特許 7571605 養液栽培システム及び養液栽培方法

(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】2024-10-15

(45)【発行日】2024-10-23

(54)【発明の名称】養液栽培システム及び養液栽培方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 31/00 20180101AFI20241016BHJP

【ＦＩ】

A01G31/00 601D

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2021024419

(22)【出願日】2021-02-18

(65)【公開番号】P2022126385

(43)【公開日】2022-08-30

【審査請求日】2024-01-16

(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】岡 隆英

(72)【発明者】

【氏名】寺田 圭一

【審査官】坂田 誠

(56)【参考文献】

【文献】実開平３－１０８３５２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１９－１４６５８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平２－７０６５９（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開平４－２０２２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１７５９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－３６５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０２３０８７８（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１４－１６１３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平１１－８９４５２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ３１／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

栽培ベッドと、栽培ベンチとを有する養液栽培システムにおいて、
該栽培ベンチは、上面に勾配を有しており、
該栽培ベッドが、該栽培ベンチの上面に設置されることで、前記栽培ベッドの底面が勾配を有し、
該栽培ベッドの底面に、勾配方向に延在した凸条が設けられ、該凸条の上面が略水平となっており、
該凸条の上面が養液中に没するように該栽培ベッドに養液を溜めるための堰が設けられていることを特徴とする養液栽培システム。

【請求項2】

前記堰により溜められる養液の液面のレベルと前記凸条の上面のレベルとの差が１～１０ｍｍである請求項１の養液栽培システム。

【請求項3】

前記凸条が複数列設けられている請求項１又は２の養液栽培システム。

【請求項4】

前記栽培ベッドの底面を覆う防水シートが設けられているが、親水性シートは設けられていない請求項１～３のいずれかの養液栽培システム。

【請求項5】

前記栽培ベッドの上に配置された、複数の植え穴を有する定植パネル板を備え、各植え穴が前記凸条の上方に位置する請求項１～４のいずれかの養液栽培システム。

【請求項6】

請求項１～５のいずれかの養液栽培システムを用いた養液栽培方法。

【請求項7】

請求項５の養液栽培システムを用いた養液栽培方法であって、前記定植パネル板の植え穴を通して苗根鉢を凸条上に配置し、栽培ベッドに溜めた養液に苗根鉢の下部を浸して植物の栽培を行う養液栽培方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物の養液栽培システムと、この養液栽培システムを用いた養液栽培方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、養液などを使用する水耕栽培によって葉菜類や果菜類の栽培を行うことが試みられている。水耕栽培は、天候に左右されない安定した野菜の生産が可能であり、栽培場所が限定されない、肥料の流出が少ない栽培が可能であるなどのメリットを有している。

【0003】

水耕栽培装置として、流水勾配を有するように傾斜配置された栽培ベッドと、養液を貯留する養液タンクと、該養液タンクから養液を該栽培ベッドに供給するポンプを有した給液ラインと、該栽培ベッドから養液を該養液タンクに戻す返送ラインとを有したものがある（特許文献１）。

【0004】

特許文献１の栽培ベッドの底面には、流水勾配方向に延在する凸条部材が設けられており、苗根鉢は該凸条部材上に配置される。養液は凸条部材の側方部分に沿って流下され、苗根鉢には直接には接触しない。これにより、苗根鉢の培地が養液によって洗い流されることが防止される。

【0005】

特許文献１の養液栽培システムにおいては、栽培ベッドの底面及び凸条部材を覆うように親水性シートを敷設し、養液を親水性シートに浸潤させるようにしている。これにより、苗根鉢の培地部分も養液で浸潤され、植物が生育する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２０１７－１０４０２３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

親水性シートを用いる養液栽培システムにあっては、親水性シートの設置、除去、洗浄、消毒などの作業が必要である。

【0008】

本発明は、親水性シートを用いることなく効率よく植物を栽培することができる養液栽培システム及び栽培方法を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の要旨は次の通りである。

