JP2014226098A - Hydroponic apparatus and hydroponic method - Google Patents
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- Y02P60/216—
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Abstract
Description
本発明は、主に有機質肥料液を用いた水耕栽培装置に関し、特に有機質肥料液等の養液と植物の根を特殊な防根透水シートで隔離することによって適切な量の有機質肥料液等の養液を植物の根に供給する水耕栽培装置および水耕栽培方法に関する。 The present invention mainly relates to a hydroponic cultivation apparatus using an organic fertilizer solution, and in particular, an appropriate amount of an organic fertilizer solution by isolating a nutrient solution such as an organic fertilizer solution and a plant root with a special root-proof water-permeable sheet. The present invention relates to a hydroponic cultivation apparatus and a hydroponic cultivation method for supplying a nourishing solution to a plant root.
従来の水耕栽培としては、化学肥料を用いる薄膜型水耕(NFT:Nutrient Film Technique)、湛液型水耕(DFT:Deep Flow Technique)に代表されるように、無機肥料が溶け込んだ水(養液)を循環させる栽培方式等が用いられている。特許文献1および2に示されるように、養液が蓄えられた養液タンクと、農作物が配置される栽培槽との間で、養液を循環させることで、農作物の根に養分を効率よく供給することができる。
As conventional hydroponics, as shown by thin film hydroponics (NFT: Nutrient Film Technique) using chemical fertilizer and water flow culture (DFT: Deep Flow Technique), water in which inorganic fertilizer is dissolved ( The cultivation method etc. which circulate the nutrient solution are used. As shown in
しかしながら、特に有機質肥料液を養液として用いる水耕栽培において、従来のDFTでは栽培槽の水深が深いため、根に共生する微生物の影響等により水中根が過繁茂となり、共生する微生物量も著しく増加する。その結果、根圏の酸素不足を招き、根腐れが生じて植物が枯死する。
また、水深が浅く、根への酸素供給が容易であるNFTで栽培したところ、根がマット状に密に発達した。しかし、NFTは水深が浅く、且つ、DFTより有機質肥料液等の養液の流量が少ない。このため、密に発達したマット状の根が障害となり、有機質肥料液等の養液の循環が滞って栽培槽から有機質肥料液等の養液がオーバーフローしたり、肥料が全ての苗の根に行き渡らないという事態が生ずる。これによって、栽培槽の上流部(給液部)と下流部(排液部)で液温や溶存酸素濃度(DO)の差が生ずる。のみならず、有機質肥料液等の養液の濃度にも差が生じて、植物の生育不良を招くという問題があった。
However, especially in hydroponics using organic fertilizer as a nutrient solution, the water depth of the cultivation tank is deep in the conventional DFT, so the roots of the water are overgrown due to the influence of microorganisms symbiotic to the roots, etc. To increase. As a result, oxygen in the rhizosphere is deficient, root rot occurs, and the plant dies.
Moreover, when cultivated with NFT, which has a shallow water depth and easy oxygen supply to the roots, the roots developed densely in a mat shape. However, NFT has a shallow water depth and has a smaller flow rate of nutrient solution such as organic fertilizer solution than DFT. For this reason, the densely developed mat-like roots become an obstacle, the circulation of the nutrient solution such as organic fertilizer solution is delayed, and the nutrient solution such as the organic fertilizer solution overflows from the cultivation tank, or the fertilizer reaches all the seedling roots The situation that it does not spread occurs. Thereby, the difference of liquid temperature and dissolved oxygen concentration (DO) arises in the upstream part (liquid supply part) and downstream part (drainage part) of a cultivation tank. In addition, there is a problem that a difference occurs in the concentration of nutrient solution such as organic fertilizer solution, leading to poor growth of plants.
本発明は、上述の事情の下になされたもので、有機質肥料液等の養液を用いた水耕栽培を効率的に行うことを目的とする。 The present invention has been made under the above circumstances, and an object thereof is to efficiently perform hydroponics using a nutrient solution such as an organic fertilizer solution.
上記目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る水耕栽培装置は、
養液が供給される栽培槽と、
前記栽培槽の内部で、植物の苗を支持する支持手段と、
前記支持手段に支持される前記苗の下方に架設され、前記養液に含まれる微生物が透過可能で、前記苗の根が透過不可能なシートと、
前記シートの上方に位置する前記苗へ、前記シートの下方から前記養液を供給する供給手段と、
を備える。
In order to achieve the above object, the hydroponic cultivation apparatus according to the first aspect of the present invention comprises:
A cultivation tank to which a nutrient solution is supplied;
Support means for supporting plant seedlings inside the cultivation tank;
A sheet that is laid under the seedling supported by the support means, is permeable to microorganisms contained in the nutrient solution, and is not permeable to the roots of the seedling,
Supply means for supplying the nutrient solution from below the sheet to the seedling located above the sheet;
Is provided.
前記栽培槽は排液口を有し、
前記排液口には排液路が接続されており、
前記排液路が直接に前記シートを持ち上げることによって前記養液の水位を調節することとしてもよい。
The cultivation tank has a drainage outlet;
A drainage path is connected to the drainage port,
It is good also as adjusting the water level of the said nutrient solution by the said drainage path lifting the said sheet | seat directly.
