【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水耕栽培方法及びそれに使用する装置に関し、さらに詳しくは、有用植物を活性化しつつ栽培する水耕栽培方法及びそれに使用する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、水耕栽培において、有用植物の根圏部を支持する根圏支持体（以後これを「支持体」
ということがある）に空気を供給する方法は種々提案されている。 例えば、支持体に液肥を供給する際、液肥を霧状化することにより、液肥と空気を同時に供給する方法、さらに支持体を単に空気中に曝すことにより、支持体中に拡散空気を取り込む方法等がある。

【０００３】しかしながら、これらの方法では酸素の供給は可能であるが、二酸化炭素などの有害ガスの排除はできない。 そのため、根圏支持体に有害ガスが蓄積し、
有用植物は活性的に生育できないことがしばしば見られていた。 例えば、有用植物がバラ類に属する植物の場合、花のついたバラ枝を製品にするために４０〜６０日の周期で育てて切るという作業を何度も繰り返す。 バラ枝を切ることによって地上部と地下部との代謝バランスが壊れ、根圏部がストレスを受け、根の分解が起こるが、やがて新しい根が再生する。 この再生は養分だけでなく空気（ガス）の組成によって著しい影響を受けることが判っている。 根圏部の好適なガス環境は十分な酸素の供給と二酸化炭素や硫化物などの有害ガスが排除された環境である。

【０００４】しかしながら、実際の根圏部では、呼吸の結果、健康な根によって排泄される二酸化炭素などの有害ガスが蓄積される。 このことにより根圏部は、ストレスを受けることになる。 一方、ストレスを受けた根は根圏に生息する腐生能力を有する微生物に好適な環境を与えることになり、これら微生物の増殖を助ける。 微生物の排泄する代謝産物や二酸化炭素などのガス、更に根の分解の結果生じた硫化物性のガスなどの有害ガスは根圏部のガス環境をますます悪化させることになる。 これが更に嫌気的環境に発展すると、硫化水素などの悪性ガスによって、根圏部の環境は最悪の状態になり、養分の吸収にも影響を及ぼす。 このようにガス環境が悪化することによって、根圏中の根は黒変軟化し、根腐れを発生するようになる。

【０００５】この結果、根部の生育が遅れ、株全体の活力が低下してしまうため、バラ花の収穫量及びその品質も著しく低下し、さらには耐病性も低下していたのである。 このため、業界からは、有用植物を活性化しつつ、
経済的にも優れ、容易に栽培管理が可能な水耕栽培方法の開発が熱望されていたのである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、従来技術が有していた前述の課題を解決しようとするものであり、従来全く知られていなかった水耕栽培方法及びそれに使用する装置を新規に提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題を解決すべくなされたものであり、有用植物を水耕栽培するにあたり、少なくとも前記有用植物の根圏部を支持する根圏支持体内に包含されている空気を積極的に置換しつつ栽培することを特徴とする水耕栽培方法を提供するものである。

【０００８】而して、本発明の栽培方法によれば、有用植物の根圏部に適度の酸素を供給することのみならず根圏部に蓄積した二酸化炭素や硫化物性のガスなど、有害ガスを置換することによって形成した好適なガス環境が有用植物を活性化し、結果的に根部の生育を促進し、更に収穫量およびその品質をも著しく向上し、耐病性も向上することができるのである。 以下、本発明の構成要因についてさらに詳細に説明する。

【０００９】本発明において、「有用植物」とは、特に制限するものではなく、いずれの有用植物でも良いが、
一般的には、農学大事典（養覧堂発行農学大事典編集委員会著）４６１〜７２２頁記載の農作物等、および原色日本林業樹木図鑑第１〜５巻（地球社発行倉田悟著）記載の林業樹木等を意味する。