【0010】

[１] 栽培ベッドと、栽培ベンチとを有する養液栽培システムにおいて、
該栽培ベンチは、上面に勾配を有しており、
該栽培ベッドが、該栽培ベンチの上面に設置されることで、前記栽培ベッドの底面が勾配を有し、
該栽培ベッドの底面に、勾配方向に延在した凸条が設けられ、該凸条の上面が略水平となっており、
該凸条の上面が養液中に没するように該栽培ベッドに養液を溜めるための堰が設けられていることを特徴とする養液栽培システム。

【0011】

[２] 前記堰により溜められる養液の液面のレベルと前記凸条の上面のレベルとの差が１～１０ｍｍである[１]の養液栽培システム。

【0012】

[３] 前記凸条が複数列設けられている[１]又は[２]の養液栽培システム。

【0013】

[４] 前記栽培ベッドの底面を覆う防水シートが設けられているが、親水性シートは設けられていない[１]～[３]のいずれかの養液栽培システム。

【0014】

[５] 前記栽培ベッドの上に配置された、複数の植え穴を有する定植パネル板を備え、各植え穴が前記凸条の上方に位置する[１]～[４]のいずれかの養液栽培システム。

【0015】

[６] [１]～[５]のいずれかの養液栽培システムを用いた養液栽培方法。

【0016】

[７] [５]の養液栽培システムを用いた養液栽培方法であって、前記定植パネル板の植え穴を通して苗根鉢を凸条上に配置し、栽培ベッドに溜めた養液に苗根鉢の下部を浸して植物の栽培を行う養液栽培方法。

【発明の効果】

【0017】

本発明の養液栽培システム及び栽培方法によると、栽培ベッド上に親水性シートを敷設しないので、親水性シートの設置、除去、洗浄、消毒などの作業が不要となり、植物を効率よく栽培することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】実施の形態に係る養液栽培システムの栽培ベッドの断面斜視図である。

【図2】栽培ベッドの、図１のII－II線に沿う断面図である。

【図3】栽培ベッドの、図１のIII－III線に沿う断面図である。

【図4】栽培ベッドの断面斜視図である。

【図5】養液栽培システムの模式的な平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図１～５を参照して実施の形態について説明する。なお、本発明において、「養液」とは、植物の栽培に用いられる水であれば特に限定されないが、例えば、窒素、リン酸、カリウムなど何れかの肥料成分を含有する水であることが好ましい。

【0020】

図１の通り、この養液栽培システム１は、それぞれ発泡スチロール等の発泡プラスチック製の栽培ベッド２及び定植パネル板３と、栽培ベッド２上に敷設された防水シート（図示略）等を有する。親水性シートは用いられていない。

【0021】

栽培ベッド２の底面には、栽培ベッド２の長手方向に延在する凸条２ｔが設けられている。この実施の形態では、凸条２ｔは平行に複数条設けられているが、１条であってもよい。この凸条２ｔの上に植物（苗根鉢９）が載置される。

【0022】

苗根鉢とは、個別のポットやセルトレイで育苗される植物の根が、培地を抱え込むように網状に生長したものである。根が十分に生長し、しっかりと巻いた状態では、苗をポットやセルトレイから抜いても、苗根鉢に守られて培地が崩れにくい状態となることから、定植することが可能となる。培地は粒状であってもよい。

【0023】

栽培ベッド２は、上面が開放した一方向に延在する長函状であり、１対の長側壁２ａ，２ａと底板部２ｂとを有した上向きコの字形断面形状を有している。

【0024】

長側壁２ａ，２ａの上端面と内側面との交差角縁部は切欠状の段部２ｄとなっており、この段部２ｄに定植パネル板３の側縁が係合する。

【0025】

本実施形態の栽培ベッド２は、底板部２ｂの上面（栽培ベッド２の底面のうち、凸条２ｔ以外の面）の長手方向に勾配（流水勾配）をもたせるように、勾配が設けられた栽培ベンチ（図省略）上に設置され、凸条２ｔの上面が略水平に設置される形態としている。従って、図４に示す流水勾配下流側の凸条高さｈ_１は上流側の凸条高さｈ_２よりも大きい。凸条２ｔの上面は水平であることが好ましいが、ごくわずかな勾配（１／６６以内）を有していてもよい。

