植物栽培装置及び果実冷却用シート
【課題】植物の短縮茎部分の局所的な温度管理が可能で、熱の散逸によるエネルギーロスが小さく且つ栽培植物に与える水分ストレスも小さい植物栽培装置の提供。
【解決手段】内部空間に培土が収納される培土槽５と、培土槽５に収容される培土が通根口５ｄから抜け落ちるのを防止する透根性シート６と、断熱材で形成され内部空間の下部に灌漑水Ｗを貯水し、上部に培土槽５が嵌入される断熱灌水槽４と、断熱材で形成され、培土槽５を閉蓋し、栽培植物の株元部分の茎が通過する植孔７ａが貫設された断熱蓋７と、培土槽５内を貫通して設けられた調温管８とを備えた。培土槽５からその下部の灌漑水中に植物の根の伸長させ、培土槽５を局所的に調温する構成としたことで、少量の培土でも栽培植物の水分ストレスは小さくでき、少量培土のため熱の散逸によるエネルギーロスが小さく、少エネルギーコストでの温度管理が可能となる。
【解決手段】内部空間に培土が収納される培土槽５と、培土槽５に収容される培土が通根口５ｄから抜け落ちるのを防止する透根性シート６と、断熱材で形成され内部空間の下部に灌漑水Ｗを貯水し、上部に培土槽５が嵌入される断熱灌水槽４と、断熱材で形成され、培土槽５を閉蓋し、栽培植物の株元部分の茎が通過する植孔７ａが貫設された断熱蓋７と、培土槽５内を貫通して設けられた調温管８とを備えた。培土槽５からその下部の灌漑水中に植物の根の伸長させ、培土槽５を局所的に調温する構成としたことで、少量の培土でも栽培植物の水分ストレスは小さくでき、少量培土のため熱の散逸によるエネルギーロスが小さく、少エネルギーコストでの温度管理が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イチゴ、アスパラガス、トルコギキョウ等の植物（以下「園芸植物」という。）を栽培する植物栽培装置に関し、特に、株元の局所的な温度管理が可能な植物栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イチゴ、アスパラガス、トルコギキョウ等のハウス栽培において、従来、ハウス内の温度管理は、ハウス内暖房や冷却水管による冷却などの手法が採られてきた。しかし、近年、エネルギー価格の高騰に伴い、生産農家における冷暖房費のコスト負担が問題となっている（例えば、非特許文献７等を参照）。
【０００３】
そこで、本発明者らは、冷暖房費のコスト負担を低減する栽培技術として、イチゴなどの地際に短縮形を形成するような園芸植物（以下「短縮茎植物」という。）における短縮茎の局所温度管理による栽培手法を開発・提案している（特許文献１、非特許文献１−５参照）。この短縮茎の局所温度管理による栽培手法では、イチゴのクラウン部に電熱線又は水冷チューブを接触又は極接近させ、クラウン部を直接加温又は冷却する。従って、ハウス内暖房を行う場合に比べて散熱ロスが極めて小さく、冷暖房費のコスト負担を大幅に低減させることができる。
【０００４】
このような短縮茎の局所温度管理による園芸植物を栽培する装置として、本発明者は特許文献１に記載の植物栽培装置を提案している。特許文献１に記載の植物栽培装置は、電熱線を植物体の短縮茎に接触乃至ほぼ接触させた状態で配置し、この電熱線により短縮茎を直接加温するようにしたものである。
【０００５】
また、イチゴの株元部分を局所的に冷却する栽培装置として、特許文献２に記載のイチゴ栽培冷却装置が考案されている。特許文献２のイチゴ栽培冷却装置は、培地を充填した栽培ベッドの培地地表面上に、イチゴ株の列に沿って冷却水管を敷設し、更にその上から遮蔽シートで覆ってイチゴ株の株元に冷却空間を形成することによって、イチゴの短縮茎部分を局所的に冷却するようにしたものである。
【特許文献１】特開２００５-２３７３７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２７２２６２号公報
【非特許文献１】曽根一純, 沖村誠, 北谷恵美 (農研機構 九沖農研(久留米)), 伏原肇,「クラウン部局部冷却が四季成性イチゴの夏秋季の生育・開花・果実品質に及ぼす影響」,園芸学会雑誌 別冊 Vol.74, No.1, Page306 (2005.04.03)
【非特許文献２】壇和弘, 大和陽一, 曽根一純, 沖村誠, 松尾征徳 (農研機構 九沖農研) ,「イチゴのクラウン部局部温度制御が連続出らい性に及ぼす影響」,園芸学会雑誌 別冊 Vol.74, No.2, Page170 (2005.10.01)
【非特許文献３】曽根一純, 壇和弘, 沖村誠, 北谷恵美 (農業・生物系特定産業技術研究機構 九沖農研セ) ,「四季成イチゴにおけるクラウン部の管理温度の違いが連続出蕾性に及ぼす影響」, 園芸学研究 Vol.6, 別冊1, Page423 (2007.03.24)
【非特許文献４】壇和弘, 曽根一純, 沖村誠 (農研機構 九沖農研) ,「クラウン部の局部温度制御が促成イチゴの連続出蕾性に及ぼす影響」,園芸学研究,Vol.6, 別冊1, Page428 (2007.03.24)
【非特許文献５】曽根一純, 沖村誠, 壇和弘, 北谷恵美 (農業技術研究機構 九州沖縄農研セ) ,「クラウン部冷却による四季成り性イチゴの連続出蕾性と果実肥大の向上効果」,九州沖縄農業研究成果情報,No.22, Page275-276 (2007.08.24)
【非特許文献６】H. de Kroon, E.J.W.Visser編、森田茂紀，田島亮介監訳、「根の生態学」，シュプリンガー・ジャパン株式会社，２００８年２月発行，pp.39-42.
