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(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】2023-05-10
(45)【発行日】2023-05-18
(54)【発明の名称】水耕栽培装置、および、水耕栽培方法
(51)【国際特許分類】
A01G 31/00 20180101AFI20230511BHJP
【ＦＩ】
A01G31/00 601B
A01G31/00 617
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2019552369
(86)(22)【出願日】2018-11-08
(86)【国際出願番号】 JP2018041447
(87)【国際公開番号】W WO2019093410
(87)【国際公開日】2019-05-16
【審査請求日】2021-10-20
(31)【優先権主張番号】P 2017218319
(32)【優先日】2017-11-13
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000003193
【氏名又は名称】凸版印刷株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001243
【氏名又は名称】弁理士法人谷・阿部特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】須藤 亨
【審査官】竹中 靖典
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－０６５８２８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００７－０６１００２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０４－２５８２３１（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開平０４－０９４９６０（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１７－０２９１４４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ａ０１Ｇ ３１／００ － ３１／０６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
養液が貯留される養液貯留部と、前記養液貯留部内の養液が供給される養液貯留用容器と、
栽培される複数の植物を支持する蓋部材であって、前記養液貯留用容器の養液の液面に対し一定の間隔をもって向き合うように固定される蓋部材と、を備え、
前記蓋部材に支持される前記植物の苗条の長さに比して長い主根を有する該植物における主根の先端部だけが、前記養液貯留用容器内の養液に浸されるとともに、空気層が、前記蓋部材と前記養液貯留用容器との間であって前記主根の先端部以外の部分の周囲に形成されることを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項2】
前記養液貯留用容器は、パンであることを特徴とする請求項１記載の水耕栽培装置。【請求項3】
前記養液貯留用容器は、分配路であることを特徴とする請求項１記載の水耕栽培装置。【請求項4】
前記養液貯留用容器は、各植物に対応して設けられた個別の栽培容器であることを特徴とする請求項１記載の水耕栽培装置。【請求項5】
前記植物の根部肥大部が、前記蓋部材と前記養液貯留用容器との間の空間内に形成される請求項１記載の水耕栽培装置。【請求項6】
前記蓋部材と前記養液貯留用容器との間の空気層は、透明、半透明シートで囲まれていることを特徴とする請求項１記載の水耕栽培装置。【請求項7】
前記蓋部材と前記養液貯留用容器との間の空気層が、シートで囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の水耕栽培装置。【請求項8】
前記蓋部材と前記養液貯留用容器における前記養液の液面との間隔は、前記主根の生育に応じて任意の長さに調整可能であることを特徴とする請求項１記載の水耕栽培装置。【請求項9】
植物の苗条の長さに比して長い主根を有する植物を第１の養液貯留用容器内で栽培する工程と、前記第１の養液貯留用容器内で栽培された前記植物を、空気層が該植物の前記主根の先端部以外の部分の周囲に形成される第２の養液貯留用容器内で生育させる工程とを含み、