前記栽培槽は排液口を有し、
前記排液口には排液路が接続されており、
前記栽培槽を、前記苗が収容される部分と、前記排液口を含む部分に区分し、前記栽培槽内の前記養液の水位を調節する堰部材を備え、
前記シートは、上面が前記苗の根に接触し、下面が前記養液の液面に接触して前記養液を下面側から上面側へ透過させ、前記養液の水位が上下するのに伴って上下し、前記微生物は透過できるが前記苗の根は透過できない大きさの多数の孔を有するシートであることとしてもよい。
The cultivation tank has a drainage outlet;
A drainage path is connected to the drainage port,
The cultivation tank is divided into a part in which the seedling is accommodated and a part including the drainage port, and includes a weir member that adjusts the water level of the nutrient solution in the cultivation tank,
The sheet has an upper surface in contact with the root of the seedling, a lower surface in contact with the liquid level of the nutrient solution and permeate the nutrient solution from the lower surface side to the upper surface side, and the water level of the nutrient solution increases and decreases. It is good also as a sheet | seat which has many holes of the magnitude | size which can permeate | transmit the said microorganisms but cannot permeate | transmit the seedling root.
前記養液を貯留する養液タンクを備え、
前記供給手段は、前記養液タンクの前記養液を前記栽培槽へ供給することとしてもよい。
A nutrient solution tank for storing the nutrient solution,
The supply unit may supply the nutrient solution in the nutrient tank to the cultivation tank.
前記排液路は、前記排液口から排出された前記養液を、前記養液タンクへ戻すこととしてもよい。 The drainage path may return the nutrient solution discharged from the drainage port to the nutrient solution tank.
前記栽培槽の内底面の全面を覆う防水シートを有することとしてもよい。 It is good also as having a waterproof sheet which covers the whole inner bottom face of the cultivation tank.
前記栽培槽の内部において、前記養液が流れる方向とは垂直な方向の前記シートの一端または両端が、前記栽培槽の内面に沿って下方に入り込んでいることとしてもよい。 In the inside of the cultivation tank, one or both ends of the sheet in a direction perpendicular to the direction in which the nutrient solution flows may enter the lower side along the inner surface of the cultivation tank.
前記養液に溶解した肥料は、有機質肥料を含有することとしてもよい。 The fertilizer dissolved in the nutrient solution may contain an organic fertilizer.
前記苗の根は、表面にバイオフィルムが形成されることとしてもよい。 The seedling root may have a biofilm formed on the surface.
前記植物は、果菜類であることとしてもよい。 The plant may be fruit vegetables.
前記植物を前記シートの下から支持する架台を有することとしてもよい。 It is good also as having the mount frame which supports the said plant from the said sheet | seat.
上記目的を達成するために、本発明の第2の観点に係る水耕栽培方法は、
植物を栽培するための水耕栽培方法であって、
微生物は透過できるが前記植物の苗の根は透過できない大きさの多数の孔を有するシートを、前記植物の苗を支持する栽培槽に設ける工程と、
前記植物の苗を、前記シートの上に配置する工程と、
肥料が溶解した養液を前記栽培槽内の前記シートの下に供給する工程と、
を含む。
In order to achieve the above object, the hydroponic cultivation method according to the second aspect of the present invention comprises:
A hydroponics method for cultivating plants,
Providing a sheet having a large number of holes of a size that can penetrate microorganisms but cannot penetrate the roots of the plant seedlings in a cultivation tank that supports the plant seedlings;
Placing the plant seedling on the sheet;
Supplying the nutrient solution in which the fertilizer is dissolved under the sheet in the cultivation tank;
including.
前記シートの前記栽培槽の内底面からの高さを調節する工程を含むこととしてもよい。 It is good also as including the process of adjusting the height from the inner bottom of the cultivation tank of the sheet.
前記肥料は、有機質肥料を含有することとしてもよい。 The fertilizer may contain an organic fertilizer.
前記植物の苗の根の表面にバイオフィルムを形成する工程を含むこととしてもよい。 A step of forming a biofilm on the surface of the root of the plant seedling may be included.
前記苗を、前記シートの上に培土ごと配置することとしてもよい。 The seedlings may be arranged on the sheet together with the culture medium.
本発明によれば、有機質肥料を含む有機質肥料液等の養液と植物の根を特殊な防根透水シートで隔離することによって、有機質肥料液等の養液を用いた水耕栽培を効率的に行うことができる。
本発明の他の効果として、植物の根が防根透水シート上面に沿って伸びるので、植物の根に大気中の酸素が取り込み易くなるとともに、根腐れなどの病害が防止される。
本発明の他の効果として、防根透水シ−ト内の養液に植物の根が入り込まないことにより、養液は滞ることなく循環することができるので、循環する養液の濃度、温度および溶存酸素濃度は均一化され、同時に栽培する栽培槽の全ての植物を均一的に生長させることができる。
本発明の他の効果として、養液の水面の高さを調節することによって根にかかる水分ストレスを変化させ、植物の生長を調整することができる。
According to the present invention, the hydroponics using an nutrient solution such as an organic fertilizer solution can be efficiently performed by isolating the nutrient solution such as an organic fertilizer solution containing the organic fertilizer and the plant root with a special root-proof permeation sheet. Can be done.
As another effect of the present invention, since the root of the plant extends along the top surface of the water-proof permeation sheet, oxygen in the atmosphere is easily taken into the root of the plant, and diseases such as root rot are prevented.
