特開 2024-141080 養液栽培システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024141080

(43)【公開日】2024-10-10

(54)【発明の名称】養液栽培システム

(51)【国際特許分類】

   A01G 31/00 20180101AFI20241003BHJP

   A01G 7/00 20060101ALI20241003BHJP

   A01G 17/00 20060101ALI20241003BHJP

   A01G 22/05 20180101ALI20241003BHJP

【ＦＩ】

A01G31/00 612

A01G7/00 601C

A01G31/00 601A

A01G17/00

A01G22/05 A

A01G22/05 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023052534

(22)【出願日】2023-03-29

(71)【出願人】

【識別番号】390037154

【氏名又は名称】大和ハウス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100162031

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 豊彦

(74)【代理人】

【識別番号】100175721

【弁理士】

【氏名又は名称】高木 秀文

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 彩菜

【テーマコード（参考）】

2B022

2B314

【Ｆターム（参考）】

2B022AA01

2B022AB15

2B022AB20

2B022DA08

2B314MA11

2B314MA38

2B314PA01

2B314PA04

2B314PA15

2B314PD61

(57)【要約】

【課題】作物に青色光を照射するタイミングのずれを抑制することで、栽培された作物の収穫量や品質の安定を図ることができる養液栽培システムを提供する。
【解決手段】養液栽培システム１は、複数の栄養成分を含む養液を貯留する肥料成分調整槽１０と、肥料成分調整槽１０から供給される養液によって作物Ｘを栽培する栽培槽２０と、栽培槽２０の作物Ｘに光を照射可能な照射部４０と、栽培槽２０の養液に含まれる複数の栄養成分のうち少なくとも一の特定成分の量を測定する成分量測定部５０と、成分量測定部５０によって測定された特定成分の量に基づいて照射部４０によって作物Ｘに青色光を照射するタイミングを判断する制御部６０（判断部）と、を具備する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数の栄養成分を含む養液を貯留する養液貯留部と、
前記養液貯留部から供給される前記養液によって作物を栽培する栽培部と、
前記栽培部の前記作物に光を照射可能な照射部と、
前記栽培部の前記養液に含まれる前記複数の栄養成分のうち、少なくとも一の特定成分の量を測定する成分量測定部と、
前記成分量測定部によって測定された前記特定成分の量に基づいて、前記照射部によって前記作物に青色光を照射するタイミングを判断する判断部と、
を具備する、
養液栽培システム。

【請求項2】

前記成分量測定部によって測定された前記特定成分の量に基づいて、前記作物による前記特定成分の吸収速度を算出する算出部を具備し、
前記判断部は、
前記算出部によって算出された前記吸収速度に基づいて、前記青色光を照射するタイミングを判断する、
請求項１に記載の養液栽培システム。

【請求項3】

前記判断部は、
直近の第一期間における前記吸収速度と、前記第一期間以前の第二期間における前記吸収速度との比較によって、前記青色光を照射するタイミングを判断する、
請求項２に記載の養液栽培システム。

【請求項4】

前記作物は、穀物又は果樹類であり、
前記特定成分は、リンであり、
前記判断部は、
前記リンの前記第二期間における前記吸収速度が前記第一期間における前記吸収速度を下回った場合、前記青色光を照射するタイミングであると判断する、
請求項３に記載の養液栽培システム。

【請求項5】

前記作物は、ダイズ、エダマメ、イチゴ、ゴマ、ササゲ、アズキ、ソラマメ、コムギ又はイネである、
請求項４に記載の養液栽培システム。

【請求項6】

前記作物は、果菜類であり、
前記特定成分は、窒素であり、
前記判断部は、
前記窒素の前記第二期間における前記吸収速度が前記第一期間における前記吸収速度を下回った場合、前記青色光を照射するタイミングであると判断する、
請求項３に記載の養液栽培システム。

【請求項7】

前記作物は、トマトである、
請求項６に記載の養液栽培システム。

【請求項8】

前記作物は、果菜類又は果樹類であり、
前記特定成分は、リンであり、
前記判断部は、
前記リンの前記第二期間における前記吸収速度が前記第一期間における前記吸収速度を上回った場合、前記青色光を照射するタイミングであると判断する、
請求項３に記載の養液栽培システム。

【請求項9】

前記作物は、イチゴである、
請求項８に記載の養液栽培システム。

【請求項10】

前記判断部が前記青色光を照射するタイミングであると判断すると、前記照射部を制御して前記作物に前記青色光を照射させる制御部を具備する、
請求項１から請求項９までのいずれか一項に記載の養液栽培システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、養液によって作物を栽培する養液栽培システムの技術に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、光の色が植物の生理（形態形成や光合成速度）に及ぼす影響を利用して、赤色や青色の人工光を植物に照射することで野菜の生育期間の短縮や収穫重量・機能性成分の増加を図る技術が開発されている。例えば、特許文献１には、施設栽培においてトマト苗に青色光と赤色光を照射することで分岐数を増やし、苗当たりの果実の収穫量を増加させる技術が記載されている。

【0003】

しかしながら、従来の技術では、光を照射するタイミングや照射する光の色を変更するタイミングについて、基準が明確でなく、目視による作物の生育段階の確認等、生産者の栽培経験からの判断によるものとなり、栽培された作物の収穫量や品質が安定しない課題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１２９５５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、その解決しようとする課題は、作物に青色光を照射するタイミングのずれを抑制することで、栽培された作物の収穫量や品質の安定を図ることができる養液栽培システムを提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