【0026】

凸条２ｔの幅ｗ_１(図４)は１５～５５ｍｍ、特に２５～４５ｍｍ程度が好ましい。また、凸条２ｔ同士の間隔ｗ_２は６０～９０ｍｍ特に６５～８５ｍｍ程度が好ましい。

【0027】

凸条２ｔ以外の栽培ベッド２の底板部２ｂ上を流水させるために、栽培ベンチに設ける勾配は１／７０～１／１５０特に１／７５～１／１２０程度が好ましい。

【0028】

栽培ベッド２の長手方向に間隔をおいて、堰２ｆが設けられている。堰２ｆは、栽培ベッド２の幅方向に延在している。堰２ｆ同士の間隔は、好ましくは０．８～１．２ｍ特に０．９～１．１ｍである。

【0029】

堰２ｆの高さは、当該堰２ｆよりも流水勾配上流側に溜まる液中に凸条２ｔが水没するように設定されている。好ましくは、該凸条２ｔの上面と液面との距離（凸条２ｔ上面の水深）は、１～５ｍｍ特に１～３ｍｍである。このような形態にすることで、定植後の苗を育てることに好適に用いることができる。

【0030】

栽培ベッド２及び定植パネル板３の長手方向の長さは限定されないが、例えば、５ｍ以上が好ましく、１０ｍ以上がより好ましい。また、該長さは、５０ｍ以下が好ましく、３０ｍ以下がより好ましい。

【0031】

定植パネル板３には、各凸条２ｔの上方位置に、長手方向に間隔をおいて複数の植え穴３ａが設けられている。長手方向における植え穴３ａ同士の間隔は、栽培される植物の種類などにより適宜設計することができ限定されないが、例えば６０～１００ｍｍ特に７５～９０ｍｍ程度が好ましい。図示の実施の形態では、凸条２ｔが５条設けられているので、植え穴３ａの列も５列となっているが、凸条２ｔの数及び植え穴３ａの数はこれに限定されない。

【0032】

植え穴３ａの形状は、図示するような、円筒形状のほか、角柱形状や、その他の形状であってもよい。

【0033】

防水シート（図示略）は、栽培ベッド２の長側壁２ａ，２ａの上端面及び内側面、及び底板部２ｂ上面を覆うように設けられている。防水シートは、栽培ベッド２の流水勾配上流端から下流端まで連続して敷設されている。防水シートは堰２ｆを乗り越えるようにして敷設されている。

【0034】

栽培ベッド２は、複数個突き合わせるようにして直列に繋ぎ合わされてもよい。この場合、防水シートは各栽培ベッド２に跨って連続して敷設される。これにより、栽培ベッド２同士の突き合わせ面からの漏水が防止される。

【0035】

最下流端の栽培ベッド２の下流端に排水路部材５(図２，３)が設置される。最下流端の堰２ｆをオーバーフローした養液が該排水路部材５に流入する。

【0036】

本発明の一実施形態においては、各栽培ベッド２に被せられた定植パネル板３の植え穴３ａを通して苗根鉢９を凸条２ｔの上に載せ、栽培ベッド２に溜められた養液中に苗根鉢９の下部を浸すことにより植物Ｐを堪液水耕栽培する。湛液水耕は養液に根を浸す方式である。養液中に苗根鉢９の下部を１～１０ｍｍ、特に１～５ｍｍ程度浸すことが好ましい。このように、堪液水耕栽培において、栽培ベンチに勾配を設けて、栽培ベッドの底板部２ｂが勾配を有するようにすると、栽培終了後の栽培ベッドの洗浄する際、洗浄後の汚水が勾配に沿って排水されるため、洗浄が容易になる。

【0037】

凸条２ｔの上面が水平となるよう、栽培ベンチ上に栽培ベッド２を設置することにより、各苗根鉢９の浸水深さが均一となる。このとき、苗根鉢９の浸水する部分と、定植パネル板３と水面との間の空間である湿気空間に維持される部分との高さの比率を１：１０～１：５とすることで、苗根鉢９へ養液が供給される領域に加えて、苗根鉢９から湿気中根が発生する領域が確保され、湿気中根の生育が安定する。また、凸条２ｔ間の栽培ベッド底板部２ｂに流水勾配をもたせるよう設置するので、養液が淀むことなく栽培ベッド２上をゆっくりと流水勾配に従って流れる。