前記植物における主根の先端部だけが、前記第１の養液貯留用容器および第２の養液貯留用容器内の養液に浸されることを特徴とする水耕栽培方法。
【請求項10】
前記植物の苗条の長さに比して長い主根を有する植物を第１の養液貯留用容器内で栽培する工程において、前記主根の成長に応じて前記植物における主根の先端部だけが、前記第1の養液貯留用容器内の養液に浸されることを特徴とする請求項９記載の水耕栽培方法。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水耕栽培装置、および、水耕栽培方法に関する。
【背景技術】
【0002】
根菜類の水耕栽培においては、例えば、特許文献１にも示されるように、栽培システムが提案されている。そのような栽培システムは、メイン混合タンク内の養液、および、配管からの処理された養液を各栽培用容器に供給する分配供給路と、各栽培用容器からの廃液を回収し廃液処理装置に供給する排出路と、分配供給路からの養液を貯留するとともに、同一種類の所定の株数の植物を個別に生育させる複数の栽培用容器と、を主な要素として含んで構成される。複数の栽培用容器は、それぞれ、栽培用容器の胴の一部の全周には、植物の成長に応じた水位調節手段としての伸縮可能な蛇腹部が形成されている。これにより、各植物の成長に応じて栽培用容器の下部を下方に向けて引き下げることにより、所定量の養液が栽培用容器内に貯留されることとなる。そのような栽培用容器は、共通の１つの容器内で植物の成長を観察しながら調整することにより、根菜類の根の肥大をさせながら生育をさせることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－２９１４４号公報
【発明の概要】
【0004】
上述の特許文献１に示されるような栽培システムの場合、各植物の成長に応じて栽培用容器の下部を下方に向けて引き下げる作業、および、水位調節手段が必要とされるので上述の栽培システムを栽培棚のように多段化することが困難となる。これにより、栽培システムにおいて、単位面積当たりの生産性を高めることが容易でない。また、１つの共通の栽培用容器内で植物の成長を観察しながら調整することにより、根菜類の根の肥大をさせながら生育をさせるので複数の栽培用容器が使用されるとき、必要とされる養液の量が大量となる。
【0005】
以上の問題点を考慮し、本発明は、水耕栽培装置、および、水耕栽培方法であって、水耕栽培における単位面積あたりの生産性を高めることができ、しかも、必要とされる養液の使用量を低減し装置のランニングコストを下げることができる水耕栽培装置、および、水耕栽培方法を提供することを目的とする。
【0006】
上述の目的を達成するために、本発明に係る水耕栽培装置は、養液が貯留される養液貯留部と、養液貯留部内の養液が供給される養液貯留用容器と、栽培される複数の植物を支持する蓋部材であって、養液貯留用容器の養液の液面に対し一定の間隔をもって向き合うように固定される蓋部材と、を備え、蓋部材に支持される植物の苗条の長さに比して長い主根を有する植物における主根の先端部だけが、養液貯留用容器内の養液に浸されるとともに、空気層が、蓋部材と養液貯留用容器との間であって主根の先端部以外の部分の周囲に形成されることを特徴とする。
【0007】
また、養液貯留用容器は、パンであってもよく、あるいは、分配路であってもよい。養液貯留用容器は、各植物に対応して設けられた個別の栽培容器であってもよい。植物の根部肥大部が、蓋部材と養液貯留用容器との間の空間内に形成されてもよい。蓋部材と養液貯留容器との間の空気層は、シート、例えば、透明、半透明シートで囲まれていてもよい。蓋部材と養液貯留用容器における養液の液面との間隔は、主根の生育に応じて任意の長さに調整可能であってもよい。
【0008】
また、本発明に係る水耕栽培方法は、植物の苗条の長さに比して長い主根を有する植物を第１の養液貯留用容器内で栽培する工程と、第１の養液貯留用容器内で栽培された植物を、空気層が植物の主根の先端部以外の部分の周囲に形成される第２の養液貯留用容器内で生育させる工程とを含み、植物における主根の先端部だけが、第1の養液貯留用容器および第２の養液貯留用容器内の養液に浸されることを特徴とする。
【0009】
さらに、植物の苗条の長さに比して長い主根を有する植物を第１の養液貯留用容器内で栽培する工程において、主根の成長に応じて植物における主根の先端部だけが、第1の養液貯留用容器内の養液に浸されてもよい。
【0010】