【非特許文献７】佃公仁子，大隈満，胡柏，「損益分岐点分析等を使ったイチゴ高設栽培方式の比較に関する研究」，愛媛大学農学部紀要, 51, pp.1-8, 2006年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１，２の技術を組み合わせれば、園芸植物の株元部分の局所的な加温・冷却管理を行うことが可能となり、冷暖房費のコスト負担を大幅に低減することが可能である。
【０００７】
ところで、特許文献２記載の植物栽培装置は、栽培植物の株元近傍の空間に着目し、その空間の冷却を行うものである。この場合、冷却水管の冷気は栽培植物の株元近傍の空間を冷却すると同時に栽培ベッド内の培地も冷却する。従って、培地の熱容量が大きいとその分だけ余分な冷却が必要となり無駄に散逸消費されるエネルギーが大きくなる。
【０００８】
そこで、栽培ベッドの体積をなるべく小さくして培地の熱容量をできるだけ小さくすることが考えられる。しかしながら、培地の体積が小さくなると、培地は乾燥しやすくなり、非灌水時の培地の保水量の変動が大きくなる。これにより、栽培植物株の受ける水分ストレスが増加し、栽培植物の草勢が低下するという悪影響が顕著になる。すなわち、栽培植物の草勢を高く維持して収量を増加させるためには、栽培ベッドはある程度の大きさが必要であり、散逸消費されるエネルギーのロスをある程度以上低減することが難しいという課題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、園芸植物の株元部分の局所的な温度管理が可能であり、温度管理における熱の散逸消費によるエネルギーロスが小さく、且つ栽培植物に与える水分ストレスも小さくすることが可能な植物栽培装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る植物栽培装置の第１の構成は、栽培植物の根が通根可能な複数の通根口が形成された底壁、該底壁の縁部から上方に向かって立設する側壁を備え、上方が開口しており、該側壁及び底壁で囲まれる内部空間に培土が収納される培土槽と、前記培土槽の内部空間の底面に敷設され、前記培土槽内に収容される培土が前記通根口から抜け落ちるのを防止するとともに、該培土に植栽される栽培植物の根が通過可能な透根性シートと、断熱材で形成された底壁及び側壁を備え、該側壁及び底壁で囲まれる内部空間の下部に灌漑水を貯水するとともに、該内部空間の上部に前記培土槽が嵌入される断熱灌水槽と、断熱材で形成され、前記培土槽の上方開口部を閉蓋するとともに、前記培土槽に植栽される栽培植物の株元部分の茎が通過可能な径の植孔が貫設された閉蓋部材と、前記培土槽内を貫通して設けられた、調温流体が流通可能な調温管と、を備えてなることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、培土槽内の培土に栽植された栽培植物は、生長するに従って培土内に根を張り巡らせるとともに、透根性シートと通って通根口から培土槽の下部に伸長し、途中の空気層を経て断熱灌水槽の下部に貯留された灌漑水に達して灌漑水中にも根を張り巡らす。ここで、栽培植物の根のうち、培土中に張り巡らされた根は主として養分吸収を担い、空気層中の根は酸素を吸収し、そして灌漑水中に張った根は主に水分吸収を担うというように機能分化すると考えられる。実際に栽培実験を行ったところ、培土内の根は養分吸収のための細かい支根が緻密に発達するのに対して、灌漑水中の根は支根が比較的疎らとなるのが観察される。このように根が機能分化して発達すると、栽培植物は、常に断熱灌水槽の下部の灌漑水により灌水された状態となるため、栽培植物に加わる水分ストレスは低減される。従って、培地体積を小さくして保水容量を減少させても栽培植物に及ぼされる水分ストレスはあまり大きくはならないため、培地の保水容量と切り離して培地量を調整することができ、培地の量を減少させることができる。このことは、栽培植物の草勢を低下させることなく培地の加温・冷却の際に散逸消費されるエネルギーロスを低減することが可能であることを意味する。そして、本発明では、さらに培土槽内の少量の培地とその上の株元空間のみを調温管により局所的に調温するため、加温や冷却に必要なエネルギーが少なくなり、温度管理における熱の散逸によるエネルギーロスを極力低く抑えることが可能となる。
【００１２】
また、培土槽は断熱灌水槽の上部に嵌入されるため、培土槽のみを断熱灌水槽から切り離して運搬・移動することが可能である。故に、幼育時に培土槽を用いて他の場所で育苗を行った後に、成長した栽培植物の苗を培土槽ごと断熱灌水槽に設置して植物栽培を行うことも可能であり、植物栽培における作業者の労力の低減が図られる。
【００１３】
ここで、「培土槽」としては、底部に多数の通根口が貫設されたプラスチックトレイなどを使用することができる。具体的には、底面に多数の穴が形成された育苗箱のようなものが使用可能である。「透根性シート」とは、栽培植物の根が透過可能なシートをいい、例えば、ワリフなどが使用可能である。「調温流体」としては、通常は水（水道水や井水など）を使用するが、水以外の流体を使用してもよい。「調温管」としては、通常の樹脂製のホースや金属製の管の他、２本のホースを平行に連結した２連チューブなどを使用することが可能である。
【００１４】