【0038】

これにより、苗根鉢９の培地が、養液により洗い流されにくくなり、安定した栽培を実現することができる。特に、通常、湛液水耕栽培において、栽培ベッドの底面が勾配を有するように設置することはないため、上記のように、苗根鉢の培地が勾配を有することに起因して、流されやすくなることがなく、このような凸条２ｔを設ける必要がない。また、隣接する堰２ｆ、２ｆ間に保持する養液は１０～１５Ｌとし、供給する養液量を２～５Ｌ／分とすることで、３～５分間で養液が全量交換され、養液の汚染（微生物の繁殖など）を抑制することができる。隣接する堰２ｆ，２ｆ間における養液の平均流量は２～１２Ｌ／分特に５～１０Ｌ／分程度が好適である。前記範囲内であることで、凸条２ｔ上と、栽培ベッドの底面の、凸条２ｔ同士の間での流速が異なるため、苗根鉢９の培地がさらに洗い流されにくくなっている。

【0039】

上記の栽培ベッドに、タンク、配管、ポンプなどを有する養液循環機構を配置することにより、養液栽培システムとすることができる。図５は、養液栽培システムの一例を示す平面図である。

【0040】

図５では、ハウス内に複数の栽培ベッド２を複数個直列に接続して栽培ベッド列１０とし、この栽培ベッド列１０を複数列（図示では４列）配列して栽培ベッド群２０としている。なお、１つの栽培ベッド列１０にあっては、複数個の栽培ベッド２を直列に配列し、各栽培ベッド２に跨って防水シートを敷いている。これにより、栽培ベッド２同士の繋ぎ合わせ面からの漏水を防止している。１つの栽培ベッド列１０を構成する栽培ベッド２の数は５～１００個程度であるが、これに限定されない。

【0041】

各々の栽培ベッド列１０は、栽培ベッド２の凸条２ｔ以外の底板部２ｂが、長手方向の一端部から他端部に向けて流水勾配を有するように、栽培ベンチ（図示略）の上に設置されている。

【0042】

１つの栽培ベッド群２０に１個のタンク３３が付随して設置されている。この養液栽培システムには、循環する養液を貯留するタンク３３があり、タンク３３内の養液は、ポンプ３４、配管３５及び弁３６を介して各栽培ベッド列１０に供給される。

【0043】

植物が吸水した養液量に相当する水量をタンク３３に補給するために、原水タンク（図省略）、供給制御弁２５ａ、及び配管２５が設けられており、タンク３３に貯留される液量が常に一定となるように、フロートバルブであるボールタップ３１にて、タンク３３への給水量が制御される。

【0044】

各栽培ベッド列１０の末端部の排水路部材５から養液がタンク３３に戻るように流出流路３７が設けられている。

【0045】

この養液栽培システムでは、タンク３３に液肥を供給するために、濃厚液肥を貯留するタンク（図省略）、該液肥を供給するための供給制御弁２４ａ、及び配管２４が設けられている。循環養液の総肥料濃度は電気伝導度（ＥＣ）によって表わされる。タンク３３に、ＥＣ値を計測するセンサー部が装備されており、タンク３３内の養液のＥＣが一定値以下になった場合には、濃厚液肥が補給される。なお、養液栽培システムの液肥を供給する系統は、２種以上の濃厚液肥を貯留する２つのタンクから液肥が補給されることが好ましい。

【0046】

この養液栽培システムにあっては、親水性シートを用いていないので、親水性シートの設置、除去、洗浄、消毒などの作業が不要であり、植物Ｐを効率よく栽培することができる。

【符号の説明】

【0047】

１ 養液栽培システム
２ 栽培ベッド
２ｂ 底板部
２ｆ 堰
２ｔ 凸条
３ 定植パネル板
３ａ 植え穴
９ 苗根鉢
１０ 栽培ベッド列
２０ 栽培ベッド槽群
３１ ボールタップ
３３ タンク
３４ ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】