WO2015107590A1 - 水耕栽培装置 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a hydroponic cultivation apparatus for growing plants.
- Patent Document 1 is known as a technique for cultivating a plant using a nutrient solution.
- This patent document 1 describes a technique relating to a hydroponic cultivation apparatus for growing a potato. This hydroponic cultivation apparatus cultivates a potato while circulating a nutrient solution in a cultivation tank in which the potato is planted.
- the hydroponic cultivation apparatus described above has only one channel for nutrient solution supplied to the potato.
- This hydroponic cultivation apparatus can only adjust a cultivation environment such as a decrease in nutrient solution concentration simultaneously for a plurality of plants. For this reason, in this hydroponics apparatus, when cultivating the plant body from which a growth state differs simultaneously, the optimal cultivation environment cannot be provided with respect to all the plant bodies.
- An object of the present invention is to provide a hydroponic cultivation apparatus capable of adjusting a cultivation environment according to each plant when the growth states of a plurality of plants grown at the same time are different.
- the hydroponic cultivation apparatus of the present invention is a hydroponic cultivation apparatus that cultivates a plurality of plants that grow through a second growing period after the first growing period, and that monitors a growing state of each of the plurality of plants.
- a monitoring unit a plurality of nutrient solution storage units each storing a plurality of types of nutrient solutions having different components and concentrations; a plurality of cultivation tanks in which the plurality of plants are cultivated; and the plurality of nutrients
- a nutrient solution supply unit configured to supply any of the plurality of types of nutrient solution to each of the plurality of cultivation tanks from a solution storage unit; and A switching unit for changing from a state in which one nutrient solution is supplied to a state in which another nutrient solution is supplied from among the plurality of nutrient solutions, and monitoring one of the plurality of monitoring units
- the plurality of plants being monitored by the department Whether or not the growing period of any one plant has shifted from the first growing period to the second growing period by determining whether or not
- the cultivation environment can be adjusted according to each plant.
- the hydroponic cultivation apparatus of the embodiment of the present invention is configured as shown in FIG.
- This hydroponic cultivation apparatus accumulates nutrients synthesized in above-ground tissues in underground tissues (roots, tubers, etc.), and forms plants P1, P2 (hereinafter collectively referred to as plants). Also called P).
- the hydroponic cultivation apparatus of this embodiment grows the plant P that grows through the second growing period after the first growing period.
- potato is mentioned as the plant P which forms a tuber and grows through a plurality of growing periods.
- the cultivation object by the hydroponic cultivation apparatus of this embodiment is not limited to a potato.
- the plurality of growing periods of the plant P are divided into a vegetative growth period (first growing period) and a tuber induction period (second growing period).
- the vegetative growth period is a growing period in which the foliage of the above-ground tissue is elongated.
- the tuber induction period is a period in which energy obtained by photosynthesis in the above-ground tissue is transferred to the underground tissue and accumulated in the tuber.
- the hydroponics apparatus of this embodiment reduces automatically the density
- the hydroponic cultivation apparatus of this embodiment has two cultivation facilities 1A and 1B as shown in FIG.
- the cultivation facility 1A includes a cultivation tank 11A and a nutrient solution storage unit 12A.
- the cultivation facility 1B includes a cultivation tank 11B and a nutrient solution storage unit 12B.
- the cultivation tanks 11A and 11B support a plurality of plants P1 and P2.
- the cultivation tanks 11 ⁇ / b> A and 11 ⁇ / b> B support the plants P ⁇ b> 1 and P ⁇ b> 2 so that the leaf stems are positioned as the above-ground tissue and the tubers are positioned as the underground tissue.
- This support member supports the stems of the plants P1 and P2 so as to sandwich the stems, and shields light to the underground tissue.
- Plants P1 and P2 are supported by cultivation tanks 11A and 11B, respectively.
- Light sources 13A and 13B are arranged above the plants P1 and P2, respectively.
- LEDs can be used as the light sources 13A and 13B.
- Plants P1 and P2 synthesize nutrients by photosynthesis using light emitted from LEDs. This nutrient is accumulated in the underground tissue via the stem of the above-ground tissue.
- the underground part organization of the plants P1 and P2 in each of the cultivation tanks 11A and 11B is, for example, a nutrient as a seed pod.
- the nutrients are arranged on the rubber plate.
- a nutrient solution is supplied to the nutrient body.
- the structure which supplies a nutrient solution to a nutrient body may be what.
- the underground tissue forms tubers by the nutrients supplied from the above-ground tissue. When this tuber grows, it becomes a potato as a harvest.
- the nutrient solution storage units 12A and 12B store nutrient solutions 100A and 100B having different components and concentrations, respectively.
- the nutrient solution 100A and the nutrient solution 100B are sucked by the pumps 14A and 14B, respectively.
- the nutrient solution is a liquid containing components necessary for the growth of the plants P1 and P2.
- This component is a nutrient component such as nitrogen, phosphorus, potash, and metal.
- the nutrient solution storage unit 12A stores the first nutrient solution 100A suitable for the plants P1 and P2 in the vegetative growth period.
- the nutrient solution storage unit 12B stores a second nutrient solution 100B suitable for the plants P1 and P2 in the tuber induction period.
- the first nutrient solution 100A is suitable for plants P1 and P2 whose vegetative growth period is at least one of its concentration and components.
- the second nutrient solution 100B is suitable for the plants P1 and P2 whose tuber induction period is at least one of its concentration and components.
- the pumps 14A and 14B are driven according to the control of the determination / control unit 31 to suck the nutrient solutions 100A and 100B and discharge them toward the cultivation tanks 11A and 11B.
- the nutrient solutions 100A and 100B discharged by the pumps 14A and 14B are supplied to either or both of the cultivation tanks 11A and 11B, respectively.
- the nutrient solution supply pipe L1, the supply switching valve 21, and the nutrient solution supply pipes L2 and L4 are connected to the pump 14A. Further, the nutrient solution supply pipe L1, the supply switching valve 22, and the nutrient solution supply pipes L13 and L14 are connected to the pump 14A. The opening / closing operation of the supply switching valve 21 and the supply switching valve 22 is controlled by the determination / control unit 31.
- the nutrient solution supply pipe L11, the supply switching valve 25, and the nutrient solution supply pipe L3 are connected to the pump 14B. Further, the nutrient solution supply pipe L11, the supply switching valve 26, and the nutrient solution supply pipes L12 and L14 are connected to the pump 14B. The opening / closing operation of the supply switching valve 25 and the supply switching valve 26 is controlled by the determination / control unit 31.
- the cultivation tank 11A is connected to a nutrient solution discharge pipe L5, a discharge switching valve 23, and a nutrient solution discharge pipe L6 for discharging the first nutrient solution 100A in the cultivation tank 11A.
- a discharge switching valve 27 and a nutrient solution discharge pipe L17 are connected to the nutrient solution discharge pipe L5.
- the opening / closing operation of the discharge switching valve 23 and the discharge switching valve 27 is controlled by the determination / control unit 31.
- the cultivation tank 11B is connected to a nutrient solution discharge pipe L15, a discharge switching valve 24, and a nutrient solution discharge pipe L7 for discharging the second nutrient solution 100B in the cultivation tank 11B.