本発明に係る植物栽培装置の第２の構成は、前記第１の構成に於いて、前記断熱灌水槽は、その内部空間の下部に貯水される灌漑水の水面が、その内部空間の上部に嵌入される培土槽の裏面と接触しない高さとなるように水位調節する排水口が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、断熱灌水槽の下部に貯水される灌漑水が培土槽を直接浸水することがなくなるため、培土性の保水量が過度に大きくなることが防止され、根腐れによる栽培植物の生育障害が生じることを防止できる。この場合、培土槽の水分については、散水や点滴灌水チューブなどによって適度に調整することができる。
【００１６】
本発明に係る植物栽培装置の第３の構成は、前記第１又は２の構成に於いて、前記培土槽内を貫通して設けられ、該培土槽に収容される培土に灌水を供給する灌水チューブを備えたことを特徴とする。
【００１７】
この構成により、灌水チューブによって培土槽内の培土の水分を調整することができるので、散水などの水分供給に比べて省力化でき、且つ各栽培植物に適量だけ一様に給水することが可能となる。特に、培土が少量の場合、培土への過度の給水は、培土内の養分の流亡を生じる。従って、散水管を用いて、養分の流亡を生じない程度の適量の灌水をきめ細かく行うことで、少量培土での栽培が容易となる。
【００１８】
ここで、「灌水チューブ」としては、点滴灌水チューブを使用することもできる。点滴灌水チューブを使用すれば、培土に常に一定の水分を与えると共に、養分の流亡を最小限にすることが容易である。
【００１９】
本発明に係る植物栽培装置の第４の構成は、前記第１乃至３の何れか一の構成に於いて、前記調温管は、往路用チューブと復路用チューブを連結し一体化した２連チューブであることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、２連チューブの一端側の往路用チューブから調温流体を送液し、２連チューブの他端側において往路用チューブと復路用チューブとを接続して復路用チューブへ調温流体が送流されるようにし、前記２連チューブの一端側の復路用チューブから排液する。これにより、灌水の配管が簡略化され、植物栽培装置の組み立てや保守が容易となる。また、２連チューブの全体を通して加温又は冷却の温度を略一様にすることができ、温度管理も容易となる。
【００２１】
本発明に係る植物栽培装置の第５の構成は、前記第１乃至４の何れか一の構成に於いて、前記調温管に並列して設けられた電熱線を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この構成により、調温管飲のみでは加温に要する熱量が不足する場合には、電熱線に通電して加温することが可能となる。例えば、調温液体に井水を使用する場合、冬場には井水のみでは培地加温の熱量として不足する場合があり、かかる場合には電熱線で加温することで補熱することができる。
【００２３】
本発明に係る植物栽培装置の第６の構成は、前記第１乃至５の何れか一の構成に於いて、前記培土層の左右両側の全長に渡り配設され、透水性の不織布からなる透水層及び前記透水層の表面に展着され不透水性の可撓性薄板からなる遮水層を備えた果実冷却用シートを備え、前記果実冷却用シートは、その中央部が前記灌水槽の側壁内側と前記培土層の側壁外側との間に挟持され、その下端が前記灌水槽下部に貯水される灌漑水に水没し、その上端が前記培土層の側壁上縁から外側に向かって延出することを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、果実冷却用シートの裏面の透水層では、毛管現象によって、灌漑水に水没された下端から水が吸い上げられて透水層全体が湿潤される。そして、湿潤された透水層から水が蒸発し、果実冷却用シートはその気化熱によって冷却される。果実冷却用シートの表面には不透水性の可撓性薄板が展着されており、表面が水で濡れることはない。従って、果実冷却用シートの表面に栽培植物の果実を載せて栽培することで果実の自然冷却を行うことができる。
【００２５】
例えば、栽培植物としてイチゴを栽培する場合、イチゴの果柄を培土槽の両側に伸長させ、果実が果実冷却用シートの表面に載るようにする。一般に、イチゴは花が咲いてから収穫までの日数は温度で左右される。高温時には極めて短期間で収穫となり、果実品質（小玉化、酸味が強くなり糖度が低くなる）が低下する。また着色も進みすぎていわゆるどす黒く仕上がり、商品価値を著しく劣化させる。そこで、上記果実冷却用シートによって果実を冷却することで、果実品質の低下や商品価値の低下を防止できる。また、収穫時の果実温度が流通段階の品質低下に大きく影響するが、果実温度が低い状態で収穫できるので、収穫後の品質劣化も抑えられる。すなわち、果実冷却用シートにより、果実冷却用シートに接触している果実の温度を低く制御できるので、果実品質の向上、流通ロスの低減が実現することで、収益の向上にも繋がる。
【００２６】
本発明に係る植物栽培装置の第７の構成は、前記第６の構成に於いて、前記果実冷却用シートは、前記遮水層の表面に、高密度エチレン系の不織布が、０．５〜１０ミクロンの口径のポリエチレンの連続性極細繊維に高熱を加えて結合、調製された水蒸気透過性の不織布が展着されていることを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、果実冷却用シート上に載せられて冷却される果実は、直接的には果実冷却用シート表面の上記高密度エチレン系の不織布に接触する。この高密度エチレン系の不織布は、水蒸気を透過するため、果実の接触面から蒸散する水蒸気を効果的に大気中に放散させ、果実の冷却効果を高める。
