が通過し、２８日目には地上部が遮光筐体の表面に葉を展開した。４２日目にストロンが出現し、６３日目に貫通孔を遮光テープで閉鎖した。１００日目に着花を確認するとともに、子イモが着果していることを確認できた。

　本発明による栽培装置を用いることにより、栽培したジャガイモは良好に生長し、種イモから子イモが発生した。本発明の栽培装置を用いて栽培したジャガイモの液相根は遮光筐体の内側面に設置した内面体まで延伸していた。

　実施例３
（ウコン）
　温度２２℃、湿度６０％に設定した室内に実施例１と同一形状の遮光筐体(ＲＢ１型)を設置した。遮光筐体の上方に３本のＬＥＤランプ（６０００Ｋ（ケルビン））を配置し、１４時間点灯して栽培した。
　図２３に示すように、２０２３年６月６日にＲＢ１型の遮光筐体の底面に設置したセラミック板に芽出し済みの２個の種ウコンを載置し、蓋体で根部を遮光した。開始日から２日目に発根し、９日目に芽が伸長するとともに、気相根が出現した。２１日目に地上部が貫通孔を通過した。４３日目に根茎が肥大化を開始し、６２日目に新葉が展開した。９２日目に形成された根茎部が肥大化し続けた。１２１日目に収穫した。収穫した２株のウコンのうち、左側の株のウコンは計７９.０ｇ、右側の株のウコンは計７０．４ｇであった。
　参考のため、図２４に２１日目の出現した気相根の拡大図を示し、図２５に１２１日目のウコンの根部の拡大図を示す。

　実施例４
（ショウガ）
　温度２２℃、湿度６０％に設定した室内に実施例１と同一形状の遮光筐体（ＲＢ１型）を設置した。遮光筐体の上方に３本のＬＥＤランプ（６０００Ｋ（ケルビン））を配置し、１４時間点灯して栽培した。
　図２６に示すように、２０２３年５月２２日にＲＢ１型の遮光筐体の底面に設置したセラミック板に芽出し済みの種ショウガを載置し、蓋体で根部を遮光した。開始日から８日目に発根し、３０日目に液相根が伸長した。３１日目に葉が貫通孔を通過し、３６日目に気相根が発達した。５８日目に新根茎から萌芽した。７１日目に茎が伸長し、１２２日目に新たな根茎が形成された。１３６日目に収穫した。収穫したショウガは２３.９ｇであった。
　参考のため、図２７に３６日目の発達した気相根の拡大図を示し、図２８に１３６日目の収穫したショウガの拡大図を示す。

　実施例５
（トウモロコシ）
　２０２３年４月２６日にポット苗で購入したトウモロコシ苗の根部を水洗いし、土を除去した。一方、温度２５℃に設定した研究棟内に設置した栽培ボックス内にＲＢ１型ボックスを設置した。栽培ボックス内は換気扇を備え、照明灯としては高圧ナトリウムランプ(岩崎電気株式会社製　ＦＥＣサンルクスエース　ＮＨ３６０ＬＳ)を１２時間点灯した。
　図２９に示すように、５月１日にＲＢ１型ボックスの底面に設置したスノコにクリップを介してトウモロコシ苗を立設した。このとき、トウモロコシ苗の根部の先端は栽培液体に浸かっていた。
　開始日から４日目に液相根の伸長と、気相根の発生とを目視で確認した。３５日目に雄穂を確認し、４２日目に雄穂から花粉を採取した。４６日目に雌穂を確認し、４９日目に雌穂に人工授粉を行った。穎果が肥大化し、７９日目に穎果(えいか)を確認した。
　参考のため、図３０に４日目の根部の拡大図を示し、図３１に７９日目のトウモロコシ全体の拡大図を示す。

　実施例６
（ダイズ）
　２０２３年４月２６日にポット苗で購入したダイズ苗の根部を水洗いし、土を除去した。一方、温度２５℃に設定した研究棟内に設置した栽培ボックス内にＲＢ１型ボックスを設置した。栽培ボックス内は換気扇を備え、照明灯としては高圧ナトリウムランプ(岩崎電気株式会社製　ＦＥＣサンルクスエース　ＮＨ３６０ＬＳ)を１２時間点灯した。
　図３２に示すように、５月１日にＲＢ１型ボックスの底面に設置したスノコにクリップを介してダイズ苗を立設した。このとき、ダイズ苗の根部の先端は栽培液体に浸かっていた。
　開始日から４日目に液相根の伸長と、気相根の発生とを目視で確認した。２１日目に開花して結実した。３５日目に開花するとともに、肥大化した。５１日目に肥大化が進み、５６日目に収穫した。収穫したダイズの総重量は２３ｇであった。
　参考のため、図３３に４日目の根部の部分拡大図を示し、図３４に５６日目に収穫したすべてのダイズの拡大図を示す。