- a discharge switching valve 28 and a nutrient solution discharge pipe L16 are connected to the nutrient solution discharge pipe L15. The opening / closing operation of the discharge switching valve 24 and the discharge switching valve 28 is controlled by the determination / control unit 31.
- These pumps and piping function as a nutrient solution supply unit that supplies the nutrient solutions 100A and 100B from the nutrient solution storage units 12A and 12B to the cultivation tanks 11A and 11B.
- the switching valve described above functions as a switching unit by the control of the switching valve by the determination / control unit 31.
- the hydroponic cultivation apparatus includes a monitoring unit 44 that monitors the growing state of the plant P.
- the monitoring unit 44 is provided in each of the cultivation tanks 11A and 11B.
- a light shielding plate 42 is installed on the upper surface of a container 41 that accommodates the nutrient solution 200 and the rubber plate 43.
- the monitoring unit 44 can be realized by a camera that captures an image of the underground part organization P12 of the plant part P11 and the underground part organization P12.
- the monitoring unit 44 images a region including the stron tip in the underground organization P12. An image captured by this camera is supplied to the determination / control unit 31.
- the hydroponic cultivation apparatus has a determination / control unit 31 that performs various determinations and controls.
- the determination / control unit 31 includes, for example, a control panel on which a microcomputer that controls each unit constituting the cultivation facilities 1A and 1B is mounted.
- the determination / control unit 31 controls the pumps 14A and 14B and the switching valves 21 to 27 described above.
- the hydroponic cultivation apparatus can supply or stop the first nutrient solution 100A to the cultivation tank 11A or the cultivation tank 11B.
- the hydroponic cultivation apparatus can supply or stop the second nutrient solution 100B to the cultivation tank 11A or the cultivation tank 11B.
- the hydroponic cultivation apparatus can discharge the first nutrient solution 100A discharged from the cultivation tank 11A or the cultivation tank 11B to the nutrient solution storage unit 12A.
- the hydroponic cultivation apparatus can discharge
- the determination / control unit 31 is supplied with the image data captured by the monitoring unit 44.
- a threshold value is set in advance to determine that the plant P has shifted from the vegetative long term to the tuber induction period.
- a dimension that can determine that the tip of the stron included in the underground tissue P12 is enlarged and has shifted to the tuber induction period is set.
- the determination / control unit 31 determines that the plant P1 has shifted to the tuber induction period when the stron tip diameter exceeds a predetermined threshold value.
- the determination / control unit 31 switches the nutrient solution supplied to the plant P1 during the first growing period to another nutrient solution.
- the determination / control unit 31 supplies the nutrient solution supplied from the nutrient solution storage unit to the cultivation tank from the nutrient solution stored in one of the nutrient solution storage units to the other nutrient solution storage unit. (Switching unit).
- an early-growing plant P1 is planted in the cultivation tank 11A, and a late-growing plant P2 is planted in the cultivation tank 11B.
- These plants P1 and P2 are both potato seedlings in the present embodiment.
- the determination / control unit 31 sets a threshold value for determining whether the vegetative growth period or the tuber induction period for the early-growing plant P1.
- the determination / control unit 31 sets a threshold value for determining which period is the vegetative growth period or the tuber induction period for the plant P2 of the late cultivar.
- the threshold value for determining whether the vegetative growth period or the tuber induction period is specified based on a predetermined growth state of the plant P.
- the first nutrient solution 100A as a high-concentration hydroponic solution is stored in the nutrient solution storage unit 12A.
- the 2nd nutrient solution 100B as a low concentration hydroponics solution is stored by the nutrient solution storage part 12B.
- the high-concentration hydroponic solution is adjusted to a component or concentration suitable for the vegetative growth period of the plants P1 and P2.
- the low concentration hydroponic solution is adjusted to a component or concentration suitable for the tuber induction period of the plants P1 and P2.
- the determination / control unit 31 opens the supply switching valves 21, 22, 23, and 24. In addition, the determination / control unit 31 closes the supply switching valves 25, 26, 27, and 28. Further, the determination / control unit 31 drives the pump 14A. Thereby, hydroponic cultivation apparatus supplies 1st nutrient solution 100A as high concentration hydroponics to each of each cultivation tank 11A, 11B.
- the monitoring unit 44 continues to monitor the growing state during the cultivation period.
- the growth state of the plants P1 and P2 monitored by the monitoring unit 44 is read by the determination / control unit 31.
- the early-growing plant P1 progresses faster in vegetative growth than the late-growing plant P2.
- the early-growing plant P1 shifts to the tuber induction period prior to the late-growing plant P2.
- the determination / control unit 31 It is determined by the determination / control unit 31 based on the growing state of the plant P1 monitored by the monitoring unit 44 whether or not the early-growing plant P1 has entered the tuber induction period.
- the determination / control unit 31 closes the supply switching valves 21 and 23.
- the determination / control unit 31 opens the supply switching valves 25 and 27. Further, the determination / control unit 31 drives the pump 14B.
- the hydroponic cultivation apparatus supplies the second nutrient solution 100B as the low-concentration hydroponic solution from the nutrient solution storage unit 12B to the cultivation tank 11A.
- the plant P1 is grown by this low concentration hydroponic solution.
- the hydroponic cultivation apparatus continues to supply the first nutrient solution 100A as the high-concentration hydroponic solution to the plant P2.
- the determination / control unit 31 determines that the late variety plant P2 has shifted to the tuber induction period. Then, the determination / control unit 31 closes the supply switching valves 22 and 24. In addition, the determination / control unit 31 opens the supply switching valves 26 and 28. Thereby, the 2nd nutrient solution 100B as a low concentration hydroponics solution is supplied to the cultivation tank 11B from the nutrient solution storage part 12B.
- the hydroponic cultivation apparatus cultivates a plant that grows through the second growing period (tuber tube induction period) of the second growing process after the first growing period (nutrient growing period) of the first growing process.
- the hydroponic cultivation apparatus includes a monitoring unit (44) that monitors the growing state of the plant.
- the hydroponic cultivation apparatus includes a plurality of nutrient solution storage units (12A, 12B) that store nutrient solutions having different components and / or concentrations.
- the hydroponic cultivation apparatus includes a plurality of cultivation tanks (11A, 11B) for growing plants.
- the hydroponic cultivation apparatus further includes a nutrient solution supply unit (L1 to L17) that supplies the nutrient solution from the nutrient solution storage unit to the cultivation tank.
- the hydroponic cultivation apparatus includes a determination unit (31) that determines whether or not the growing state of the plant monitored by the monitoring unit has reached a predetermined state.
- the determination unit (31) determines whether or not the growing period of the plant cultivated in the cultivation tank has shifted from the first growing period to the second growing period.
- the hydroponic cultivation apparatus includes a switching unit (21 to 27).
- the determination unit may determine that the growing period has shifted to the second growing period.
- the switching unit (21 to 27) stores the nutrient solution supplied from the nutrient solution storage unit to the cultivation tank by the nutrient solution supply unit from the nutrient solution stored in one of the nutrient solution storage units. Switch to nutrient solution stored in the department.
