JP7135341B2 - Plant growth system and plant growth method - Google Patents

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Description

本発明は、ワサビ等の植物の育成に関する植物生育システム及び植物生育方法に関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a plant growing system and a plant growing method for growing plants such as wasabi.

今日、多様な植物の水耕栽培が検討されている。例えば、ワサビについても水耕栽培する技術が検討されている（例えば、特許文献１参照。）。この特許文献１には、ワサビの生育には、養分が少ない培地を使用し、１２℃～１５℃の水温の培養水を用いる等の条件を満たす必要があることが記載されている。 Today, hydroponics of various plants are being considered. For example, techniques for hydroponically cultivating wasabi are also being studied (see Patent Document 1, for example). This Patent Document 1 describes that it is necessary to satisfy conditions such as using a culture medium with a low nutrient content and using culture water at a water temperature of 12° C. to 15° C. for the growth of wasabi.

特開平１１－１５１０４９号公報JP-A-11-151049

この文献に記載されているように、ワサビ等の植物は、低温、貧栄養、弱光条件でないと生育できないと考えられていた。このため、人工栽培する場合には、培養液の冷却を行なっており、その負担が大きかった。 As described in this document, it was believed that plants such as wasabi could only grow under conditions of low temperature, poor nutrition, and low light. For this reason, when artificially cultivating, the culture solution must be cooled, which is a heavy burden.

上記課題を解決する植物生育システムは、植物の根茎を培養液に浸漬させて植物を生育する植物生育システムであって、前記植物が植えられる栽培床に培養液を供給する供給部と、前記培養液を排出する排出部とを備え、前記供給部により、前記栽培床に滞留する培養液の液面に乱流が生じるように培養液を供給し、前記乱流が生じる液面の領域に、前記根茎を配置する。ここにおける根茎には、地下茎だけでなく、地中にある根や茎を含む。 A plant growth system for solving the above problems is a plant growth system for growing plants by immersing plant rhizomes in a culture solution, comprising: a supply unit for supplying a culture solution to a cultivation bed on which the plant is planted; a discharge unit that discharges a liquid, the supply unit supplies the culture solution so that turbulence is generated on the liquid surface of the culture solution stagnating in the cultivation bed, and the liquid surface region where the turbulence is generated: Arrange the rhizome. The rhizomes here include not only underground stems but also roots and stems in the ground.

本発明によれば、植物を低コストで良好に生育させることができる。 According to the present invention, plants can be grown satisfactorily at low cost.

本実施形態の植物生育システムの概略構成図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The schematic block diagram of the plant growth system of this embodiment. 本実施形態の植物生育システムの要部の構成を説明する説明図。Explanatory drawing explaining the structure of the principal part of the plant growth system of this embodiment. 本実施形態の植物育成方法の説明図であり、（ａ）は液面が低い場合、（ｂ）は液面が中央に位置している場合、（ｃ）は液面が高い場合を示す。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is explanatory drawing of the plant growing method of this embodiment, (a) shows the case where a liquid level is low, (b) shows the case where the liquid level is located in the center, and (c) shows the case where a liquid level is high. 変更例における植物生育システムの要部の構成を説明する説明図。Explanatory drawing explaining the structure of the principal part of the plant growth system in a modification.

以下、図１～図３を用いて、植物生育システム及び植物生育方法を具体化した一実施形態について説明する。本実施形態では、植物としてワサビを生育する場合を想定する。
まず、図１を用いて、植物生育システムとしての植物栽培施設１０について説明する。植物栽培施設１０は、外界から隔離されており、通用口を開放した場合に出入りできる閉空間で構成されている。 An embodiment embodying a plant growing system and a plant growing method will be described below with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. In this embodiment, it is assumed that wasabi is grown as a plant.
First, a plant cultivation facility 10 as a plant growth system will be described with reference to FIG. The plant cultivation facility 10 is isolated from the outside world, and is configured as a closed space that can be entered and exited when a side door is opened.

植物栽培施設１０には、ワサビＷ１が植えられた栽培床５０が配置されている。栽培床５０は、循環される培養液を滞留する滞留部５１を備える。この栽培床５０の詳細については後述する。 The plant cultivation facility 10 has a cultivation bed 50 planted with wasabi W1. The cultivation bed 50 includes a retention section 51 that retains the circulated culture solution. Details of the cultivation bed 50 will be described later.