本発明に係る水耕栽培装置、および、水耕栽培方法によれば、液貯留部内の養液が供給される養液貯留用容器と、栽培される複数の植物を支持する蓋部材であって、養液貯留用容器の養液の液面に対し一定の間隔をもって向き合うように固定される蓋部材と、を備え、蓋部材に支持される植物の苗条の長さに比して長い主根を有する植物における主根の先端部だけが、養液貯留用容器内の養液に浸されるので、根部の成長に合わせた水位調整機構も不要であり、水耕栽培における単位面積あたりの生産性を高めることができ、しかも、必要とされる養液の使用量を低減し装置のランニングコストを下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
図２は、本発明に係る水耕栽培装置の第１実施例を概略的に示す。
【0013】
水耕栽培装置は、例えば、所謂、太陽光型植物工場または人工光閉鎖型植物工場内に設けられている多段式の栽培棚（不図示）に複数個、配置されている。なお、図２においては、１つの水耕栽培装置が代表的に示されている。
【0014】
水耕栽培装置は、例えば、所定の濃度に調整された液体肥料としての培養液（以下、養液ともいう）ＬＱ１を貯留するタンク１２と、タンク１２内に配され、タンク１２内の養液ＬＱ１を後述する供給路Ｄｕ２に供給するポンプ１２Ｐと、後述する栽培用プランター１０の下部を形成し、所定量の養液ＬＱ１を貯留する養液貯留用容器（以下、パンともいう）１０Ｂと、栽培用プランター１０の上部を形成する蓋部材１４と、蓋部材１４をその下方から支持するとともにパン１０Ｂに取り外し可能に連結される蓋支持部材１０Ｃと、を主な要素として含んで構成される。
【0015】
なお、図２においては、代表的に、複数の植物２８P1～２８Pnのうちの植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5が示されている。斯かる水耕栽培装置において栽培される植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5…は、例えば、所定の株数のにんじん、朝鮮人参（高麗人参）、カンゾウ、オウレン、トウキ（生薬類）、山芋類、かぶ、ごぼう、だいこん等の根菜類とされる。
【0016】
蓋部材１４は、同一種類の所定の株数の植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5…２８Pnを、それぞれ、その主根２８ａの先端部（根冠および根端分裂組織を含む部分）２８ｂがパン１０Ｂ内の養液ＬＱ１に浸るように、後述する栓部材としての植物固定用ストッパ１４ａを介して支持する。各植物固定用ストッパ１４ａは、例えば、特許文献１に示されるように、蓋部材１４の各開口部に対応した位置に配されている。蓋部材１４の複数の開口部は、所定の間隔をもって縦横に形成されている。各植物固定用ストッパ１４ａは、例えば、特許文献１に示されるように、積み重ねられる複数のシール部材を収容するシール収容部を内側に有している。または、ウレタンスポンジマットの様な柔軟性と伸縮性を有する素材を用いてもよい。これにより、植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5の苗条（シュート）２８ｃが、各植物固定用ストッパ１４ａにより、蓋部材１４に支持される。
【0017】
蓋支持部材１０Ｃは、図３Ｂに示されるように、生育した植物４８P1、４８P2、４８P3、４８P4、４８P5の根部肥大部４８ｃを収容できる生育用空間１０Ａを内側に有している。生育用空間（空気層）１０Ａは、例えば、生育した植物４８P1、４８P2、４８P3、４８P4、４８P5における収穫時の根部肥大部４８ｃの延在する方向の長さを越える高さＨＡを有している。高さＨＡは、例えば、だいこんの場合、５０ｃｍ以上の値に設定されている。なお、高さＨＡは、斯かる例に限られることなく、例えば、生育した種類の異なる植物における収穫時の根部肥大部の延在する方向の長さに応じて５０ｃｍ未満の所定の高さに設定されてもよい。にんじんの場合、高さＨＡは、例えば、約２０ｃｍ以上３０ｃｍ以下の範囲に設定される。
【0018】
なお、高さＨＡは、必ずしも、植物の生育中、所定の値に固定される必要はなく、例えば、長根の主根長さの成長に合わせて、養液ＬＱ１の水面と苗の根元を保持する空間の長さを有段式または無段式に調整できる機構が、栽培用プランター１０にあれば問題ない。
【0019】
また、水槽中や付近の湿り気のあるところが緑色の藻が発生する場合がある。養液中に藻が発生した場合、その除去に苦労し、養液の栄養を消費してしまうだけでなく、衛生面でも雑菌の発生源になる可能性がある。このような場合、蓋部材１４と養液貯留容器１０Ｂとの間の空気層１０Ａは、シート、例えば、透明、半透明シート、遮光シートなどで囲まれていてもよい。これにより、水と栄養は、養液中にあるので、シートにより、外部からの藻の侵入を防止するか、光を遮断できれば藻は発生しない。また、シートで囲むことにより、安定した環境が得られるので空気層内の温度変動や湿度の変動を少なくする効果があり、栽培環境を安定させることができる。