- a threshold for determining that the plant P has reached a predetermined growth state is set in the determination / control unit 31 in advance.
- the determination / control unit 31 determines whether or not the planned state regarding the plant P being monitored exceeds a threshold value, thereby determining whether or not the growing state of the plant P has become a predetermined growing state.
- Hydroponic cultivation device automatically changes the route for supplying nutrient solution and automatically changes at least one of the components and concentration of nutrient solution when transitioning from the vegetative long term to the tuber induction phase it can.
- the hydroponic cultivation apparatus when the growth states (growth speeds) of the plants P1 and P2 that are simultaneously cultivated are different, the cultivation environment can be adjusted according to each plant. Therefore, according to this hydroponic cultivation apparatus, plants of different varieties can be cultivated simultaneously in the same apparatus in an environment preferable for each growth stage in the cultivation tanks 11A and 11B.
- this hydroponic cultivation apparatus it is not necessary to introduce a single apparatus for each kind, and the cost, management, and maintenance can be simplified.
- this hydroponics apparatus stores the 1st nutrient solution supplied to a plant in the 1st breeding period in the nutrient solution storage part 12A, and supplies the plant to the nutrient solution storage part 12B in the second breeding period. 2
- the nutrient solution is stored.
- the hydroponics apparatus supplies the first nutrient solution 100A from the first nutrient solution storage unit to the cultivation tanks 11A and 11B during the first growth period.
- the hydroponics apparatus supplies the second nutrient solution 100B from the second nutrient solution storage unit to the cultivation tanks 11A and 11B.
- the first nutrient solution 100A is supplied to the plants P1 and P2 during the first growth period
- the second nutrient solution 100B is supplied to the plants P1 and P2 during the second growth period. It can. Thereby, switching from the 1st nutrient solution 100A to the 2nd nutrient solution 100B can be performed automatically.
- the nutrient solution concentration filled in the nutrient solution storage units 12A and 12B has an electrical conductivity of 1.0 [ds / m] or higher for the high-concentration hydroponic solution. It is desirable that More preferably, the high concentration hydroponic solution has an electrical conductivity of 1.0 to 2.0 [ds / m]. More preferably, the high concentration hydroponic solution has an electrical conductivity of 1.5 to 1.8 [ds / m]. On the other hand, it is more desirable that the low-concentration hydroponic solution has an electrical conductivity of less than 1.0 [ds / m]. It is more desirable that the low concentration hydroponic solution has an electric conductivity of 0.4 to 0.9 [ds / m]. More preferably, the low concentration hydroponic solution has a concentration of 0.6 to 0.8 [ds / m].
- the nutrient solutions 100A and 100B filled in the nutrient solution storage units 12A and 12B are classified into those having a high fertilizer concentration and those having a low fertilizer concentration.
- the nutrient solution 100A and the nutrient solution 100B may be divided into a combination suitable for a plant having a vegetative growth period and a combination suitable for a plant in a tuber induction period.
- a technique such as addition of a plant hormone (cytokinin or the like) that promotes the growth of the above-ground tissue P11.
- composition suitable for a plant in the tuber induction period there is a technique such as addition of plant hormones (jasmonic acid, auxin, etc.) that promote tuber induction.
- plant hormones jasmonic acid, auxin, etc.
- the blending method of the present invention is not limited to these.
- the predetermined state may be the state of the tip of the stron included in the underground structure P12 of each of the plants P1 and P2.
- the hydroponic cultivation apparatus determines whether or not the size of the tip of the stron included in the underground tissue P12 of the plants P1 and P2 exceeds a predetermined threshold by the determination / control unit 31. Is desirable. According to this, the nutrient solution for hydroponics can be automatically switched according to the degree of enlargement of the stron tip in each of the plants P1 and P2.
- the monitoring unit 44 is preferably a camera.
- the determination / control unit 31 can determine the dimension at the tip of the stron from the image captured by the camera. Thereby, it can be determined whether the plants P1 and P2 have shifted to the tuber induction period.
- the monitoring unit 44 is a camera that monitors the stron tip diameter, and the camera is installed in the cultivation tanks 11A and 11B.
- the type and installation position of the monitoring unit 44 are not limited to this.
- the monitoring unit 44 is a sensor that can detect the tip diameter of the stron, and the sensor may be installed in each of the cultivation tanks 11A and 11B.
- the some monitoring part 44 includes the case where one monitoring part can monitor each of the some plant P by a movement or the change of an attitude
- the determination / control unit 31 may determine the state of the ground tissue P11 as the predetermined state. This hydroponic cultivation apparatus may monitor not only the growth state of the underground part organization P12 but also the growth state of the above-ground part organization P11. Moreover, the hydroponic cultivation apparatus may monitor the growing state of the underground part organization P12 without monitoring the growing state of the underground part structure P12. The determination / control unit 31 determines whether or not the plants P1 and P2 have shifted to the tuber induction period based on the growth state of the underground tissue P12 and / or the above-ground tissue P11.
- the monitoring unit can be realized by an infrared sensor including a light receiving unit 51 and an infrared light emitting unit 52 as shown in FIG.
- the light receiving unit 51 and the infrared light emitting unit 52 detect that the above-ground part tissue P11 extends from the light shielding plate 42 in the cultivation tanks 11A and 11B to a predetermined height position.
- the detection result is read by the determination / control unit 31.
- the light receiving part 51 and the infrared light emitting part 52 detect that the above-ground part tissue P11 extends to a predetermined height. Thereafter, when the above-ground part organization P11 falls, the above-ground part structure P11 becomes lower than a predetermined height.
- the determination / control unit 31 determines whether or not the ground tissue P11 has reached a predetermined height and whether or not it is in a lying state that is lower than the predetermined height thereafter. Determine whether. Thereby, the determination / control unit 31 determines whether or not the plant P has shifted from the vegetative growth period to the tuber induction period.
- the monitoring unit may be a camera 61 that captures the ground tissue P11.
- the camera 61 captures an image of a region including a site that yellows in the ground tissue P11.
- An image captured by the camera 61 is supplied to the determination / control unit 31.
- the determination / control unit 31 is supplied with image data captured by the camera 61.
- the determination / control unit 31 is set in advance with a yellowing state threshold for determining whether or not the plant P has shifted from the vegetative long term to the tuber induction period.
- a yellowing state threshold for determining whether or not the plant P has shifted from the vegetative long term to the tuber induction period.
- color information that can determine that the color in the ground tissue P11 has changed from green to yellow and has shifted to the tuber induction period is set. Thereby, the determination / control unit 31 can determine whether or not the plant P has shifted to the tuber induction period based on whether or not the ground tissue P11 is in a yellowed state.
- the determination / control unit 31 can determine that the plant P has shifted to the tuber induction period by monitoring the above-described underground tissue P12. In addition, the determination / control unit 31 can determine that the plant P has shifted to the tuber induction period by monitoring the above-ground tissue P11. For example, it is determined that the plant P has shifted to the tuber induction period by monitoring the underground tissue P12. In addition, it is determined that the plant P has shifted to the tuber induction period by monitoring the above-ground tissue P11. When at least one of these two determinations is made, the nutrient solution supplied to the cultivation tanks 11A and 11B may be switched.
