特許 7173037 植物栽培方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-08

(45)【発行日】2022-11-16

(54)【発明の名称】植物栽培方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 31/00 20180101AFI20221109BHJP

   A01G 22/15 20180101ALI20221109BHJP

【ＦＩ】

A01G31/00 601A

A01G31/00 601D

A01G22/15

【請求項の数】 13

(21)【出願番号】P 2019552372

(86)(22)【出願日】2018-11-08

(86)【国際出願番号】 JP2018041458

(87)【国際公開番号】W WO2019093415

(87)【国際公開日】2019-05-16

【審査請求日】2021-10-28

(31)【優先権主張番号】P 2017215651

(32)【優先日】2017-11-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】596136316

【氏名又は名称】三菱ケミカルアクア・ソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100086911

【弁理士】

【氏名又は名称】重野 剛

(72)【発明者】

【氏名】助清 泰教

(72)【発明者】

【氏名】宇野 祐子

(72)【発明者】

【氏名】窪川 清一

【審査官】川野 汐音

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０５５８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００９／０１３８４１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１５／１７８０４６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平１１－０６９９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－３２５０９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－２４２３９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０８－００３０１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２８４２９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ３１／００－３１／０６

Ａ０１Ｇ ７／０６

Ａ０１Ｇ ２２／１５

Ａ０１Ｎ １／００－６５／４８

Ａ０１Ｐ １／００－２３／００

Ｃ０５Ｂ １／００－２１／００

Ｃ０５Ｃ １／００－１３／００

Ｃ０５Ｄ １／００－１１／００

Ｃ０５Ｆ １／００－１７／０２

Ｃ０５Ｇ １／００－ ５／００

ＪＳＴＰｌｕｓ／ＪＭＥＤＰｌｕｓ／ＪＳＴ７５８０（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

養液を供給して葉菜類を栽培するに際して、
マンノースを含有する該養液を循環させて葉菜類を栽培することを特徴とする、葉菜類のアスコルビン酸含有量の増量方法。

【請求項2】

前記マンノースを含有する養液を供給して栽培した葉菜類を収穫する請求項１に記載の葉菜類のアスコルビン酸含有量の増量方法。

【請求項3】

前記葉菜類の側根形成以後、または前記葉菜類の播種後ｍ日目以降（ｍは５以上）に、前記マンノースを含有する養液を供給する請求項１または２に記載の葉菜類のアスコルビン酸含有量の増量方法。

【請求項4】

播種後ｍ日目以降かつ収穫日又は収穫日からｎ日前までの期間（ｍは１０以上、ｎは１以上）、前記養液として、少なくともマンノースを０．１５ｍＭ以上添加した養液を供給する請求項１または２に記載の葉菜類のアスコルビン酸含有量の増量方法。

【請求項5】

前記養液は、更に硝酸態窒素、リン酸およびカリウムを含有する請求項１～４のいずれか１項に記載の葉菜類のアスコルビン酸含有量の増量方法。

【請求項6】

勾配をもたせた栽培ベッドを使用し、該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を栽培する請求項１～５のいずれか１項に記載の葉菜類のアスコルビン酸含有量の増量方法。

【請求項7】

前記栽培ベッドは、湿気空間を有する請求項６に記載の葉菜類のアスコルビン酸含有量の増量方法。

【請求項8】

勾配をもたせた栽培ベッドの上に、多数の植え穴を穿設した定植パネル板を配置し、
該植え穴を通して苗根鉢を該栽培ベッド上に載置し、
該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を栽培する薄膜水耕型の水耕栽培である請求項１～７のいずれか１項に記載の葉菜類のアスコルビン酸含有量の増量方法。

【請求項9】

前記栽培ベッドの上面に、前記勾配方向に延在した凸条が複数設けられており、
該凸条は前記植え穴の下方に位置しており、
該凸条同士の間は凹条となっており、
前記苗根鉢を該凸条上に載置し、
前記凹条に前記養液を流すことを特徴とする請求項８に記載の葉菜類のアスコルビン酸含有量の増量方法。

【請求項10】

前記栽培ベッドの底面の上面側に親水性シートを配置することを特徴とする請求項６～９のいずれか１項に記載の葉菜類のアスコルビン酸含有量の増量方法。

【請求項11】

前記葉菜類は、オミナエシ科、アブラナ科、ヒガンバナ科、セリ科、シソ科、ヒユ科、キク科又はアカザ科であることを特徴とする請求項１～１０のいずれか１項に記載の葉菜類のアスコルビン酸含有量の増量方法。

【請求項12】

葉菜類の養液栽培に使用されるアスコルビン酸含有量増量剤であって、マンノースを含有することを特徴とする葉菜類のアスコルビン酸含有量増量剤。

【請求項13】

更に硝酸態窒素、リン酸およびカリウムを含有する請求項１２に記載の葉菜類のアスコルビン酸含有量増量剤。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物栽培方法に関し、特に植物体内のビタミンＣ（または、アスコルビン酸ともいう。）含有量を増加させる植物栽培方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、健康志向などの観点から、野菜や果実中のビタミン等の栄養素含有量を多くするための研究が盛んにおこなわれている。