【0007】

即ち、請求項１においては、複数の栄養成分を含む養液を貯留する養液貯留部と、前記養液貯留部から供給される前記養液によって作物を栽培する栽培部と、前記栽培部の前記作物に光を照射可能な照射部と、前記栽培部の前記養液に含まれる前記複数の栄養成分のうち、少なくとも一の特定成分の量を測定する成分量測定部と、前記成分量測定部によって測定された前記特定成分の量に基づいて、前記照射部によって前記作物に青色光を照射するタイミングを判断する判断部と、を具備するものである。

【0008】

請求項２においては、前記成分量測定部によって測定された前記特定成分の量に基づいて、前記作物による前記特定成分の吸収速度を算出する算出部を具備し、前記判断部は、前記算出部によって算出された前記吸収速度に基づいて、前記青色光を照射するタイミングを判断するものである。

【0009】

請求項３においては、前記判断部は、直近の第一期間における前記吸収速度と、前記第一期間以前の第二期間における前記吸収速度との比較によって、前記青色光を照射するタイミングを判断するものである。

【0010】

請求項４においては、前記作物は、穀物又は果樹類であり、前記特定成分は、リンであり、前記判断部は、前記リンの前記第二期間における前記吸収速度が前記第一期間における前記吸収速度を下回った場合、前記青色光を照射するタイミングであると判断するものである。

【0011】

請求項５においては、前記作物は、ダイズ、エダマメ、イチゴ、ゴマ、ササゲ、アズキ、ソラマメ、コムギ又はイネであるものである。

【0012】

請求項６においては、前記作物は、果菜類であり、前記特定成分は、窒素であり、前記判断部は、前記窒素の前記第二期間における前記吸収速度が前記第一期間における前記吸収速度を下回った場合、前記青色光を照射するタイミングであると判断するものである。

【0013】

請求項７においては、前記作物は、トマトであるものである。

【0014】

請求項８においては、前記作物は、果菜類又は果樹類であり、前記特定成分は、リンであり、前記判断部は、前記リンの前記第二期間における前記吸収速度が前記第一期間における前記吸収速度を上回った場合、前記青色光を照射するタイミングであると判断するものである。

【0015】

請求項９においては、前記作物は、イチゴであるものである。

【0016】

請求項１０においては、前記判断部が前記青色光を照射するタイミングであると判断すると、前記照射部を制御して前記作物に前記青色光を照射させる制御部を具備するものである。

【発明の効果】

【0017】

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

【0018】

請求項１においては、作物に青色光を照射するタイミングのずれを抑制することで、栽培された作物の収穫量や品質の安定を図ることができる。

【0019】

請求項２においては、作物に青色光を照射するタイミングの判断の精度を向上させることができる。

【0020】

請求項３においては、作物に青色光を照射するタイミングの判断の精度をより向上させることができる。

【0021】

請求項４においては、穀物又は果樹類である作物が開花期であるときに当該作物に青色光を照射することができるので、栽培された作物の収穫量の向上を図ることができる。

【0022】

請求項５においては、ダイズ、エダマメ、イチゴ、ゴマ、ササゲ、アズキ、ソラマメ、コムギ又はイネの収穫量の向上を図ることができる。

【0023】

請求項６においては、果菜類である作物が育苗期であるときに当該作物に青色光を照射することができるので、栽培された作物の収穫量の向上を図ることができる。

【0024】

請求項７においては、トマトの収穫量の向上を図ることができる。

【0025】

請求項８においては、果菜類又は果樹類である作物の果実が収穫直前であるときに当該作物の果実に青色光を照射することができるので、栽培された果実の機能性成分の増加を図ることができる。

【0026】

請求項９においては、イチゴの機能性成分の増加を図ることができる。

【0027】

請求項１０においては、栽培された作物の収穫量や品質の安定を図ることが可能な適切なタイミングで自動で青色光を作物に照射することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】本発明の一実施形態に係る養液栽培システムを示した模式図。

【図2】養液栽培システムを示したブロック図。

【図3】実施例１における青色光の点灯／消灯の制御を示したフローチャート。

【図4】実施例２における青色光の点灯／消灯の制御を示したフローチャート。

【図5】実施例３における青色光の点灯／消灯の制御を示したフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下では、本発明の一実施形態に係る養液栽培システム１について説明する。

【0030】

本実施形態に係る養液栽培システム１は、作物Ｘの養液栽培を行うものである。ここで、養液栽培とは、肥料を水に溶かした養液（培養液）によって作物Ｘを栽培する栽培法である。養液としては、例えば、一般的な植物に適した割合で配合された各種栄養成分（窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄、鉄、マンガン等）を含有するものを用いることができる。

【0031】

本実施形態に係る養液栽培システム１によって栽培される作物Ｘには、マメ科やイネ科の穀物や、果菜類、果樹類等が含まれる。栽培可能な穀物としては、例えばダイズ、エダマメ、ゴマ、ササゲ、アズキ、ソラマメ、コムギ及びイネが挙げられる。栽培可能な果菜類としては、例えばトマト及びナスが挙げられる。栽培可能な果樹類としては、例えばイチゴが挙げられる。

【0032】

本実施形態に係る養液栽培システム１は、露地栽培などの自然環境下で作物Ｘの栽培を行うものであってもよく、屋内で栽培環境を制御可能な植物工場において行われるものであってもよい。植物工場としては、例えば人工光を光源とした光の光強度や照射時間、二酸化炭素濃度、栽培温度、湿度等の栽培環境を制御可能な完全制御型（閉鎖環境型）の施設や、ビニールハウス等を採用できる。