- the nutrient solution can be switched by monitoring only the growing state of the above-ground part tissue P11 without monitoring the growing state of the underground part structure P12. Therefore, according to this hydroponic cultivation apparatus, the transition to the tuber induction period of the plant P can be determined more easily, and the nutrient solution can be switched at an optimal timing.
- the monitoring unit 44 may monitor whether the growing state of the above-ground part tissue P11 is at least one of a lying state and a yellowing state. In this case, the determination / control unit 31 determines that the plant P has shifted to the tuber induction period when at least one of the lying state and the yellowing state is reached.
- this hydroponic cultivation apparatus can monitor the growth state of the above-ground tissue P11 using the light receiving unit 51, the infrared light emitting unit 52, or the camera 61.
- the varieties of plants P1 and P2 are not limited to combinations of early varieties and late varieties (mature periods), but may be any combination. For example, it may be a combination of early varieties and mid-late varieties.
- the hydroponic cultivation apparatus is for cultivating a plurality of plants that grow through a second growing period after the first growing period.
- the hydroponic cultivation apparatus includes a plurality of monitoring units 44, a plurality of nutrient solution storage units 12A and 12B, a plurality of cultivation tanks 11A and 11B, nutrient solution supply units L1 to L17, switching units 21 to 27, and determination / control.
- the unit 31 is provided.
- the plurality of monitoring units 44 monitor the growing state of the plurality of plants P1 and P2, respectively.
- the plurality of nutrient solution storage units 12A and 12B store a plurality of types of nutrient solutions 100A and 100B having different components and concentrations, respectively.
- a plurality of plants are cultivated in the plurality of cultivation tanks 11A and 11B, respectively.
- the nutrient solution supply units L1 to L17 are configured to be able to supply any of the plurality of types of nutrient solutions 100A and 100B to the plurality of cultivation tanks 11A and 11B from the plurality of nutrient solution storage units 12A and 12B, respectively. ing.
- the switching units 21 to 27 are configured so that each of the plurality of cultivation tanks 11A and 11B is supplied with one nutrient solution of the plurality of types of nutrient solutions 100A and 100B, and the other of the plurality of nutrient solutions 100A and 100B. Change to a state where nutrient solution is supplied.
- the determination / control unit 31 determines whether or not the growing state of any one of the plurality of plants P1 and P2 monitored by any one of the plurality of monitoring units 44 has reached a predetermined state. judge. Thereby, the determination / control unit 31 determines whether or not the growing period of any one of the aforementioned plants has shifted from the first growing period to the second growing period.
- the determination / control unit 31 changes the states of the switching units 21 to 27. Thereby, the cultivation tank in which any one plant is cultivated from the state in which one nutrient solution of the plurality of types of nutrient solutions 100A and 100B is supplied to the other of the plurality of types of nutrient solutions 100A and 100B. It changes to the state where nutrient solution is supplied.
- the plurality of nutrient solution storage units 12A and 12B may include a first nutrient solution storage unit 12A that stores the first nutrient solution 100A.