栽培床５０の上方には、複数の光源１５が配置されている。光源１５は、ワサビＷ１に、日照として人工光を照射する人工光照明装置である。この光源１５は、光量子量を調整可能な光源である。本実施形態では、光源１５として、蛍光灯型ＬＥＤ（発光ダイオード）を用いる。なお、ここで、光量子量は、ＰＰＦＤ（光合成光量子束密度、単位：μｍｏｌ・ｍ－２・ｓ－１）を用いて表す。 A plurality of light sources 15 are arranged above the cultivation bed 50 . The light source 15 is an artificial light illumination device that irradiates the wasabi W1 with artificial light as sunshine. This light source 15 is a light source capable of adjusting the amount of light quanta. In this embodiment, a fluorescent LED (light emitting diode) is used as the light source 15 . Here, the amount of photon is expressed using PPFD (photosynthetic photon flux density, unit: μmol·m −2 ·s −1 ).

植物栽培施設１０には、温度検出部２１及び空調装置２２が設けられ、室温制御部４２に接続されている。温度検出部２１は、植物栽培施設１０内の室内温度（室温）を検出し、室温制御部４２に室温情報を提供する。空調装置２２は、室温制御部４２の指示に基づいて、植物栽培施設１０内を設定温度に調整する。 A temperature detector 21 and an air conditioner 22 are provided in the plant cultivation facility 10 and connected to a room temperature controller 42 . The temperature detection unit 21 detects the room temperature (room temperature) in the plant cultivation facility 10 and provides room temperature information to the room temperature control unit 42 . The air conditioner 22 adjusts the inside of the plant cultivation facility 10 to the set temperature based on the instruction from the room temperature controller 42 .

更に、植物栽培施設１０には、ガス濃度検出部２３が設けられ、ＣＯ２制御部４３に接続されている。このガス濃度検出部２３は、植物栽培施設１０内の二酸化炭素（ＣＯ２）濃度を検出し、ＣＯ２制御部４３にＣＯ２濃度情報を供給する。 Furthermore, the plant cultivation facility 10 is provided with a gas concentration detection section 23 and connected to the CO2 control section 43 . The gas concentration detection unit 23 detects the carbon dioxide (CO2) concentration in the plant cultivation facility 10 and supplies CO2 concentration information to the CO2 control unit 43 .

植物栽培施設１０には、オフィス（図示せず）の排気を室内に供給する炭酸ガス供給部２５が接続されている。この炭酸ガス供給部２５は、気体供給ポンプ２７及び気体供給バルブ２８が取り付けられている気体供給管２６を備えている。気体供給ポンプ２７は、オフィスの排気（炭酸ガス）を植物栽培施設１０の空間に圧送する。この排気には、比較的濃い濃度の二酸化炭素（ＣＯ２）が含まれている。気体供給バルブ２８は、オフィスからの排気の供給量を調整する。そして、ＣＯ２制御部４３からの指示に基づいて、気体供給ポンプ２７が稼働されると、オフィスからの排気が植物栽培施設１０に供給される。 The plant cultivation facility 10 is connected to a carbon dioxide supply unit 25 for supplying exhaust air from an office (not shown) into the room. The carbon dioxide gas supply unit 25 includes a gas supply pipe 26 to which a gas supply pump 27 and a gas supply valve 28 are attached. The gas supply pump 27 pressure-feeds office exhaust gas (carbon dioxide gas) to the space of the plant cultivation facility 10 . This exhaust contains a relatively high concentration of carbon dioxide (CO2). Gas supply valve 28 regulates the supply of exhaust air from the office. Then, when the gas supply pump 27 is operated based on an instruction from the CO2 control unit 43, the exhaust air from the office is supplied to the plant cultivation facility 10.

また、植物栽培施設１０の滞留部５１には、貯蔵部３０の培養液が供給管３１を介して供給される。この供給管３１には、培養液を滞留部５１に供給するための供給ポンプ３３が設けられている。 Moreover, the culture solution in the storage section 30 is supplied to the retention section 51 of the plant cultivation facility 10 through the supply pipe 31 . The supply pipe 31 is provided with a supply pump 33 for supplying the retention portion 51 with the culture solution.

また、滞留部５１の内部には、排出管３２の流入口が配置されている。この排出管３２は、貯蔵部３０に接続されている。排出管３２には、滞留部５１から貯蔵部３０に培養液を還流させるための排出ポンプ３４が設けられている。本実施形態では、排出ポンプ３４として、供給ポンプ３３よりも吐出量が多いポンプを用いる。 An inlet of the discharge pipe 32 is arranged inside the retention portion 51 . This discharge pipe 32 is connected to the reservoir 30 . The discharge pipe 32 is provided with a discharge pump 34 for circulating the culture solution from the retention portion 51 to the storage portion 30 . In this embodiment, as the discharge pump 34, a pump having a larger discharge amount than the supply pump 33 is used.