【0003】

多くの野菜や果実はビタミンＣを含有している。近年、ビタミンＣの簡易で迅速な機器分析法が次々と開発されている。また、野菜や果実中のビタミンＣの含有量の増加を目的とした品質育種が行われている。

【0004】

特許文献１には、キュウリモザイクウイルスを果菜類の苗に接種し、栽培管理することにより、収穫物のビタミンＣ含有量を高める方法が開示されている。

【0005】

特許文献１の方法は、ウイルスの副作用が弱く、栽培においてもその影響がない弱毒キュウリモザイクウイルスを作成する必要があり、専門的な知識を必要とする栽培方法である。そのため、特許文献１の方法は、一般的な農業従事者が容易にできる栽培方法ではない。

【0006】

特許文献２には、健康線用健康ランプを用いて紫外線を照射することにより、コマツナなどの野菜中のビタミンＣ、トコフェノール、ポリフェノール含有量を増加させることが記載されている。

【0007】

特許文献３には、ＵＶ－Ｂ紫外線を照射することにより、芽ネギ中のアスコルビン酸、ポリフェノール含有量を増加させることが記載されている。

【0008】

特許文献４には、人工照明下での水耕栽培で生育させた野菜を、その収穫直前に養液を水に置き換え且つ日長時間を１７時間以上として１日以上水耕栽培することにより、野菜の糖度、全糖、アスコルビン酸、アントシアニン、ポリフェノール、葉緑素、及び／又はグルコシノレート含有量を増加させることが記載されている。

【0009】

特許文献２～４には、次の問題がある。
１）紫外線の調整や日長時間の調整をするための設備費用がかかる。
２）人工光等の制御を行う作業に手間がかかる。
３）実験室レベルの栽培は可能だが、商業的規模で栽培することは難しい。

【0010】

【文献】特開平７－２５０５６７号公報

【文献】特開２００４－３０５０４０号公報

【文献】特開２００８－０８６２７２号公報

【文献】国際公開２０１０－１４０６３２号公報

【発明の概要】

【0011】

本発明は、ウイルスの接種や紫外線の調整を行うことなく、栽培する葉菜類中のビタミンＣの含有量を高めることができる植物栽培方法を提供することを目的とする。

【0012】

本発明者らは、マンノースを含む養液を供給して葉菜類を栽培することで、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。

【0013】

すなわち、本発明の植物栽培方法は、養液を供給して葉菜類を栽培する方法において、該養液が、マンノースを含有することを特徴とする。

【0014】

本発明の一態様では、前記マンノースを含有する養液を供給して栽培した葉菜類を収穫する。

【0015】

本発明の一態様では、前記葉菜類の側根形成以後、または前記葉菜類の播種後ｍ日目以降（ｍは５以上）に、前記マンノースを含有する養液を供給する。

【0016】

本発明の一態様では、播種後ｍ日目以降かつ収穫日又は収穫日からｎ日前までの期間（ｍは１０以上、ｎは１以上）、前記養液として、少なくともマンノースを０．１５ｍＭ以上添加した養液を供給する。

【0017】

本発明の一態様では、前記養液は、更に硝酸態窒素、リン酸およびカリウムを含有する。

【0018】

本発明の一態様では、勾配をもたせた栽培ベッドを使用し、該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を栽培する。

【0019】

本発明の一態様では、前記栽培ベッドは、湿気空間を有する。

【0020】

本発明の一態様では、勾配をもたせた栽培ベッドの上に、多数の植え穴を穿設した定植パネル板を配置し、該植え穴を通して苗根鉢を該栽培ベッド上に載置し、該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を栽培する薄膜水耕型の水耕栽培を行う。

【0021】

本発明の一態様では、前記栽培ベッドの上面に、前記勾配方向に延在した凸条が複数設けられており、該凸条は前記植え穴の下方に位置しており、該凸条同士の間は凹条となっており、前記苗根鉢を該凸条上に載置し、前記凹条に前記養液を流す。

【0022】

本発明の一態様では、前記栽培ベッドの底面の上面側に親水性シートを配置する。

【0023】

本発明の一態様では、前記葉菜類は、オミナエシ科、アブラナ科、ヒガンバナ科、セリ科、シソ科、ヒユ科、キク科又はアカザ科である。

【0024】

本発明の葉菜類の栄養調整剤は、葉菜類の養液栽培に使用される栄養調整剤であって、マンノースを含有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0025】

本発明によれば、マンノースを含む養液を葉菜類に供給することにより、栽培された葉菜類中のビタミンＣ含有量を増加させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】図１は栽培ベッドの斜視図である。

【図2】図２は図１の凸部の断面図である。

【図3】図３は植物育成中の栽培ベッドの断面図である。

【図4】図４は栽培施設を説明する平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明の効果を奏する範囲であれば、本発明は下記実施形態に制限されるものではない。