- the plurality of nutrient solution storage units 12A and 12B may include a second nutrient solution storage unit 12B that stores the second nutrient solution 100B.
- the determination / control unit 31 switches the switching unit 21 so that the first nutrient solution 100A is supplied from the first nutrient solution storage unit 12A to the cultivation tank 12A in which any one plant is grown.
- the state of ⁇ 27 may be changed.
- the second nutrient solution 100B is supplied from the second nutrient solution storage unit 12B to the cultivation tank in which any one of the aforementioned plants is grown. As described above, the states of the switching units 21 to 27 may be changed.
- the predetermined state is preferably a state in which the dimension of the tip of the stron contained in the underground tissue P12 of the plants P1 and P2 exceeds a predetermined threshold value.
- the predetermined state is at least one of a lying state and a yellowing state of the above-ground tissue P11 of the plants P1 and P2.
- Each of the plurality of monitoring units 44 is preferably one of the camera 61 and the infrared sensors 51 and 52.
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Abstract
植物(P1、P2)の育成状態を監視する監視部(44)と、それぞれが成分および濃度の少なくとも一方が異なる養液(100A、100B)を貯蔵する複数の養液貯蔵部(12A、12B)と、植物を栽培する複数の栽培槽(11A、11B)と、養液貯蔵部から栽培槽に養液を供給するポンプ(14A、14B)と、監視されている育成状態に基づいて植物の育成期間が第1育成期間から第2育成期間に移行したと判定された場合に、養液供給部により養液貯蔵部から栽培槽に供給する養液を、何れかの養液貯蔵部に貯蔵した養液から他の養液貯蔵部に貯蔵した養液に切り替える判定/制御部(31)とを備える。
Description
本発明は、植物を育成する水耕栽培装置に関する。
養液を用いて植物を栽培する技術としては、下記の特許文献1が知られている。この特許文献1には、バレイショを育成する水耕栽培装置に関する技術が記載されている。この水耕栽培装置は、バレイショが植えつけられた栽培槽に養液を循環させながらバレイショを栽培する。
しかしながら、上述した水耕栽培装置は、バレイショに供給する養液の流路を1系統しか備えていない。この水耕栽培装置は、養液濃度の低下等の栽培環境の調整を複数の植物に対して同時に行うことしかできない。このため、この水耕栽培装置では、生長状態が異なる植物体を同時に栽培する場合には、すべての植物体に対して最適な栽培環境を提供できない。
そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものである。本発明の目的は、同時に栽培する複数の植物の生長状態が異なる場合に、それぞれの植物に応じて栽培環境を調整できる水耕栽培装置を提供することを目的とする。
本発明の水耕栽培装置は、第1育成期間の後に第2育成期間を経て生長する複数の植物を栽培する水耕栽培装置であって、前記複数の植物の育成状態をそれぞれ監視する複数の監視部と、成分および濃度の少なくともいずれか一方が異なる複数種類の養液をそれぞれ貯蔵する複数の養液貯蔵部と、前記複数の植物がそれぞれ栽培される複数の栽培槽と、前記複数の養液貯蔵部から前記複数の栽培槽のそれぞれに前記複数種類の養液のうちのいずれをも供給し得るように構成された養液供給部と、前記複数の栽培槽のそれぞれを前記複数種類の養液のうちの一の養液が供給される状態から前記複数の養液のうちの他の養液が供給される状態に変化させる切替部と、前記複数の監視部のいずれか一の監視部により監視されている前記複数の植物のいずれか一の植物の育成状態が所定の状態になったか否かを判定することにより、前記いずれか一の植物の育成期間が前記第1育成期間から前記第2育成期間に移行したか否かを判定する判定/制御部と、を備え、前記判定/制御部は、前記いずれか一の植物の育成期間が前記第2育成期間に移行したと判定された場合に、前記いずれか一の植物が栽培されている栽培槽が前記一の養液が供給される状態から前記他の養液が供給される状態へ変化するように、前記切替部の状態を変化させる。
本発明によれば、同時に栽培する複数の植物の生長状態が異なる場合に、それぞれの植物に応じて栽培環境を調整できる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本発明の実施形態の水耕栽培装置は、例えば図1に示すように構成される。この水耕栽培装置は、地上部組織で合成した養分を地下部組織(根、塊茎等)に蓄積し、当該地下部組織に塊茎を形成する植物P1、P2(以下、総称する場合には植物Pとも呼ぶ。)を育成するものである。また、本実施形態の水耕栽培装置は、第1育成期間の後に第2育成期間を経て生長する植物Pを育成する。
このように、塊茎を形成し、複数の育成期間を経て生長する植物Pとしては、バレイショが挙げられる。本実施形態では、植物としてのバレイショを育成する例を説明する。なお、本実施形態の水耕栽培装置による栽培対象はバレイショに限定されない。
この植物Pの複数の育成期間は、栄養生長期(第1育成期間)と、塊茎誘導期(第2育成期間)とに分けられている。栄養生長期は、地上部組織の茎葉を伸長させる育成期間である。塊茎誘導期は、地上部組織で光合成によって得られたエネルギーを地下部組織へ転流させ、塊茎に蓄積させる期間である。
本実施形態ではない一般的な栄養生長期から塊茎誘導期への移行の際は、施肥を少なくすることで地上部組織の枯死及び地下部組織への転流を促す手法が取られている。これに対し、本実施形態の水耕栽培装置は、植物P1、P2のそれぞれに供給する水耕養液の濃度を自動的に下げる。これにより、本実施形態の水耕栽培装置は、塊茎誘導期への移行を促すことが可能である。
本実施形態の水耕栽培装置は、図1に示すように、2つの栽培設備1A、1Bを有している。栽培設備1Aは、栽培槽11Aと養液貯蔵部12Aとを備えている。栽培設備1Bは、栽培槽11Bと養液貯蔵部12Bとを備えている。
栽培槽11A、11Bは、複数の植物P1、P2を支持している。栽培槽11A、11Bは、それぞれ、葉茎が地上部組織として位置付けられるように、かつ、塊茎が地下部組織として位置付けられるように、植物P1、P2を支持している。この支持部材は、植物P1、P2の茎を挟み込むように支持するものであって、地下部組織への光を遮光するものとなっている。
植物P1、P2は、それぞれ、栽培槽11A、11Bによって支持されている。植物P1、P2の上方には、それぞれ、光源13A、13Bが配置されている。この光源13A、13Bとしては、例えばLEDが使用可能である。LEDから発せられた光を利用して、植物P1、P2は光合成によって養分を合成する。この養分は、地上部組織の茎を経由して地下部組織に蓄積される。