【００２８】
ここで、「高密度エチレン系の不織布が、０．５〜１０ミクロンの口径のポリエチレンの連続性極細繊維に高熱を加えて結合、調製された水蒸気透過性の不織布」としては、例えば、タイベックス（登録商標）などを使用することができる。
【００２９】
本発明に係る果実冷却用シートの第１の構成は、上記第６の構成の植物栽培装置に使用される果実冷却用シートであって、透水性の不織布からなる透水層と、前記透水層の表面に展着され、不透水性の可撓性薄板からなる遮水層と、を備えたことを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る果実冷却用シートの第２の構成は、本発明に係る果実冷却用シートの第１の構成は、上記第７の構成の植物栽培装置に使用される果実冷却用シートであって、透水性の不織布からなる透水層と、前記透水層の表面に展着され、不透水性の可撓性薄板からなる遮水層と、前記遮水層の表面に展着され、高密度エチレン系の不織布が、０．５〜１０ミクロンの口径のポリエチレンの連続性極細繊維に高熱を加えて結合、調製された水蒸気透過性の不織布と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明に係る植物栽培装置によれば、培土槽の下部に灌漑水を貯水し、培土槽からその下部の灌漑水中に栽培植物の根の伸長させると共に、培土槽を局所的に調温する構成としたことで、少量の培土でも栽培植物の水分ストレスは小さくできる。従って、少量の培土の温度調節によって栽培植物の短縮茎付近の温度を局所的に温度管理できるため、温度管理における熱の散逸によるエネルギーロスが小さく、少ないエネルギーコストで栽培植物の温度管理が可能となる。
【００３２】
また、培土槽は断熱灌水槽の上部に嵌入されているだけなので、培土槽のみを取り外して移動させることができる。従って、培土槽の移動が容易にできる。また、栽培後の培土の回収作業が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本発明の実施例１に係る植物栽培装置１の全体斜視図である。本実施例の植物栽培装置１は、地面Ｇ上に設置された架台２の上に、栽培槽３を地面Ｇから離して高設している。
【００３５】
図２に、栽培槽３の要部断面図を示す。栽培槽３は、断熱灌水槽４、培土槽５、透根性シート６、閉蓋部材７、調温管８、灌水チューブ９、電熱線１０、果実冷却用シート１１，１１、排水管１２を備えている。
【００３６】
断熱灌水槽４は、断熱材により形成された底壁４ａ及び側壁４ｂを備えた縦長溝箱状に形成されており、その上面は開口している。底壁４ａ及び側壁４ｂで囲まれた内部空間の下部には、灌漑水Ｗが貯水されている。また、断熱灌水槽４の底壁４ａの一カ所には、灌漑水の水位を調節するための排水管１２が設けられている。排水管１２は、その上部の排水口の高さを調節可能なように、上下に動かすことができる。
【００３７】
断熱灌水槽４の内部空間上部には、培土槽５が嵌入されている。培土槽５は、底壁５ａと、底壁５ａの縁部から上方に向かって立設する側壁５ｂを備えた縦長平箱状に形成されており、その上方が開口している。培土槽５の内部には、栽培植物を植栽するための培土Ｓが充填される。培土槽５の底壁５ａには、多数の通根口５ｄが貫設されている。これにより、また、側壁５ｂの上縁部には、外側に向かってフランジ５ｃが形成されている。このフランジ５ｃを断熱灌水槽４の側壁４ｂの上端に掛置することにより、培土槽５は断熱灌水槽４の内部空間上部に固定される。
【００３８】
ここで、断熱灌水槽４としては、一般に市販されている育苗トレイを使用することができる。図３にその一例を示す。
【００３９】
尚、前記排水管１２の上部の排水口の高さは、断熱灌水槽４内の灌漑水Ｗの水面が、培土槽５の裏面と接触しない高さとなるように調節されている。
【００４０】
培土槽５の底壁５ａの上面には、透根性シート６が敷設されている。透根性シート６は、培土槽５内に収容される培土Ｓが通根口５ｄから抜け落ちるのを防止する。同時に、透根性シート６は、該培土Ｓに植栽される栽培植物の根が伸長する際に通過することができる。透根性シート６としては、例えば、ポリエチレン製のワリフを用いることができる。ワリフとは、タテウエブ（縦方向に延伸、強化された細目状スプリットウエブ）とヨコウエブ（横方向に延伸、強化された細目状スプリットウエブ）を連続的供給し、拡幅積層しながら熱融着して得られるポリオレフィン系樹脂の不織布をいう。ワリフの表面には、直径約０．３〜２．０ｍｍ程度の穴が多数形成されており、植物の根の根冠はこの穴を貫通することが可能である。ワリフは、通気性、通水性、耐候性に優れ、高い強度を有する。
【００４１】
培土槽５の上方の開口は、閉蓋部材７により閉蓋されている。閉蓋部材７は、発泡スチロール等の断熱材により形成されている。尚、閉蓋部材７としては、断熱性のあるシート状の部材を使用することも可能である。閉蓋部材７には、所定の間隔で、培土槽５に植栽される栽培植物の株元部分の茎が通過可能な径の植孔７ａが複数貫設されている。
【００４２】
さらに、培土槽５の内部を貫通して、調温水が流通可能な調温管８と、培土Ｓに灌水を供給する灌水チューブ９とが敷設されている。調温管８及び灌水チューブ９は、培土Ｓの表面に敷設してもよいし、培土Ｓに埋設するように敷設してもよい。図１，２では、調温管８を培土Ｓに埋設して敷設した例を示している。
【００４３】