【0033】

以下、図１及び図２を用いて、養液栽培システム１の構成について説明する。養液栽培システム１は、肥料成分調整槽１０、栽培槽２０、養液循環管３０、照射部４０、成分量測定部５０及び制御部６０を具備する。

【0034】

図１に示す肥料成分調整槽１０は、後述する栽培槽２０に供給するための養液を貯溜するものである。肥料成分調整槽１０に貯留される養液は、栽培槽２０に供給され、後述する養液循環管３０を介して肥料成分調整槽１０に戻される。肥料成分調整槽１０は、栽培槽２０の作物Ｘに吸収されることによって減少した養液中の栄養成分（窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄、鉄、マンガン等）が補給されるように構成されている。

【0035】

図１に示す栽培槽２０は、作物Ｘが栽培されるものである。栽培槽２０は、上部が開放された略箱状のトレイにより構成される。栽培槽２０は、肥料成分調整槽１０から供給される養液を溜めることができるように構成されている。栽培槽２０には、作物Ｘが根から養液を吸収できるように作物Ｘが配置される。このようにして、栽培槽２０では、肥料成分調整槽１０から供給される養液によって作物Ｘを栽培することができる。

【0036】

図１に示す養液循環管３０は、肥料成分調整槽１０に貯溜された養液を循環させるものである。養液循環管３０は、内部に養液が流通可能に構成される。養液循環管３０は、第一流通管３１、第二流通管３２及び第三流通管３３を具備する。

【0037】

第一流通管３１は、肥料成分調整槽１０に貯溜された養液を栽培槽２０に供給するためのものである。第一流通管３１は、肥料成分調整槽１０と栽培槽２０とを接続するように設けられる。

【0038】

第二流通管３２は、栽培槽２０から後述する成分量測定部５０に養液を供給するためのものである。第二流通管３２は、栽培槽２０と成分量測定部５０とを接続するように設けられる。

【0039】

第三流通管３３は、成分量測定部５０から肥料成分調整槽１０に養液を戻すためのものである。第三流通管３３は、成分量測定部５０と肥料成分調整槽１０とを接続するように設けられる。

【0040】

このように構成された養液循環管３０の中途部には、肥料成分調整槽１０に貯溜された養液を吸引及び吐出可能なポンプ（不図示）が適宜設けられる。前記ポンプを稼動させることにより、肥料成分調整槽１０に貯溜された養液を、養液循環管３０を介して栽培槽２０に供給することができる。また、栽培槽２０に供給された養液を、成分量測定部５０に供給することができる。また、成分量測定部５０に供給された養液を、肥料成分調整槽１０に戻すことができる。

【0041】

図１及び図２に示す照射部４０は、栽培槽２０の作物Ｘに光を照射可能なものである。照射部４０はＬＥＤ等の人工光を光源としている。照射部４０は、光の色、強度及び照射時間を設定可能に構成される。

【0042】

図１に示す成分量測定部５０は、栽培槽２０の養液に含まれる複数の栄養成分のうち、少なくとも一の特定成分の量を測定するものである。成分量測定部５０は、栽培槽２０よりも養液の流通方向における下流側に設けられる。成分量測定部５０は、成分測定槽５１及び成分測定器５２を具備する。

【0043】

図１に示す成分測定槽５１は、栽培槽２０から第二流通管３２を介して供給された養液を貯留するように構成される。

【0044】

図１及び図２に示す成分測定器５２は、成分測定槽５１に貯留される養液に含まれる栄養成分の量を測定するように構成される。

【0045】

このように構成される成分量測定部５０は、作物Ｘによって各種栄養成分が吸収された後の養液に含まれる栄養成分の量（成分量）を測定することができる。

【0046】

図２に示す制御部６０は、養液栽培システム１の各種制御を行うものである。制御部６０は、成分測定器５２に電気的に接続され、成分測定器５２の測定結果を取得可能に構成される。また、制御部６０は、照射部４０に電気的に接続され、成分測定器５２の測定結果に基づいて照射部４０の動作を制御可能に構成される。また、制御部６０は、成分測定器５２の測定結果に基づいて、成分測定槽５１内の養液中の栄養成分を常時モニタリングしている。

【0047】

ここで、作物Ｘの根から吸収される栄養成分の吸収速度は、作物Ｘの生育段階（生育ステージ）ごとに異なる。そこで、制御部６０は、成分量測定部５０を介して、作物Ｘを栽培している栽培槽２０の養液の組成をモニタリングし、作物Ｘから吸収された各栄養成分の減少速度（すなわち吸収速度）を算出することで、作物Ｘの現在の生育段階を判断し、この判断結果に基づいて照射部４０の動作を制御する。

【0048】

以下、主として図３を用いて、実施例１の作物Ｘの栽培方法について説明する。

【0049】

図３は、栽培する対象の作物Ｘが例えばダイズ、エダマメ、イチゴ、ゴマ、ササゲ、アズキ、ソラマメ、コムギ、イネ等の穀物又は果樹類である場合の栽培方法のフローチャートを示している。図３に示す栽培方法は、開花期のみに青色光を作物Ｘに照射することで、作物Ｘの収穫量を向上させることを目的としている。

【0050】

ステップＳ１１は、白色光または太陽光の下で、栽培槽２０において作物Ｘを栽培する工程である。自然環境下で作物Ｘの栽培を行う場合には、太陽光の下で栽培槽２０において作物Ｘを栽培する。植物工場等の屋内で作物Ｘの栽培を行う場合には、制御部６０は、照射部４０を点灯させ、作物Ｘに白色光を照射させる。

