JP2736333B2 - 水耕栽培装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【産業上の利用分野】

この発明は、養液で植物の栽培を行なう水耕栽培に関
し、特に毛細管吸水を行なう毛管吸水シートを、植物栽
培床として利用した水耕栽培装置に係わるものである。

【従来の技術】

従来、養液液位よりも高位置にある支持台上に毛管吸
水シートを載置し、シート上面の植物栽培面を養液液位
よりも高位置にして、一方端あるいは両端の養液接液部
から養液を吸い上げて、栽培面に載置して植物を栽培す
るものや、傾斜面上のシートに上部から養液を滴下する
ものがある。

【発明が解決しようとする課題】

従来の技術での植物栽培面は、養液接液部より高位置
に養液を吸い上げる方式なので、吸い上げ吸水量に限度
があり、植物吸水量の最盛時に、吸い上げ量が容量的に
不足するおそれがあり、しかも吸い上げる栽培面を相当
な湿潤状態に置かないと、栽培面の水分が蒸発して塩類
が集積し、高濃度溶液となり植物根にとって極めて不都
合の状態となっていた。 また、傾斜面上のシートに、上部から養液を管路を介
して滴下するものでは、管路の水平を維持するのが難し
く、したがって、養液を均等に滴下できず、給水むらを
生じるおそれがある。しかも栽培部を被覆カバーで包囲
してないものは、緑藻が発生して養分を吸水され、また
蒸散によって塩類集積が生じ、植物根にとって不都合な
状態となっていた。 この発明は、このような従来の問題点を除去するため
になされたもので、毛管吸水シート上に載置した植物の
根部の吸水が、毛管吸水シートを使用した養液の吸い上
げではなく、吸い下げを利用するもの、つまり毛管吸水
シートからなる栽培床が、均等な濃度の養液を毛管吸水
することによって、栽培床に連続的な毛管吸水流れを生
じさせ、植物の吸水を確保して、栽培を行なうものであ
る。

【課題を解決するための手段】

この発明は、栽培ボックス内に敷設した、毛細管現象
を有する毛管吸水シートからなり、前記栽培ボックス底
部との間に、狭小な空間を保持するための多穴ネットシ
ートを介在させた栽培床が、この栽培床と仕切って並設
した養液通水路の養液液位よりも低位置にあり、この養
液通水路の上端に養液を供給し、循環させることによっ
て、養液の均一流れを生じる養液通水路に、前記長尺方
向の毛管吸水シートの側面の片端を接液して毛管吸水
し、他端から排液し、前記毛管吸水シートに位置落差を
利用した、毛細管現象による連続的な養液の流れを生じ
させて植物を栽培する水耕栽培装置である。