【００１０】さらに具体的には、例えば、 (1) 農作物 食用作物…イネ、コムギ、トウモロコシ、ダイズ、サツマイモ、バレイショ

【００１１】園芸作物…果樹 リンゴ、ナシ、カキ、
モモ、ウメ、ブドウ、ビワ、温州ミカン 野菜 キユウリ、スイカ、トマト、イチゴ 花類 一・二年草 アサガオ、コスモス、アイスランドポピーアスター、イエローサルタン、キンギョソ、キンセンカ、ストック、パンジー、ヒマワリ、ベニジュウム、ディモルフォセカ、ベニバナ、ホワイトレースフラワー、ヤグルマソウ、トルコギキョウ、ローダンセ 宿根草 シバ類、東洋ラン、カスミソウ、カーネーション、ガーベラ、キキョウ、キク、カキツバタ、スターチス、シャクヤク、マーガレット、 球根草 ユリ類、グラジオラス、アイリス、アネモネ、
カラー、スイセン、フリージア、ラナンキュラス、ヒオウギ 花木類 アカシア、ツツジ、バラ、ニューサイラン、サツキ、サルスベリ、ジンチョウゲ、センリョウ、ソテツ、ツバキ、サザンカ、ユーカリ 温室植物 洋ラン、シクラメン

【００１２】工芸作物…油料作物 ナタネ、ゴマ 糖料作物 サトウキビ、テンサイ 繊維作物 ワタ、アサ デンプン作物 コンニャク 薬料作物 ハッカ、ケシ 嗜好作物 チヤ、タバコ、ホップ 紙原料作物 コウゾ、ミツマタ 染料作物 アイ 香料作物 ゼラニウム 樹液作物 ウルシ

【００１３】飼料作物…飼料作物 オーチャードグラス、アカクローバー、シロクローバー 飼肥料木 パンノキ、ネムノキ 緑肥作物 レンゲ、ウマゴヤシ

【００１４】(2) 林業樹木… 針 葉 樹 スギ、ヒノキ、マツ 常緑広葉樹 アオキ、ヤツデ 落葉広葉樹 ナラ、ブナ 等が挙げられ、好ましくは(1) 農作物、特に好ましくは園芸作物、さらに好ましくは野菜及び花類が挙げられ、中でも花類が好適で、特にバラ類が好適に使用される。

【００１５】また、「水耕栽培方法」とは特に規定するものではなく、いずれの水耕栽培方法でも適用できるが、一般的には、固形倍地方式および非固形倍地方式のものであり、固形倍地方式が好ましい。

【００１６】ここで、固形培地方式としては、例えば
(A) 無機倍地によって根を支える水耕方式の(1) 砂耕
(2) れき耕(3) 人工骨材耕(4) くん炭耕(5) ウレタン耕
(6) ロックウール耕(7) パーライト耕(8) バーミキュライト耕など、並びに(B) 有機倍地によって根を支える水耕方式の(1) ピートモス耕(2) バーク耕などがあり、中でも砂耕、れき耕及びロックウール耕が好ましく、特にロックウール耕が好ましい。

【００１７】また、非固形培地としては、例えば(C) 液肥をミストの形で根に直接噴霧する噴霧耕（空気耕）、
(D) 根が常時もしくは間欠的に液肥に浸される狭い意味での水耕、並びに(C) と(D) の中間方式の水気耕などがある。

【００１８】さらに、「根圏部」とは、特に規定するものではなく、一般的には、有用植物の根が伸張している周辺部であれば、特に制限するものではなく、具体的には、植物根自身およびその表面、さらに植物根に近接する水溶液部、すなわち最初に現れた根（以後、「一次根」と記すことがある。）と、その根から、次々と派生し、生長し続けた根（以後、「分枝根」と記すことがある。）から形成される根系において、一次根と一次根、
一次根と分枝根、さらに分枝根と分枝根の空間を埋める連続した水溶液部である。

【００１９】本発明において、有用植物を水耕栽培するにあたり、二酸化炭素など有害ガスで充満した支持体の空気を新しい空気に置換し、この充満した有害ガスを支持体から積極的に排出することが肝要である。 ここで、
空気を置換する装置は、特に限定するものではなく、いずれの装置でも使用でき、例えば、ファンにはターボ型の軸流式及び遠心式、容積型の回転式及び往復式などがあり、ターボ型の軸流式（軸流）及び遠心式（多翼、ラジアル、ターボ）が好ましい。 なかでも遠心式多翼のプロペラ形、スクリュウ形、クロ−バ形、シロッコ形が好ましい。 特にシロッコ形が最も好ましい。 これらのファンを装着した排気（送気）ファンは栽培時連続的もしくは断続的にも稼働せしめることができるが、本発明においては、断続的に稼働せしめることが好ましい。