As another effect of the present invention, since the root of the plant does not enter the nutrient solution in the root-permeable permeated sheet, the nutrient solution can be circulated without stagnation. The dissolved oxygen concentration is made uniform, and all the plants in the cultivation tank to be grown at the same time can be grown uniformly.
As another effect of the present invention, the water stress applied to the roots can be changed by adjusting the height of the water surface of the nutrient solution to adjust the growth of the plant.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、理解を容易にするため、XYZ座標を設定し、適宜参照する。図中、矢印Zは、垂直方向を指す。矢印XおよびYは、水平方向を指す。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In order to facilitate understanding, XYZ coordinates are set and referred to as appropriate. In the figure, the arrow Z indicates the vertical direction. Arrows X and Y point in the horizontal direction.
[実施形態1]
図1は、本実施形態1に係る水耕栽培装置10の全体構成を示す図である。図1に示されるように、水耕栽培装置10は、栽培槽11と、シート13と、支持ボード17と、架台18と、防水シート19と、肥料が溶解した養液14を栽培槽11内に供給する供給手段20とを備える。供給手段20は、養液タンク21と、給液ポンプ22と、給液配管23、23aとから構成される。養液タンク21には、養液14内に空気を送り込むために、図示しない曝気装置が設けられている。給液配管23、23aは、塩化ビニル樹脂製のパイプである。
[Embodiment 1]
FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of a
栽培槽11は、上方が開放された、長手方向をX方向とする箱形の水槽である。栽培槽11は、その内底面11aの−X側の端に排液口12を有している。排液口12には、排液路16が接続されている。
The
本実施形態1の栽培槽11は、厚さ25mmのスタイロフォーム(登録商標)で作製されている。スタイロフォームは、ダウ化工(株)製の特殊発泡スチロールである。スタイロフォームは、軽くて強度が高く、耐水性にも優れている。なお、栽培槽11を作製するための発泡スチロールは、スタイロフォームに限られるものではなく、軽量で断熱性のあるものであればよい。栽培槽11は、このスタイロフォームの板で組み立てられている。栽培槽11は、図示しないアルミ製プロファイルの支持台上に載置されている。なお、支持台は、金属製の直管パイプで構成してもよい。
The
シート13は、長方形の織物からなるシートである。シート13の大きさは、125cm×300cmである。シート13は、微生物および養液14は透過できるが、苗Pの根P1は透過できない大きさの多数の孔を有する。なお、本実施形態1においては、シート13はメッシュ状の織物であり、ここでいう「孔」とはより厳密には「網目」である。
シート13の−X側の端には、排液口12に排液路16が設けられて高さが調節される。すなわち、排液路16の上面の高さ位置は、任意に調節可能となっている。
The
At the end of the
細菌の大きさは典型的には2μm以上3μm以下の範囲内にあり、広くても1μm以上10μm以下の範囲内である。苗の根は、例えばトマトの根で最も細くても直径1mm程度である。したがって、シート13の網目の一辺の長さは、10μm以上800μm以下である。シート13の網目は、一辺の長さが15μm以上500μm以下であることが好ましい。また、シート13の網目は、一辺の長さが20μm以上200μm以下であることがより好ましい。さらに確実に、微生物(および養液14)を通して苗Pの根P1を通さないためには、網目の一辺の長さが30μm以上80μm以下であることが好ましい。
The size of the bacteria is typically in the range of 2 μm to 3 μm, and at most 1 μm to 10 μm. The root of the seedling is, for example, about 1 mm in diameter even if it is the thinnest root of the tomato. Therefore, the length of one side of the mesh of the
本実施形態1においては、シート13として、東洋紡(株)製の防根透水シート(品番BKS0812)を用いている。この防根透水シートの網目の一辺の長さは、30μm以上80μm以下である。
In the first embodiment, as the
栽培槽11内に供給された養液14は、排液路16上面の高さまで溜まると、排液路16内に流れ込む。これにより、養液14の水位は、排液路16上面の高さと同じ高さに調節される。養液14の液面上および排液路16の上面の上に、シート13が載置される。上述したように、シート13は網目の一辺の長さが30μm以上80μm以下の細かいメッシュ状のシートである。このため、シート13は、養液14を少量ずつしか透過させない。これにより、シート13は、養液14の液面上に浮かぶように載置される。シート13のX方向の長さは、栽培槽11のX方向の長さより長い。シート13のX方向の両端は、栽培槽11の外側に垂れ下がっている。
When the