【0028】

本発明方法で栽培する葉菜類は、オミナエシ科、アブラナ科、ヒガンバナ科、セリ科、シソ科、ヒユ科、キク科又はアカザ科であることが好ましく、特にホウレンソウが好適である。

【0029】

本発明の植物栽培方法では、養液を用いて葉菜類を栽培する。本発明では、マンノースを含む養液を葉菜類に供給する。
また、本発明の葉菜類の栄養調整剤は、葉菜類の養液栽培に使用される栄養調整剤であって、マンノースを含有するものであり、本発明で用いるマンノースを含有する養液として、或いは本発明で用いるマンノースを含有する養液を調製するための添加剤として用いられる。

【0030】

マンノースは、アルドヘキソースに分類される単糖の一種であり、Ｄ体とＬ体の光学異性体がある。単体としては、Ｄ体は果実や果皮などに含まれる。Ｌ体は天然には存在しない。本発明におけるマンノースは、Ｄ体とＬ体のいずれを使用してもよい。入手のし易さから、Ｄ体のマンノースを使用することが好ましい。

【0031】

マンノースはアスコルビン酸生合成経路に関わる糖として知られている。Ｌ－アスコルビン酸は、人を含む霊長類やモルモットなどの一部の生物を除き、植物などの光合成生物やほとんどの動物で生合成される。

【0032】

光合成生物のアスコルビン酸生合成経路には、以下の経路が存在すると考えられている。
１）Ｄ－フルクトース６－リン酸から変換される、Ｄ－マンノースとＬ－ガラクトースの誘導体を代謝中間体とする経路
２）ＵＤＰ－Ｄ－ガラクツロン酸から変換されるＤ－ガラクツロン酸を代謝中間体とする経路
３）Ｄ－グルコース１－リン酸から変換されるＤ－グルクロン酸経路
植物ではＤ－マンノース・Ｌ－ガラクトース経路がアスコルビン酸生合成の主要経路であると考えられている。

【0033】

本発明者らによる研究の結果、アスコルビン酸生合成の主要経路であるＤ－マンノース・Ｌ－ガラクトース経路にある単糖類の中で、マンノースのみが、アスコルビン酸を増加させる効果を有することが見出された。

【0034】

マンノースは、実験植物（シロイヌナズナ）や発芽野菜（スプラウト）の種子に対する発芽阻害効果が知られる。そのため、マンノース含有養液を供給し、植栽物を枯らさずに収穫に至ることは不可能と思われた。すなわち、マンノース含有養液を、葉菜類のように、ある程度の栽培期間を有し、収穫部分を食用とする野菜の栽培に用いることは、これまで成されなかった。本発明者らは、鋭意研究した結果、マンノース含有養液を、葉菜類の養液栽培に適用しても、植栽物を枯らさずに収穫できることを見出し、植栽物のアスコルビン酸含有量を増加させることを成しとげた。

【0035】

マンノースを含有する養液の調製方法は、特に限定されない。栽培中の既存の、マンノースを含まない養液に規定量のマンノースを添加しても良く、事前に液肥原液にマンノースを添加し、撹拌し混合して混合液を調製し、この混合液を、栽培に使用している既存の、マンノースを含まない養液に添加してもよい。

【0036】

粉末のマンノースを養液又は液肥原液に添加してもよく、マンノースを事前に栽培養液又は水で溶かしてマンノース水溶液を調製し、このマンノース水溶液を養液又は液肥原液に添加してもよい。栽培に用いる養液中のマンノース分布をより均一化させる点では後者の添加方法が好ましい。
従って、本発明の葉菜類の栄養調整剤は、養液又は液肥原液にマンノースを添加してなるものであってもよい。また、更に、後述の通り、硝酸態窒素、リン酸およびカリウムを含有するものであってもよい。

【0037】

マンノースは、市販品を使用することができる。たとえば、和光純薬工業株式会社製「Ｄ（＋）－マンノース」、ナカライテスク株式会社製「Ｄ－（＋）－マンノース」、シグマアルドリッチ社製「Ｄ－（＋）－マンノース」などを使用することができる。

【0038】

本発明の一態様では、葉菜類を栽培する所定の期間にマンノースを含有する養液を葉菜類に供給することが好ましい。葉菜類の栽培期間において、本発明の一態様としては、マンノースを含有する養液を供給する時期、即ち、養液にマンノースを添加する時期は、葉菜類の側根形成以後、または葉菜類の播種後ｍ日目以降で、かつ収穫日又は収穫日からｎ日前までの期間である。ここで、側根形成の時期は、栽培される苗のうち、発芽した個体の５割以上において、目視で側根が確認できる時期を意味する。また、ｍの好ましい値は５以上、より好ましくは１０以上、さらに好ましくは１３以上、特に好ましくは１６以上である。ｎの好ましい値は１以上である。例えば、播種後ｍ日目以降の栽培期間中、常時、養液にマンノースを含有させてもよく、前記栽培期間のうち、所定の期間だけ養液にマンノースを含有させ、それ以外の期間はマンノースを含有しない養液で栽培してもよい。また、マンノースを含有する養液を供給する期間同士の間にマンノースを含有しない養液を供給する期間を設けてもよい。