栽培槽11A、11Bそれぞれにおける植物P1、P2の地下部組織は、例えば種芋としての栄養体である。栄養体は、ゴム板上に配置されている。当該栄養体に養液が供給される。なお、栄養体に養液を供給する構成は、いかなるものであってもよい。地下部組織は、地上部組織から供給された養分によって塊茎を形成する。この塊茎が成長すると収穫物たるバレイショとなる。
養液貯蔵部12A、12Bは、それぞれ、成分および濃度の少なくともいずれか一方が異なる養液100A、100Bを貯蔵する。養液100Aおよび養液100Bは、それぞれ、ポンプ14Aおよび14Bによって吸い込まれる。本実施形態において養液とは、植物P1、P2の成長に必要な成分を含む液体である。この成分は、窒素、りん、カリ、および金属等の栄養となる成分である。
養液貯蔵部12Aは、栄養成長期の植物P1、P2に適した第1養液100Aを貯蔵している。一方、養液貯蔵部12Bは、塊茎誘導期の植物P1、P2に適した第2養液100Bを貯蔵している。第1養液100Aは、その濃度および成分の少なくともいずれか一方が栄養生長期の植物P1、P2に適している。一方、第2養液100Bは、その濃度および成分の少なくともいずれか一方が塊茎誘導期の植物P1、P2に適している。
ポンプ14A、14Bは、判定/制御部31の制御に従って駆動して、養液100A、100Bを吸い込んで、栽培槽11A、11Bに向けて吐出する。ポンプ14A、14Bによって吐出された養液100A、100Bは、それぞれ、栽培槽11A、11Bの何れか又は双方に供給される。
ポンプ14Aには、養液供給配管L1、供給切替バルブ21、および養液供給配管L2、L4が接続されている。また、ポンプ14Aには、養液供給配管L1、供給切替バルブ22、および養液供給配管L13、L14が接続されている。供給切替バルブ21及び供給切替バルブ22の開閉動作は、判定/制御部31によって制御される。
ポンプ14Bには、養液供給配管L11、供給切替バルブ25、および養液供給配管L3が接続されている。また、ポンプ14Bには、養液供給配管L11、供給切替バルブ26、および養液供給配管L12、L14が接続されている。供給切替バルブ25及び供給切替バルブ26の開閉動作は、判定/制御部31によって制御される。
栽培槽11Aには、栽培槽11A内の第1養液100Aを排出するための養液排出配管L5、排出切替バルブ23、および養液排出配管L6が接続されている。養液排出配管L5には、排出切替バルブ27、および養液排出配管L17が接続されている。排出切替バルブ23及び排出切替バルブ27の開閉動作は、判定/制御部31によって制御される。
栽培槽11Bには、栽培槽11B内の第2養液100Bを排出するための養液排出配管L15、排出切替バルブ24、および養液排出配管L7が接続されている。養液排出配管L15には、排出切替バルブ28、および養液排出配管L16が接続されている。排出切替バルブ24及び排出切替バルブ28の開閉動作は、判定/制御部31によって制御される。
これらのポンプ、及び、配管は、養液貯蔵部12A、12Bから栽培槽11A、11Bに養液100A、100Bを供給する養液供給部として機能する。さらに、上述の切替バルブは、判定/制御部31による切替バルブの制御によって、切替部として機能する。
さらに水耕栽培装置は、図2に示すように、植物Pの育成状態を監視する監視部44を備える。この監視部44は、栽培槽11A、11Bのそれぞれ内に備えられている。栽培槽11A、11Bにおいては、養液200及びゴム板43を収容する容器41の上面に遮光板42が設置されている。
監視部44は、植物Pの地上部組織P11と地下部組織P12のうち、地下部組織P12を撮像するカメラにより実現できる。この監視部44は、地下部組織P12におけるストロン先端を含む領域を撮像する。このカメラにより撮像された画像は、判定/制御部31に供給される。
さらに水耕栽培装置は、各種の判定及び制御を行う判定/制御部31を有する。判定/制御部31は、例えば栽培設備1A、1Bを構成する各部を制御するマイクロコンピュータを実装した制御盤等からなる。
判定/制御部31は、上述のポンプ14A、14B、および、切替バルブ21~27を制御する。これにより、水耕栽培装置は、第1養液100Aを栽培槽11A又は栽培槽11Bに供給又は停止できる。また、水耕栽培装置は、第2養液100Bを栽培槽11A又は栽培槽11Bに供給又は停止できる。さらに水耕栽培装置は、栽培槽11A又は栽培槽11Bから排出された第1養液100Aを養液貯蔵部12Aに排出できる。また、水耕栽培装置は、栽培槽11A又は栽培槽11Bから排出された第2養液100Bを養液貯蔵部12Bに排出できる。
さらに、判定/制御部31は、監視部44により撮像した画像データが供給される。判定/制御部31においては、予め植物Pが栄養生長期から塊茎誘導期に移行したことを判定する閾値が設定されている。この閾値としては、地下部組織P12に含まれるストロンの先端が肥大し、塊茎誘導期に移行したと判定できる寸法が設定されている。
栽培が進むにつれ、早生品種の植物P1が晩生品種の植物P2に比べて栄養生長が早く進行する。すると、植物P1は、ストロン伸長の停止及び先端肥大の傾向が見られるようになる。これにより、判定/制御部31は、ストロン先端径が予め定めた閾値を越えた場合に、植物P1が塊茎誘導期に移行したと判定する。
判定/制御部31は、植物P1の育成期間が第2育成期間に移行したと判定された場合に、第1育成期間において植物P1に供給していた養液を、他の養液に切り替える。一般的には、判定/制御部31は、養液貯蔵部から栽培槽に供給する養液を、何れかの養液貯蔵部に貯蔵した養液から他の養液貯蔵部に貯蔵した養液に切り替える(切替部)。
つぎに、このように構成された水耕栽培装置における具体的な動作について説明する。
この水耕栽培装置においては、栽培槽11Aに早生品種の植物P1が定植されており、栽培槽11Bに晩生品種の植物P2が定植されている。この植物P1、P2は、いずれも、本実施形態においては、バレイショ苗である。
また、水耕栽培装置においては、早生品種の植物P1についての栄養生長期及び塊茎誘導期のいずれの時期であるのかを判断する閾値が判定/制御部31において設定されている。水耕栽培装置は、晩生品種の植物P2についての栄養生長期及び塊茎誘導期のいずれの時期であるのかを判定する閾値が判定/制御部31において設定されている。この栄養生長期及び塊茎誘導期のいずれの時期であるのかを判定する閾値は、植物Pの所定の育成状態に基づいて特定されるものである。
この水耕栽培装置においては、高濃度水耕養液としての第1養液100Aが養液貯蔵部12Aに貯留されている。一方、水耕栽培装置においては、低濃度水耕養液としての第2養液100Bが養液貯蔵部12Bに貯留されている。高濃度水耕養液は、植物P1、P2の栄養生長期に適した成分又は濃度に調整されている。一方、低濃度水耕養液は、植物P1、P2の塊茎誘導期に適した成分又は濃度に調整されている。
植物P1、P2の育成において、先ず、判定/制御部31は、供給切替バルブ21、22、23、24を開状態にする。また、判定/制御部31は、供給切替バルブ25、26、27、28を閉状態にする。さらに、判定/制御部31は、ポンプ14Aを駆動する。これにより、水耕栽培装置は、高濃度水耕養液としての第1養液100Aを、各栽培槽11A、11Bのそれぞれに供給する。
監視部44は、栽培期間中においては育成状態の監視を継続する。監視部44によって監視されている植物P1、P2の育成状態は、判定/制御部31によって読み取られる。栽培が進むにつれ、早生品種の植物P1は、晩生品種の植物P2に比べて栄養生長が早く進行する。これにより、早生品種の植物P1は、晩生品種の植物P2より先に塊茎誘導期の状態に移行する。
早生品種の植物P1が塊茎誘導期に移行したか否かは、監視部44によって監視されている植物P1の育成状態に基づいて判定/制御部31によって判定される。判定/制御部31が植物P1が塊茎誘導期間に移行したと判定した場合、判定/制御部31は、供給切替バルブ21、23を閉状態とする。また、判定/制御部31は、供給切替バルブ25、27を開状態にする。さらに、判定/制御部31は、ポンプ14Bを駆動する。
これにより水耕栽培装置は、養液貯蔵部12Bから低濃度水耕養液としての第2養液100Bを栽培槽11Aに供給する。それにより、この低濃度水耕養液によって植物P1は育成される。一方、晩生品種の植物P2は栄養生長期の状態であるので、水耕栽培装置は植物P2に対して高濃度水耕養液としての第1養液100Aの供給を継続する。