図2は、図1の2−2断面図である。図2に示されるように、苗Pの根P1の下方、且つ、栽培槽11の長手方向(X方向)には、苗Pを支えるための架台18が載置されている。また、架台18を含めて栽培槽11全体が防水シート19によって覆われている。防水シート19は、栽培槽11のY方向の長さ(幅)より長く、防水シート19の両端は、栽培槽11の外側に垂れ下がっている。また、防水シート19に覆われた栽培槽11内を循環する養液14の上面全面は、さらにシート13によって覆われている。シート13のY方向の長さ(幅)は、栽培槽11のY方向の長さ(幅)より長い。Y方向についても、シート13の両端は、栽培槽11の外側に垂れ下がっている。なお、栽培の初期には、苗Pは支持ボード17により支持されるが、その後はシート13により支持される。生長した植物の重量によってシート13が撓まないように、栽培の後期には、錘としてシート13の両端に、X方向に沿ってパイプWが取り付けられる。パイプWの重さは、シート13が養液14の液面から離れないように調節される。また、架台18が苗Pの下方に載置されることによって、苗Pが生長して重量が大きくなっても、架台18によって支えられるのでシート13の中央部分が凹むことはない。
2 is a cross-sectional view taken along line 2-2 of FIG. As shown in FIG. 2, a
排液路16の上面の高さを変えることにより、後述するように、苗Pの根P1にかかる水分ストレスを調節することができる。本実施形態1においては、排液路16の長さの異なる数種類のものを用意し、これらを交換することによって排液路16の上面の高さを変えている。なお、排液路16を昇降可能な構造として、排液路16の上面の高さを変えられるようにしてもよい。
By changing the height of the upper surface of the
栽培槽11内には、支持ボード17が設置されている。図3は、支持ボード17の部分斜視図である。図4は、支持ボード17の平面図である。図3、図4に示されるように、支持ボード17は、X方向の長さX1が1000mmであり、Y方向の幅Y1が300mmであり、Z方向の厚みZ1が15mmの長方形の板である。支持ボード17は、材質がスタイロフォームからなる板である。
A
図4に示されるように、支持ボード17には、X方向に10個の支持孔17aが等間隔に形成されている。本実施形態1においては、支持孔17aのピッチ(株間)D1が100mmであり、支持孔17aの孔径D2が25mmである。支持ボード17は、Y方向(幅方向)の両端が栽培槽11の内面に嵌め込まれることにより、栽培槽11に固定される。
As shown in FIG. 4, the
このような構成を有する水耕栽培装置10において、農作物を始めとする植物の水耕栽培が行われる。
In the
図1に示されるように、支持ボード17は、栽培の最初の段階において、苗Pを支持する。苗Pは、例えば培土から発芽したトマトの苗を、株ごとに切り分けて、苗Pの根P1の周囲を覆う培土P2ごと取り出したものである。苗Pの根P1の周囲は、破線で示される培土P2によって覆われている。培土P2が、支持孔17aに嵌合することによって、苗Pは、支持ボード17に支持される。
As shown in FIG. 1, the
苗Pの根P1がシート13の上面に接触するように、支持ボード17の高さが調節される。支持ボード17の高さは、支持ボード17のY方向(幅方向)の両端が栽培槽11の内面に嵌合する位置をZ方向にずらすことにより調節される。
The height of the
本実施形態1においては、養液14に溶解させる肥料として、有機質肥料を用いている。具体的には、微生物源として土壌およびバーク堆肥、有機質肥料としてコーンスティープリカー、ぼかし肥、魚粉、油粕、米糠、かつお煮汁、メタン消化液、家畜糞尿等、又はこれらの混合物等の種々の肥料を混合して、一定期間培養した養液を作製している。養液14は、給液ポンプ22により養液タンク21から給液配管23a(汲み上げ配管)を介して汲み上げられ、給液配管23を介して栽培槽11内に供給される。
In the first embodiment, an organic fertilizer is used as a fertilizer to be dissolved in the
シート13の下から上面に浸み出してくる養液14を、苗Pの根P1が吸収して苗Pおよび根P1が生長する。その時点では、図1に示されるように、根P1が十分生長し、シート13の上面に張り巡らされているため、苗Pはシート13によって支持される。なお、根P1はシート13の上面のY方向にも幅広く生長するため、植物の重量はシート13のY方向の全体にかかり、シート13のY方向の中央部分が凹むことはない。
The
植物の生長に応じて、排液路16の上面の高さが調節される。排液路16の上面の高さを高くすると、栽培槽11内の養液14の液面が上昇する。これにより、栽培槽11の内底面11aの単位面積当たりにかかる水圧が増大する。この反作用により、栽培槽11の内底面11aから養液14にかかる圧力も増大する。パスカルの原理により、栽培槽11内の養液14の全ての方向にかかる圧力が同様に増大する。これにより、養液14の液面からシート13にかかる圧力も増大する。その結果、単位時間当たりにシート13を透過する養液14の量が増加する。したがって、苗Pの根P1にかかる水分ストレスは小さくなる。
The height of the upper surface of the
一方、排液路16の上面の高さを低くした場合には、栽培槽11の内底面11aの単位面積当たりにかかる水圧が減少する。これにより、養液14の液面からシート13にかかる圧力も減少する。その結果、単位時間当たりにシート13を透過する養液14の量が減少する。したがって、苗Pの根P1にかかる水分ストレスは大きくなる。このように、水分ストレスを変化させることによって植物の生長を調節することができるので、適切な草勢を維持することができる。
On the other hand, when the height of the upper surface of the
養液14はシート13の下から少しずつ上面に浸み出してくるため、根P1は養液14中に深く潜った状態とはならず、根P1の下半面のみが養液14に浸された状態が維持される。根P1は、シート13の上面に沿って張り巡らされ、一面に拡がる。シート13は根P1を透過させないため、養液14中に根P1が生い茂ることはない。また、根P1の上半面は空気に曝されているため、根P1の酸素不足が起こるおそれもない。
Since the
これにより、養液中に根が生い茂ることによって溶存酸素(DO)が不足すること、根が生い茂ることによって養液の流れが妨害されること、それらによって植物の生育不良が起こること、根腐れが起こること、といった従来の水耕栽培の問題点を全て解消することができる。 As a result, the lack of dissolved oxygen (DO) due to the growth of roots in the nutrient solution, the flow of nutrient solution being obstructed by the growth of roots, the failure of plant growth due to them, and root decay All the problems of conventional hydroponics such as what happens can be solved.