【0051】

白色光または太陽光の下で作物Ｘが栽培されている間、養液循環管３０に設けられたポンプを動作させ、肥料成分調整槽１０から養液が栽培槽２０に供給される。こうして、栽培槽２０では、肥料成分調整槽１０から供給される養液によって作物Ｘが栽培される。

【0052】

また、栽培槽２０内の養液は、適宜、栽培槽２０から下流側（成分量測定部５０側）に排出される。このようにして、白色光または太陽光の下で作物Ｘが栽培されている間、肥料成分調整槽１０に貯溜された養液が養液循環管３０を循環しており、成分量測定部５０によって栽培槽２０の養液の組成（養液に含まれる栄養成分の量）が常時測定されている。ステップＳ１１が実行された後、次にステップＳ１２が実行される。

【0053】

ステップＳ１２において、制御部６０は、Ｖ_Ａ（Ｐ）＜Ｖ_Ｂ（Ｐ）であるか否かを判定する。ここで、Ｖ_Ｂ（Ｐ）とは、ステップＳ１２の判定日を含む直近の第一期間Ｂにおける作物Ｘによるリン（Ｐ）の平均吸収速度である。また、Ｖ_Ａ（Ｐ）とは、第一期間Ｂ以前の第二期間Ａにおける作物Ｘによるリン（Ｐ）の平均吸収速度である。制御部６０は、成分量測定部５０（成分測定器５２）によって測定された養液の組成（養液に含まれる栄養成分の量）に基づいて、作物Ｘによるリン（Ｐ）の平均吸収速度を算出する。なお、第一期間Ｂ及び第二期間Ａは、任意の期間とすることができ、例えば数日であってもよく、数週間であってもよい。また、判定の精度の向上のため、第二期間Ａは第一期間Ｂよりも長い期間とすることが好ましい。

【0054】

制御部６０は、Ｖ_Ａ（Ｐ）＜Ｖ_Ｂ（Ｐ）であると判定した場合（ステップＳ１２で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１３に移行する。一方、制御部６０は、Ｖ_Ａ（Ｐ）＜Ｖ_Ｂ（Ｐ）でないと判定した場合（ステップＳ１２で「ＮＯ」）、ステップＳ１１に戻り、白色光または太陽光の下で作物Ｘの栽培を続行する。

【0055】

なお、ステップＳ１２の判定は、白色光または太陽光の下で作物Ｘが栽培されている間、常時行われてもよいが、作物Ｘの栽培を開始してから所定期間経過後に行われてもよい。前記所定期間は、一般的に作物Ｘが開花期になると予想される日までの期間（予想期間）よりも短い期間とされ、例えば前記予想期間の数日あるいは数週間前までの期間としてもよい。

【0056】

ここで、例えばダイズ、エダマメ、イチゴ、ゴマ、ササゲ、アズキ、ソラマメ、コムギ、イネ等の穀物又は果樹類においては、生育段階が開花期に入るとリン（Ｐ）の吸収量が増加する。ステップＳ１２では、この性質を利用して、リン（Ｐ）の平均吸収速度に基づいて生育段階が開花期であるかどうかを判断している。具体的には、ステップＳ１２で「ＹＥＳ」の場合とは、作物Ｘの生育段階が開花期に入ったと予測されることを示している。一方、ステップＳ１２で「ＮＯ」の場合とは、作物Ｘの生育段階が未だ開花期でないと予測されることを示している。

【0057】

ステップＳ１３において、制御部６０は、照射部４０から作物Ｘに青色光を照射させる。具体的には、ステップＳ１１において太陽光の下で作物Ｘを栽培している場合には、制御部６０は、照射部４０を点灯させ青色光を照射させる。ステップＳ１１において白色光の下で作物Ｘを栽培している場合には、制御部６０は、照射部４０から照射する光の色を白色光から青色光に切り替える。ステップＳ１３が実行されると、次にステップＳ１４が実行される。

【0058】

ステップＳ１４において、制御部６０は、Ｖ_{Ａ´（Ｐ）}＞Ｖ_{Ｂ´（Ｐ）}であるか否かを判定する。ここで、Ｖ_{Ｂ´（Ｐ）}とは、ステップＳ１４の判定日を含む直近の第三期間Ｂ´における作物Ｘによるリン（Ｐ）の平均吸収速度である。また、Ｖ_{Ａ´（Ｐ）}とは、第三期間Ｂ´以前の第四期間Ａ´における作物Ｘによるリン（Ｐ）の平均吸収速度である。制御部６０は、成分量測定部５０（成分測定器５２）によって測定された養液の組成（養液に含まれる栄養成分の量）に基づいて、作物Ｘによるリン（Ｐ）の平均吸収速度を算出する。なお、第三期間Ｂ´及び第四期間Ａ´は、ステップＳ１２においてＹＥＳ判定となった後の任意の期間とすることができ、例えば数日であってもよく、数週間であってもよい。

【0059】

制御部６０は、Ｖ_{Ａ´（Ｐ）}＞Ｖ_{Ｂ´（Ｐ）}であると判定した場合（ステップＳ１４で「ＹＥＳ」）、ステップＳ１５に移行する。一方、制御部６０は、Ｖ_{Ａ´（Ｐ）}＞Ｖ_{Ｂ´（Ｐ）}でないと判定した場合（ステップＳ１４で「ＮＯ」）、ステップＳ１３に戻り、青色光の下での作物Ｘの栽培を続行する。