本実施例では、調温管８として、往路用チューブ８ａと復路用チューブ８ｂを連結し一体化した２連チューブを使用している。図４に、２連チューブの斜視図を示す。２連チューブは、その一端側に於いて、往路用チューブ８ａに調温水を給水し、復路用チューブ８ｂから調温水を排水する。２連チューブの他端側は、図４（ｂ）に示したように、ターミナル８ｃを接続して、往路用チューブ８ａから復路用チューブ８ｂへ調温水が循環するように終端する。このような２連チューブを用いれば、調温管８の全長に渡って加温又は冷却温度を略一定にすることができるとともに、調温管８の敷設作業も容易となる。
【００４４】
灌水チューブ９としては、本実施例に於いては、点滴灌水チューブを使用する。
【００４５】
また、２連チューブの往路用チューブ８ａと復路用チューブ８ｂとの間には、内部空間８ｄが形成されており、この内部空間８ｄに電熱線１０が通されている。
培土槽５内を加温する際に、調温管８に流通する調温水からの給熱量だけでは不足の場合、電熱線１０に通電して補熱することができる。
【００４６】
培土槽５の上縁部の左右両側には、その全長に渡って果実冷却用シート１１が配設されている。果実冷却用シート１１は、図５に示すように、透水層１１ａ、遮水層１１ｂ、及び透気層１１ｃの３層構造とされている。透水層１１ａは、透水性の不織布で構成されている。透水層１１ａの表面に展着された遮水層１１ｂは、プラスチック・フィルムなどの不透水性の可撓性薄板により構成されている。遮水層１１ｂの表面に展着された透気層１１ｃは、高密度エチレン系の不織布が、０．５〜１０ミクロンの口径のポリエチレンの連続性極細繊維に高熱を加えて結合、調製された水蒸気透過性の不織布で構成されている。透気層１１ｃの素材としては、タイベックス（登録商標）を使用することができる。
【００４７】
果実冷却用シート１１は、中央部を断熱灌水槽４の側壁４ｂの内側と培土槽５の側壁５ｂの外側との間に挟持した状態で固定される。果実冷却用シート１１の下端は、断熱灌水槽４の下部に貯水される灌漑水Ｗに水没させる。また、果実冷却用シート１１の上端は、培土槽５の側壁５ｂの上縁から外側に向かって１０〜２０ｃｍ程度延出させた状態とする。
【００４８】
以上のように構成された本実施例に係る植物栽培装置１について、以下それによる栽培方法について説明する。以下では、栽培植物の一例として、イチゴを例に採って説明する。
【００４９】
１０月上旬〜１１月上旬頃から果実の収穫を開始できるようにイチゴを栽培する場合、一般に、５月中旬から６月下旬にかけて採苗したイチゴの幼苗を、約２ヶ月間程度ポットで育苗した後、これらの苗を７月中旬〜８月上旬頃に低温短日条件下で花芽分化促進処理を行う。これにより、頂花房の花芽分化が生じる。その後８月上旬〜９月上旬にかけてハウス内の圃場又は高設栽培棚に定植し、ハウス栽培を行う。これにより頂花房が開花・結実して、１０月上旬〜１１月上旬頃から果実の収穫が可能となる。
【００５０】
しかしながら、圃場又は高設栽培棚に定植する８月上旬〜９月上旬は気温が高いため、定植後気温が高い間は第２花房以降の花芽分化が生じない。そのため、１０月上旬〜１１月上旬に最初の果実の収穫が終わった後に、次の果実の収穫までに１ヶ月以上も収穫できない期間が生じる。また、１１月下旬から２月にかけては、逆にハウス内の気温が低下し、イチゴ株の草勢が低下する。
【００５１】
そこで、定植後のハウス栽培期間において、本実施例に係る植物栽培装置１によるイチゴ株の短縮茎部分（以下「クラウン」という。）の温度管理が行われる。
【００５２】
図６は、植物栽培装置１によりイチゴ株Ｐ１，Ｐ２を栽培している状態を表す図である。イチゴ株Ｐ１，Ｐ２は、培土槽５内に充填された培土Ｓに植栽される。この際、培土槽５内には、イチゴ株Ｐ１，Ｐ２の株元の短縮茎部分（クラウンＣ１，Ｃ２）が、培土槽５内に収まる程度に培土を充填する。イチゴ株Ｐ１，Ｐ２のクラウンＣ１，Ｃ２よりも上の部分は、閉蓋部材７の植孔７ａを通して外気に露出する。
【００５３】
培土槽５の底壁５ａ及び側壁５ｂと閉蓋部材７とで囲繞された内部空間は、調温管８又は電熱線１０によって温度調節がされる。従って、イチゴ株Ｐ１，Ｐ２は、クラウンＣ１，Ｃ２部分と培土Ｓ内の根の部分が局所的に温度管理される。
【００５４】
培土Ｓには、灌水チューブ９によって、養液が点滴灌水されるため、常に適量の保水量に保水される。
【００５５】
イチゴ株Ｐ１，Ｐ２の根系Ｒ１，Ｒ２は、肥料分の多い培土Ｓ内に良く発達し、多数の細かい側根が発生する。一方、根系Ｒ１，Ｒ２は、透根性シート６と通根口５ｄを通過して、その下部の空気層を下方に向かっても伸長して断熱灌水槽４の下部に貯水された灌漑水Ｗ内に達し、灌漑水Ｗ内にも根系Ｒ１，Ｒ２が発達する。
【００５６】
このように、養分濃度の不均一な系では、根の生長は、養分が豊富な培土Ｓの方が、養分の少ない灌漑水Ｗ内よりも促進されるため（非特許文献６参照）、側根の量は、培土Ｓ内の方が灌漑水Ｗ内よりも圧倒的に多くなる。そのため、培土Ｓ内に発達した根系Ｒ１，Ｒ２は、主として培土Ｓ内の肥料分を吸収する役割を担う。一方、灌漑水Ｗ内に発達した根系Ｒ１，Ｒ２は、主として必要な水分を吸収する役割を担う。
【００５７】
イチゴ株Ｐ１，Ｐ２が生長し多数の葉が展開してくると、葉からの蒸散量が増加するため、イチゴ株Ｐ１，Ｐ２は多量の水分が必要となる。本実施例の植物栽培装置１では、この必要な水分は、断熱灌水槽４下部の灌漑水Ｗにより豊富に供給される。従って、イチゴ株Ｐ１，Ｐ２に加わる水分ストレスは低減される。
【００５８】