また、微生物も養液14とともにシート13を透過する。この結果、根P1の表面には多種多様な微生物の棲みかであるバイオフィルムが形成される。バイオフィルムの中には硝化菌が含まれることから、養液14に溶解した有機質肥料が分解されて無機化される。無機化により得られた硝化成分が、根P1に吸収される。さらに、本発明者らは、バイオフィルムが静菌作用を有することを実験により確認した。このため、バイオフィルムが形成された根P1は、例えばトマト等のナス科の果菜類に重大な被害をもたらす青枯れ病菌等の侵入を防御することができる。
Microorganisms also pass through the
このように、本実施形態1の水耕栽培装置10においては、根P1の表面にバイオフィルムが形成されるため、有機質肥料が溶解した養液14を用いて苗Pを水耕栽培することができる。すなわち、化学肥料を用いる必要がないので環境負荷を低減することができる。
Thus, in the
また、上述したように、排液路16の上面の高さを変えることにより、苗Pの根P1にかかる水分ストレスが調節される。したがって、適度の水分ストレスを与えることによって、植物がイチゴ、トマト等の果菜類の場合には、その果実の糖度および機能性成分を高くすることができるので、品質の向上につながる。さらに、結実時に果実にひび割れが生ずる事態が防止される。その他の植物の場合にも、適度の水分ストレスを与えることによって、植物が良好に生育する。
Further, as described above, the water stress applied to the root P1 of the seedling P is adjusted by changing the height of the upper surface of the
[実施形態2]
図5は、本実施形態2に係る水耕栽培装置30の全体構成を示す図である。図5に示されるように、水耕栽培装置30は、上記実施形態1と同様に、栽培槽31と、シート33と、支持ボード37と、架台38と、防水シート39と、肥料が溶解した養液34を栽培槽31内に供給する供給手段20とを備える。上記実施形態1と同様に、供給手段20は、養液タンク21と、給液ポンプ22と、給液配管23、23aとから構成される。
[Embodiment 2]
FIG. 5 is a diagram illustrating an overall configuration of the hydroponic cultivation apparatus 30 according to the second embodiment. As shown in FIG. 5, the hydroponic cultivation apparatus 30 has the
本実施形態2に係る水耕栽培装置30が、上記実施形態1と異なる点は、栽培槽31の構造と、シート33の設置方法である。
The hydroponic cultivation apparatus 30 according to the second embodiment is different from the first embodiment in the structure of the
栽培槽31は、上方が開放された、長手方向をX方向とする箱形の水槽である。この栽培槽31は、例えば繊維強化プラスチック(Fiber Reinforced Plastic、以下「FRP」という。)、ポリプロピレン、ポリカーボネート等のプラスチック材料を用いて作製することができる。本実施形態2においては、FRPを用いて栽培槽31を作製している。栽培槽31は、その内底面31aの−X側の一端に排液口32を有している。排液口32には、排液路36が接続されている。
The
栽培槽31には、堰部材35が設けられている。堰部材35は、排液口32の+X側に配置され、栽培槽31を、養液34が貯えられ、苗Pが収容される部分と、養液34が排出される部分に2分する。栽培槽31内に供給された養液34は、堰部材35の高さまで溜まると堰部材35を越えて、排液口32側に溢れ出す。これにより、養液34の水位は、堰部材35の高さと同じ高さに調節される。
The
シート33は、長方形の織物からなるシートである。シート33の大きさは、300cm×125cmである。シート33は、微生物および養液34は透過できるが、苗Pの根P1は透過できない大きさの多数の網目を有する。本実施形態2においては、シート33として、東洋紡(株)製の防根透水シート(品番BKS0812)を用いている。この防根透水シートの網目の一辺の長さは、30μm以上80μm以下である。養液34の液面上および堰部材35の上に、シート33が載置される。
The
本実施形態2においては、栽培槽31は、排液口32以外に、内底面31aに設けられた排出路41を有する。排出路41は、排出バルブ42によって開閉可能である。
In the second embodiment, the
図6は、図5の6−6断面図である。図6に示されるように、苗Pの根P1の下方、且つ、栽培槽31の長手方向(X方向)には、苗Pを支えるための架台38が載置されている。また、架台38を含めて栽培槽31全体が防水シート39によって覆われている。防水シート39は、栽培槽31のY方向の長さ(幅)より長く、防水シート39の両端は、栽培槽31の外側に垂れ下がっている。また、防水シート39に覆われた栽培槽31内を循環する養液34の上面全面は、さらにシート33によって覆われている。
6 is a cross-sectional view taken along the line 6-6 in FIG. As shown in FIG. 6, a
本実施形態2においては、シート33は、図6に示されるように、Y−Z断面が袋状になるように、栽培槽31内に設置される。これにより、袋状に設置されたシート33の内部に養液34が充填されたような状態となる。すなわち、栽培槽31の内部において、養液34が流れる方向であるX方向とは垂直な方向であるY方向の、シート33の一端が、栽培槽31の内面に沿って下方に入り込んでいる。
In this
このような構成を有する水耕栽培装置30において、農作物を始めとする植物の水耕栽培が行われる。図5に示されるように、上記支持ボード17と同様の支持ボード37が、栽培槽31の中に、設置されている。この支持ボード37の支持孔37aの中に、苗Pが配置される。具体的には、図5に示されるように、支持孔37aに、破線で示される培土P2が嵌合する。これにより、苗Pが、支持ボード37に支持される。
In the hydroponic cultivation apparatus 30 having such a configuration, hydroponic cultivation of plants such as agricultural crops is performed. As shown in FIG. 5, a
ここで、苗Pの根P1がシート33の上面に接触するように、支持ボード37の高さが調節される。支持ボード37の高さは、支持ボード37のY方向(幅方向)の両端が栽培槽31の内面に嵌合する位置をZ方向にずらすことにより調節される。
Here, the height of the