【0060】

ここで、例えばダイズ、エダマメ、イチゴ、ゴマ、ササゲ、アズキ、ソラマメ、コムギ、イネ等の穀物又は果樹類においては、前述の如く生育段階が開花期に入るとリン（Ｐ）の吸収量が増加し、開花期が終わるとリン（Ｐ）の吸収量が減少する。ステップＳ１４では、開花期が終了するとリン（Ｐ）の吸収量が減少する性質を利用して、リン（Ｐ）の平均吸収速度に基づいて開花期が終了したかどうかを判断している。具体的には、ステップＳ１４で「ＹＥＳ」の場合とは、作物Ｘの開花期が終了したと予測されることを示している。一方、ステップＳ１４で「ＮＯ」の場合とは、作物Ｘが未だ開花期の最中であると予測されることを示している。

【0061】

ステップＳ１５において、制御部６０は、照射部４０を消灯させ、作物Ｘへの青色光の照射を終了させる。こうして、開花期が終了した後は青色光を消灯させることで、青色光の過剰な照射を抑制でき、ひいては省エネを図ることができる。なお、ステップＳ１１において白色光の下で栽培を行っていた場合には、再び照射部４０から白色光を照射してもよい。

【0062】

このようにして、例えばダイズ、エダマメ、イチゴ、ゴマ、ササゲ、アズキ、ソラマメ、コムギ、イネ等の穀物又は果樹類においては、開花期にリン（Ｐ）の吸収量が増加する性質を利用して、リン（Ｐ）の平均吸収速度に基づいて生育段階が開花期であるかどうかが判断される。そして、生育段階が開花期である間に作物Ｘに青色光を照射することで、ダイズ、エダマメ、イチゴ、ゴマ、ササゲ、アズキ、ソラマメ、コムギ、イネ等の穀物又は果樹類の花芽・子実数の増加による収穫量の向上を図ることができる。

【0063】

次に、主として図４を用いて、実施例２の作物Ｘの栽培方法について説明する。

【0064】

図４は、栽培する対象の作物Ｘが例えばトマト、ナス等の果菜類である場合の栽培方法のフローチャートを示している。図４に示す栽培方法は、育苗期のみに青色光を作物Ｘに照射することで、作物Ｘの収穫量を向上させることを目的としている。

【0065】

ステップＳ２１は、白色光または太陽光の下で、栽培槽２０において作物Ｘを栽培する工程である。ステップＳ２１は、実施例１のステップＳ１１と同様であるので、詳細な説明を省略する。ステップＳ２１が実行された後、次にステップＳ２２が実行される。

【0066】

ステップＳ２２において、制御部６０は、Ｖ_Ａ（Ｎ）＜Ｖ_Ｂ（Ｎ）であるか否かを判定する。ここで、Ｖ_Ｂ（Ｎ）とは、ステップＳ１２の判定日を含む直近の第一期間Ｂにおける作物Ｘによる窒素（Ｎ）の平均吸収速度である。また、Ｖ_Ａ（Ｎ）とは、第一期間Ｂ以前の第二期間Ａにおける作物Ｘによる窒素（Ｎ）の平均吸収速度である。制御部６０は、成分量測定部５０（成分測定器５２）によって測定された養液の組成（養液に含まれる栄養成分の量）に基づいて、作物Ｘによる窒素（Ｎ）の平均吸収速度を算出する。

【0067】

制御部６０は、Ｖ_Ａ（Ｎ）＜Ｖ_Ｂ（Ｎ）であると判定した場合（ステップＳ２２で「ＹＥＳ」）、ステップＳ２３に移行する。一方、制御部６０は、Ｖ_Ａ（Ｎ）＜Ｖ_Ｂ（Ｎ）でないと判定した場合（ステップＳ２２で「ＮＯ」）、ステップＳ２１に戻り、白色光または太陽光の下で作物Ｘの栽培を続行する。

【0068】

なお、ステップＳ２２の判定は、白色光または太陽光の下で作物Ｘが栽培されている間、常時行われてもよいが、作物Ｘの栽培を開始してから所定期間経過後に行われてもよい。前記所定期間は、一般的に作物Ｘが育苗期になると予想される日までの期間（予想期間）よりも短い期間とされ、例えば前記予想期間の数日あるいは数週間前までの期間としてもよい。

【0069】

ここで、例えばトマト、ナス等の果菜類においては、生育段階が育苗期に入ると窒素（Ｎ）の吸収量が増加する。ステップＳ２２では、育苗期において窒素（Ｎ）の吸収量が増加する性質を利用して、窒素（Ｎ）の平均吸収速度に基づいて生育段階が開花期であるかどうかを判断している。具体的には、ステップＳ２２で「ＹＥＳ」の場合とは、作物Ｘの生育段階が育苗期であると予測されることを示している。一方、ステップＳ２２で「ＮＯ」の場合とは、作物Ｘの生育段階が育苗期でないと予測されることを示している。

【0070】

ステップＳ２３において、制御部６０は、照射部４０から作物Ｘに青色光を照射させる。ステップＳ２３は、実施例１のステップＳ１３と同様であるので、詳細な説明を省略する。ステップＳ２３が実行された後、次にステップＳ２４が実行される。

【0071】

ステップＳ２４において、制御部６０は、Ｖ_{Ａ´（Ｎ）}＞Ｖ_{Ｂ´（Ｎ）}であるか否かを判定する。ここで、Ｖ_{Ｂ´（Ｎ）}とは、ステップＳ２４の判定日を含む直近の第三期間Ｂ´における作物Ｘによる窒素（Ｎ）の平均吸収速度である。また、Ｖ_{Ａ´（Ｎ）}とは、第三期間Ｂ´以前の第四期間Ａ´における作物Ｘによる窒素（Ｎ）の平均吸収速度である。制御部６０は、成分量測定部５０（成分測定器５２）によって測定された養液の組成（養液に含まれる栄養成分の量）に基づいて、作物Ｘによる窒素（Ｎ）の平均吸収速度を算出する。