貯蔵部３０は、滞留部５１から還流された培養液を蓄積し、液温調整部３０ａ及び養分調整部３０ｂを備えている。液温調整部３０ａは、液温検出部及び熱交換器を備えている。液温検出部は、培養液の温度を検出する。熱交換器は、培養液を加熱又は冷却する。養分調整部３０ｂは、培養液管理部４４に接続された養分検出部及び濃度調整部を備えている。養分検出部は、養分濃度（肥料濃度）を検出し、養分濃度情報を培養液管理部４４に供給する。濃度調整部は、培養液管理部４４からの指示に応じて必要な養分を、培養液に追加する。 The storage unit 30 accumulates the culture solution returned from the retention unit 51, and includes a liquid temperature adjustment unit 30a and a nutrient adjustment unit 30b. The liquid temperature adjusting section 30a includes a liquid temperature detecting section and a heat exchanger. The solution temperature detector detects the temperature of the culture solution. A heat exchanger heats or cools the culture medium. The nutrient adjusting section 30b includes a nutrient detecting section and a concentration adjusting section which are connected to the culture solution managing section 44. FIG. The nutrient detection unit detects nutrient concentration (fertilizer concentration) and supplies nutrient concentration information to the culture solution management unit 44 . The concentration adjustment unit adds necessary nutrients to the culture solution according to instructions from the culture solution management unit 44 .

植物栽培施設１０内の生育環境は、制御ユニット４０によって制御される。
制御ユニット４０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ及びＲＯＭ等のメモリ等を備えた制御手段である。制御ユニット４０は、光源制御部４１、室温制御部４２、ＣＯ２制御部４３、培養液管理部４４及びシステムタイマを備えている。 A growing environment in the plant cultivation facility 10 is controlled by the control unit 40 .
The control unit 40 is control means having a memory such as a CPU, RAM, and ROM. The control unit 40 includes a light source control section 41, a room temperature control section 42, a CO2 control section 43, a culture solution management section 44, and a system timer.

光源制御部４１は、光源１５のオンオフ制御や光量子量の可変制御を行なう。光源制御部４１には、植物に照射する光源１５の制御を行なう日照制御データが記憶されている。この日照制御データには、１日の日長時間に応じた光量子量に関する日照制御パターンが含まれている。日長時間とは、その１日における明期の時間である。日照制御パターンには、パターン周期時間を２４時間として、日中の太陽光の日射パターンと同様に光量子量を調整するパターンが設定されている。 The light source control unit 41 performs on/off control of the light source 15 and variable control of the amount of light quanta. The light source control unit 41 stores sunshine control data for controlling the light source 15 that irradiates the plants. The sunshine control data includes a sunshine control pattern related to the amount of light quanta corresponding to the length of daylight per day. Daylength is the time during the day during the light period. The sunshine control pattern is set to have a pattern cycle time of 24 hours and a pattern that adjusts the amount of light quanta in the same manner as the sunlight pattern during the daytime.

光源制御部４１は、日長時間に応じた日照制御データを用いて、光源１５に対してオンオフや光量子の可変制御の指示を行なう。
室温制御部４２は、温度検出部２１が検出した植物栽培施設１０の室温に基づいて、植物栽培施設１０内の室温が設定温度（２０℃～２２℃）になるように空調装置２２を制御する。 The light source control unit 41 instructs the light source 15 to turn on and off or to control light quanta by using the sunshine control data corresponding to the length of daylight.
The room temperature control unit 42 controls the air conditioner 22 based on the room temperature of the plant cultivation facility 10 detected by the temperature detection unit 21 so that the room temperature in the plant cultivation facility 10 becomes the set temperature (20° C. to 22° C.). .

ＣＯ２制御部４３は、植物栽培施設１０内の二酸化炭素濃度が設定濃度となるように、炭酸ガス供給部２５を制御する。この場合、ＣＯ２制御部４３は、ガス濃度検出部２３が検出した植物栽培施設１０のＣＯ２濃度に基づいて、オフィス排気の供給量を制御する。 The CO2 control unit 43 controls the carbon dioxide supply unit 25 so that the concentration of carbon dioxide in the plant cultivation facility 10 reaches the set concentration. In this case, the CO2 control unit 43 controls the supply amount of office exhaust air based on the CO2 concentration of the plant cultivation facility 10 detected by the gas concentration detection unit 23 .