給液ポンプ22が駆動して、養液34が養液タンク21から給液配管23aを介して汲み上げられ、給液配管23を介して栽培槽31内に供給される。シート33は少量ずつしか養液34を透過しないため、シート33の下面から上面へ浸み出すように養液34が供給される。
The
シート33の下から上面に浸み出してくる養液34を、苗Pの根P1が吸収して苗Pおよび根P1が生長する。その時点では、図5に示されるように、根P1が十分生長してシート33の上面に張り巡らされているため、苗Pはシート33によって支持される。なお、架台38が載置されているので、苗Pが生長して重量が大きくなっても、架台38によって支えられるのでシート33の中央部分が凹むことはない。
The
また、上述したように、栽培槽31の内部において、養液34が流れる方向であるX方向とは垂直な方向であるY方向の、シート33の一端が、栽培槽31の内面に沿って下方に入り込んでいる。これにより、図6において、根P1がY方向に生長して栽培槽31の内壁に達しても、隙間33aから下方に、さらに根P1が生長することができる。したがって、根P1の生長範囲をより広くすることができる。
Moreover, as above-mentioned, in the inside of the
植物の生長に応じて、堰部材35の高さが調節され、植物に水分ストレスが与えられる。本実施形態2の水耕栽培装置30においては、排出バルブ42を開閉することによっても、植物に与えられる水分ストレスが調節される。排出路41および排出バルブ42は、堰部材35を交換することなく、養液34の水位を調節する役割をする。
According to the growth of the plant, the height of the
排出バルブ42を開いて、養液34の水位を低くすると、栽培槽31の内底面31aの単位面積当たりにかかる水圧が減少する。これにより、養液34の液面からシート33にかかる圧力も減少する。その結果、単位時間当たりにシート33を透過する養液14の量が減少する。したがって、苗Pの根P1にかかる水分ストレスは大きくなる。このように、水分ストレスを変化させることによって植物の生長を調節することができるので、適切な草勢を維持することができる。
When the
本実施形態2の水耕栽培装置30においても、根P1の表面にバイオフィルムが形成されるため、有機質肥料が溶解した養液34を用いて苗Pを水耕栽培することができる。すなわち、化学肥料を用いる必要がないので環境に優しく、人体に悪影響を与えない有機質肥料栽培が実施できる。
Also in the hydroponic cultivation apparatus 30 of the second embodiment, since a biofilm is formed on the surface of the root P1, the seedling P can be hydroponically cultivated using the
[実施形態3]
図7は、本実施形態3に係る水耕栽培装置40のY−Z方向の断面を示す断面図である。水耕栽培装置40の全体構成は、図5に示される実施形態2の水耕栽培装置30とほぼ同じである。すなわち、水耕栽培装置40は、上記実施形態2と同様に、栽培槽31と、シート43と、支持ボード37と、架台38と、防水シート39と、図示しない堰部材と、肥料が溶解した養液34を栽培槽31内に供給する図示しない供給手段とを備える。上記実施形態1および2と同様に、供給手段は、養液タンクと、給液ポンプと、給液配管とから構成される。
[Embodiment 3]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a cross section in the YZ direction of the hydroponic cultivation apparatus 40 according to the third embodiment. The whole structure of the hydroponic cultivation apparatus 40 is substantially the same as the hydroponic cultivation apparatus 30 of
本実施形態3に係る水耕栽培装置40が、上記実施形態2と異なる点は、栽培槽31内におけるシート43の設置方法である。
The hydroponic cultivation apparatus 40 according to the third embodiment is different from the second embodiment in the installation method of the sheet 43 in the
シート43は、長方形の織物からなるシートである。シート43の大きさは、300cm×125cmである。シート43は、微生物および養液34は透過できるが、苗Pの根P1は透過できない大きさの多数の網目を有する。本実施形態3においては、シート43として、東洋紡(株)製の防根透水シート(品番BKS0812)を用いている。この防根透水シートの網目の一辺の長さは、30μm以上80μm以下である。養液34の液面上および図示しない堰部材の上に、シート43が載置される。
The sheet 43 is a sheet made of a rectangular woven fabric. The size of the sheet 43 is 300 cm × 125 cm. The sheet 43 has a large number of meshes having a size that allows the microorganisms and the
本実施形態3においては、シート43は、図7に示されるように、Y−Z断面が筒状になるように、栽培槽31内に設置される。これにより、筒状に設置されたシート43の内部に養液34が充填されたような状態となる。すなわち、栽培槽31の内部において、養液34が流れる方向であるX方向とは垂直な方向であるY方向の、シート43の両端が、栽培槽31の内面に沿って下方に入り込んでいる。
In this Embodiment 3, the sheet | seat 43 is installed in the
これにより、図7において、根P1がY方向に生長して栽培槽31の内壁に達しても、両端の隙間43aから下方に、さらに根P1が生長することができる。したがって、根P1の生長範囲をより広くすることができる。
Thereby, in FIG. 7, even if the root P1 grows in the Y direction and reaches the inner wall of the
上記実施形態のうち、実施形態2に係る水耕栽培装置30を用いて、有機質肥料液を用いた中玉トマトの水耕栽培を実施した。 Among the above-described embodiments, the hydroponics of the medium-sized tomato using the organic fertilizer liquid was performed using the hydroponic cultivation apparatus 30 according to the second embodiment.