【0020】
養液貯留部としてのタンク１２内には、養液ＬＱ１が、所定の水位で貯留されている。また、タンク１２内には、供給路Ｄｕ２の一端に接続される吐出口を有するポンプ１２Ｐが設けられている。ポンプ１２Ｐは、図示が省略される制御部により駆動制御される。これにより、ポンプ１２Ｐが作動状態とされる場合、タンク１２内の養液ＬＱ１が供給路Ｄｕ２を通じて後述するパン１０Ｂの貯留部内に供給される。従って、ポンプ１２Ｐが作動状態とされる場合、タンク１２内の養液ＬＱ１が供給路Ｄｕ２、リターン用排出路Ｄｕ１を介して循環される。
【0021】
パン１０Ｂは、図２に示されるように、タンク１２から供給路Ｄｕ２を介して供給された養液ＬＱ１が所定量、貯留される貯留部を内側に有している。貯留部の上方は、上述の生育用空間１０Ａに向けて開口されている。供給路Ｄｕ２の他端の開口端は、貯留部における養液ＬＱ１の液面に向けて開口している。また、パン１０Ｂの貯留部の養液ＬＱ１内には、排出管１６の一方の開口端が所定の長さだけ突出している。水位調節手段としての排出管１６の一方の開口端の突出長さは、例えば、約３ｃｍに設定されている。仮に養液ＬＱ１の水位が上昇した場合、養液ＬＱ１が排出管１６を介してタンク１２内に連通するリターン用排出路Ｄｕ１に排出されるので養液ＬＱ１の水位が、植物の主根２８ａの所定の長さに対応した所定の水位ＬＨに制御されることとなる。
【0022】
予め、比較的長い主根を有する苗としての植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5…２８Pnを準備するにあたっては、図１Ａに示されるように、播種工程Ｓ１，発芽工程Ｓ２、苗育成工程Ｓ３を順次、経て植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5…２８Pnが得られる。図１Ｂに示されるように、播種工程Ｓ１において、複数個の種２４が、例えば、養液ＬＱＡが満たされた容器２０内の水面に浮かされたスポンジ（人工培地板等に保持されたウレタンスポンジ等）２２に、蒔かれる。次に、発芽工程Ｓ２において、種２４が発芽した後、苗２６の主根２６ａが所定の長さまで延びたとき、発芽した苗２６が養液ＬＱＢが所定量、満たされた容器３０に移される。容器３０の深さは、容器２０の深さよりも大に設定されている。その際、発芽した苗２６の主根２６の先端部２６ｂと養液ＬＱＢの水面との相対位置は、発芽した苗２６の主根２６の先端部２６ｂだけが養液ＬＱＢに浸される程度に設定される。即ち、苗２６の主根２６ａの先端部２６ｂと養液ＬＱＢの水面との相対位置は、主根２６ａが、養液ＬＱＢを十分吸収できる状態で保持されるように設定されている。養液ＬＱＢの水面の上方には、空気層３０Ａが形成される。
【0023】
続いて、苗育成工程Ｓ３において、容器３０においてスポンジ２２（または、発泡スチロール板）に生育した苗２６が、主根２６ａの長さよりも長い所定の長さの主根２８ａを有する苗（以下、植物ともいう）２８P1、２８P2となるとき、主根２８ａを有する苗２８P1、２８P2が、スポンジ２２を伴って容器３０の深さよりも深い大きな容器４０に移し替えられる。その際、苗２８の主根２８ａの先端部２８ｂと養液ＬＱＣの水面との相対位置は、苗２８の主根２８ａの先端部２８ｂだけが養液ＬＱＣに浸される程度に設定される。即ち、苗２８の主根２８ａの先端部２８ｂと養液ＬＱＣの水面との相対位置は、主根２８ａが、養液ＬＱＣを十分吸収できる状態で保持されるように設定されている。なお、図１Ｂにおいて、複数の苗のうちの苗２８P1、２８P2を代表的に示す。
【0024】
そして、苗２８P1、２８P2の主根２８ａの生育に応じて苗２８P1、２８P2の主根２８ａの先端部２８ｂと養液ＬＱＣの水面との相対位置が調整される。これにより、苗条（シュート）２８ｃが、生育した苗２８P1、２８P2におけるスポンジ２２で支持される部分に形成される。また、苗２８P1、２８P2の主根２８ａの平均直径は、例えば、約２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲とされる。上述の異なるサイズ（深さ）の容器を経て、長根苗を育成する工程に於いて、異なるサイズの栽培容器の数、大きさは、栽培する品種に応じて適正な組み合わせで実施する。図２に示される栽培用プランター１０において、上述の苗２８P1、２８P2を使用することによって、後述するように、収穫時、約５０ｃｍの根部肥大部を有する植物が収穫されることとなる。