【実施例】

以下、添付図面にもとずいて説明する。 第１図に示すように、縦方向に長尺な栽培ボックス１
上に載置した、毛細管現象を有する毛管吸水シート２の
片端を、この毛管吸水シート２の長尺方向と平行に区画
して並設し、かつこの毛管吸水シートの最下部位置以上
の高位置に、養液の液位が位置するように配設した養液
通水路３に挿入し、接液して毛管吸水し、他端の排液を
排液路４に連らねることによって、通水路に保有する養
液の位置落差を利用した吸い下げの毛細管現象により、
連続的に吸水シート２の前面に養液を供給する。さらに
毛管吸水シート２の上方に植物根部を遮光し、かつ湿潤
状態を維持するように、植物茎部を除外して被覆カバー
５で包囲することによって、この毛管吸水シート上に載
置した植物を栽培するものである。 そして、毛管吸水シートを載置し、この毛管吸水シー
トと仕切って並設した養液通水路３を内設した栽培ボッ
クス１を、長尺方向に下り勾配を有するように施設すれ
ば、別途の養液槽９からポンプ10によって、養液通水路
３の上端に供給される養液は、養液通水路３を均一に流
れ、その流下によって養液の濃度を長尺方向全体に均等
に保持でき、そのため一方端を養液に長尺方向の全体に
わたって接液している毛管吸水シート２は、同一濃度の
養液を均等に吸水できるので、所要の間隔を置いて植栽
した植物にとって、植物の養液濃度差から生じる生育差
を緩和することができる。 この毛管吸水シート２からなる植物栽培床７が栽培ボ
ックス底面と密着すると吸水容量や酸素供給面で不都合
があるので、第３図（ａ）に示すように、毛管吸水シー
ト２と栽培ボックス１底面との間に、狭小な空間を保持
できる多穴ネット６（第３図（ｂ）参照）を介在させる
のである。 さらにこの毛管吸水シート２を一体とするのではな
く、第２図に示すように、二枚の分離した毛管吸水シー
ト２″を用いて、養液通水路３′からの立ち下がり部と
植物栽培床７との接触部14の近傍を、シート２″を重設
して、連続する毛管吸水による養液供給を行なうことが
できる。 このようにすれば、立ち下がり部の毛管吸水シート
２″を、毛管吸水量の相違するシートや、シートの厚み
を変えることによって、植物に応じた給水量に対応でき
るものを適宜に選択することができる。 つぎに第２図に示すように、毛管給水シート２′,2″
の植物栽培床７の端面部に、長尺方向に沿って植栽した
植物根のしんちょうを阻止する板壁８を設ければ、植物
根が排液路４″に侵入して、根腐れの原因となることを
防ぐことができ、またこの図に示すように、シート接合
部14に伸長する不都合を防止できる。 そして、栽培ボックス１′が養液通水路側３′から、
排液路側４″に向かって、下り勾配となっていれば、毛
管浸透の吸い下げによる養液の連続流れがスムーズに行
なわれるので、養液は滞留することなく、栽培面を均等
に流下でき、植物に取って好適となる。 この毛管吸水シート２′,2″は、毛細管現象を有する
ものであり、その連続する細孔は10〜200μｍ程度とす
ることが好ましく、このような細孔であれば植物根はほ
とんど侵入せず、植物根はほとんどその表面に沿って伸
長し吸水する。さらにこのシートは、ポリビニールアル
コール等の合成樹脂の連続する気孔での三次元発泡成形
体、合成樹脂加工成形体、セラミックス成形体の焼結体
等、同様な機能を有するものが用いられ、そしてこれら
の組み合わせとしても用いられる。