【0072】

制御部６０は、Ｖ_{Ａ´（Ｎ）}＞Ｖ_{Ｂ´（Ｎ）}であると判定した場合（ステップＳ２４で「ＹＥＳ」）、ステップＳ２５に移行する。一方、制御部６０は、Ｖ_{Ａ´（Ｎ）}＞Ｖ_{Ｂ´（Ｎ）}でないと判定した場合（ステップＳ２４で「ＮＯ」）、ステップＳ２３に戻り、青色光の下での作物Ｘの栽培を続行する。

【0073】

ここで、例えばトマト、ナス等の果菜類においては、前述の如く生育段階が育苗期の間は窒素（Ｎ）の吸収量が増加し、育苗期が終わると窒素（Ｎ）の吸収量が減少する。ステップＳ２４では、育苗期が終了すると窒素（Ｎ）の吸収量が減少する性質を利用して、窒素（Ｎ）の平均吸収速度に基づいて育苗期が終了したかどうかを判断している。具体的には、ステップＳ２４で「ＹＥＳ」の場合とは、作物Ｘの育苗期が終了したと予測されることを示している。一方、ステップＳ２４で「ＮＯ」の場合とは、作物Ｘが未だ育苗期の最中であると予測されることを示している。

【0074】

ステップＳ２５において、制御部６０は、照射部４０を消灯させ、作物Ｘへの青色光の照射を終了させる。こうして、育苗期が終了した後は青色光を消灯させることで、青色光の過剰な照射を抑制でき、ひいては省エネを図ることができる。なお、ステップＳ２１において白色光の下で栽培を行っていた場合には、再び照射部４０から白色光を照射してもよい。

【0075】

このようにして、例えばトマト、ナス等の果菜類においては、育苗期に窒素（Ｎ）の吸収量が増加する性質を利用して、窒素（Ｎ）の平均吸収速度に基づいて生育段階が育苗期であるかどうかが判断される。そして、生育段階が育苗期であると予測される場合に作物Ｘに青色光を照射することで、トマト、ナス等の果菜類の分岐・花芽数の増加による収穫量の向上を図ることができる。

【0076】

以下、主として図５を用いて、実施例３の作物Ｘの栽培方法について説明する。

【0077】

図５は、栽培する対象の作物Ｘが例えばイチゴ等の果樹類である場合の栽培方法のフローチャートを示している。対象の作物Ｘは、より詳細には、果実中にアントシアニン等のフラボノイド系成分を含む果樹類である。図５に示す栽培方法は、収穫直前の果実のみに青色光を照射することで、作物Ｘの機能性成分を増加させることを目的としている。

【0078】

ステップＳ３１は、白色光または太陽光の下で、栽培槽２０において作物Ｘを栽培する工程である。ステップＳ３１は、実施例１のステップＳ１１と同様であるので、詳細な説明を省略する。ステップＳ３１が実行された後、次にステップＳ３２が実行される。

【0079】

ステップＳ３２において、制御部６０は、Ｖ_Ａ（Ｐ）＞Ｖ_Ｂ（Ｐ）であるか否かを判定する。前述の如く、Ｖ_Ｂ（Ｐ）とは、ステップＳ１２の判定日を含む直近の第一期間Ｂにおける作物Ｘによるリン（Ｐ）の平均吸収速度であり、Ｖ_Ａ（Ｐ）とは、第一期間Ｂ以前の第二期間Ａにおける作物Ｘによるリン（Ｐ）の平均吸収速度である。制御部６０は、成分量測定部５０（成分測定器５２）によって測定された養液の組成（養液に含まれる栄養成分の量）に基づいて、作物Ｘによるリン（Ｐ）の平均吸収速度を算出する。

【0080】

制御部６０は、Ｖ_Ａ（Ｐ）＞Ｖ_Ｂ（Ｐ）であると判定した場合（ステップＳ３２で「ＹＥＳ」）、ステップＳ３３に移行する。一方、制御部６０は、Ｖ_Ａ（Ｐ）＞Ｖ_Ｂ（Ｐ）でないと判定した場合（ステップＳ３２で「ＮＯ」）、ステップＳ１１に戻り、白色光または太陽光の下で作物Ｘの栽培を続行する。

【0081】

なお、ステップＳ３２の判定は、白色光または太陽光の下で作物Ｘが栽培されている間、常時行われてもよいが、作物Ｘの栽培を開始してから所定期間経過後に行われてもよい。前記所定期間は、一般的に果実がこれ以上大きくならないと予想される日までの期間（予想期間）よりも短い期間とされ、例えば前記予想期間の数日あるいは数週間前までの期間としてもよい。

【0082】

ここで、例えばイチゴ等の果樹類においては、果実が大きくなるに従いリン（Ｐ）の吸収量が増加し、果実がこれ以上大きくならない大きさまで大きくなるとリン（Ｐ）の吸収量が減少する。ステップＳ３２では、この性質を利用して、リン（Ｐ）の平均吸収速度に基づいて果実がこれ以上大きくならない大きさまで大きくなっているかどうかを判断している。具体的には、ステップＳ３２で「ＹＥＳ」の場合とは、果実がこれ以上大きくならない大きさまで大きくなっていると予測されることを示している。一方、ステップＳ３２で「ＮＯ」の場合とは、果実が未だ大きくなっている最中であると予測されることを示している。