　実施例７
（ナタネ）
　図３５に示すように、温度２０．５℃、湿度７０％に設定した室内にＲＢ１型ボックスを設置した。そして、ＲＢ１型ボックスの底面に配置したセラミック板に、種から発根させたナタネ苗を載置した。ついで、底面から１５ｃｍの高さで厚さ４ｍｍの黒色のプラスチック製段ボール２枚を突き合わせて吊り下げることにより、ナタネ苗の茎を支持するとともに、根部を遮蔽した。
　照明灯としてはＬＥＤ(ＳＯＬＩＤＬＩＴＥ社　ＥＬ－Ｌ０１－ＬＴ１０４Ｆ－ＤＱＭ－Ｄ２４２３）を１２時間点灯し、２０２３年６月３０日に栽培を開始した。開始日から７日目に気相根が出現した。３５日目に下葉が枯れ始め、５６日目に茎が２本に分岐していた。７７日目に葉が上の棚段に達し、１０５日目においても葉が側方にも大きくはみ出した。
　参考のため、図３６および図３７に７日目の生長する苗および出現した気相根の拡大図を示す。図３８および図３９に１０５日目の成長したナタネおよび根部の拡大図を示す。

　実施例８
（バジル）
　図４０に示すように、温度２０．５℃、湿度７０％に設定した室内にＲＢ１型ボックスを設置した。そして、ＲＢ１型ボックスの底面に配置したセラミック板に、種から発根したバジル苗を載置した。ついで、底面から１５ｃｍの高さで厚さ４ｍｍの黒色のプラスチック製段ボール２枚を突き合わせて吊り下げることにより、バジル苗の茎を支持するとともに、根部を遮蔽した。照明灯としてはＬＥＤ(ＳＯＬＩＤＬＩＴＥ社　ＥＬ－Ｌ０１－ＬＴ１０４Ｆ－ＤＱＭ－Ｄ２４２３）を１２時間点灯し、２０２３年６月３０日に栽培を開始した。
　開始日から７日目に気相根が出現した。４９日目に花芽が出現し、５６日目に花穂が伸長した。６７日目に開花し、１０５日目に種子がほぼ成熟していた。
　参考のため、図４１に７日目出現した気相根の拡大図を示す。図４２、図４３および図４４に１０５日目の成長したバジル、収穫した種子および根部の拡大図をそれぞれ示す。

　実施例８
（ハッカ）
　図４５に示すように、温度２０．５℃、湿度７０％に設定した室内にＲＢ１型ボックスを設置した。そして、ＲＢ１型ボックスの底面に、挿し木で発根させたハッカ苗を直接、載置した。ついで、底面から１０ｃｍの高さで厚さ４ｍｍの黒色のプラスチック製段ボール２枚を突き合わせて吊り下げることにより、ハッカ苗の茎を支持するとともに、根部を遮蔽した。照明灯としてはＬＥＤ(ＳＯＬＩＤＬＩＴＥ社　ＥＬ－Ｌ０１－ＬＴ１０４Ｆ－ＤＱＭ－Ｄ２４２３）を１２時間点灯し、２０２３年８月２日に栽培を開始した。
　開始日から７日目に気相根が出現した。２８日目に葉腋に花芽が出現し、３３日目に開花した。３５日目の側枝にも花芽が出現し、４９日目にランナーが多数出現した。６３日目に実の中で種子が成熟し、７０日目に実の成熟が更に進んでいた。
　参考のため、図４６に７日目に出現した気相根の拡大図を示す。図４７および図４８に７０日目の成長したハッカおよび成熟しつつある種子の拡大図をそれぞれ示す。