【作用】

第４図において、養液槽９からポンプ10によって、養
液通水路３の上端に供給される養液は、養液通水路３を
均一に流れ、その流下によって養液の濃度を長尺方向全
体に均等に保持できるため、毛管吸水シート２は同一濃
度の養液をすべての一方端部から吸水でき、所要間隔を
置いて植栽した植物にとって、同一濃度養液を吸水する
ことから成育が同じようになる。 公知のNFT方式の薄膜水耕法のように、養液を数mmの
薄膜上に流下する方式では、不透水性の栽培床を均一に
流下させることは難しく、みず道が生じて植物根に均一
に給水できにくく、しかも植物に対して直列的な養液供
給なので、各植物に対して均一な濃度の供給はでき難
い。これに対して、この発明の毛管吸水による養液の流
れは、栽培床７の毛管吸水シート自体が微細孔の連続的
空間であるため、常にシート全体を均等に分散し、膨潤
状態を維持しながら流下し、しかも各植物に対して並列
的な養液の供給なので、各植物に対して均一な濃度の養
液の供給ができる。 植物12の根は栽培床７に対して這うようにして伸長
し、接触面の毛管吸水シートの栽培床から十分な養液
を、根に必要なだけ吸水できるし、被覆カバー５によっ
て植物根部は常に遮光され、蒸散によってカバーに水滴
15が付着し、それが滴下する湿潤状態に維持されている
ため、ルートマットの形成も良好で、あくまでも、吸水
は植物の根にまかせることにあり、植物の根が吸水を選
択するのである。 この毛管吸水シート２〜２″の上の植物根が、養液通
水路３〜３′や、排液路4,4″まで伸長しないように、
板壁８を設けて阻止すれば、根の侵入による根腐れを防
ぐことができる。 毛管吸水シート２〜２″と栽培ボックス1,1′底部と
が、毛管吸水の流れ状態で密着して、酸素供給上あるい
は給水的に好ましくなくならないように、適宜な狭小空
間を有する多穴ネット６を介在させて保持することによ
り、良好な状態とすることができる。 次に、養液通水路３を内設した栽培ボックス１を水平
に配設すれば、両端を堰状に止水した養液通水路3,3′
の一端に、ポンプ等によって養液を供給し、他端から堰
止めによる所要量以上を養液槽９に返送するようにすれ
ば、一日に何回か定期的にタイマ11でポンプ10を運転し
て、循環的に養液を供給する場合、通常の使用法は勿
論、故障は停電等によってポンプ賀運転できない場合で
も、養液通水路3,3′の貯留養液が、毛管吸水によって
吸出される間、対応できる。 さらに、養液通水路３を内設した栽培ボックス１を、
下り勾配に配設すれば、養液通水路３の上端に供給され
た養液は均一に流れ、その流下速度が早くなることによ
って、養液の濃度を通水路３の全体に亘って、均等に保
持でき、他の下端から養液槽に戻すように循環すれば、
均一な濃度の養液を毛管吸水シート２を通して、各植物
に対して均等に供給することができる。 植物栽培床の毛管吸水シート２を毛管流れした養液
は、植物の根によって吸水され、余分な養液を排水路４
から排出されるのであるが、この排出液を養液槽９に戻
さずに処理した方がよい。すなわちこの排出液を養液槽
９に戻すと、養液濃度の変動や、病原菌の拡散、根の分
泌物の悪影響等を養液に加えるからである。つまり養液
通水路３の養液は、循環して全体を均一濃度にするが、
植物の吸水した養液は、再循環しないで排出して処理す
るのである。このようにすれば培養液の管理がしやすく
なる。 このように、この発明の養液の供給は、毛管吸水シー
トによる毛細管現象を利用した吸い下げ式であるので、
液位が多少変動しても容易に養液を均等に分散して流下
させることができる。これに対して従来の管路に多数の
小孔を間欠的に穿孔した噴射による供給方式では、管路
の水平が維持し難く、しかも管路抵抗等により、各小孔
から均等に供給することは難かしく、この点からも毛管
吸水シートによる養液の供給はすぐれている。 栽培終了後の植物除去の際には、植物根はほとんど毛
管吸水シート内部に侵入せず、層状に形成されるため、
根ごと容易に栽培面から離脱することができる。 実施例として、従来のNFT方式と、NFT方式を改造して
通水路の区画壁を設けたこの発明の毛管吸水シート方式
を、第１図に示す装置によって栽培比較実験を行なっ
た。 毛管吸水シートとしては、A:吸水量の大きい軟質スポ
ンジシート、B:吸水量の少ない硬質スポンジシート、C:
吸水量の少ない硬質スポンジシートの波形シート、D:吸
水量の大きい合繊シートの４種を用いた。 栽培の概要としては、 供試品種のトマトの「桃太郎」を１月20日に5cm角ロ
ックウールキューブに播種、さらに10cm角キューブに移
植後、３月19日にシクスライトハウス内に設置した栽培
床に定植した。 栽培床は幅30cmのチャンネルを5cmの通水路と25cmの
ベッドに分け、長さ10mのものを５床分設置した。栽培
床の４床には、それぞれ吸水スポンジシートA,B,C並び
に合繊シートＤを栽培床の上に敷き、側面の一端が通水
路に接液するようにした。他の１床は、比較のため吸水
シートを敷かない、薄膜養液通水だけのNFT栽培床とし
た。１栽培床当たり20株定植した。 培養液は園試処方液を用い、生育とともに培養液濃度
を示す電気伝動度を0.5mSから1.8mSまで上昇させた。ま
た３〜７日ごとに減水量を調査し、その都度、減水量分
だけ培養液を添加した。温室内最低気温、培養液最低温
度は、それぞれ６℃、18℃に確保できるように加温し
た。 試験結果 試験結果の概要としては、この発明の毛管吸水シート
では、従来のNFT方式に比べて、トマトの収量では遜色
はなく、糖度では吸水性の小さいＢスポンジシートで明
らかに高かった。Ｂスポンジシートは吸水性が小さいた
め水分ストレスが強く影響し、そのため糖度は高く、逆
にNFTや吸水性の大きいシートで糖度は低かった。栽培
終了時の茎葉重をみると、吸水性の高いＡスポンジシー
ト、Ｄ合繊シート、NFTで大きく、それらの区で栄養成
長が促進されたことを意味している。 日吸水量をみると、５月中旬頃から、試験区画に差が
認められ、栽培後期になるとＢスポンジシートでは吸水
量が著しく低下したこのように、この発明の方式では、
毛管吸水シートの原材料の選定を適切に行なえば、十分
に実用に耐える栽培技術となることがわかった。