また、灌漑水Ｗによりイチゴ株Ｐ１，Ｐ２に水分が供給されるため、培土Ｓの保水量は少なくてもよい。そのため、培土Ｓの体積を小さくすることができる。すなわち、培土槽５の内部容積を小さくできる。培土Ｓの内部容積が小さいほど、熱の散逸によるエネルギーロスが小さく、調温管８又は電熱線１０による加温又は冷却に必要なエネルギーを低減させることができる。従って、全体として少ないエネルギー消費量で、栽培上必要な温度管理を行うことが可能となる。
【００５９】
以上のように、本実施例の植物栽培装置１により、イチゴ株の水分ストレスが低減され、且つ少ない消費エネルギーでクラウン部の温度管理が可能となる。低水分ストレス環境下で温度管理を行うことで、８月上旬〜９月上旬の高温期でも、調温管８によりクラウン部の冷却を行って花芽分化率を向上させることができ、最初の果実（頂花房由来の果実）の収穫から次の果実の収穫までの低収穫期間を無くし、果実の収量を増加させることができる。
【００６０】
また、１１月下旬から２月にかけての低温期には、調温管８又は電熱線１０の熱によりクラウン部の加温を行ってイチゴ株の草勢を維持し、果実収量を増加させることができる。
【００６１】
一方、イチゴ株Ｐ１，Ｐ２の花芽分化後、花柄（果柄）が伸長してその先端に開花・結実する。イチゴ株Ｐ１，Ｐ２の花の受粉後、果実が肥大してくると、果柄は垂れ下がり果実冷却用シート１１の表面に載置した状態となる。果実冷却用シート１１上に接触すた状態となった果実は、果実冷却用シート１１の裏面の透水層１１ａから蒸発する水の気化熱によって冷却される。果実冷却用シート１１の表面は、遮水層１１ｂにより裏面の水分が透過することはないため、果実が直接水に濡れることはなく、水濡れによる腐蝕は防止される。
【００６２】
ここで、一般に、イチゴの開花から果実収穫までの日数は温度で左右されることが知られている。従って、高温時には極めて短期間での収穫となり、小玉化、酸味の増加、糖度の低下等の果実品質の低下が生じる。また、高温時には果実の着色も進みすぎて暗赤色となり、果実の商品価値も著しく低下する。更に、果実収穫時に果実温度が高いと、流通段階の果実の鮮度低下も促進される。
【００６３】
そこで、上述のように果実冷却用シート１１によって、栽培期間中に終始果実を冷却することにより、果実の成熟期間を遅らせて良品質の果実の生産が可能となる。
【実施例２】
【００６４】
図７は、本発明の実施例２に係る植物栽培装置１の要部断面図である。図７において、図２と同様の部分については、同一の符号を付して説明は省略する。本実施例においては、灌水槽４の外側にある果実冷却用シート１１の曲撓部１１ｄは、灌水槽４の側に向かって下向きに巻き込まれている。曲撓部１１ｄは、その最下点１１ｅが灌水槽４内の灌漑水Ｗの水面より下に位置し、その先端１１ｆは灌漑水Ｗの水面より上に位置するように設置されている。果実冷却用シート１１は、図５と同様のものが使用されており、透水層１１ａが下向き（内側）となるように設置されている。
また、本実施例では、閉蓋部材７として、表面にアルミ反射剤が展着された断熱性のシートを使用している。
毛管現象によって、断熱灌水槽４内の下部に貯められた灌漑水Ｗが、透水層１１ａ内に吸い上げられ、曲撓部１１ｄの透水層１１ａまで灌漑水で湿潤される。ここで、余分な水は、灌漑水Ｗの水面よりも低位に位置する曲撓部１１ｄの透水層１１ａに貯留される。従って、この曲撓部１１ｄに貯留される水も、果実を冷却するための冷却水として機能するため、効率よく果実温度を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例１に係る植物栽培装置１の全体斜視図である。
【図２】図１の栽培槽３の要部断面図である。
【図３】栽培槽３の一例を示す斜視図である。
【図４】２連チューブの斜視図である。
【図５】果実冷却用シート１１の構造を表す図である。
【図６】植物栽培装置１によりイチゴ株を栽培している状態を表す図である。
【図７】本発明の実施例２に係る植物栽培装置の要部断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 植物栽培装置
２ 架台
３ 栽培槽
４ 断熱灌水槽
４ａ 底壁
４ｂ 側壁
５ 培土槽
５ａ 底壁
５ｂ 側壁
５ｃ フランジ
５ｄ 通根口
６ 透根性シート
７ 閉蓋部材
７ａ 植孔
８ 調温管
８ａ 往路用チューブ
８ｂ 復路用チューブ
８ｃ ターミナル
８ｄ 内部空間
９ 灌水チューブ
１０ 電熱線
１１ 果実冷却用シート
１１ａ 透水層
１１ｂ 遮水層
１１ｃ 透気層
１１ｄ 曲撓部
１１ｅ 最下点
１１ｆ 先端
１２ 排水管
Ｇ 地面
Ｗ 灌漑水
Ｓ 培土
Ｐ１，Ｐ２ イチゴ株
Ｒ１，Ｒ２ 根系
Ｃ１，Ｃ２ クラウン
Ｂ１，Ｂ２ 果柄
Ｆ１，Ｆ２ 果実
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イチゴ、アスパラガス、トルコギキョウ等の植物（以下「園芸植物」という。）を栽培する植物栽培装置に関し、特に、株元の局所的な温度管理が可能な植物栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
イチゴ、アスパラガス、トルコギキョウ等のハウス栽培において、従来、ハウス内の温度管理は、ハウス内暖房や冷却水管による冷却などの手法が採られてきた。しかし、近年、エネルギー価格の高騰に伴い、生産農家における冷暖房費のコスト負担が問題となっている（例えば、非特許文献７等を参照）。
【０００３】