　実施例１０
（アオシソ）
　図４９に示すように、温度２０．５℃、湿度７０％に設定した室内にＲＢ１型ボックスを設置した。そして、ＲＢ１型ボックスの底面に配置したセラミック板に、挿し木で発根させたアオシソ苗を載置した。ついで、底面から１２ｃｍの高さで厚さ４ｍｍの黒色のプラスチック製段ボール２枚を突き合わせて吊り下げることにより、アオシソ苗の茎を支持するとともに、根部を遮蔽した。照明灯としてはＬＥＤ(ＳＯＬＩＤＬＩＴＥ社　ＥＬ－Ｌ０１－ＬＴ１０４Ｆ－ＤＱＭ－Ｄ２４２３）を１２時間点灯し、２０２３年７月１３日に栽培を開始した。
　開始日から７日目に新芽が生長し、１４日目に気相根が出現した。２１日目に花芽が出現し、腋芽も出現し、２７日目に開花した。３５日目に開花が進展するとともに、結実した。５６日目に実が褐変し、種子を収穫した。
　参考のため、図５０にアオシソ苗の設置状況を示す拡大図、図５１に１４日目の出現した気相根の部分拡大図および図５２に５６日目の根部の拡大図、図５３に５６日目に収穫した種子の拡大図を示す。

　実施例１１
（イチゴ）
　図５４に示すように、温度２０．５℃、湿度７０％に設定した室内にＲＢ１型ボックスを設置した。そして、ＲＢ１型ボックスの底面に配置したセラミック板に、ランナーの子株を株分けして発根させたイチゴ苗を載置した。ついで、底面から１２ｃｍの高さで厚さ４ｍｍの黒色のプラスチック製段ボール２枚を突き合わせて吊り下げることにより、イチゴ苗の茎を支持するとともに、根部を遮蔽した。照明灯としてはＬＥＤ(ＳＯＬＩＤＬＩＴＥ社　ＥＬ－Ｌ０１－ＬＴ１０４Ｆ－ＤＱＭ－Ｄ２４２３）を１２時間点灯し、２０２３年７月１３日に栽培を開始した。
　開始日から７日目にランナーが出現し、１４日目に気相根が出現した。２５日目に花芽が出現し、２８日目に開花したので、人工授粉を行った。６８日目に肥大化した花托が着色し始めた。７０日目に成熟した花托を収穫した。
　参考のため、図５５に１４日目に出現した気相根の部分拡大図、図５６に７０日目に収穫したイチゴの拡大図を示す。

　実施例１２
（カラタチ）
　図５７に示すように、ポット苗で購入したカラタチ苗の根部を水洗いし、土を除去した。一方、温度２２℃、湿度６０％に設定した室内に栽培装置として遮光筐体を設置した。遮光筐体としては、貫通孔を丸穴とした点を除き、実施形態１と同一構造を有するもの(これをＲＢ２型という)を使用した。そして、遮光筐体(ＲＢ２型)の上方に３本のＬＥＤランプ（６０００Ｋ（ケルビン））を配置し、１４時間点灯して栽培した。
　２０２３年８月３１日にＲＢ２型の底面に設置したセラミック板にカラタチの根部を載置し、蓋体で根部を遮光した。開始日から１４日目に液相根が伸長し、２８日目に新葉が展開した。３５日目に液相根が発根し、４２日目に気相根が出現した。
　参考のため、図５８に４２日目に出現した気相根の拡大図を示す。

　実施例１３
（チャノキ）
　図５９に示すように、ポット苗で購入したチャノキ苗の根部を水洗いし、土を除去した。一方、温度２２℃、湿度６０％に設定した室内にＲＢ２型を設置した。ＲＢ２型の上方に３本のＬＥＤランプ（６０００Ｋ（ケルビン））を配置し、１４時間点灯して栽培した。
　２０２３年８月３１日に、ＲＢ２型の底面に設置したセラミック板に、チャノキの根部を載置し、蓋体で根部を遮光した。開始日から１４日目に液相根が伸長し、２８日目に蕾が肥大すると共に、気相根が出現した。３５日目に液相根および気相根が更に発達し、４０日目に開花した。
　参考のため、図６０に３５日目の発達した気相根および液相根の拡大図を示し、図６１に４０日目の開花した花の拡大図を示す。