中玉トマトは、育苗培土を充填したセルトレーに播種し、約3週間育苗した苗を水耕栽培装置30に移植した。最初の堰部材35の高さは、20mmとした。有機液肥であるコーンスティープリカー(CSL)を、水1リットルに対して0.5g溶解させて、養液を作製した。さらに、コーンスティープリカーを、水1リットルに対して0.5g溶解させて、1日3回追肥した。
Nakatama tomato was sown in a cell tray filled with seedling culture soil, and seedlings grown for about 3 weeks were transplanted to the hydroponic cultivation apparatus 30. The height of the
トマトの栽培は、低段密植栽培で実施した。トマトの生長に応じて堰部材35の高さを調節し、適度の水分ストレスがかかるようにした。この結果、約3ヶ月で完熟したカンパリ種の果実を、1果房(1段目に成る房状の果実)、2果房(2段目に成る房状の果実)とも収穫することができた。栽培の結果を、表1に示す。
Tomato cultivation was carried out in low-stage dense planting. According to the growth of tomato, the height of the
表1に示されるように、本実施の形態2の水耕栽培装置30を用いたカンパリ種のトマトの栽培では、有機質肥料液を用いて大量の果実を収穫することができた。また、秀品率も85〜100%と極めて高く、結実時のひび割れ等が防止されることが明らかになった。さらに、糖度も6.5〜7.4%と高く、適度の水分ストレスを与えた効果が如実に示されている。 As shown in Table 1, in the cultivation of Campari tomatoes using the hydroponic cultivation apparatus 30 of the second embodiment, a large amount of fruits could be harvested using the organic fertilizer solution. In addition, the excellent product rate was as high as 85 to 100%, and it became clear that cracking at the time of fruit set was prevented. Furthermore, the sugar content is as high as 6.5 to 7.4%, which clearly shows the effect of applying moderate water stress.
以上、本発明の実施形態および実施例について説明したが、本発明は上記実施形態および実施例によって限定されるものではない。 As mentioned above, although embodiment and the Example of this invention were described, this invention is not limited by the said embodiment and Example.
例えば、上記各実施形態では、シート13、33、43は、栽培槽11、31の内底面11a、31aの全面を覆うように設置される場合について説明した。これに限らず、シートが栽培槽の内底面の一部のみを覆うように設置されてもよい。この場合には、シートで覆われない養液面を有することになるが、栽培槽内の養液の水位は堰部材等によって限定されるため、養液がシートの上に溢れ出すおそれはない。
For example, in each of the above embodiments, the case where the
また、上記実施例では、植物として果菜類であるトマトを栽培した例について説明した。これに限らず、栽培する植物としては、イチゴ等のトマト以外の果菜類でも、サラダ菜、コマツナ等の葉菜類でも、観賞用の花卉類であってもよい。 Moreover, the said Example demonstrated the example which grew the tomato which is fruit vegetables as a plant. However, the plant to be cultivated may be fruit vegetables other than tomatoes such as strawberries, leaf vegetables such as salad vegetables and komatsuna, or ornamental flower buds.
上記実施形態で示した支持ボード17の各部の寸法は一例に過ぎず、どのような寸法にしてもよい。また、上記各実施形態では、支持ボード17、37に直線状に一列に並んだ10個の支持孔17a、37aを設けた場合について説明した。これに限らず、支持ボードには、何列の支持孔を何個設けてもよい。
The dimension of each part of the
また、上記各実施形態では、栽培槽11、31には、1枚の支持ボード17、37が設置されている場合について説明した。これに限らず、栽培槽には、2枚以上の支持ボードが設置されていてもよい。
Moreover, in each said embodiment, the case where the one
また、上記各実施形態および実施例では、有機質肥料としてコーンスティープリカーを用いた場合について説明した。これに限らず、有機質肥料としては、堆肥、ぼかし肥、魚粉、油粕、米糠、家畜糞尿等、又はこれらの混合物等の種々の肥料を用いることができる。 Moreover, in each said embodiment and Example, the case where corn steep liquor was used as an organic fertilizer was demonstrated. Not only this but as organic fertilizer, various fertilizers, such as compost, blur fertilizer, fish meal, oil cake, rice bran, livestock manure, etc., or these mixtures, can be used.