そこで、本発明者らは、冷暖房費のコスト負担を低減する栽培技術として、イチゴなどの地際に短縮形を形成するような園芸植物（以下「短縮茎植物」という。）における短縮茎の局所温度管理による栽培手法を開発・提案している（特許文献１、非特許文献１−５参照）。この短縮茎の局所温度管理による栽培手法では、イチゴのクラウン部に電熱線又は水冷チューブを接触又は極接近させ、クラウン部を直接加温又は冷却する。従って、ハウス内暖房を行う場合に比べて散熱ロスが極めて小さく、冷暖房費のコスト負担を大幅に低減させることができる。
【０００４】
このような短縮茎の局所温度管理による園芸植物を栽培する装置として、本発明者は特許文献１に記載の植物栽培装置を提案している。特許文献１に記載の植物栽培装置は、電熱線を植物体の短縮茎に接触乃至ほぼ接触させた状態で配置し、この電熱線により短縮茎を直接加温するようにしたものである。
【０００５】
また、イチゴの株元部分を局所的に冷却する栽培装置として、特許文献２に記載のイチゴ栽培冷却装置が考案されている。特許文献２のイチゴ栽培冷却装置は、培地を充填した栽培ベッドの培地地表面上に、イチゴ株の列に沿って冷却水管を敷設し、更にその上から遮蔽シートで覆ってイチゴ株の株元に冷却空間を形成することによって、イチゴの短縮茎部分を局所的に冷却するようにしたものである。
【特許文献１】特開２００５-２３７３７１号公報
【特許文献２】特開２００２−２７２２６２号公報
【非特許文献１】曽根一純, 沖村誠, 北谷恵美 (農研機構 九沖農研(久留米)), 伏原肇,「クラウン部局部冷却が四季成性イチゴの夏秋季の生育・開花・果実品質に及ぼす影響」,園芸学会雑誌 別冊 Vol.74, No.1, Page306 (2005.04.03)
【非特許文献２】壇和弘, 大和陽一, 曽根一純, 沖村誠, 松尾征徳 (農研機構 九沖農研) ,「イチゴのクラウン部局部温度制御が連続出らい性に及ぼす影響」,園芸学会雑誌 別冊 Vol.74, No.2, Page170 (2005.10.01)
【非特許文献３】曽根一純, 壇和弘, 沖村誠, 北谷恵美 (農業・生物系特定産業技術研究機構 九沖農研セ) ,「四季成イチゴにおけるクラウン部の管理温度の違いが連続出蕾性に及ぼす影響」, 園芸学研究 Vol.6, 別冊1, Page423 (2007.03.24)
【非特許文献４】壇和弘, 曽根一純, 沖村誠 (農研機構 九沖農研) ,「クラウン部の局部温度制御が促成イチゴの連続出蕾性に及ぼす影響」,園芸学研究,Vol.6, 別冊1, Page428 (2007.03.24)
【非特許文献５】曽根一純, 沖村誠, 壇和弘, 北谷恵美 (農業技術研究機構 九州沖縄農研セ) ,「クラウン部冷却による四季成り性イチゴの連続出蕾性と果実肥大の向上効果」,九州沖縄農業研究成果情報,No.22, Page275-276 (2007.08.24)
【非特許文献６】H. de Kroon, E.J.W.Visser編、森田茂紀，田島亮介監訳、「根の生態学」，シュプリンガー・ジャパン株式会社，２００８年２月発行，pp.39-42.
【非特許文献７】佃公仁子，大隈満，胡柏，「損益分岐点分析等を使ったイチゴ高設栽培方式の比較に関する研究」，愛媛大学農学部紀要, 51, pp.1-8, 2006年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１，２の技術を組み合わせれば、園芸植物の株元部分の局所的な加温・冷却管理を行うことが可能となり、冷暖房費のコスト負担を大幅に低減することが可能である。
【０００７】
ところで、特許文献２記載の植物栽培装置は、栽培植物の株元近傍の空間に着目し、その空間の冷却を行うものである。この場合、冷却水管の冷気は栽培植物の株元近傍の空間を冷却すると同時に栽培ベッド内の培地も冷却する。従って、培地の熱容量が大きいとその分だけ余分な冷却が必要となり無駄に散逸消費されるエネルギーが大きくなる。
【０００８】
そこで、栽培ベッドの体積をなるべく小さくして培地の熱容量をできるだけ小さくすることが考えられる。しかしながら、培地の体積が小さくなると、培地は乾燥しやすくなり、非灌水時の培地の保水量の変動が大きくなる。これにより、栽培植物株の受ける水分ストレスが増加し、栽培植物の草勢が低下するという悪影響が顕著になる。すなわち、栽培植物の草勢を高く維持して収量を増加させるためには、栽培ベッドはある程度の大きさが必要であり、散逸消費されるエネルギーのロスをある程度以上低減することが難しいという課題があった。
【０００９】
そこで、本発明の目的は、園芸植物の株元部分の局所的な温度管理が可能であり、温度管理における熱の散逸消費によるエネルギーロスが小さく、且つ栽培植物に与える水分ストレスも小さくすることが可能な植物栽培装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る植物栽培装置の第１の構成は、栽培植物の根が通根可能な複数の通根口が形成された底壁、該底壁の縁部から上方に向かって立設する側壁を備え、上方が開口しており、該側壁及び底壁で囲まれる内部空間に培土が収納される培土槽と、前記培土槽の内部空間の底面に敷設され、前記培土槽内に収容される培土が前記通根口から抜け落ちるのを防止するとともに、該培土に植栽される栽培植物の根が通過可能な透根性シートと、断熱材で形成された底壁及び側壁を備え、該側壁及び底壁で囲まれる内部空間の下部に灌漑水を貯水するとともに、該内部空間の上部に前記培土槽が嵌入される断熱灌水槽と、断熱材で形成され、前記培土槽の上方開口部を閉蓋するとともに、前記培土槽に植栽される栽培植物の株元部分の茎が通過可能な径の植孔が貫設された閉蓋部材と、前記培土槽内を貫通して設けられた、調温流体が流通可能な調温管と、を備えてなることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、培土槽内の培土に栽植された栽培植物は、生長するに従って培土内に根を張り巡らせるとともに、透根性シートと通って通根口から培土槽の下部に伸長し、途中の空気層を経て断熱灌水槽の下部に貯留された灌漑水に達して灌漑水中にも根を張り巡らす。