培養液管理部４４は、貯蔵部３０において貯蔵された培養液の温度、養分濃度及び供給量を管理する。培養液管理部４４は、液温調整部３０ａから取得した液温情報に基づいて、培養液が所定の設定温度になるように、液温調整部３０ａの熱交換器を制御する。本実施形態においては、液温調整部３０ａにおける設定温度として、２０℃～２２℃に設定される。また、培養液管理部４４は、培養液の養分濃度が所定値になるように、養分調整部３０ｂから取得した養分濃度情報に応じて、濃度調整部を制御する。 The culture solution management unit 44 manages the temperature, nutrient concentration, and supply amount of the culture solution stored in the storage unit 30 . The culture solution management unit 44 controls the heat exchanger of the liquid temperature adjustment unit 30a based on the liquid temperature information acquired from the liquid temperature adjustment unit 30a so that the temperature of the culture solution reaches a predetermined set temperature. In this embodiment, the set temperature in the liquid temperature adjusting section 30a is set to 20.degree. C. to 22.degree. In addition, the culture solution management unit 44 controls the concentration adjustment unit according to the nutrient concentration information acquired from the nutrient adjustment unit 30b so that the nutrient concentration of the culture solution becomes a predetermined value.

更に、培養液管理部４４は、供給ポンプ３３及び排出ポンプ３４の駆動を制御する。本実施形態では、培養液管理部４４は、供給ポンプ３３を常に駆動させて、一定の流速（例えば２０ｃｍ／ｓ程度）で、培養液を滞留部５１に供給する。一方、培養液管理部４４は、排出ポンプ３４を間欠的に駆動させる。排出ポンプ３４は、供給ポンプ３３よりも吐出量が大きいため、滞留部５１から培養液を排出する。これにより、培養液の液面は降下する。具体的には、培養液管理部４４は、滞留部５１に供給された培養液が、後述する培地収容部５５の上端部に到達するタイミングで、排出ポンプ３４を駆動する。そして、培養液管理部４４は、排出ポンプ３４の駆動開始から、培養液の液面が培地収容部５５の底面に到達するまでの時間、排出ポンプ３４の駆動を継続し、液面が底面より低くなった場合、排出ポンプ３４の駆動を停止する。 Furthermore, the culture medium management unit 44 controls driving of the supply pump 33 and the discharge pump 34 . In this embodiment, the culture fluid management unit 44 always drives the supply pump 33 to supply the culture fluid to the retention unit 51 at a constant flow rate (for example, about 20 cm/s). On the other hand, the culture medium management unit 44 intermittently drives the discharge pump 34 . Since the discharge pump 34 has a larger discharge rate than the supply pump 33 , it discharges the culture fluid from the retention portion 51 . As a result, the liquid surface of the culture solution is lowered. Specifically, the culture solution management unit 44 drives the discharge pump 34 at the timing when the culture solution supplied to the retention unit 51 reaches the upper end of the culture medium storage unit 55, which will be described later. Then, the culture solution management unit 44 continues to drive the discharge pump 34 for the time from when the discharge pump 34 is started to drive until the liquid surface of the culture solution reaches the bottom surface of the medium storage unit 55, and the liquid surface rises from the bottom surface. When it becomes low, the drive of the discharge pump 34 is stopped.

＜栽培床の構成＞
次に、図２を用いて、栽培床５０の詳細について、説明する。
栽培床５０の滞留部５１内には、複数の載置台５２が収納されている。この載置台５２の上には、培地収容部５５が固定されている。培地収容部５５は、上面が開口された箱形状を有している。培地収容部５５の側面及び底面には、多数の貫通孔５５ａが形成されている。なお、培地収容部５５の上端部は、滞留部５１の上端部よりも低くなっており、培地収容部５５が滞留部５１に内包されるように構成されている。 <Composition of cultivation bed>
Next, the details of the cultivation bed 50 will be described with reference to FIG.
A plurality of mounting tables 52 are accommodated in the retention portion 51 of the cultivation bed 50 . A culture medium container 55 is fixed on the mounting table 52 . The medium container 55 has a box shape with an open top. A large number of through holes 55a are formed in the side and bottom surfaces of the culture medium containing portion 55 . The upper end portion of the culture medium containing portion 55 is lower than the upper end portion of the retaining portion 51 , so that the culture medium containing portion 55 is included in the retaining portion 51 .

培地収容部５５の側面や底面には、水を通す不織布（図示せず）が貼り付けられており、この不織布の内部には、多数の粒状体５６が収納されている。この粒状体５６により人工培地が構成される。この粒状体５６は、直径約１ｍｍ、長さ２ｍｍ程度の円柱形状をした土色（例えば茶色）の合成樹脂で構成されている。そして、この粒状体５６によって構成された人工培地の中にワサビＷ１が植えられる。 A water-permeable nonwoven fabric (not shown) is attached to the side and bottom surfaces of the culture medium containing portion 55, and a large number of granules 56 are accommodated inside this nonwoven fabric. The granules 56 constitute an artificial culture medium. The granules 56 are made of earth-colored (brown, for example) synthetic resin in a columnar shape with a diameter of about 1 mm and a length of about 2 mm. Then, the wasabi W1 is planted in the artificial culture medium constituted by the granules 56. As shown in FIG.