【0083】

ステップＳ３３において、制御部６０は、照射部４０から作物Ｘに青色光を照射させる。ステップＳ３３は、実施例１のステップＳ１３と同様であるので、詳細な説明を省略する。ステップＳ３３が実行された後、次にステップＳ３４が実行される。

【0084】

ステップＳ３４において、制御部６０は、Ｖ_{Ａ´（Ｐ）}＜Ｖ_{Ｂ´（Ｐ）}であるか否かを判定する。ここで、Ｖ_{Ｂ´（Ｐ）}とは、ステップＳ３４の判定日を含む直近の第三期間Ｂ´における作物Ｘによるリン（Ｐ）の平均吸収速度である。また、Ｖ_{Ａ´（Ｐ）}とは、第三期間Ｂ´以前の第四期間Ａ´における作物Ｘによるリン（Ｐ）の平均吸収速度である。制御部６０は、成分量測定部５０（成分測定器５２）によって測定された養液の組成（養液に含まれる栄養成分の量）に基づいて、作物Ｘによるリン（Ｐ）の平均吸収速度を算出する。

【0085】

制御部６０は、Ｖ_{Ａ´（Ｐ）}＜Ｖ_{Ｂ´（Ｐ）}であると判定した場合（ステップＳ３４で「ＹＥＳ」）、ステップＳ３５に移行する。一方、制御部６０は、Ｖ_{Ａ´（Ｐ）}＜Ｖ_{Ｂ´（Ｐ）}でないと判定した場合（ステップＳ３４で「ＮＯ」）、ステップＳ３３に戻り、青色光の下での作物Ｘの栽培を続行する。

【0086】

ここで、ステップＳ３４で「ＹＥＳ」の場合とは、果実が収穫された後であると予測されることを示している。一方、ステップＳ３４で「ＮＯ」の場合とは、果実が未だ収穫されていないと予測されることを示している。

【0087】

ステップＳ３５において、制御部６０は、照射部４０を消灯させ、作物Ｘへの青色光の照射を終了させる。こうして、果実が収穫された後は青色光を消灯させることで、青色光の過剰な照射を抑制でき、ひいては省エネを図ることができる。

【0088】

このようにして、例えばイチゴ等の果樹類においては、果実が大きくなるに従いリン（Ｐ）の吸収量が増加し、果実がこれ以上大きくならない大きさまで大きくなるとリン（Ｐ）の吸収量が減少する性質を利用して、果実がこれ以上大きくならない収穫直前の果実となったかどうかが判断される。そして、果実がこれ以上大きくならない収穫直前の果実となったと予測される場合に作物Ｘに青色光を照射することで、イチゴ等の果樹類の機能性成分の増加を図ることができる。

【0089】

以上のように、本実施形態に係る養液栽培システム１においては、作物Ｘの根から吸収される成分量が生育段階（生育ステージ）ごとに異なることを利用して、作物Ｘの現在の生育段階を生産者の目視や栽培経験に頼らず客観的に判断することができる。このため、作物Ｘに青色光を照射するタイミングのずれを抑制することができ、ひいては栽培された作物Ｘの収穫量や品質の安定を図ることができる。

【0090】

また、制御部６０によって養液中の栄養成分を常時モニタリングしているので、栽培している作物Ｘの病気や虫害等の異常や生育不良に早く気付くことができる。

【0091】

以上の如く、本実施形態に係る養液栽培システム１は、
複数の栄養成分を含む養液を貯留する肥料成分調整槽１０（養液貯留部）と、
前記肥料成分調整槽１０から供給される前記養液によって作物Ｘを栽培する栽培槽２０（栽培部）と、
前記栽培槽２０の前記作物Ｘに光を照射可能な照射部４０と、
前記栽培槽２０の前記養液に含まれる前記複数の栄養成分のうち、少なくとも一の特定成分の量を測定する成分量測定部５０と、
前記成分量測定部５０によって測定された前記特定成分の量に基づいて、前記照射部４０によって前記作物Ｘに青色光を照射するタイミングを判断する制御部６０（判断部）と、
を具備するものである。

【0092】

このような構成により、作物Ｘに青色光を照射するタイミングのずれを抑制することで、栽培された作物Ｘの収穫量や品質の安定を図ることができる。

【0093】

また、本実施形態に係る養液栽培システム１は、
前記成分量測定部５０によって測定された前記特定成分の量に基づいて、前記作物Ｘによる前記特定成分の吸収速度を算出する制御部６０（算出部）を具備し、
前記制御部６０（判断部）は、
前記制御部６０（算出部）によって算出された前記吸収速度に基づいて、前記青色光を照射するタイミングを判断するものである。

【0094】

このような構成により、作物Ｘに青色光を照射するタイミングの判断の精度を向上させることができる。

【0095】

また、前記制御部６０（判断部）は、
直近の第一期間Ｂにおける前記吸収速度と、前記第一期間Ｂ以前の第二期間Ａにおける前記吸収速度との比較によって、前記青色光を照射するタイミングを判断するものである。

【0096】

このような構成により、作物Ｘに青色光を照射するタイミングの判断の精度をより向上させることができる。
具体的には、特定成分の吸収速度を異なる生育期間（第一期間Ｂ及び第二期間Ａ）で比較することで青色光を照射するタイミングを判断するため、作物Ｘの個体による吸収速度の差によって誤った判断がされるのを抑制することができ、ひいては作物Ｘに青色光を照射するタイミングの判断の精度を向上させることができる。