【００２０】本発明の目的は、根圏部内に酸素を供給することのみならず、前述の有害ガスを積極的に置換するものであることからして、必要以上にファンを稼働することは、必ずしも必要ないのである。

【００２１】必要以上に稼働させることにより、根圏部が乾燥し、根にストレスを与えることになるのである。
これら排( 送) 気ファンの稼働条件は有用植物の種類、
栽培時期、生育段階、支持体の素材、支持体の長さ及び液肥成分等を考慮しつつ、適宜選択決定されるものであるが、具体的な稼働条件を例示すると次のとおりとなる。

【００２２】これら排( 送) 気ファンは栽培時連続的もしくは断続的にも稼働せしめることができるが、本発明においては、断続的に稼働せしめることが好ましい。 断続的に稼働せしめて栽培する場合、稼働時間帯は、夜間より日中の方が好ましく、中でも午前８時から午後４時が好ましく、さらに午前１０時から午後２時が好ましい。

【００２３】上記時間帯において、連続的に稼働させても、断続的に稼働させてもいずれも良いが、断続的に稼働させることが好ましい。 断続的に稼働させる際には、
０.５〜４時間の間隔が好ましく、さらに好ましくは、
１〜３時間間隔、特に好ましくは２時間間隔である。

【００２４】これらの稼働時間間隔で稼働する際、排(
送) 気ファンの連続的に動作する時間は特に制限するものではなく、いずれの時間でも良いが、一般的には９０
〜０. ５分間、好ましくは、６０〜１分間、さらに好ましくは３０〜２分間、特に好ましくは１５〜３分間である。

【００２５】また、排( 送) 気する際の系内に流れる空気の速度は、特に制限するものではなく、有用植物の種類、使用する栽培装置、栽培方法等により、適宜選択決定される。 一般的には、系内に流れる空気の速度が速くなると、支持体に酸素が充分供給されるが、支持体が乾燥してしまう問題が生じ、逆に遅くなると根部への酸素の供給量が低下してしまう傾向にあるが、本発明においては、１ｍ／秒以下、好ましくは、０. ６ｍ／秒以下、
さらに好ましくは、０. ４ｍ／秒以下、特に好ましくは０. ３ｍ／秒以下である。

【００２６】このようにして得られた水耕栽培方法によれば有用植物の根圏部に適度の酸素を供給することのみならず根圏部に蓄積した二酸化炭素や硫化物性のガスなど、有害ガスを置換することによって形成した好適なガス環境が有用植物を活性化し、結果的に根部の生育を促進し、更に収穫量およびその品質をも著しく向上し、耐病性も向上することができ、業界に寄与するところ極めて大である。 以下、実施例により、更に説明するが、本発明は実施例のみに限定されるべきではないことは言うまでもない。

【実施例】

実施例１〜１４、比較例１、 （栽培装置）図１及び図２には本願発明の栽培装置の１
例を示した。 栽培装置は植物を１列に並べて栽培する装置（長さ２５ｍ）であって、植物を設置せしめるベッド部、液肥供給装置及び空気の供給装置より構成される。

【００２７】さらにベッド部の主要部分は栽培ポット１、根圏支持体２及び架台３より構成される。 栽培ポット１はベッド部の最上部に位置し、幼い時期の植物体を育てるための栽培ポットであると同時に、定植後は植物体の地上部を支える地上部支持体の役目をする。

【００２８】根圏支持体２は栽培ポットの下に接して位置し、栽培された植物の根が養分を吸収して伸長する場であり、ロックウールを矩形（以下ＲＷマットと記す。
１枚のサイズ：幅３０ｃｍ、高さ７. ５ｃｍ、長さ９１
ｃｍ）に切断したものを数枚畦方向に並べて使用した。
また、ＲＷの温度を制御するための温度調節パイプを設置するために、ＲＷの底面中央部には畦方向に円弧状の窪み４（窪み幅１５ｃｍ、窪みの数１つ、深さ１ｃｍ）
を設けた。 またその効果をみるために窪みを設けない根圏支持体についても使用した（比較例１）。