【0025】
なお、予め、比較的長い主根を有する苗としての植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5…２８Pnを準備するにあたって、上述の例においては、異なるサイズの容器を使用して比較的長い主根を有する苗を育成したが、斯かる例に限られることなく、例えば、大きさの同一の１つの栽培容器を使って、養液の水位を一定に保った状態で主根の成長に合わせて、複数の人工培地（スポンジまたは発泡スチロール板）を、その栽培容器の上部へ引き上げて、主根の先端部だけが養液に浸るようにして長主根苗を栽培してもよい。このような場合、例えば、図７Ａに示されるように、播種工程Ｓ１，発芽工程Ｓ２、苗育成工程Ｓ３を順次、経て植物２８P1、２８P2等が得られる。なお、図７Ｂにおいて、複数の苗のうちの苗２８´P1、２８´P2、２８P1、２８P2を代表的に示す。
【0026】
播種工程Ｓ１において、複数個の種２４が、例えば、所定の濃度を有する養液ＬＱＤが満たされた容器６０内の水面における左端に浮かされた第１のスポンジ２２に、蒔かれる。次に、発芽工程Ｓ２において、種２４が発芽した後、苗２６の主根２６ａが所定の長さまで延びたとき、発芽した苗２６だけが、図７Ｂにおいて右側に隣接した水面に配される第２のスポンジ２２に移植される。なお、図７Ｂに示される各スポンジ２２の４隅には、昇降機構（不図示）に巻き掛けられたワイヤ６２がそれぞれ、連結されている。これにより、その昇降機構を作動させることにより、スポンジ２２と養液ＬＱＤの水面との間の距離が調整可能とされる。
【0027】
その際、発芽した苗２６の主根２６の先端部２６ｂと養液ＬＱＤの水面との相対位置は、発芽した苗２６の主根２６の先端部２６ｂだけが養液ＬＱＤに浸される程度に設定される。即ち、苗２６の主根２６ａの先端部２６ｂと養液ＬＱＤの水面との相対位置は、主根２６ａが、養液ＬＱＤを十分吸収できる状態で保持されるように設定されている。養液ＬＱＤの水面の上方には、空気層６０Ａが形成される。
【0028】
続いて、苗育成工程Ｓ３において、第２のスポンジ２２（または、発泡スチロール板）に生育した苗２６が、主根２６ａの長さよりも長い所定の長さの主根２８´ａを有する苗（以下、植物ともいう）２８´P1、２８´P2となるとき、主根２８´ａの生育に応じて主根２８´ａを有する苗２８´P1、２８´P2を伴って第２のスポンジ２２が昇降機構により所定の位置まで上昇される。その際、主根２８´ａの先端部２８´ｂと養液ＬＱＤの水面との相対位置は、主根２８´ａの先端部２８´ｂだけが養液ＬＱＤに浸される程度に設定される。即ち、主根２８´ａの先端部２８´ｂと養液ＬＱＤの水面との相対位置は、主根２８´ａが、養液ＬＱＣを十分吸収できる状態で保持されるように設定されている。そして、苗２８´P1、２８´P2よりもさらに生育した苗２８P1、２８P2の主根２８ａの生育に応じて第２のスポンジ２２が昇降機構により最大限まで上昇されて所定のストッパにより保持される。その際、苗２８P1、２８P2の主根２８ａの先端部２８ｂと養液ＬＱＤの水面との相対位置は、主根２８ａの先端部２８ｂだけが養液ＬＱＤに浸される程度に設定される。これにより、上述の例と同様に、苗条（シュート）２８ｃが、生育した苗２８P1、２８P2における第２のスポンジ２２で支持される部分に形成される。
【0029】
斯かる構成において、栽培用プランター１０に配置された植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5…２８Pnは、徐々に生育するにつれて図３Ａに示されるように、根部肥大部３８ｃが、上述の苗条（シュート）２８ｃよりもより大きくなっている。これは、生育用空間（空気層）１０Ａ内の乾燥ストレスによるものとされる。
【0030】
【0031】
植物３８P1、３８P2、３８P3、３８P4、３８P5…３８Pnは、根部肥大部３８ｃの上部に成長した葉３８ｄと、根部肥大部３８ｃの下部に主根３８ａとが延びている。主根３８ａの先端部３８ｂは、養液ＬＱ１に浸されている。即ち、苗３８の主根３８ａの先端部３８ｂと養液ＬＱ１の水面との相対位置は、主根３８ａが、養液ＬＱ１を十分吸収できる状態で保持されるように設定されている。
【0032】
そして、植物３８P1、３８P2、３８P3、３８P4、３８P5…３８Pnがさらに生育した後、植物の収穫時、図３Ｂに示されるように、根部肥大部４８ｃの直径および長さは、上述の根部肥大部３８ｃの直径および長さも大となる。植物４８P1、４８P2、４８P3、４８P4、４８P5…４８Pnは、根部肥大部３８ｃの上部に成長した葉４８ｄと、根部肥大部４８ｃの下部に主根４８ａとが延びている。主根４８ａの先端部４８ｂは、養液ＬＱ１に浸されている。即ち、苗４８の主根４８ａの先端部４８ｂと養液ＬＱ１の水面との相対位置は、主根４８ａが、養液ＬＱ１を十分吸収できる状態で保持されるように設定されている。