　実施例１４
（パッションフルーツ）
　図６２に示すように、ポット苗で購入したパッションフルーツ苗の根部を水洗いし、土を除去した。一方、温度２２℃、湿度６０％に設定した室内にＲＢ２型を設置した。ＲＢ２型の上方に３本のＬＥＤランプ（６０００Ｋ（ケルビン））を配置し、１４時間点灯して栽培した。
　２０２３年７月２４日にＲＢ２型の底面に設置したセラミック板にパッションフルーツ苗を載置し、蓋体で根部を遮光した。開始日から８日目に液相根の伸長を確認し、２５日目に気相根の出現を確認した。５９日目に脇芽が伸長し、８０日目においても新葉が次々と形成されていることを確認した。今後も栽培を継続する。
　参考のため、図６３に２５日目の出現した気相根の拡大図を示し、図６４に７３日目の発達した気相根の部分拡大図を示す。

　実施例１５
（イチジク）
　図６５に示すように、ポット苗で購入したイチジク苗の根部を水洗いし、土を除去した。一方、温度２２℃、湿度６０％に設定した室内にＲＢ２型ボックスを設置した。ＲＢ２型ボックスの上方に３本のＬＥＤランプ（６０００Ｋ（ケルビン））を配置し、１４時間点灯して栽培した。
　２０２３年７月２４日にＲＢ２型の底面に設置したセラミック板にイチジク苗を載置し、蓋体で根部を遮光した。開始日から８日目に液相根が発生し、３０日目に最上位葉の葉面積が拡大し、３６日目に気相根が出現した。４４日目に新葉が発生し、６６日目に液面から発達した気相根が出現し、７９日目においても気相根が内面体に張り付いた根から発達していた。
　参考のため、図６６に３６日目に出現した気相根の拡大図を示し、図６７に６６日目に液面から出現した気相根の拡大図を示す。

　実施例１６
（ウラルカンゾウ）
　図６８に示すように、ポット苗で購入したウラルカンゾウ苗の根部を水洗いし、土を除去した。一方、温度２２℃、湿度６０％に設定した室内にＲＢ２型を設置した。ＲＢ２型の上方に３本のＬＥＤランプ（６０００Ｋ（ケルビン））を配置し、１４時間点灯して栽培した。
　２０２３年７月２０日にＲＢ２型の底面に設置したセラミック板にウラルカンゾウ苗を載置し、蓋体で根部を遮光した。開始日から１２日目に液相根が伸長し、１８日目に気相根が出現した。４０日目に直根部が肥大化して伸長した。５６日目に萌芽し、８２日目に根の最大直径が１０mmまで肥大化した。
　参考のため、図６９に１８日目の出現した気相根の拡大図を示し、図７０に８２日目の肥大化した根部の拡大図を示す。

　実施例１７
（ワタ）
　図７１に示すように、ポット苗で購入したワタ苗の根部を水洗いし、土を除去した。一方、温度２２℃、湿度６０％に設定した室内にＲＢ２型を設置した。ＲＢ２型ボックスの上方に３本のＬＥＤランプ（６０００Ｋ（ケルビン））を配置し、１４時間点灯して栽培した。
　２０２３年８月１１日にＲＢ２型の底面に設置したセラミック板にワタ苗を載置し、蓋体で根部を遮光した。開始日から１２日目に液相根が伸長するとともに、蕾が出現した。２６日目に気相根が液面上に出現し、３７日目に第１花が開花した。４１日目に第１花が着果し、第２花が開花した。６１日目に第１果は肥大中であり、気相根が発達していた。
　参考のため、図７２に２６日目に出現した気相根の拡大図を示し、図７３に６１日目の発達した気相根の拡大図を示す。

　実施例１８
（ミニトマト）
　２０２３年４月１９日にポット苗で購入したミニトマト苗の根部を水洗いし、土を除去した。一方、温度２５℃に設定した研究棟内に設置した栽培ボックス内にＲＢ２型を設置した。前記栽培ボックス内は換気扇を備え、照明灯としては高圧ナトリウムランプ(岩崎電気株式会社製　ＦＥＣサンルクスエース　ＮＨ３６０ＬＳ)を１２時間点灯した。
　図７４に示すように、４月２４日にＲＢ２型の底面に設置したセラミック板にミニトマト苗を載置し、栽培を開始した。開始日から９日目に液相根が伸長し、気相根が発生した。１６日目に第１花房が開花するとともに、第２花房が出現した。２１日目に第１花房が着果し、果実が肥大化した。３９日目に第２花房が開花し、着果していた。５６日目に第１花房の果実２個を収穫し、重量および糖度を測定した。７４日目に第２花房の果実の着色を確認できた。
　参考のため、図７５に９日目の根部の部分拡大図を示し、図７６に７４日目のミニトマトの拡大図を示す。