【発明の効果】 この発明は、毛細管現象を有する毛管吸水シートを用
い、このシートの一端部を養液液位よりも低位置に配置
して、養液に接液することによる毛管吸い下げ流れを利
用しているので、毛管吸水シートの植物栽培床は、位置
落差を利用した連続的な毛管吸水流れを生じ、植物根に
養液を供給する。 この毛管吸水流れは、NFTの薄膜水耕法のような不透
水性面に数mm厚程度の養液を流下するものではないの
で、肉眼上は養液流れははっきりせず、ちょうどバケツ
に掛けた雑巾が内部の水をポタポタたらす膨潤状態のよ
うなので、養液が植物栽培床全体に均等に分布しながら
流下するため、NFT方式のようにみず道が塞がれたり、
あるいは生じたりすることはなく、植物根にとって吸水
を選択することができ吸水は根の要求にまかせることが
できる。 しかも被覆カバーによって、毛管吸水シートの植物栽
培床が包囲されているため、植物栽培面は常に植物根部
を遮蔽し、被覆カバーによる蒸散抑制によって、湿潤状
態に維持されているので、蒸発等によってシートの毛管
流れが悪くなったり、塩類集積害が生じたりすることは
ない。 そして毛管吸水シートを二枚に分け、養液通水路側に
接液するシートを、毛管吸水量の相違するものや、シー
ト厚みを調整することにより、適宜に取り換えるように
すれば、植物に対応した毛管吸水量を選定することがで
きる。 さらに毛管吸水シートと栽培ボックス底部との密着を
防ぐため、毛管吸水シート自体を凹凸形状に成型する
か、あるいは毛管吸水シートと栽培ボックス底部との間
に、空間保持用の多穴ネットを介在させれば、毛管吸水
量や酸素供給の面からも対応できるし、また養液貯留槽
近傍の毛管吸水シートに植物根の伸長を阻止する板壁を
設ければ、植物根賀水路に入り込まず、植物根の根腐れ
を防ぐことができる。 その上、養液通水路が下がり勾配とすれば、養液の流
下によって、養液の能後を均等に保持でき、この全体に
わたった同一濃度の養液を、毛管吸水シートが側面から
均等に吸水するため、植物の養液濃度差から生じる成育
差を少なくすることができる。養液通水路の養液は循環
して養液の濃度を均等に保持し、吸水減少分を補給する
ようにし、植物の吸収した残りの養液は排出して利用し
ないようにすれば、培養液の管理がし易くなる。 その他、実施例の試験結果からもわかるように、トマ
トの収量において、この発明の性能は第１表に示すよう
に、従来のNFT方式と比べて大きな差はない。品質表示
である糖度においては、毛管吸水シート上で、水分スト
レスが適度に作用するため、NFT方式よりも高くなって
いることから、高品質のものが得られる。 さらにこの発明の利点は、栽培終了後、植物根部と栽
培床が容易に分離しやすいこと、そしてこの栽培床は残
根がほとんどないので、何度でも使用できることであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図と第２図は、この発明のそれぞれ異なる実施例の
長尺方向に垂直に切断した縦断面図、第３図（ａ）は多
穴ネットを介在した植物栽培床の一部断面図、（ｂ）は
多穴ネットの斜視図で、第４図は簡略化した栽培の循環
系路の系統図を示す。 図において、 1,1′……栽培ボックス 2,2′……毛菅 水シート 3,3′……養液通水路 4,4″,4″……排液路 ５……被覆カバー ６……多穴ネット ７……植物栽培床 ９……養液槽 10……ポンプ 11……タイマー 12……植物 14……シート接触部 15……水滴をそれぞれ示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】栽培ボックス内に載設した、毛細管現象を
   有する毛管吸水シートからなり、前記栽培ボックス底部
   との間に、狭小な空間を保持するための多穴ネットシー
   トを介在させた栽培床が、この栽培床と仕切って並設し
   た養液通水路の養液液位よりも低位地にあり、この養液
   通水路の上端に養液を供給し、循環させることによっ
   て、養液の均一流れを生じる養液通水路に、前記毛管吸
   水シートの側面の片端を接液して毛管吸水し、他端から
   排液して、前記毛管吸水シートに位置落差を利用した、
   毛細管現象による連続的な養液の流れを生じさせると共
   に、前記毛管吸水シート上を、植物茎部を除外して被覆
   カバーで包囲し、この毛管吸水シート上に載置した植物
   を栽培することを特徴とする水耕栽培装置。