【0033】
従来、根菜植物を水耕栽培で生育させる場合には、大きな栽培水槽で根部の長さ（ダイコンの場合５０ｃｍ）以上の水深が必要と考えられていた。また、根部の一部を肥大化させたり、変形した肥大根部を作ることが限界であり、根部を長く、太く安定的に栽培することは不可能と考えられていた。根部の成長は、土耕栽培では、根が伸長しながら肥大化して長く太い根部を形成することが出来ている。伸長と肥大の両機能の微妙なバランスを取りながら成長することができる。
【0034】
しかし、本願発明者は、上述のような水耕栽培では、伸長と肥大の微妙な成長バランスは、許容範囲が狭いため維持することが困難であることを発見した。
【0035】
そこで、本願発明者は、伸長と肥大の成長バランスが取れないのであれば、２つの成長機能を別々に分けて栽培すればバランスを取る必要が無くなり正常な根部生育ができるのではないかと考えた。本発明に係る水耕栽培方法の一例は、具体的には、先に根部を細く長くさせる栽培を行い、その後、長く伸びた根部を肥大化させる栽培方法である。２つの成長機能を時間的にずらす栽培工程を経ることにより、伸長と肥大の機能分離を行った。本発明に係る水耕栽培方法の一例に従い実際に栽培実験を行ったところ、根部が長く、太く肥大化したダイコン（根菜植物）を安定した品質で大量に栽培することに成功した。
【0036】
上述の栽培用プランター１０において栽培される植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5…は、例えば、根菜類とされるが、斯かる例に限られることなく、例えば、図４に示されるように、栽培される複数の植物３２ａｉ（ｉ＝１～ｎ，ｎは正の整数）が、所定の株数のレタス等の葉菜類とされてもよい。図４において、図２に示される栽培用プランター１０の構成要素と同一の構成要素について同一の符合を付して示し、その重複説明を省略する。
【0037】
葉菜類が栽培される場合、蓋部材１４および蓋支持部材１０Ｃが、養液ＬＱ１の濃度と同一、もしくは、異なる濃度を有する養液ＬＱ２が満たされたパン１０Ｂから取り外される。複数の植物３２ａｉの茎は、パン１０Ｂ内の養液ＬＱ２の水面に浮かされた発泡スチロール製の支持板３４ａｉ（ｉ＝１～ｎ，ｎは正の整数）に植えつけられている。従って、共通の栽培用プランター１０を使用することによって、根菜類および葉菜類を栽培することができる。
【0038】
図５は、本発明に係る水耕栽培装置の第２実施例を概略的に示す。
【0039】
図２に示される例においては、所定量の養液ＬＱ１がパン１０Ｂに満たされているのに対し、その代わりに、図５に示される例においては、水耕栽培装置が一群の植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4の主根２８ａに対応して設けられ所定量の養液ＬＱ１を貯留させる分配路４２と、一群の植物２８P5、２８P6、２８P7、２８P8の主根２８ａに対応して設けられ所定量の養液ＬＱ１を貯留させる分配路４４とを備えるものとされる。
【0040】
なお、図５において、図２に示される例における構成要素と同一の構成要素について同一の符合を付して示し、その重複説明を省略する。また、図５に示される水耕栽培装置は、図示が省略されるが、図２に示される例において備えられる蓋支持部材１０Ｃ、タンク１２、および、ポンプ１２Ｐを備えている。
【0041】
水耕栽培装置は、例えば、所謂、太陽光型植物工場または人工光閉鎖型植物工場内に設けられている多段式の栽培棚（不図示）に複数個、配置されている。なお、図５においては、１つの水耕栽培装置が代表的に示されている。
【0042】
分配路４２および４４は、互いに同一の構造を備えているので分配路４２について説明し、分配路４４の説明は省略される。
【0043】
樋のような分配路４２は、タンク１２から供給路Ｄｕ２を介して供給された養液ＬＱ１が所定量、貯留される貯留部を内側に有している。貯留部の上方は、上述の生育用空間１０Ａに向けて開口されている。供給路Ｄｕ２の他端の開口端は、貯留部における養液ＬＱ１の液面に向けて開口している。また、分配路４２の貯留部の養液ＬＱ１内には、排出管（不図示）の一方の開口端が所定の長さだけ突出している。水位調節手段としての排出管の一方の開口端の突出長さは、例えば、約３ｃｍに設定されている。仮に養液ＬＱ１の水位が上昇した場合、養液ＬＱ１が排出管を介してタンク１２内に連通するリターン用排出路Ｄｕ１に排出されるので養液ＬＱ１の水位が、植物の主根２８ａの所定の長さに対応した所定の水位ＬＨに制御されることとなる。