　実施例１９
(キュウリ)
　図７７に示すように、２０２３年４月１９日にポット苗で購入したキュウリ苗の根部を水洗いし、土を除去した。一方、温度２５℃に設定した研究棟内に設置した栽培ボックス内にＲＢ２型を設置した。栽培ボックス内は換気扇を備え、照明灯としては高圧ナトリウムランプ(岩崎電気株式会社製　ＦＥＣサンルクスエース　ＮＨ３６０ＬＳ)を１２時間点灯した。
　４月２４日にＲＢ２型の底面に設置したセラミック板にキュウリ苗を載置した。このとき、セラミック板の表面は栽培液体の水面とほぼ同等の位置にあり、キュウリ苗の根部の先端部は滞留する栽培液体に浸かっていた。
　開始から９日目に液相根の伸長と、気相根の発生とを目視で確認した。１６日目に雌花を確認し、２１日目に雌花の開花を確認し、２８日目に着果を確認した。５６日目に１果目(１７９.３グラム)を収穫し、６３日目に２果目(１５６.２グラム)を収穫し、８１日目に３果目を収穫し、１０７日目に４果目(１２１.５グラム)を収穫した。栽培開始日から１４８日目でも５果目が伸長かつ肥大し、液相根および気相根が繁茂していることを確認できた。
　参考のため、図７８に９日目の根部の拡大図を示し、図７９に１４８日目の根部の部分拡大図を示す。

　実施例２０
(ナス)
　図８０に示すように、２０２３年４月１９日にポット苗で購入したナス苗の根部を水洗いし、土を除去した。一方、温度２５℃に設定した研究棟内に設置した栽培ボックス内にＲＢ２型を設置した。栽培ボックス内は換気扇を備え、照明灯としては高圧ナトリウムランプ(岩崎電気株式会社製　ＦＥＣサンルクスエース　ＮＨ３６０ＬＳ)を１２時間点灯した。
　４月２４日にＲＢ２型の底面に設置したセラミック板にナス苗を載置した。このとき、セラミック板の表面は栽培液体の水面とほぼ同等の位置にあり、ナス苗の根部の先端部は滞留する栽培液体に浸かっていた。
　開始から９日目に液相根の伸長と、気相根の発生とを目視で確認した。２５日目にハダニが発生したが、草勢が復活して開花した。１４０日目に新たに開花するとともに、着果した。１５４日目に果実が肥大し、１５８日目にナス２本を収穫した。１本目は１４３.０ｇであり、２本目は６９.４ｇであった。
　参考のため、図８１に９日目の根部の拡大図を示し、図８２に１４０日目の根部の部分拡大図を示す。

　実施例２１
（キンレンカ（ナスタチウム））
　図８３に示すように、温度２０．５℃、湿度７０％に設定した室内にＲＢ２型を設置した。ただし、ＲＢ２型の底面にキンレンカ苗を直接載置した。そして、底面から９５ｍｍの高さで厚さ４ｍｍの白色のプラスチック製段ボール２枚を吊り下げてキンレンカ苗の茎を支持した。さらに、プラスチック製ダンボールの表面をアルミホイールで被覆することにより、根部を遮光した。そして、照明灯としてはＬＥＤ（ＳＯＬＩＤＬＩＴＥ製　ＥＬ－Ｌ０１－ＬＴ１０４Ｆ－ＤＱＭ－Ｄ２４２３）を１２時間点灯し、２０２３年７月２５日栽培を開始した。
　開始日から２７日目に茎が伸長し、６２日目に気相根を確認した。７２日目に葉が繁茂し、７８日目に蕾が出現するとともに、多数の気相根が出現し、８０日目に開花した。
　参考のため、図８４に６２日目の気相根の部分拡大図を示し、図８５に８０日目の開花した状態の拡大図を示す。