更に、培地収容部５５の中央の上方（数ｃｍ）には、供給管３１の吐出口３１ａを配置する。本実施形態では、この吐出口３１ａからの培養液が、ワサビＷ１の根茎Ｒ１に掛かるように、供給管３１の吐出口３１ａの位置又はワサビＷ１の定植位置を調整する。
また、滞留部５１内で、培地収容部５５の外側には、排出管３２の先端部が、滞留部５１の底部近傍に配置されている。 Furthermore, above the center of the culture medium container 55 (several cm), the outlet 31a of the supply pipe 31 is arranged. In this embodiment, the position of the outlet 31a of the supply pipe 31 or the planting position of the wasabi W1 is adjusted so that the culture solution from the outlet 31a is applied to the rhizome R1 of the wasabi W1.
Further, inside the retaining portion 51 , the distal end portion of the discharge pipe 32 is arranged near the bottom portion of the retaining portion 51 outside the culture medium accommodating portion 55 .

＜植物生育方法＞
図１～図３を用いて、上述した構成の植物栽培施設を用いた植物生育方法を説明する。 <Plant growth method>
A plant growing method using the plant cultivation facility having the above-described configuration will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG.

制御ユニット４０は、植物栽培施設１０内の室温（室内温度）を設定温度及びＣＯ２濃度、栽培床５０に供給する培養液の温度、養分濃度、光源１５の光量及び日長時間を一定に管理している。本実施形態では、室内温度及び培養液の温度は２０℃～２２℃に管理する。また、制御ユニット４０は、光源の光量（ＰＰＦＤ）６５μｍｏｌ・ｍ－２・ｓ－１、日長時間を１４時間、ＣＯ２濃度を７００～９００ｐｐｍに管理する。 The control unit 40 controls the set temperature and CO2 concentration of the room temperature (indoor temperature) in the plant cultivation facility 10, the temperature of the culture solution supplied to the cultivation bed 50, the nutrient concentration, the light amount of the light source 15, and the day length. ing. In this embodiment, the room temperature and the temperature of the culture solution are controlled at 20.degree. C. to 22.degree. Further, the control unit 40 controls the light intensity (PPFD) of the light source to 65 μmol·m −2 ·s −1 , the day length to 14 hours, and the CO2 concentration to 700 to 900 ppm.

そして、制御ユニット４０は、貯蔵部３０の供給ポンプ３３を稼働して、供給管３１から一定流量の培養液を栽培床５０に供給する。この場合、供給管３１の吐出口３１ａから吐出される培養液は、ワサビＷ１の根茎Ｒ１に掛かり、滞留部５１に蓄積される。この培養液の供給により、根茎Ｒ１が浸漬している部分で乱流が生じる。 Then, the control unit 40 operates the supply pump 33 of the storage section 30 to supply a constant flow rate of the culture solution from the supply pipe 31 to the cultivation bed 50 . In this case, the culture solution discharged from the discharge port 31a of the supply pipe 31 is caught on the rhizome R1 of the wasabi W1 and accumulated in the retaining portion 51. As shown in FIG. By supplying this culture solution, a turbulent flow is generated in the portion where the rhizome R1 is immersed.

図３（ａ）～（ｃ）に示すように、滞留部５１に滞留する培養液の増加に伴って滞留部５１の液面が徐々に上昇する（下向き矢印）。
その後、制御ユニット４０は、排出ポンプ３４を駆動して、滞留部５１内の培養液を貯蔵部３０に排出する。この場合には、上向き矢印のように、滞留部５１の液面は、徐々に降下する。そして、培地収容部５５内のワサビＷ１の根茎Ｒ１が培養液から露出する。 As shown in FIGS. 3(a) to 3(c), the liquid level of the retaining portion 51 gradually rises (downward arrow) as the amount of culture solution retained in the retaining portion 51 increases.
After that, the control unit 40 drives the discharge pump 34 to discharge the culture solution in the retention section 51 to the storage section 30 . In this case, the liquid level in the retention portion 51 gradually drops as indicated by the upward arrow. Then, the rhizome R1 of the wasabi W1 in the medium containing portion 55 is exposed from the culture solution.

そして、制御ユニット４０は、排出ポンプ３４の駆動を停止する。この場合、再び、供給ポンプ３３によって供給された培養液により、滞留した培養液の液面が上昇する。以上の処理を繰り返して、ワサビを生育する。 The control unit 40 then stops driving the discharge pump 34 . In this case, the culture solution supplied by the supply pump 33 again raises the liquid level of the stagnant culture solution. The above process is repeated to grow wasabi.