【0044】
斯かる構成においても、植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5…２８Pnを生育させることができ、しかも、分配路４２および４４内に循環される養液ＬＱ１の量が、図２に示されるパン１０Ｂ内に循環される養液ＬＱ１の量に比して少なくできるので養液ＬＱ１の使用量を節約できる。
【0045】
【0046】
図２に示される例においては、所定量の養液ＬＱ１がパン１０Ｂに満たされているのに対し、その代わりに、図６Ａに示される例においては、所定量の養液ＬＱ１が、植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P4、２８P5の主根２８ａにそれぞれ対応して設けられた栽培容器５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３、５０Ｂ４，および、５０Ｂ５に満たされるものとされる。
【0047】
【0048】
水耕栽培装置は、例えば、所謂、太陽光型植物工場または人工光閉鎖型植物工場内に設けられている多段式の栽培棚（不図示）に複数個、配置されている。なお、図６Ａにおいては、１つの水耕栽培装置が代表的に示されている。
【0049】
水耕栽培装置は、例えば、所定の濃度に調整された液体肥料としての養液ＬＱ１を貯留するタンク１２と、タンク１２内に配され、タンク１２内の養液ＬＱ１を後述する供給路Ｄｕ２に供給するポンプ１２Ｐと、栽培用プランター５０の下部を形成する支持台５０Ｄと、支持台５０Ｄに支持され、所定量の養液ＬＱ１を貯留する栽培容器５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３、５０Ｂ４，および、５０Ｂ５と、栽培用プランター５０の上部を形成する蓋部材５４と、蓋部材５４をその下方から支持する蓋支持部材５０Ｃと、を主な要素として含んで構成される。
【0050】
蓋部材５４は、同一種類の所定の株数の植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5…２８Pnを、それぞれ、その主根２８ａの先端部２８ｂが栽培容器５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３、５０Ｂ４，および、５０Ｂ５内の養液ＬＱ１に浸るように、後述する栓部材としての植物固定用ストッパ５４ａを介して支持する。各植物固定用ストッパ５４ａは、例えば、特許文献１に示されるように、蓋部材５４の各開口部に対応した位置に配されている。蓋部材５４の複数の開口部は、所定の間隔をもって縦横に形成されている。各植物固定用ストッパ５４ａは、例えば、特許文献１に示されるように、積み重ねられる複数のシール部材を収容するシール収容部を内側に有している。または、ウレタンスポンジマットの様な柔軟性と伸縮性を有する素材を用いてもよい。これにより、植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5の苗条（シュート）２８ｃが、各植物固定用ストッパ５４ａにより、蓋部材５４に支持される。
【0051】
蓋支持部材５０Ｃは、図６Ｃに示されるように、生育した植物４８P1、４８P2、４８P3、４８P4、４８P5の根部肥大部４８ｃを収容できる生育用空間５０Ａを内側に有している。生育用空間（空気層）５０Ａは、例えば、生育した植物４８P1、４８P2、４８P3、４８P4、４８P5における収穫時の根部肥大部４８ｃの延在する方向の長さを越える高さＨＡを有している。高さＨＡは、例えば、だいこんの場合、５０ｃｍ以上の値に設定されている。なお、高さＨＡは、斯かる例に限られることなく、例えば、生育した種類の異なる植物における収穫時の根部肥大部の延在する方向の長さに応じて５０ｃｍ未満の所定の高さに設定されてもよい。にんじんの場合、高さＨＡは、例えば、約２０ｃｍ以上３０ｃｍ以下の範囲に設定される。
【0052】
養液貯留部としてのタンク１２内のポンプ１２Ｐは、サブタンク５０Ｔ内に設けられる液面センサＬＳからの検出出力信号に基づいて図示が省略される制御部により駆動制御される。液面センサＬＳは、例えば、長さの異なる３本の水位検出端子を備えている。これにより、サブタンク５０Ｔ内の水位が、中間の長さの水位検出端子により検出され、所定の下限値以下となるとき、ポンプ１２Ｐが作動状態とされる。ポンプ１２Ｐが作動状態とされる場合、タンク１２内の養液ＬＱ１が供給路Ｄｕ２を通じてサブタンク５０Ｔの貯留部内に供給される。その際、サブタンク５０Ｔ内の水位が、一番短い水位検出端子により検出され、所定の上限値に到達するとき、液面センサＬＳからの検出出力信号に基づいて制御部によりポンプ１２Ｐが停止される。なお、一番長い水位検出端子は、コモン端子の役目を果たす。