　実施例２２
（キキョウ）
　図８６に示すように、温度２０．５℃、湿度７０％に設定した室内にＲＢ２型を設置した。ただし、ＲＢ２型の底面に種から発根したキキョウ苗を直接載置した。そして、底面から９５ｍｍの高さで厚さ４ｍｍの白色のプラスチック製段ボール２枚を吊り下げてキキョウ苗の茎を支持した。さらに、プラスチック製ダンボールの表面をアルミホイールで被覆することにより、根部を遮光した。そして、照明灯としてはＬＥＤ（ＳＯＬＩＤＬＩＴＥ製　ＥＬ－Ｌ０１－ＬＴ１０４Ｆ－ＤＱＭ－Ｄ２４２３）を１２時間点灯し、２０２３年７月２５日栽培を開始した。
　開始日から５２日目に蕾が出現し、６２日目に開花するとともに、気相根が栽培液体表面から突出した。根の肥大を促進するために摘花した。６９日目に開花し、同様に摘花した。７８日目において根の直径が１２ｍｍとなった。
　参考のため、図８７に６２日目の気相根の部分拡大図を示し、図８８に７８日目の根部の拡大図を示す。

　実施例２３
（ダイズ）
　図８９に示すように、温度２２℃、湿度６０％に設定した室内にＲＢ３型を設置した。ＲＢ３型の上方にＬＥＤランプ（共立電照製のＨＭＷ９５Ｅ２ＳＶ1Ａ－ＲＭ）を配置し、１４時間点灯して栽培した。
　２０２３年８月２３日にＲＢ３型の底面に設置したセラミック板にダイズを播種し、貫通孔を備えた蓋体で遮蔽した。開始日から１日目に発根し、２日目に幼根が伸長した。６日目に子葉部が緑変し、２２日目に子葉が展開し、液相根が伸長した。４３日目に本葉が貫通孔を通過した。５０日目に花芽が形成されるとともに、気相根が発達した。
　参考のため、図９０に２２日目の液相根の拡大図を示し、図９１に５０日目の発達した気相根の拡大図を示す。

　なお、本発明者らが提唱する「土壌不要植物栽培」は、広範な植物品種に適用することができ、土壌が不要なだけでなく、広い敷地も、流れる水も使わずに、根量の必要な穀類や小型の木本類の収穫（コーヒー・茶など）、果樹に至るまでほぼ全ての植物の植物工場での栽培を可能とする。土壌不要植物栽培技術により、植物栽培の自由度が飛躍的に高まりこれまで土壌栽培または設備を伴った水耕栽培に限られた植物栽培方法を多様化して産業化して食料や植物由来原料の供給に寄与できる。さらには、植物の移動はもちろん、同一性、同質性、清潔性、再現性など科学的な手法を取り入れることができ、そのことが新しい技術開発につながる。また、当該技術は研究開発から商品化および事業化まで一貫した「同一の植物総体製造方法」で製造するので、地域実装、社会実装するまでの期間が短縮される。

　本発明者らが提唱する「土壌不要植物栽培」の発想で作られた植物工場は、安価に、いつでもどこでも誰にでも稼働させることができる。このため、光合成に必要な光さえあれば、豊富な水の供給が期待できない乾燥地帯や被災地のみならず、車両、貨車、船舶、航空機等の限られた空間、さらには、宇宙ステーションや他の惑星など宇宙空間での設置を実現する。

　　１０　栽培装置
　　１１　遮光筐体
　　１２　遮光筐体本体
　　１３　開口部
　　１４　扉
　　１５　蓋体
　　１６　貫通孔
　　１７　給水口
　　２０　水位調整手段
　　２１　給水管
　　２２　排水管
　　２３　補給管
　　２４　接続ホース
　　２５　栽培液体
　　２６　保持具（断面Ｔ字形）
　　２７　保持具（断面Ｌ字形）
　　２８　吊り下げ具
　　３０　載置台（内面体）
　　３１　内面体
　　３２　内面体
　　４０　照光筐体
　　４１　光源
　　４２　位置決め枠体
　　４３　貯水タンク
　　５０　植物総体（栽培植物：ジャガイモ）
　　５１　種イモ
　　５２　茎
　　５３　葉
　　５４　子イモ
　　６０　支持フレーム
　　６１　底板
　　６２　支柱
　　６３　補強板
　　６４　照光ユニット（天板）
　　６５　制御ユニット