【0039】

上記のようにマンノースを含有する養液を使用することにより、収穫される葉菜類中のビタミンＣの含有量が高くなる。

【0040】

本発明の植物栽培方法の一態様では、前記所定の期間の栽培において使用する養液にマンノースを０．０６ｍＭ以上、特には０．１０ｍＭ以上、さらには０．１５ｍＭ以上添加することが好ましい。さらに、葉菜類中のビタミンＣ含有量をより効率よく高める場合や、葉菜類の種類によって、前記所定の期間の栽培において使用する養液にマンノースを０．１８ｍＭ以上添加することが好ましく、とりわけ０．２ｍＭ以上、さらには０．３ｍＭ以上添加することが好ましい。養液のマンノース添加量を上記の下限以上とすることで、栽培する葉菜類中のビタミンＣ含有量を効率よく高めることができる。

【0041】

養液のマンノース添加量の上限は特に限定されないが、５．０ｍＭ以下が好ましく、３．０ｍＭ以下がより好ましく、２．０ｍＭ以下が更に好ましく、１．０ｍＭ以下が特に好ましい。養液のマンノース添加量を上記上限以下とすることで、葉菜類の生育が健全となり好ましい。

【0042】

本発明において、養液のマンノース添加量は、例えば、マンノースが添加された直後の養液タンク内で測定される養液中のマンノース濃度の増加量である。栽培装置における養液の供給様式が、かけ流し式であっても養液循環型であっても、本発明における上記の好適マンノースの添加量は、添加直後に測定される養液タンク内のマンノース含有増加量が、上記の範囲内となるように、マンノースが添加され、養液が調製されることが好ましい。

【0043】

養液のマンノース含有量は、例えば、高速液体クロマトグラフ法で測定することができる。

【0044】

マンノースを養液に添加する場合、マンノースは養液に対し１回だけ添加してもよく、間隔をあけて複数回添加してもよい。マンノースを複数回添加する場合、各添加時におけるマンノースの添加量は上記に示す範囲で同じ添加量としても良く、初期の添加時の添加量を少なくし、栽培期間の後期ほど添加量を多くしても良い。マンノースを複数回添加する場合、添加の間隔は１日以上７日以下、特に２日以上５日以下の範囲が好ましい。なお、マンノースを養液に添加する効果を持続させる観点から、本発明は、養液が循環している栽培装置に適用されることが好ましい。

【0045】

また、本発明の栽培期間中、養液に添加するマンノースの添加量の合計、つまりマンノースの総添加量の上限は、特に限定することはないが、マンノースの総添加量を１５．０ｍＭ以下とすることが好ましく、１０．０ｍＭ以下とすることがより好ましく、５．０ｍＭ以下とすることが更に好ましく、３．０ｍＭ以下とすることが特に好ましい。栽培期間中のマンノースの総添加量の上限を上記の範囲とすることで、栽培する葉菜類の生育障害が発生することをより抑制することができ好ましい。

【0046】

養液中のマンノースは葉菜類に殆ど吸収されないので、養液が循環している栽培装置においてマンノースを養液に添加した場合、添加されたマンノースの大部分はそのまま養液中に残留すると考えられる。

【0047】

本発明に使用する養液は、特に限定されることは無いが、少なくとも硝酸態窒素、リン酸およびカリウムを含有することが好ましい。養液中の硝酸態窒素の含有量は８．０ｍｅ／Ｌ以上２５．０ｍｅ／Ｌ以下の範囲であることが好ましく、１０．０ｍｅ／Ｌ以上２０．０ｍｅ／Ｌ以下の範囲であることがより好ましい。リン酸の含有量は３．０ｍｅ／Ｌ以上７．０ｍｅ／Ｌ以下の範囲であることが好ましく、４．０ｍｅ／Ｌ以上６．５ｍｅ／Ｌ以下の範囲であることがより好ましい。また、カリウムの含有量は３．０ｍｅ／Ｌ以上１４．０ｍｅ／Ｌ以下の範囲であることが好ましく、５．０ｍｅ／Ｌ以上１２．０ｍｅ／Ｌ以下の範囲であることがより好ましい。養液中の硝酸態窒素、リン酸およびカリウム含有量を上記の範囲とすることで、マンノースによるビタミンＣの増加効果をより高めることができる。

【0048】

本発明の植物栽培方法では、養液を循環させて栽培する栽培装置で葉菜類を栽培することが好ましい。

【0049】

本発明の一態様では、栽培装置は、勾配をもたせた栽培ベッドを有する。該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を栽培する。