また、上記各実施形態および実施例では、養液に溶解させる肥料が有機質肥料である場合について説明した。これに限らず、養液に溶解させる肥料は、有機質肥料と化学肥料の混合物であってもよい。 Moreover, in each said embodiment and Example, the case where the fertilizer dissolved in a nutrient solution was an organic fertilizer was demonstrated. Not only this but the fertilizer dissolved in a nutrient solution may be a mixture of organic fertilizer and chemical fertilizer.
本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施形態および変形が可能とされるものである。上述した実施形態および実施例は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。 Various embodiments and modifications can be made to the present invention without departing from the broad spirit and scope of the present invention. The embodiments and examples described above are for explaining the present invention, and do not limit the scope of the present invention.
本発明に係る水耕栽培装置および水耕栽培方法は、植物の種類に応じて、最適な養液の濃度、養液の循環速度、養液の水位等の栽培管理条件を日単位、週単位、月単位で調整することにより、サラダ菜、コマツナ等の葉菜類、トマト、イチゴ等の果菜類を始めとして、多品種、多種類の植物を栽培することが可能である。 The hydroponic cultivation apparatus and the hydroponic cultivation method according to the present invention are based on plant management conditions such as optimum nutrient solution concentration, nutrient solution circulation rate, nutrient solution water level, etc., depending on the type of plant, on a daily basis or a weekly basis. By adjusting monthly, it is possible to cultivate various varieties and types of plants including leafy vegetables such as salad vegetables and komatsuna, and fruit vegetables such as tomatoes and strawberries.
10、30、40 水耕栽培装置
11、31 栽培槽
11a、31a 内底面
12、32 排液口
13、33、43 シート
14、34 養液
35 堰部材
16、36 排液路
17、37 支持ボード
17a、37a 支持孔
18、38 架台
19、39 防水シート
20 供給手段
21 養液タンク
22 給液ポンプ
23、23a 給液配管
33a、43a 隙間
41 排出路
42 排出バルブ
P 苗
P1 根
P2 培土
10, 30, 40
Claims (16)
前記栽培槽の内部で、植物の苗を支持する支持手段と、
前記支持手段に支持される前記苗の下方に架設され、前記養液に含まれる微生物が透過可能で、前記苗の根が透過不可能なシートと、
前記シートの上方に位置する前記苗へ、前記シートの下方から前記養液を供給する供給手段と、
を備える水耕栽培装置。 A cultivation tank to which a nutrient solution is supplied;
Support means for supporting plant seedlings inside the cultivation tank;
A sheet that is laid under the seedling supported by the support means, is permeable to microorganisms contained in the nutrient solution, and is not permeable to the roots of the seedling,
Supply means for supplying the nutrient solution from below the sheet to the seedling located above the sheet;
Hydroponic cultivation apparatus comprising:
前記排液口には排液路が接続されており、
前記排液路が直接に前記シートを持ち上げることによって前記養液の水位を調節する請求項1に記載の水耕栽培装置。 The cultivation tank has a drainage outlet;
A drainage path is connected to the drainage port,
The hydroponic cultivation apparatus according to claim 1, wherein the drainage path adjusts the water level of the nutrient solution by directly lifting the sheet.
前記排液口には排液路が接続されており、
前記栽培槽を、前記苗が収容される部分と、前記排液口を含む部分に区分し、前記栽培槽内の前記養液の水位を調節する堰部材を備え、
前記シートは、上面が前記苗の根に接触し、下面が前記養液の液面に接触して前記養液を下面側から上面側へ透過させ、前記養液の水位が上下するのに伴って上下し、前記微生物は透過できるが前記苗の根は透過できない大きさの多数の孔を有するシートである請求項1に記載の水耕栽培装置。 The cultivation tank has a drainage outlet;
A drainage path is connected to the drainage port,
The cultivation tank is divided into a part in which the seedling is accommodated and a part including the drainage port, and includes a weir member that adjusts the water level of the nutrient solution in the cultivation tank,
The sheet has an upper surface in contact with the root of the seedling, a lower surface in contact with the liquid level of the nutrient solution and permeate the nutrient solution from the lower surface side to the upper surface side, and the water level of the nutrient solution increases and decreases. The hydroponic cultivation apparatus according to claim 1, wherein the hydroponic cultivation apparatus is a sheet having a large number of holes that can move up and down and penetrate the microorganisms but not the seedling roots.
前記供給手段は、前記養液タンクの前記養液を前記栽培槽へ供給する請求項2または3に記載の水耕栽培装置。 A nutrient solution tank for storing the nutrient solution,
The hydroponic cultivation apparatus according to claim 2 or 3, wherein the supply means supplies the nutrient solution in the nutrient solution tank to the cultivation tank.
微生物は透過できるが前記植物の苗の根は透過できない大きさの多数の孔を有するシートを、前記植物の苗を支持する栽培槽に設ける工程と、
前記植物の苗を、前記シートの上に配置する工程と、
肥料が溶解した養液を前記栽培槽内の前記シートの下に供給する工程と、
を含む水耕栽培方法。 A hydroponics method for cultivating plants,
Providing a sheet having a large number of holes of a size that can penetrate microorganisms but cannot penetrate the roots of the plant seedlings in a cultivation tank that supports the plant seedlings;
Placing the plant seedling on the sheet;
Supplying the nutrient solution in which the fertilizer is dissolved under the sheet in the cultivation tank;
Hydroponics method including.
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