Claims

　天井面に少なくとも一つの貫通孔を備え、栽培液体を貯留する遮光筐体と、
　遮光筐体の内面のうち、少なくとも内側面の一部に設置した毛管力を示す内面体と、
からなることを特徴とする植物総体の栽培装置。
　遮光筐体に、栽培液体の水位を調整する水位調整手段を接続したことを特徴とする請求項１に記載の植物総体の栽培装置。
　遮光筐体が、箱形状の遮光筐体本体と、この遮光筐体本体の上方開口部を被覆し、かつ、着脱可能な蓋体とからなることを特徴とする請求項１または２に記載の植物総体の栽培装置。
　遮光筐体本体の開口縁部のうち、対向する開口縁部に架け渡した複数本の吊り下げ具に、蓋体を架け渡して吊り下げたことを特徴とする請求項３に記載の植物総体の栽培装置。
　貫通孔が、スリット形状の長孔であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の植物総体の栽培装置。
　遮光筐体の側面のうち、少なくとも一つの側面に開閉可能な扉を設置したことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の植物総体の栽培装置。
　遮光筐体の内側面全面に内面体を設置したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の植物総体の栽培装置。
　遮光筐体の蓋体の内面のうち、貫通孔を除く内面に内面体を設置したことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の植物総体の栽培装置。
　遮光筐体の底面全面に、植物総体に栽培液体を供給できる保水力を有する内面体を敷設したことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の植物総体の栽培装置。
　遮光筐体の内面のうち、少なくとも内側面に取り付けた少なくとも1つの保持具を介し、遮光筐体に内面体を脱着可能に設置したことを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の植物総体の栽培装置。
　遮光筐体の内側面に、内面体を立て掛けて斜めに配置したことを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の植物総体の栽培装置。
　遮光筐体の底面に、植物総体を載置する載置台を設置したことを特徴とする請求項１ないし１１のいずれかに記載の植物総体の栽培装置。
　載置台を、内面体と同一の素材で形成したことを特徴とする請求項１２に記載の植物総体の栽培装置。
　載置台を、スノコで構成したことを特徴とする請求項１２に記載の植物総体の栽培装置。
　内面体が、非金属無機質固体材料の焼成物であって、空隙である連通孔を含み、焼成物全体に対する空隙率が１０～８０％（vol／vol）であり、前記空隙の平均孔径が３μｍ以下であって、孔径３μｍ以下の空隙が体積比で全空隙の７０％以上であることを特徴とする請求項１ないし１４のいずれかに記載の植物総体の栽培装置。
　遮光筐体に、前記遮光筐体の上面に向けて光を照射する光源を備えた照光筐体を積み重ねたことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の植物総体の栽培装置。
　遮光筐体の上方に、前記遮光筐体の上面に向けて光を照射する光源を備えた照光ユニットを配置したことを特徴とする請求項１ないし１５のいずれかに記載の植物総体の栽培装置。
　請求項１ないし１７のいずれか１項に記載の植物総体の栽培装置を用いる、植物総体の栽培方法であって、少なくとも
　　栽培液体を貯留する遮光筐体の内面のうち、少なくとも内側面の一部に毛管力を示す内面体を設置し、前記遮光筐体内に前記植物総体の根系を包含できる空間域を形成する工程；
　　前記空間域を形成する工程の前または後、前記遮光筐体に栽培液体を給水する工程；
　　遮光筐体内に貯留した栽培液体中で、液相から水分および養分を吸収する根部を生育する工程；および
　　前記遮光筐体の空間域の内部に存在する水分および酸素中で、気相から酸素を吸収する根部を生育する工程
を含む、植物総体の栽培方法。
　遮光筐体の底面に設置した載置台に、植物総体を設置して栽培することを特徴とする請求項１８に記載の植物総体の栽培方法。
　遮光筐体に貯留する栽培液体は、水または栽培対象である植物総体の育成に要求される養分を含んだ養液であって、停滞水であることを特徴する請求項１８または１９に記載の植物総体の栽培方法。
　養分は、窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウムおよび硫黄から選択される必須多量元素、鉄、マンガン、ホウ素、亜鉛、モリブデン、銅、塩素、ニッケルから選択される必須微量元素、または、ケイ素、ナトリウム、コバルトなどから選択される有用元素であることを特徴とする請求項２０に記載の植物総体の栽培方法。