上述した生育方法は、以下の実験から得られた知見に基づくものである。
光量（ＰＰＦＤ）を６５μｍｏｌ・ｍ－２・ｓ－１、日長時間を１２時間、ＣＯ２濃度を７００～９００ｐｐｍで育成した。ここで、培養液を植物に掛けて乱流を発生させた場合、温度環境として室温及び培養液の温度を２０℃～２２℃の条件とし、養液濃度と光環境を適切に制御することで、ワサビの生育が可能であることが確認されている。上記条件下において、乱流を発生させていない液面に浸漬して生育した場合に比べて、ワサビの根腐れを抑制できた。 The growth method described above is based on knowledge obtained from the following experiments.
The plants were grown at a light intensity (PPFD) of 65 μmol·m −2 ·s −1 , a day length of 12 hours, and a CO2 concentration of 700 to 900 ppm. Here, when the culture solution is applied to the plant to generate turbulence, the temperature environment is set at room temperature and the temperature of the culture solution at 20 ° C to 22 ° C, and the nutrient solution concentration and light environment are appropriately controlled. , it has been confirmed that it is possible to grow wasabi. Under the above conditions, root rot of wasabi could be suppressed as compared to the case where wasabi was grown by being immersed in a liquid surface in which turbulence was not generated.

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、培養液がワサビＷ１の根茎Ｒ１にかかるように、供給管３１の吐出口３１ａを配置する。根茎Ｒ１が配置される培養液の液面に乱流が発生し、この液流によって、根茎Ｒ１の近傍の培養液に酸素が取り込まれ、その培養液の溶存酸素量を増やすことができる。従って、冷却によって培養液中の溶存酸素量を増加させなくてもよいので、従来よりも高い温度の培養液を用いて、低コストでワサビＷ１の早期生育を効率的に行なうことができる。 According to this embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In this embodiment, the outlet 31a of the supply pipe 31 is arranged so that the culture solution is applied to the rhizome R1 of the wasabi W1. A turbulent flow is generated on the liquid surface of the culture solution on which the rhizome R1 is arranged, and oxygen is taken into the culture solution near the rhizome R1 by this liquid flow, and the dissolved oxygen amount of the culture solution can be increased. Therefore, since it is not necessary to increase the amount of dissolved oxygen in the culture solution by cooling, wasabi W1 can be efficiently grown at an early stage at a low cost using a culture solution at a higher temperature than conventionally.

（２）本実施形態では、制御ユニット４０は、供給ポンプ３３及び排出ポンプ３４を駆動して、滞留部５１における培養液の液面を上下させて、ワサビＷ１の根茎Ｒ１を培養液の液中から引き上げる。これにより、培養液の液面が降下した場合には、供給管３１から供給される培養液の落差により、乱流を起こし易くすることができる。また、根茎Ｒ１を培養液の液中から引き上げることにより、定期的に、根茎Ｒ１を乾燥させて、根腐れを抑制することができる。 (2) In the present embodiment, the control unit 40 drives the supply pump 33 and the discharge pump 34 to raise and lower the liquid level of the culture solution in the retaining portion 51, and the rhizome R1 of the wasabi W1 is submerged in the culture solution. pull up from As a result, when the liquid level of the culture solution drops, the drop of the culture solution supplied from the supply pipe 31 can easily cause turbulence. In addition, by pulling up the rhizome R1 from the liquid of the culture solution, the rhizome R1 can be dried periodically to suppress root rot.

（３）本実施形態では、ワサビＷ１は、合成樹脂で構成された多数の粒状体５６によって構成された人工培地に植えられている。これにより、土を培地として用いた場合に比べて、病害を抑制することができる。 (3) In this embodiment, the wasabi W1 is planted in an artificial medium composed of a large number of granular bodies 56 made of synthetic resin. Thereby, disease damage can be suppressed as compared with the case of using soil as a culture medium.

（４）本実施形態では、制御ユニット４０は、植物栽培施設１０内の室温を設定温度及びＣＯ２濃度、栽培床５０に供給する培養液の温度、養分濃度、光源１５の光量及び日長時間を管理している。このため、ワサビＷ１の早期生育に適した環境を維持することができる。 (4) In the present embodiment, the control unit 40 sets the room temperature and CO2 concentration in the plant cultivation facility 10, the temperature of the culture solution supplied to the cultivation bed 50, the nutrient concentration, the light amount of the light source 15, and the day length. managing. Therefore, an environment suitable for the early growth of wasabi W1 can be maintained.