【0050】

好ましくは、勾配をもたせた栽培ベッドの上に、多数の植え穴を穿設した定植パネル板を配置し、該植え穴を通して苗根鉢を該栽培ベッド上に載置し、該栽培ベッドの底面の上面側に前記養液を供給して葉菜類を栽培する。この定植パネル板と栽培ベッド底面の間に空間が形成され、この空間は湿気空間となる。
すなわち、本発明の一態様では、栽培装置は薄膜水耕型（ＮＦＴ）の水耕栽培装置であることが好ましい。これによれば、ある程度の流速で養液を循環させることができ、養液中のマンノース分布が均一になり、葉菜類の根にマンノースが十分かつ均一に供給される。

【0051】

本発明の一態様では、より好ましくは、前記栽培ベッドの上面に、前記勾配方向に延在した凸条が複数設けられており、該凸条は前記植え穴の下方に位置しており、該凸条同士の間は凹条となっており、前記苗根鉢を該凸条上に載置し、前記凹条に前記養液を流す。さらに好ましくは、栽培装置は、前記栽培ベッドの底面の上面側に親水性シートを配置し、前記栽培ベッドの底面の上面側に養液を供給して葉菜類を栽培するよう構成されている。

【0052】

このような栽培装置を使用することで、上記栽培ベッドの底面の上面側をある程度の流速で養液を循環させることができ、養液中のマンノース分布が均一になり、葉菜類体の根に十分かつ均一に供給される。これにより葉菜類の根にマンノース含有養液を効率よく供給することができる。

【0053】

前記栽培装置は、供給する養液を予め設定された温度範囲内に保持する温度調整手段と養液の濃度調整手段とを備えてもよい。

【0054】

温度調整手段は、循環する養液の温度を、年間を通して予め設定された範囲内に保持する。温度調整手段は、養液タンク内の温度を検出する温度センサと、養液タンク内に配置されて養液と熱交換する熱交換器と、この熱交換器に熱媒体を供給する熱媒体供給ライン（温度調整ライン）と、この熱媒体供給ラインに介装されて温度センサからの検出信号により上記熱媒体の熱交換器への供給量を制御する制御弁等から構成される。

【0055】

濃度調整手段は、互いに種類や濃度の異なる養液を貯留する複数の養液の原液タンクと、各々の原液タンク内の養液の原液をポンプによって養液タンクへ送る移送ラインと、これら移送ラインに介装された三方切換弁（開閉弁）等から構成され、循環する養液の濃度を調整することができる。

【0056】

栽培ベッドの上面には、定植パネルの植え穴の下に、凸条が形成されていることが好ましい。凸条の幅は、使用される苗根鉢の径によって決められる。凸条の幅が苗根鉢の直径より狭いと、苗根鉢が畝状凸部からずれ落ちて傾く虞が生じる。凸条の幅は使用する苗根鉢の直径よりも大きく、苗根鉢の直径に対して４ｍｍ加えた幅よりも小さいことがより好ましい。

【0057】

栽培ベッドの上面を流れる養液は、栽培ベッドの凸条同士の間の凹条を流れる。植え穴に挿入された苗根鉢は、凸条の上面に載置される。苗根鉢が養液の流れに洗われないので、苗根鉢の培地が崩れたり、培地が流出することが抑制される。

【0058】

この栽培ベッドによると、水中で生育する水中根と、湿気中に維持され多数の根毛を有する湿気中根の２つの異なった形態と機能を持った根を発生させることができる。水中根は主に養液中の肥料と水を吸収し、湿気中根は主に湿気中から直接酸素を吸収する。

【0059】

マンノースを含有する養液を供給することにより、水中の根即ち水中根は、養分を吸収しながらもマンノースによるストレスを受けると考えられる。これにより、湿気中の根即ち湿気中根は、通常栽培（マンノースを含有しない養液で栽培する場合）よりも増加し非常に活発化する。これにより、葉菜類中のビタミンＣの含有量が多くなると考えられる。

【0060】

この栽培方法によれば、養液中の溶存酸素だけに頼らず植物を栽培することが可能であり、溶存酸素が不足しやすい高温期の栽培でも植物の根が酸素欠乏に陥ることがない。

【0061】

この栽培ベッドの好適な構成について図１～３を参照して説明する。この栽培ベッドを有する栽培装置を備えた栽培施設の一例を図４に示す。

【0062】

図１～３の通り、軽量な発泡スチロールなどで成型された定植パネル板５１には多数の植え穴５２が穿設されている。定植パネル板５１の大きさは、一例を示すと幅６００ｍｍ、奥行き１０００ｍｍ、厚み３５ｍｍである。植え穴５２の形状は逆円錐形でもよいが、上下同径の円筒形とする方がよい。植え穴５２の大きさは使用される苗根鉢５４の径よりも大きくする。植え穴５２の間隔は、栽培される葉菜類の種類に応じた適正な間隔に決める。例えばホウレンソウの場合は、定植パネル板５１の大きさが上記のとおりとすると、直径２７ｍｍの円筒状の植え穴５２を１１８ｍｍの間隔で総数４５個菱形状に配列する。