【００２９】架台３は該栽培ポット１及び根圏支持体２
を支えるとともに、根圏支持体２を通過した液の排出と外の空気の出入りができるように、畦方向に沿って２つの溝５を有しており、液肥の排水及び空気の供給時の通風孔となる。

【００３０】さらに不織布６を根圏支持体２と架台３との間での水分と空気の通過量をコントロールするため、
根圏支持体２と架台３の間にほぼ平面状に設置し両端を根圏支持体の側面に沿わして設けた。 支持体２の極度の乾燥を防ぐために比較的厚手のポリエステル製の不織布を使用した（厚さ：０. ３ｍｍ）。 またフィルム７を根圏支持体２の遮光と温度を保ち、併せて架台３の溝５に添わせて設置することにより、円滑に排水を行った。 このフイルム７は、水と光を通さない厚手の軟質塩化ビニルフィルム（厚さ約０. ３ｍｍ）を使用し、前述のとおり、架台３の溝５の底面に密着するように沿わせ、更に根圏支持体２と架台３との間からベッドの外部に出し、
不織布６、根圏支持台２及びポット１を包み込む状態でベッド上部で互いに重なる様にした。

【００３１】液肥の供給は根圏支持体２上に２本設置された直径約０. ３ｍｍの水柱を形成する噴射チューブ８
によりなされる。 噴射チューブの内圧は約０. ５ｇ／ｃ
ｍ ²に調整した。 噴出チューブより噴出した液肥は根圏支持体２に浸透し、植物の根に吸収され、残りの廃液は不織布６を通過し、架台の溝５に流れ込んだ後、溝５に沿って流れ、畦の手前端には設けられた排液ボックス９
に集液される。

【００３２】排液ボックス９の反対端に空気を引っ張り込むファン１０が設置されている。 空気は排液ボックス側から湿気を持ち込んでファンの設置された方向に流れる。 これにより根圏支持体２への酸素の供給と根圏支持体２からの悪性ガスの排除を可能にしている。 根圏支持体の架台の溝を充たしている空気の動きはアネモマスター（モデル２４−６１１１、カノマックス製）で測定した。

【００３３】空気の移動速度は排気ボックス側の架台の溝に測定器のプローブを固定して測定した。 空気の連続的または断続的移動は電源のＯＮ／ＯＦＦタイマーをファン１０に接続することによって制御し、さらに風速の変化はファンの回転速度を変えることによって行なった。

【００３４】一方、架台の溝を充たしている空気の積極的移動がもたらす効果を調べるため、図３に示すような従来の一般的な栽培装置を比較対照用の装置とした。 図２と同様栽培ポット１、根圏支持体１１及び架台１２より構成される。 しかしながら架台１２は溝を有さず、根圏支持体側の面は平面である。 不織布１３は図２における不織布６と同一材料の不織布である。

【００３５】フィルム１４は図２におけるフィルム７と同一の材料であり、不織布１３と架台１２との間に挟まれ、その両端を外部排水溝１５に垂れ下げている。 従って根圏支持体１１を通過した排液は外部廃液溝１５に流れ込む。 フィルム１６はフイルム１４と同一材料のフィルムであり、上端は栽培ポット１を覆い、一方の下端は、そのまま排水溝１５の方向に垂れ下げている。 図２
におけるフィルム６の露出部分と同様にベッド部分に直接光が当たらないように遮光と保温の役目をしている。

【００３６】（栽培方法及び評価方法）定植後の１カ 月間の液肥のＥＣ濃度は、０. ８で、以後２カ 月間は生育に応じて徐々にＥＣ濃度を高め、約１. ５で管理した。
以後は、ＲＷベット中のＥＣ濃度を約２. ０前後に、ｐ
Ｈを約６. ５に維持するように管理した。