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態では、培養液が、ワサビＷ１の根茎Ｒ１に掛かり、培養液の液面に乱流を発生させるように、供給管の吐出口３１ａを、培地収容部５５の上方に配置した。培養液の液面に乱流を発生させるための構造は、供給管３１の吐出口３１ａの位置に限られない。例えば、ワサビＷ１の近傍に、岩や段差、水車等の障害物を配置し、この障害物で培養液の流れを乱し、乱流を発生させてもよい。 This embodiment can be implemented with the following modifications. This embodiment and the following modified examples can be implemented in combination with each other within a technically consistent range.
In the above-described embodiment, the outlet 31a of the supply pipe is arranged above the culture medium container 55 so that the culture solution hangs on the rhizome R1 of the wasabi W1 and generates turbulence on the liquid surface of the culture solution. The structure for generating turbulent flow on the liquid surface of the culture solution is not limited to the position of the outlet port 31 a of the supply pipe 31 . For example, an obstacle such as a rock, a step, or a water wheel may be arranged near the wasabi W1 to disturb the flow of the culture solution and generate turbulence.

・上記実施形態においては、ワサビＷ１を植えた人工培地を、合成樹脂製の円柱形状の多数の粒状体５６によって構成した。人工培地に用いる粒状体５６は、これに限られない。例えば、球体形状や半球体形状の粒状体を用いてもよいし、複数種類の粒状体を用いてもよい。
例えば、図４に示すように、小さい粒状体６５を大きい粒状体６６の上に配置してもよい。これにより、円滑に培養液を流すとともに、植物を安定して保持できる。 In the above-described embodiment, the artificial culture medium in which the wasabi W1 was planted was composed of a large number of columnar granular bodies 56 made of synthetic resin. The granules 56 used for the artificial culture medium are not limited to this. For example, spherical or hemispherical granules may be used, or a plurality of types of granules may be used.
For example, small grains 65 may be placed on top of large grains 66, as shown in FIG. As a result, the culture solution can flow smoothly and the plant can be stably held.

・上記実施形態においては、供給ポンプ３３、排出ポンプ３４を制御して、滞留部５１における培養液の液面の高さを変更する。液面の高さの変更方法はこれに限定されるものではない。例えば、「鹿威し」のように、蓄積された培養液を、機械機構により定期的に滞留部５１に供給する供給機構を用いてもよい。この場合、供給機構に一定速度で培養液を蓄積する。そして、蓄積量が基準量を超えた場合、重量バランスに応じて、蓄積された培養液を滞留部５１に一気に供給する。この場合、次回の培養液供給までに、滞留部５１から培養液がなくなるように、少しずつ培養液を排出する。これにより、機械的制御により、液面の高さを変更することができる。 - In the above-described embodiment, the height of the liquid surface of the culture solution in the retaining portion 51 is changed by controlling the supply pump 33 and the discharge pump 34 . The method for changing the height of the liquid level is not limited to this. For example, it is possible to use a supply mechanism such as "Rokui-shi" that periodically supplies the accumulated culture solution to the retention part 51 by a mechanical mechanism. In this case, the culture fluid is accumulated in the supply mechanism at a constant rate. Then, when the accumulated amount exceeds the reference amount, the accumulated culture solution is supplied to the retaining portion 51 all at once according to the weight balance. In this case, the culture solution is discharged little by little so that the culture solution disappears from the retaining portion 51 by the next supply of the culture solution. Thereby, the height of the liquid surface can be changed by mechanical control.

・上記実施形態においては、制御ユニット４０は、植物栽培施設１０内の室温及びＣＯ２濃度、栽培床５０に供給する培養液の温度（液温）、光源１５の光量及び日長時間を上述した値に管理する。これらの具体的な数値は、状況や生育する植物に応じて変更可能である。また、光源１５のＬＥＤのスペクトルを最適制御した人工光を照射してもよい。 In the above embodiment, the control unit 40 controls the room temperature and CO2 concentration in the plant cultivation facility 10, the temperature (liquid temperature) of the culture solution supplied to the cultivation bed 50, the light intensity of the light source 15, and the daylength as described above. to manage. These specific numerical values can be changed according to the situation and growing plants. Alternatively, artificial light may be irradiated by optimally controlling the spectrum of the LED of the light source 15 .

・上記実施形態においては、本発明を植物としてワサビＷ１の生育に適用した。適用対象の植物は、ワサビに限定されるものではなく、培養液において高い溶存酸素濃度が必要な植物に適用することができる。 - In the above embodiment, the present invention was applied to the growth of wasabi W1 as a plant. Plants to be applied are not limited to wasabi, and can be applied to plants that require a high dissolved oxygen concentration in the culture solution.