【0053】
栽培容器５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３、５０Ｂ４，および、５０Ｂ５の貯留部は、連通路５０Ｐを介して互いに連通しており、栽培容器５０Ｂ５の貯留部は、連通路５０Ｐを介してサブタンク５０Ｔ内に連通している。各貯留部の上方は、上述の生育用空間５０Ａに向けて開口されている。供給路Ｄｕ２の他端の開口端は、サブタンク５０Ｔの貯留部における養液ＬＱ１の液面に向けて開口している。従って、栽培容器５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３、５０Ｂ４，および、５０Ｂ５の貯留部内の養液ＬＱ１の水位は、サブタンク５０Ｔ内の水位に対応して制御されることとなる。
【0054】
斯かる構成において、栽培用プランター５０に配置された植物２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5…２８Pnは、徐々に生育するにつれて図６Ｂに示されるように、根部肥大部３８ｃが、上述の苗条（シュート）２８ｃよりもより大きくなっている。これは、生育用空間（空気層）５０Ａ内の乾燥ストレスによるものとされる。
【0055】
植物３８P1、３８P2、３８P3、３８P4、３８P5…３８Pnは、根部肥大部３８ｃの上部に成長した葉３８ｄと、根部肥大部３８ｃの下部に主根３８ａとが延びている。主根３８ａの先端部３８ｂは、養液ＬＱ１に浸されている。
【0056】
そして、植物３８P1、３８P2、３８P3、３８P4、３８P5…３８Pnがさらに生育した後、植物の収穫時、図６Ｃに示されるように、根部肥大部４８ｃの直径および長さは、上述の根部肥大部３８ｃの直径および長さも大となる。植物４８P1、４８P2、４８P3、４８P4、４８P5…４８Pnは、根部肥大部４８ｃの上部に成長した葉４８ｄと、根部肥大部４８ｃの下部に主根４８ａとが延びている。主根４８ａの先端部４８ｂは、養液ＬＱ１に浸されている。これにより、排水部が必要なく、大幅に養液の供給量を削減できる。
【0057】
従って、上述の例における水耕栽培装置おいては、植物の根部の成長と肥大化とを分離させて栽培しているので予め、軽量で、省スペースで栽培できる苗の段階では、大きな水槽を使うことなく効率的に長い苗を生育させることは容易である。植物の根部が肥大化、重量が増し、移動などの扱いが困難になる段階では、植物の根部の先端部だけに少量の養液が浸れば良く、空間の確保さえできれば根菜植物の栽培を実現することができる。大きな水槽や、大量の水を保持する手段を必要としない。さらに水位調整手段（容器移動手段）も不要であるため、また、多段栽培も容易にできるようになるため、単位面積当たりの生産性が高くなる。例えば、葉菜類（レタス）栽培で用いられている水耕栽培装置の水深約３ｃｍの深さの水量で十分に栽培できるので新たに、根菜系植物専用の栽培装置を新たに開発する必要もない。従来、根菜系植物は、大きな水槽と大量の水が必須と考えられていたが、不要にすることができた。根菜系植物は、食用作物以外に、薬草（漢方、生薬）などの根部に貯蔵させる有効成分の生産も期待されているが、安価な栽培方法を開発することにより、無農薬で、栽培環境の制御により安定した含有量を確保することが可能になる。
【符号の説明】
【0058】
１０，５０ プランター
１０Ｂ パン
１０Ｃ 蓋支持部材
１２ タンク
１４ 蓋部材
１６ 排出管
２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5 植物
３８P1、３８P2、３８P3、３８P4、３８P5 植物
４２，４８ 分配路
４８P1、４８P2、４８P3、４８P4、４８P5 植物
５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３、５０Ｂ４，５０Ｂ５ 栽培容器
１０Ｂ パン
１０Ｃ 蓋支持部材
１２ タンク
１４ 蓋部材
１６ 排出管
２８P1、２８P2、２８P3、２８P4、２８P5 植物
３８P1、３８P2、３８P3、３８P4、３８P5 植物
４２，４８ 分配路
４８P1、４８P2、４８P3、４８P4、４８P5 植物
５０Ｂ１、５０Ｂ２、５０Ｂ３、５０Ｂ４，５０Ｂ５ 栽培容器
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6A】
【図6B】
【図6C】
【図7A】
【図7B】