その後、判定/制御部31は、晩生品種の植物P2が塊茎誘導期に移行したと判定する。すると、判定/制御部31は、供給切替バルブ22、24を閉状態とする。また、判定/制御部31は、供給切替バルブ26、28を開状態にする。これにより、養液貯蔵部12Bから栽培槽11Bに、低濃度水耕養液としての第2養液100Bを供給する。
以上のように、水耕栽培装置は、第1育成過程の第1育成期間(栄養生長期)の後に第2育成過程の第2育成期間(塊茎誘導期)を経て生長する植物を栽培する。水耕栽培装置は、植物の育成状態を監視する監視部(44)を備える。さらに水耕栽培装置は、成分および濃度の少なくともいずれか一方が異なる養液を貯蔵する複数の養液貯蔵部(12A、12B)を備える。さらに水耕栽培装置は、植物を栽培する複数の栽培槽(11A、11B)を備える。さらに水耕栽培装置は、養液貯蔵部から栽培槽に養液を供給する養液供給部(L1~L17)を備える。さらに水耕栽培装置は、監視部により監視されている植物の育成状態が所定の状態となったか否かを判定する判定部(31)を備える。判定部(31)は、栽培槽によって栽培されている植物の育成期間が第1育成期間から第2育成期間に移行したか否かを判定する。更に水耕栽培装置は、切替部(21~27)を備えている。判定部により育成期間が第2育成期間に移行したと判定された場合がある。この場合に、切替部(21~27)は、養液供給部により養液貯蔵部から栽培槽に供給する養液を、何れかの養液貯蔵部に貯蔵した養液から他の養液貯蔵部に貯蔵した養液に切り替える。
このような水耕栽培装置によれば、予め植物Pが所定の育成状態となったことを判定するための閾値が判定/制御部31に設定されている。判定/制御部31は、監視している植物Pに関する予定の値が閾値を超えたか否かを判定することによって、植物Pの育成状態が所定の育成状態となったか否かを判定する。水耕栽培装置は、栄養生長期から塊茎誘導期に移行した場合に、養液を供給する経路を自動的に切り替えて、養液の成分および濃度のうちの少なくともいずれか一方を自動的に変更できる。
したがって、水耕栽培装置によれば、同時に栽培する植物P1、P2の生長状態(成育速度)が異なる場合に、それぞれの植物に応じて栽培環境を調整できる。したがって、この水耕栽培装置によれば、各栽培槽11A、11Bにおけるそれぞれの生育ステージに好ましい環境で、熟期の異なる品種の植物を同一装置で同時に栽培できる。
例えば、バレイショは日本国内だけでも200を超える品種が開発されており、品種ごとに成長速度(熟期)が異なる。これに対し、上述した水耕栽培装置によれば、複数の養液を用意しておき、それぞれの品種に応じた栄養生長期が終了すると、養液を切り替えることができる。これにより、複数の品種に対して望ましい栽培環境を維持できる。
また、この水耕栽培装置によれば、品種ごとに単一の装置を導入する必要なく、コストや管理、メンテナンスを簡略化することができる。
また、この水耕栽培装置は、養液貯蔵部12Aに、第1育成期間において植物に供給する第1養液を貯蔵し、養液貯蔵部12Bに、第2育成期間において植物に供給する第2養液を貯蔵している。そして、水耕栽培装置は、第1育成期間には第1養液貯蔵部から栽培槽11A、11Bに第1養液100Aを供給する。第2育成期間に移行した場合には、水耕栽培装置は、第2養液貯蔵部から第2養液100Bを栽培槽11A、11Bに供給する。
これにより、この水耕栽培装置によれば、第1育成期間には第1養液100Aを植物P1、P2に供給し、第2育成期間には第2養液100Bを植物P1、P2に供給できる。それにより、第1養液100Aから第2養液100Bへの切替を自動的に行うことができる。
なお、養液貯蔵部12A、12Bに充填される養液濃度を電気伝導度を指標として数値化した場合、高濃度水耕養液1.0[ds/m]以上の電気伝導度を有していることが望ましい。高濃度水耕養液は、1.0~2.0[ds/m]の電気伝導度を有していることがさらに望ましい。高濃度水耕養液は、1.5~1.8[ds/m]の電気伝導度を有していることがさらに望ましい。一方、低濃度水耕養液は、1.0[ds/m]未満の電気伝導度であることがさらに望ましい。低濃度水耕養液は、0.4~0.9[ds/m]の電気伝導度を有していることがさらに望ましい。低濃度水耕養液は、0.6~0.8[ds/m]を有していることがさらに望ましい。
また、養液貯蔵部12A、12Bに充填される養液100A、100Bを肥料濃度の高いものと低いものとのそれぞれに区分されている。しかしながら、養液100Aおよび養液100Bは、栄養生長期の植物に適した配合および塊茎誘導期の植物に適した配合のそれぞれに区分されていてもよい。この場合、栄養生長期の植物に適した配合の例としては、地上部組織P11の成長を促す植物ホルモン(サイトカイニン等)添加などの手法が挙げられる。また、塊茎誘導期の植物に適した配合の例としては、塊茎誘導を促す植物ホルモン(ジャスモン酸、オーキシン等)の添加などの手法が挙げられる。ただし、本発明の配合の手法は、これらに限定されるものではない。
さらに、所定の状態は、植物P1、P2のそれぞれの地下部組織P12に含まれるストロンの先端の状態であってもよい。具体的には、水耕栽培装置は、判定/制御部31によって、植物P1、P2の地下部組織P12に含まれるストロンの先端の寸法が予め定めた閾値を越えているか否かを判定することが望ましい。これによれば、植物P1、P2のそれぞれにおけるストロン先端の肥大の度合いに応じて、水耕栽培のための養液を自動的に切り替えることができる。
所定の状態としてストロン先端の状態を監視する場合において、監視部44は、カメラであることが望ましい。これにより、判定/制御部31は、カメラにより撮像した画像からストロン先端における寸法を判定できる。それにより、植物P1、P2が塊茎誘導期に移行したか否かを判定できる。
なお、本実施形態においては、監視部44は、ストロン先端径を監視するカメラであり、そのカメラは、栽培槽11A、11B内に設置されている。しかしながら、監視部44の種類および設置位置は、これに限定されるものではない。例えば、監視部44は、ストロンの先端径を検知できるセンサであり、そのセンサが栽培槽11A、11Bのそれぞれ内に設置されてもよい。また、本明細書においては、複数の監視部44は、1台の監視部が移動または姿勢の変更により、複数の植物Pのそれぞれを監視することができる場合も含むものである。
上述した水耕栽培装置において、判定/制御部31は、所定の状態として、地上部組織P11の状態を判定してもよい。この水耕栽培装置は、地下部組織P12の育成状態のみならず、地上部組織P11の育成状態をも監視してもよい。また、水耕栽培装置は、地下部組織P12の育成状態を監視せずに、地下部組織P12の育成状態を監視してもよい。判定/制御部31は、地下部組織P12及び/又は地上部組織P11の育成状態に基づいて、植物P1、P2が塊茎誘導期に移行したか否かを判定する。
この水耕栽培装置において、監視部は、図3に示すように、受光部51と赤外発光部52とを含む赤外センサによって実現できる。受光部51及び赤外発光部52は、栽培槽11A、11Bにおける遮光板42から所定の高さ位置まで地上部組織P11が伸びたことを検知する。この検知結果は、判定/制御部31によって読み取られる。
植物Pが高濃度水耕養液を用いて栽培され、地上部組織P11が伸びると、地上部組織P11が所定の高さまで伸びたことが受光部51及び赤外発光部52によって検知される。その後、地上部組織P11が倒伏すると地上部組織P11は所定の高さよりも低くなる。
判定/制御部31は、受光部51の受光状態に基づいて、地上部組織P11が所定の高さになったか否か、および、その後に所定の高さよりも低くなる倒伏状態になっているか否かを判定する。これにより、判定/制御部31は、植物Pが栄養生長期から塊茎誘導期に移行したか否かを判定する。
また、この水耕栽培装置において、監視部は、図4に示すように、地上部組織P11を撮像するカメラ61であってもよい。カメラ61は、地上部組織P11において黄化する部位を含む領域を撮像する。このカメラ61により撮像された画像は、判定/制御部31に供給される。
さらに、判定/制御部31は、カメラ61により撮像した画像データが供給される。判定/制御部31は、予め植物Pが栄養生長期から塊茎誘導期に移行したか否かを判定するための黄化状態の閾値が設定されている。この閾値としては、地上部組織P11における色が緑色から黄色に変化して塊茎誘導期に移行したと判定できる色情報が設定されている。これにより、判定/制御部31は、地上部組織P11の黄化状態になったか否かに基づいて植物Pが塊茎誘導期に移行したか否かを判定できる。