【００３７】使用した液肥の組成は以下の通りであり、
所定の濃度（ＥＣ ０. ８〜１. ５）になるように水道水で希釈した。 １００リッター当りの含量は硝酸カルシウム：９０. ０ｇ；硝酸アンモニウム：８. ４ｇ；硝酸カリウム：３３. ０ｇ；リン酸二水素カリウム：２３.
０ｇ；硝酸カリウム：８. ７ｇ；硝酸マグネシウム：２
４. ０ｇ；硝酸マンガン：０. ０８ｇ；硫酸亜鉛：０.
１ｇ；ほう酸：０. ２ｇ；硫酸銅：０. ０２ｇ；モリブデン酸ナトリウム：０. ０１ｇ；キレート鉄：１. ０ｇ
となるように調整した。

【００３８】バラの栽培は、従来から行なわれている方法に従った。 それぞれの装置に、ポット育苗のバラ苗（品種：ロイヤルダッチ）を２００株づつ定植し、常法に従って栽培管理を行なった。 定植後、各種試験区とも、発生してきたシュートに対して収穫開始までソフトピンチとハードピンチを組合せて計３回のピンチを行なった。

【００３９】その後、採花を行ない、１８０日間の採花本数を株当たりの本数に集計した。 また、根の生産量を調査するために、ロックウールマットの底面に伸長した根を栽培開始３００日後に採集した。 採集した根は、６
０℃で一週間乾燥し重量を測定した。 このようにして、
上記水耕栽培装置によりバラを栽培し、９月１日から翌年２月末日までの切り花の収穫を行なった。

【００４０】図１と図２に示したベッド構造を有する栽培装置により、表１に示した空気の移動時間、速度とベッド構造との組み合わせにより、上記の方法でバラを栽培した。 また図３に示したベッド構造を有する栽培装置により同様にバラを栽培し、比較例とした。 表２には栽培結果を示した。

【００４１】架台の溝を充たしている空気を短期間、しかも０. ３ｍ／秒のような微風速で断続的に移動させると、採花本数が増加することが示された。 また、この効果は夕方より、光合成の盛んになる時間帯の午前８時〜
午後２時において顕著に現れることが示された。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【表２】

【００４４】実施例１５〜１８及び比較例２ 根圏支持体のサイドと底部とを包囲している各種不織布の効果を調べるために、図１及び図２に示したベッド構造を有する栽培装置を用い、図２の不織布６に表３に示す目付及び厚さの異なるポリエステル性の不織布をそれぞれ設置した。 ファンの作動時間を除いて、実施例１と全く同様の栽培方法で栽培した。

【００４５】一方、比較対象として、比較例１で用いた装置の各部分のうち、根圏支持体１１のサイドとその底面を包囲している不織布１３のみを除去し、根圏支持体１１を液不透過性のフィルム１４の表面を流れ、架台の側面下に設けられた廃液溝に集液される栽培装置を設置し、栽培した。

【００４６】架台の溝を充たしている空気の置換とＲＷ
マットに使用する不織布の目付（厚さ）の違いが収穫本数に大きく影響した。 空気の置換下で使用した０. １６
〜０. ３ｍｍの目付（厚さ）を有する不織布では、従来の一般的な栽培装置（比較例２）の５０〜６６％高い採花本数が得られた。 ０. １ｍｍの目付（厚さ）を有する不織布では、３５％高い採花本数が得られた。 しかし、
架台の溝を充たしている空気を置換しない場合、採花本数は大幅に減少し、０. ３ｍｍの目付（厚さ）の約４０
％の減収であった。

【００４７】

【表３】

【００４８】

【表４】

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の栽培装置の１例の側面図である。

【図２】本願発明の栽培装置のベッド構造部分の斜視図である。

【図３】従来の栽培装置のベッド構造部分の斜視図である。

【符号の説明】

１ 栽培ポット ２ 根圏支持体 ３ 根圏支持体の架台 ４ 根圏支持体底部の窪み ５ 架台の溝（排液を兼た空気置換溝） ６ 不織布 ７ 保温／遮光用フィルム ８ 噴射チューブ ９ 排液ボックス １０ 空気置換用ファン １１ 根圏支持体の架台 １２ 架台 １３ 不織布 １４ 液不透過性のフィルム １５ 排液溝 １６ 保温／遮光用フィルム １７ 排水管