Ｒ１…根茎、Ｗ１…ワサビ、１０…植物栽培施設、１５…光源、２１…温度検出部、２２…空調装置、２３…ガス濃度検出部、２５…炭酸ガス供給部、２６…気体供給管、２７…気体供給ポンプ、２８…気体供給バルブ、３０…貯蔵部、３０ａ…液温調整部、３０ｂ…養分調整部、３１…供給管、３１ａ…吐出口、３２…排出管、３３…供給ポンプ、３４…排出ポンプ、４０…制御ユニット、４１…光源制御部、４２…室温制御部、４３…ＣＯ２制御部、４４…培養液管理部、５０…栽培床、５１…滞留部、５２…載置台、５５…培地収容部、５５ａ…貫通孔、５６，６５，６６…粒状体。 R1 Rhizome W1 Wasabi 10 Plant cultivation facility 15 Light source 21 Temperature detector 22 Air conditioner 23 Gas concentration detector 25 Carbon dioxide supply unit 26 Gas supply pipe 27 Gas supply pump 28 Gas supply valve 30 Storage part 30a Liquid temperature adjustment part 30b Nutrient adjustment part 31 Supply pipe 31a Discharge port 32 Discharge pipe 33 Supply pump 34 Exhaust pump 40 Control unit 41 Light source control unit 42 Room temperature control unit 43 CO2 control unit 44 Culture solution management unit 50 Cultivation bed 51 Retaining unit 52 Mounting table 55 . . . Medium containing portion 55a .

Claims (4)

植物の根茎を培養液に浸漬させて植物を生育する植物生育システムであって、
前記植物が植えられる栽培床に培養液を供給する供給部と、
前記培養液を排出する排出部と、
前記供給部及び排出部により、前記栽培床に蓄積される液量を制御して液面の高さを変更する制御部とを備え、
前記供給部の吐出口から流れ落ちる培養液が、直接、前記植物の根茎に掛かり、前記栽培床に滞留する培養液の液面に乱流を生じさせるように、前記吐出口を前記植物の上方に配置し、
前記乱流が生じる前記液面の領域に、前記根茎を配置し、
前記制御部は、前記培養液の供給中に、前記液面の高さを降下させた後に上昇させることを繰り返すことを特徴とする植物生育システム。 A plant growth system for growing plants by immersing plant rhizomes in a culture solution,
a supply unit that supplies a culture solution to a cultivation bed on which the plant is planted;
a discharge unit for discharging the culture solution ;
A control unit that controls the amount of liquid accumulated in the cultivation bed by the supply unit and the discharge unit to change the height of the liquid surface ,
The discharge port is positioned above the plant so that the culture solution flowing down from the discharge port of the supply unit directly hangs on the rhizomes of the plant and causes turbulence on the liquid surface of the culture solution remaining in the cultivation bed . place and
placing the rhizome in the region of the liquid surface where the turbulent flow occurs ;
The plant growth system , wherein the control unit repeatedly lowers and raises the height of the liquid surface during supply of the culture solution . 前記栽培床を、多数の粒状物が配置された培地により構成したことを特徴とする請求項１に記載の植物生育システム。 2. The plant growing system according to claim 1, wherein the cultivation bed is composed of a culture medium in which a large number of granular materials are arranged. 前記植物としてワサビを用い、
前記培養液の温度を、ワサビに適した条件で制御する管理部を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の植物生育システム。 Using wasabi as the plant,
3. The plant growth system according to claim 1, further comprising a control unit that controls the temperature of the culture solution under conditions suitable for wasabi. 育成環境を管理可能な空間において、植物の根茎を培養液に浸漬させて前記植物を生育する植物生育方法であって、
前記培養液の温度を管理しながら、
供給部の吐出口から流れ落ちる培養液が、直接、前記植物の根茎に掛かり、栽培床に滞留する培養液の液面に乱流を生じさせるように、前記吐出口を前記植物の上方に配置し、
前記乱流が生じる液面の領域に、前記根茎を配置し、
前記供給部及び排出部により、前記栽培床に蓄積される液量を制御して前記液面の高さを変更する制御部が、前記培養液の供給中に、前記液面の高さを降下させた後に上昇させることを繰り返すことを特徴とする植物生育方法。 A plant growing method for growing the plant by immersing the rhizome of the plant in a culture solution in a space in which the growing environment can be managed,
While controlling the temperature of the culture solution,
The discharge port is arranged above the plant so that the culture solution flowing down from the discharge port of the supply unit directly hangs on the rhizomes of the plant and causes turbulence on the liquid surface of the culture solution remaining in the cultivation bed. ,
placing the rhizome in the area of the liquid surface where the turbulent flow occurs;
A control unit that changes the height of the liquid surface by controlling the amount of liquid accumulated in the cultivation bed by the supply unit and the discharge unit lowers the height of the liquid surface during the supply of the culture solution. A method for growing a plant, characterized by repeating raising after raising .
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009100656A (en) 2007-10-22 2009-05-14 Tokai Steel Kogyo Kk Device and method for cultivating japanese horseradish
JP2011004683A (en) 2009-06-26 2011-01-13 Shibuya Kensetsu:Kk Japanese horseradish cultivation plant
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