このような水耕栽培装置においては、判定/制御部31は、上述した地下部組織P12を監視することによって、植物Pが塊茎誘導期に移行したと判定することができる。それに加え、判定/制御部31は、地上部組織P11を監視することによって、植物Pが塊茎誘導期に移行したと判定することができる。例えば、地下部組織P12を監視することによって植物Pが塊茎誘導期に移行したと判定される。それに加え、地上部組織P11を監視することによって植物Pが塊茎誘導期に移行したと判定される。この2つの判定の少なくともいずれか一方がなされた場合に、栽培槽11A、11Bに供給する養液を切り替えてもよい。
このような水耕栽培装置によれば、地上部組織P11の育成状態を監視することによって、植物Pが栄養生長期の状態から塊茎誘導期の状態に移行したと判定できる。したがって、この水耕栽培装置によれば、地下部組織P12の育成状態を監視することなく、地上部組織P11の育成状態のみを監視することによって、養液を切り替えることができる。したがって、この水耕栽培装置によれば、より簡便に植物Pの塊茎誘導期への移行を判定でき、かつ、養液の切替を最適なタイミングで行うことができる。
また、この水耕栽培装置において、監視部44は、地上部組織P11の育成状態が倒伏状態および黄化状態の少なくともいずれか一方になったか否かを監視してもよい。この場合、判定/制御部31は、倒伏状態および黄化状態の少なくともいずれか一方になった場合に、植物Pが塊茎誘導期に移行したと判定する。
さらに、この水耕栽培装置は、受光部51及び赤外発光部52、又は、カメラ61を用いて、地上部組織P11の育成状態を監視することができる。
なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。
上述した水耕栽培装置において、植物P1、P2の品種は、早生品種や晩生品種(熟期)の組み合わせに限らず、任意の組み合わせであってもよい。例えば、早生品種と中晩生品種の組み合わせ等であってもよい。
以下、実施の形態の水耕栽培装置の特徴的構成を記載する。
(1) 本実施の形態の水耕栽培装置は、第1育成期間の後に第2育成期間を経て生長する複数の植物を栽培するものである。水耕栽培装置は、複数の監視部44、複数の養液貯蔵部12A,12B、複数の複数の栽培槽11A,11B、養液供給部L1~L17、切替部21~27、および判定/制御部31を備えている。
複数の監視部44は、それぞれ、複数の植物P1,P2の育成状態を監視する。複数の養液貯蔵部12A,12Bは、それぞれ、成分および濃度の少なくとも一方が異なる複数種類の養液100A,100Bを貯蔵する。複数の栽培槽11A,11Bにおいては、複数の植物がそれぞれ栽培される。養液供給部L1~L17は、複数の養液貯蔵部12A,12Bから複数の栽培槽11A,11Bのそれぞれに複数種類の養液100A,100Bのうちのいずれをも供給し得るように構成されている。切替部21~27は、複数の栽培槽11A,11Bのそれぞれを複数種類の養液100A,100Bのうちの一の養液が供給される状態から複数の養液100A,100Bのうちの他の養液が供給される状態に変化させる。判定/制御部31は、複数の監視部44のいずれか一の監視部44により監視されている複数の植物P1,P2のいずれか一の植物の育成状態が所定の状態になったか否かを判定する。それにより、判定/制御部31は、前述のいずれか一の植物の育成期間が第1育成期間から第2育成期間に移行したか否かを判定する。
前述のいずれか一の植物の育成期間が第2育成期間に移行したと判定される場合がある。この場合に、判定/制御部31は、切替部21~27の状態を変化させる。それにより、いずれか一の植物が栽培されている栽培槽が複数種類の養液100A,100Bのうちの一の養液が供給される状態から複数種類の養液100A,100Bのうちの他の養液が供給される状態へ変化する。
(2) 複数の養液貯蔵部12A,12Bは、第1養液100Aを貯蔵する第1養液貯蔵部12Aを含んでいてもよい。複数の養液貯蔵部12A,12Bは、第2養液100Bを貯蔵する第2養液貯蔵部12Bを含んでいてもよい。判定/制御部31は、第1育成期間においては第1養液貯蔵部12Aからいずれか一の植物が栽培されている栽培槽12Aに第1養液100Aが供給されるように、切替部21~27の状態を変化させてもよい。判定/制御部31は、第2育成期間に移行した場合には、第2養液貯蔵部12Bから第2養液100Bが前述のいずれか一の植物が栽培されている栽培槽に供給されるように、切替部21~27の状態を変化さてもよい。
(3)所定の状態は、植物P1,P2の地下部組織P12に含まれるストロンの先端の寸法が予め定めた閾値を越えている状態であることが好ましい。
(4)所定の状態は、植物P1,P2の地上部組織P11の倒伏状態および黄化状態の少なくとも一方であることが好ましい。
(5)複数の監視部44のそれぞれは、カメラ61および赤外センサ51,52のいずれかであることが好ましい。
また、本出願は、2014年1月20日に出願された日本出願の特願2014-007849号に基づく優先権を主張し、当該日本出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
L1、L2、L3、L4、L11、L12、L13、L14 養液供給配管
L5、L6、L15、L16、L17 養液排出配管
11A、11B 栽培槽
12A、12B 養液貯蔵部
14A、14B ポンプ
21、22、25、26 供給切替バルブ
23、24、27、28 排出切替バルブ
31 判定/制御部
44 監視部
51 受光部
52 赤外発光部
61 カメラ
L5、L6、L15、L16、L17 養液排出配管
11A、11B 栽培槽
12A、12B 養液貯蔵部
14A、14B ポンプ
21、22、25、26 供給切替バルブ
23、24、27、28 排出切替バルブ
31 判定/制御部
44 監視部
51 受光部
52 赤外発光部
61 カメラ
Claims (5)
- 第1育成期間の後に第2育成期間を経て生長する複数の植物を栽培する水耕栽培装置であって、
前記複数の植物の育成状態をそれぞれ監視する複数の監視部と、
成分および濃度の少なくともいずれか一方が異なる複数種類の養液をそれぞれ貯蔵する複数の養液貯蔵部と、
前記複数の植物がそれぞれ栽培される複数の栽培槽と、
前記複数の養液貯蔵部から前記複数の栽培槽のそれぞれに前記複数種類の養液のうちのいずれをも供給し得るように構成された養液供給部と、
前記複数の栽培槽のそれぞれを前記複数種類の養液のうちの一の養液が供給される状態から前記複数の養液のうちの他の養液が供給される状態に変化させる切替部と、
前記複数の監視部のいずれか一の監視部により監視されている前記複数の植物のうちのいずれか一の植物の育成状態が所定の状態になったか否かを判定し、それにより、前記いずれか一の植物の育成期間が前記第1育成期間から前記第2育成期間に移行したか否かを判定する判定/制御部と、を備え、
前記判定/制御部は、前記いずれか一の植物の育成期間が前記第2育成期間に移行したと判定された場合に、前記いずれか一の植物が栽培されている栽培槽が前記一の養液が供給される状態から前記他の養液が供給される状態へ変化するように、前記切替部の状態を変化させる、水耕栽培装置。 - 前記複数の養液貯蔵部は、第1養液を貯蔵する第1養液貯蔵部と、第2養液を貯蔵する第2養液貯蔵部とを有し、
前記判定/制御部は、
前記第1育成期間においては、前記第1養液貯蔵部から前記いずれか一の植物が栽培されている栽培槽に前記第1養液が供給され、かつ、
前記第2育成期間に移行した場合には、前記第2養液貯蔵部から前記第2養液が前記いずれか一の植物が栽培されている栽培槽に供給されるように、
前記切替部の状態を変化させる、請求項1に記載の水耕栽培装置。 - 前記所定の状態は、前記植物の地下部組織に含まれるストロンの先端の寸法が予め定めた閾値を越えている状態である、請求項1又は請求項2に記載の水耕栽培装置。
- 前記所定の状態は、前記植物の地上部組織の倒伏状態および黄化状態の少なくともいずれか一方である、請求項1乃至請求項3の何れか一項に記載の水耕栽培装置。
- 前記複数の監視部のそれぞれは、カメラおよび赤外センサのいずれかである、請求項1乃至請求項4の何れか一項に記載の水耕栽培装置。
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