【0097】

また、前記作物Ｘは、穀物又は果樹類であり、
前記特定成分は、リンであり、
前記制御部６０（判断部）は、
前記リンの前記第二期間Ａにおける前記吸収速度Ｖ_Ａ（Ｐ）が前記第一期間Ｂにおける前記吸収速度Ｖ_Ｂ（Ｐ）を下回った場合（図３のステップＳ１２でＹＥＳ）、前記青色光を照射するタイミングであると判断するものである。

【0098】

このような構成により、穀物又は果樹類である作物Ｘが開花期であるときに当該作物Ｘに青色光を照射することができるので、栽培された作物Ｘの収穫量の向上を図ることができる。

【0099】

また、前記作物Ｘは、ダイズ、エダマメ、イチゴ、ゴマ、ササゲ、アズキ、ソラマメ、コムギ又はイネであるものである。

【0100】

このような構成により、ダイズ、エダマメ、イチゴ、ゴマ、ササゲ、アズキ、ソラマメ、コムギ又はイネの収穫量の向上を図ることができる。

【0101】

また、前記作物Ｘは、果菜類であり、
前記特定成分は、窒素であり、
前記制御部６０（判断部）は、
前記窒素の前記第二期間Ａにおける前記吸収速度Ｖ_Ａ（Ｐ）が前記第一期間Ｂにおける前記吸収速度Ｖ_Ｂ（Ｐ）を下回った場合（図４のステップＳ２２でＹＥＳ）、前記青色光を照射するタイミングであると判断するものである。

【0102】

このような構成により、果菜類である作物Ｘが育苗期であるときに当該作物Ｘに青色光を照射することができるので、栽培された作物Ｘの収穫量の向上を図ることができる。

【0103】

また、前記作物Ｘは、トマトであるものである。

【0104】

このような構成により、トマトの収穫量の向上を図ることができる。

【0105】

また、前記作物Ｘは、果菜類又は果樹類であり、
前記特定成分は、リンであり、
前記制御部６０（判断部）は、
前記リンの前記第二期間Ａにおける前記吸収速度Ｖ_Ａ（Ｐ）が前記第一期間Ｂにおける前記吸収速度Ｖ_Ｂ（Ｐ）を上回った場合（図５のステップＳ３２でＹＥＳ）、前記青色光を照射するタイミングであると判断するものである。

【0106】

このような構成により、果菜類又は果樹類である作物Ｘの果実が収穫直前であるときに当該作物Ｘの果実に青色光を照射することができるので、栽培された果実の機能性成分の増加を図ることができる。

【0107】

また、前記作物Ｘは、イチゴであるものである。

【0108】

このような構成により、イチゴの機能性成分の増加を図ることができる。

【0109】

また、本実施形態に係る養液栽培システム１は、
前記制御部６０（判断部）が前記青色光を照射するタイミングであると判断すると、前記照射部４０によって前記作物Ｘに前記青色光を照射させる制御部６０を具備するものである。

【0110】

このような構成により、栽培された作物Ｘの収穫量や品質の安定を図ることが可能な適切なタイミングで自動で青色光を作物Ｘに照射することができる。

【0111】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能である。

【0112】

例えば、本実施形態では、制御部６０によって照射部４０の点灯／消灯を自動で制御するものとしたが、作業者が手動で照射部４０の点灯／消灯を行ってもよい。この場合、養液栽培システム１は、照射部４０によって作物Ｘに青色光を照射するタイミングの判断結果を作業者に通知する通知部を備えることが好ましい。通知部による通知の態様は、限定されるものではなく、例えば音や光の点灯で作業者に青色光を照射するタイミングを通知するものであってもよく、あるいはＥメール等で作業者に青色光を照射するタイミングを通知するものであってもよい。作業者は、通知部による通知に基づいて、手動で照射部４０の点灯／消灯を行うことができる。

【0113】

また、本実施形態においては、養液中のリンや窒素等の特定成分の平均吸収速度に基づいて作物Ｘの現在の生育段階、ひいては作物Ｘに青色光を照射するタイミングを判断するものとしたが、養液中の他の成分の含量に対する特定成分の含量の割合や、特定成分の減少量等に基づいて判断を行ってもよい。

【0114】

なお、図３のステップＳ１２、図４のステップＳ２２及び図５のステップＳ３２において、第二期間Ａは第一期間Ｂ以前の期間であるとしたが、第二期間Ａの全ての期間が第一期間Ｂより前の期間であってもよく、または第二期間Ａは第一期間Ｂよりも前の期間を含んでいれば第一期間Ｂと一部重複していてもよい。図３のステップＳ１４、図４のステップＳ２４及び図５のステップＳ３４の第三期間Ｂ´及び第四期間Ａ´についても同様に、第四期間Ａ´の全ての期間が第三期間Ｂ´より前の期間であってもよく、または第四期間Ａ´は第三期間Ｂ´よりも前の期間を含んでいれば第三期間Ｂ´と一部重複していてもよい。

【0115】

また、図３のステップＳ１２及びＳ１４、図４のステップＳ２２及びＳ２４、図５のステップＳ３２及びＳ３４においては、成分測定器５２の測定誤差等による誤判定を避けるため、ある程度余裕を見た判定としてもよい。例えば、図３のステップＳ１２では、Ｖ_Ａ（Ｐ）＋α＜Ｖ_Ｂ（Ｐ）（αは任意の値）である場合にＹＥＳ判定するものとしてもよい。

【符号の説明】

【0116】

１ 養液栽培システム
１０ 肥料成分調整槽
２０ 栽培槽
４０ 照射部
５０ 成分量測定部
６０ 制御部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】