【0063】

上記した定植パネル板５１が上面に載置される栽培ベッド５３は、定植パネル板５１と同様、軽量な発泡スチロールで成型される。図示の例では、栽培ベッド５３の両側辺部に形成した段部５９，５９と、上面の中央に形成した受承部６０とによって、２枚の定植パネル板５１を支持している。栽培ベッド５３の大きさの一例を示すと、幅１２６０ｍｍ、奥行き１０００ｍｍ、側壁の高さ１００ｍｍである。

【0064】

定植パネル板５１の植え穴５２の真下に当たる栽培ベッド５３の底面箇所に、長手方向に連続する凸条５６が複数列形成されている。凸条５６，５６間の凹条５５に養液Ｌが流下する。凸条５６の高さは養液Ｌの液深との関係で決められる。凸条５６の幅は苗根鉢５４の径によって決められる。凸条５６の高さが低すぎると、凸条５６の上に載置した苗根鉢５４が養液Ｌで洗われる虞が増すから好ましくなく、逆に高すぎると苗根鉢５４と養液Ｌの液面との距離が離れ過ぎて苗根鉢５４への水分供給が不足し勝ちとなって成育を遅らせるから好ましくない。凸条５６の幅が苗根鉢５４の直径より狭いと、苗根鉢５４が畝状凸条５６からずれ落ちて傾く虞が生じる。望ましくは、凸条５６の高さは養液Ｌの液深よりも約２～３ｍｍ程度高いものである。凸条５６の幅は苗根鉢５４の直径よりも大きく、苗根鉢５４の直径に対して４ｍｍ加えた幅よりも小さいことが好ましい。凸条５６の間隔は植え穴５２同士の間隔と等しい。

【0065】

好ましくは、複数個の栽培ベッド５３を長手方向に連設し、約１／５０～１／１５０程度の勾配となるように設置する。この場合、図２に示したように、連設された栽培ベッド５３の上面全体をプラスチックシート５７で被覆して各連設箇所の漏水を防止し、プラスチックシート５７上に、布、紙等の親水性シート５８を敷設するのが好ましい。この親水性シート５８は毛管作用によって液を汲み上げるためのものである。本発明において、養液の流速は、毎分５～３０リットルが好ましく、より好ましくは１０～２０リットルである。なお、本発明において、養液の流速は、連設された栽培ベッド等の栽培装置に供給される養液の流速を意味し、配管における栽培ベッド等の栽培装置への吐出ラインで計測するものとする。

【0066】

図３に示すように、栽培ベッド５３に定植パネル板５１を被せ、苗根鉢５４を植え穴５２から落し込む。苗根鉢５４は、植え穴５２の真下に対峙する栽培ベッド５３の凸条５６上に載置される。ついで養液Ｌを栽培ベッド５３の上流側より下流側へ向けて凹条５５に流す。養液Ｌの流量が栽培ベッド当り１０リッター／分のときの溝内液面高さは略２～３ｍｍとなる。これは凸条５６高さの約半分である。定植パネル板５１下面と溝内養液Ｌの液面との間には高さ２５ｍｍ程度の湿気空間が形成されることになる。

【0067】

上記説明では、栽培ベッド５３は発泡スチロール等の発泡合成樹脂製であるが、合成樹脂の波板プレートなど、凸条と凹条とが平行に交互に形成された各種の板状ないしは盤状の部材を用いてもよい。

【0068】

本発明の栽培装置を適用する栽培施設は、図４に例示されるように、希釈された養液を貯める親タンク８６を有し、親タンク８６から養液を供給する少なくとも１つ以上の子タンク７３を配置し、子タンク７３から養液が供給される少なくとも１つの栽培ベッド５３を配置していることが好ましい。

【0069】

親タンク８６に、原液タンク（図示略）内の液肥原液と、水道水などの水が、供給制御弁８４ａ，８５ａ付き配管８４，８５から供給され、所定濃度の養液が調製される。親タンク８６で調製された所定濃度の養液がポンプ８７、配管８８、三方弁８９、流量計９０及びボールタップ９１を介して各子タンク７３に分配供給される。三方弁８９には、給水用配管９２が接続されており、該三方弁８９を切り替え操作することにより子タンク７３に配管９２からの水を供給できるよう構成されている。各子タンク７３内の液は、ポンプ７４及び配管７５を介して各栽培ベッド５３に供給される。

【0070】

図４では、栽培ベッド５３が複数個配置され、葉菜類が栽培されている。複数の栽培ベッド５３には、子タンク７３を通して親タンク８６で調製された養液が供給される。これにより、各栽培ベッド５３に、親タンク８６で調製された均一の濃度の養液（希釈養液）を常に供給することができる。

【0071】

図４では、複数の栽培ベッド５３を勾配をつけて１列に配列した栽培ベッド列６１を複数列（図示では４列）配列して栽培ベッド群６２としている。１つの栽培ベッド群６２に１個の子タンク７３が付随して設置されている。

【0072】

図４の栽培装置では、マンノースは好ましくは子タンク７３に添加される。

【0073】

図４のように、栽培ベッド群６２毎に子タンク７３を設けることで、子タンク７３で栽培する養液を比較的に少量で管理することができる。収穫が終了したら、１つの栽培ベッド群６２に使用していた養液を廃棄し、新しい養液で次の栽培を開始することが好ましい。

【0074】

これにより、前期作の栽培によって養液内に流出した、根からの分泌物（有機酸など）や、根の表皮細胞の脱落などの影響を受けることがなく、次期で栽培される野菜も、安定して栽培が可能となる。

【0075】

従来の方法では、共通のタンクにより各々の栽培ベッドに養液を供給して栽培しているため、使用している養液は、新しい養液を都度、つけ足ししながら養液を使いまわすことになり、根からの分泌物や、根の表皮細胞が蓄積され、栽培が繰り返されるにつれて自家中毒と呼ばれる生育阻害を発生させてしまう。

【0076】

従来法でも養液をすべて新しくすることはできるが、タンクと各々の栽培ベッドのすべてを同時に養液を入れ替える作業となるため、大量の養液を同時に廃棄することになり、さらにこの作業中は、すべての葉菜類の栽培ができないことになる。この結果、この間は、野菜等の葉菜類を出荷できず、定期的な野菜の出荷ができないという問題がある。

【0077】

図４では、１つの栽培ベッド群６２で使用した養液を、配管７６を介して当該栽培ベッド群６２の各栽培ベッド５３に養液を供給した子タンク７３に戻して、養液を循環させる。子タンク７３内には、ボールタップ９１等によって親タンク８６から養液が追加供給され、子タンク７３内の養液は一定に保たれる。

【0078】

図４では、一部の栽培ベッド群６２では栽培を続行している間に、他の栽培ベッド群６２では清掃（収穫が終了した後の清掃）を行うなど、各栽培ベッド群６２ごとに、別々に工程を進めることができる。

【0079】

また、１つの栽培ベッド群６２で病原菌が発生した場合にも、他の栽培ベッド群６２への病原菌の感染を抑制することができる。即ち、親タンク８６まで養液を戻さないので、養液を循環させる閉鎖回路（栽培ベッド群６２）内だけで汚染が止まる。

【0080】

各子タンク７３へは、給水用配管９２及び三方弁８９を介して水が導入可能である。各栽培ベッド群６２で栽培している葉菜類の栽培後期において、養液の供給から水の供給へ切り替えることにより、子タンク７３と栽培ベッド５３を循環する養液の肥料濃度を低下させることができる。その結果、栽培後期において、植物体内の硝酸量を、徐々に削減させることが可能となり、硝酸量を減少させた状態で葉菜類の収穫を行うことができる。

【0081】

植物体内の硝酸は、人体に取り込まれるとアミド態の窒素と結合して、ニトロソアミンを生成する。栽培後期に養液の肥料濃度を低くすることにより、植物体内の硝酸濃度を低減することができる。また、使用していた養液中の窒素、リン酸、カリウムも栽培後期において低濃度とすることにより、収穫が終了した後、養液の廃棄においても、環境への負荷を大幅に軽減することができる。

【実施例】

【0082】

［基本条件］
基本条件として、勾配を１／１００に配置した図１～３に示す栽培ベッドに、２７０の植え穴を穿設した定植パネル板を有し、栽培ベッドの底面の上面側に親水性シートを配置し、栽培ベッドの底面に養液（養液濃度：ＥＣ３．０ｄＳ／ｍ、養液温度：２０℃、硝酸態窒素；１４ｍｅ／Ｌ、リン酸：４ｍｅ／Ｌ、カリウム：１０ｍｅ／Ｌ）を毎分２０リットルの流量で供給する循環型薄膜水耕栽培装置を構成した。なお、養液の流速は、配管における栽培ベッドへの吐出ラインで計測した。これを用いて、各葉菜類の栽培を行った。

【0083】

各葉菜類の苗（播種後１０日間経過した苗）を有する苗根鉢を上記栽培ベッドに定植し、定植後１５日間（播種後２５日間）を養液で栽培し、１６日目（播種後２６日目）に収穫し、ビタミンＣの含有量を測定した。

【0084】

＜参考例１＞
前記基本条件でホウレンソウを栽培し、収穫したホウレンソウのビタミンＣの含有量を測定した。
ビタミンＣの含有量の測定方法は以下の通りである。
同条件で栽培したホウレンソウ群から４株ずつ３回抜き取ったサンプルを、ヒドラジンで誘導体化した後、高速液体クロマトグラフ法で測定したアスコルビン酸の含有量をビタミンＣの含有量とした。

【0085】

＜実施例１～９＞
マンノースを表１に示す添加時期及び添加量となるように養液に添加したこと以外は参考例１と同一条件でホウレンソウを栽培し、同様にビタミンＣ含有量を測定した。結果を表１に示す。

【0086】

＜比較例１～３＞
マンノースの代りにグルコース（比較例１）、フルクトース（比較例２）またはスクロース（比較例３）を表１に示す添加時期及び添加量となるように養液に添加したこと以外は参考例１と同一条件でホウレンソウを栽培し、同様にビタミンＣ含有量を測定した。結果を表１に示す。

【0087】

表１のビタミンＣ含有比率は、参考例１の基本条件の栽培により収穫したホウレンソウのビタミンＣの含有量の測定結果を１００％とし、実施例１～９、比較例１～３によって栽培されたホウレンソウのビタミンＣの含有量を参考例１の含有量に対する比率で示したものである。

【0088】

【表1】

【0089】

表１の通り、マンノースを含有する養液を供給して栽培した実施例１～９のホウレンソウは、マンノースを添加しなかった参考例１のホウレンソウと比較し、ビタミンＣの含有量が１．２～１．８倍に増加した。また、他の糖類である、グルコース、フルクトース、スクロースを添加した比較例１～３ではビタミンＣの含有量に増加は見られなかった。この結果、本発明によると、葉菜類中のビタミンＣの含有量が増加することが実証された。

【0090】

＜参考例２～４＞
前記基本条件で、ホウレンソウ以外の葉菜類である、ビート・ブラッド、ビート・ルビークイーン、レッドマスタードをそれぞれ栽培し、収穫した各葉菜類のビタミンＣ含有量を測定した。なお、各参考例のビタミンＣ含有量は、上記の参考例１と同様の方法で求めた。

【0091】

＜実施例１０～１２＞
養液にマンノースを表２に示す添加時期及び添加量となるように添加したこと以外は、それぞれの品目に対応する参考例２～４と同一条件で各葉菜類を栽培し、参考例１と同様の方法でビタミンＣ含有量を測定した。結果を表２に示す。

【0092】

表２のビタミンＣ含有比率は、参考例２～４の収穫したビート・ブラッド、ビート・ルビークイーン、レッドマスタードの各々のビタミンＣの含有量の測定結果を１００％とし、実施例１０～１２によって栽培されたビート・ブラッド、ビート・ルビークイーン、レッドマスタード各々のビタミンＣの含有量をそれぞれ参考例２～４の含有量に対する比率で示したものである。

【0093】

【表2】

【0094】

表２の通り、マンノースを含有する養液を供給して栽培した実施例１０～１２の各葉菜類は、マンノースを添加しなかった参考例２～４の各葉菜類と比較し、ビタミンＣの含有量が１．２～１．３倍増加した。このように、本発明によると、ホウレンソウ以外の葉菜類においても、ビタミンＣ含有量が増加することが実証された。

【0095】

＜実施例１３＞
マンノースを表３に示す添加時期及び添加量となるように養液に添加したこと以外は参考例１と同一条件でホウレンソウを栽培し、同様にビタミンＣ含有量を測定した。結果を表３に示す。

【0096】

表３のビタミンＣ含有比率測定結果は、参考例１の基本条件の栽培により収穫したホウレンソウのビタミンＣの含有量の測定結果を１００．０％とし、実施例１３によって栽培されたホウレンソウのビタミンＣの含有量を参考例１の含有量に対する比率で示したものである。

【0097】

【表3】

【0098】

表３の通り、実施例１３は、ホウレンソウにおけるビタミンＣ含有量の増加が僅かではあるが確認された。

【0099】

また、上記実施例及び本発明者らがこれまで行ってきた試験結果より、アスコルビン酸生合成経路に関与する糖類の一つであるガラクツロン酸を添加した栽培例も、収穫後のホウレンソウにおけるビタミンＣの含有量に有意な増加が見られなかった。このように、アスコルビン酸生合成経路にある単糖類の中で、マンノースのみが、アスコルビン酸を有意に増加させる効果を示すことが明らかとなった。また、ホウレンソウに最も多く含まれる糖類である、スクロースを添加しても、アスコルビン酸を有意に増加させる効果がないことが明らかとなった。

【0100】

さらに、本発明者らは、上記の各参考例、実施例について、播種後から収穫までの間、電気伝導度とｐＨを測定した。そして、各実施例の電気伝導度及びｐＨの変動値を、参考例１の電気伝導度及びｐＨの変動値と比較したところ、大きな差異は無かった。このことから、マンノースを添加することによる養液の電気伝導度やｐＨの変化が葉菜類にストレスを与えて葉菜類のアスコルビン酸含有量を増加させたのでなく、マンノースが葉菜類に作用することによりアスコルビン酸が増加したものと考察する。

【0101】

本発明を特定の態様を用いて詳細に説明したが、本発明の意図と範囲を離れることなく様々な変更が可能であることは当業者に明らかである。
本出願は、２０１７年１１月８日付で出願された日本特許出願２０１７－２１５６５１に基づいており、その全体が引用により援用される。

【符号の説明】

【0102】

５３ 栽培ベッド
６１ 栽培ベッド列
６２ 栽培ベッド群
７３ 子タンク
８６ 親タンク
９０ 流量計
９１ ボールタップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】