ここで、栽培植物の根のうち、培土中に張り巡らされた根は主として養分吸収を担い、空気層中の根は酸素を吸収し、そして灌漑水中に張った根は主に水分吸収を担うというように機能分化すると考えられる。実際に栽培実験を行ったところ、培土内の根は養分吸収のための細かい支根が緻密に発達するのに対して、灌漑水中の根は支根が比較的疎らとなるのが観察される。このように根が機能分化して発達すると、栽培植物は、常に断熱灌水槽の下部の灌漑水により灌水された状態となるため、栽培植物に加わる水分ストレスは低減される。従って、培地体積を小さくして保水容量を減少させても栽培植物に及ぼされる水分ストレスはあまり大きくはならないため、培地の保水容量と切り離して培地量を調整することができ、培地の量を減少させることができる。このことは、栽培植物の草勢を低下させることなく培地の加温・冷却の際に散逸消費されるエネルギーロスを低減することが可能であることを意味する。そして、本発明では、さらに培土槽内の少量の培地とその上の株元空間のみを調温管により局所的に調温するため、加温や冷却に必要なエネルギーが少なくなり、温度管理における熱の散逸によるエネルギーロスを極力低く抑えることが可能となる。
【００１２】
また、培土槽は断熱灌水槽の上部に嵌入されるため、培土槽のみを断熱灌水槽から切り離して運搬・移動することが可能である。故に、幼育時に培土槽を用いて他の場所で育苗を行った後に、成長した栽培植物の苗を培土槽ごと断熱灌水槽に設置して植物栽培を行うことも可能であり、植物栽培における作業者の労力の低減が図られる。
【００１３】
ここで、「培土槽」としては、底部に多数の通根口が貫設されたプラスチックトレイなどを使用することができる。具体的には、底面に多数の穴が形成された育苗箱のようなものが使用可能である。「透根性シート」とは、栽培植物の根が透過可能なシートをいい、例えば、ワリフなどが使用可能である。「調温流体」としては、通常は水（水道水や井水など）を使用するが、水以外の流体を使用してもよい。「調温管」としては、通常の樹脂製のホースや金属製の管の他、２本のホースを平行に連結した２連チューブなどを使用することが可能である。
【００１４】
本発明に係る植物栽培装置の第２の構成は、前記第１の構成に於いて、前記断熱灌水槽は、その内部空間の下部に貯水される灌漑水の水面が、その内部空間の上部に嵌入される培土槽の裏面と接触しない高さとなるように水位調節する排水口が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
この構成により、断熱灌水槽の下部に貯水される灌漑水が培土槽を直接浸水することがなくなるため、培土性の保水量が過度に大きくなることが防止され、根腐れによる栽培植物の生育障害が生じることを防止できる。この場合、培土槽の水分については、散水や点滴灌水チューブなどによって適度に調整することができる。
【００１６】
本発明に係る植物栽培装置の第３の構成は、前記第１又は２の構成に於いて、前記培土槽内を貫通して設けられ、該培土槽に収容される培土に灌水を供給する灌水チューブを備えたことを特徴とする。
【００１７】
この構成により、灌水チューブによって培土槽内の培土の水分を調整することができるので、散水などの水分供給に比べて省力化でき、且つ各栽培植物に適量だけ一様に給水することが可能となる。特に、培土が少量の場合、培土への過度の給水は、培土内の養分の流亡を生じる。従って、散水管を用いて、養分の流亡を生じない程度の適量の灌水をきめ細かく行うことで、少量培土での栽培が容易となる。
【００１８】
ここで、「灌水チューブ」としては、点滴灌水チューブを使用することもできる。点滴灌水チューブを使用すれば、培土に常に一定の水分を与えると共に、養分の流亡を最小限にすることが容易である。
【００１９】
本発明に係る植物栽培装置の第４の構成は、前記第１乃至３の何れか一の構成に於いて、前記調温管は、往路用チューブと復路用チューブを連結し一体化した２連チューブであることを特徴とする。
【００２０】
この構成によれば、２連チューブの一端側の往路用チューブから調温流体を送液し、２連チューブの他端側において往路用チューブと復路用チューブとを接続して復路用チューブへ調温流体が送流されるようにし、前記２連チューブの一端側の復路用チューブから排液する。これにより、灌水の配管が簡略化され、植物栽培装置の組み立てや保守が容易となる。また、２連チューブの全体を通して加温又は冷却の温度を略一様にすることができ、温度管理も容易となる。
【００２１】
本発明に係る植物栽培装置の第５の構成は、前記第１乃至４の何れか一の構成に於いて、前記調温管に並列して設けられた電熱線を備えたことを特徴とする。
【００２２】
この構成により、調温管飲のみでは加温に要する熱量が不足する場合には、電熱線に通電して加温することが可能となる。例えば、調温液体に井水を使用する場合、冬場には井水のみでは培地加温の熱量として不足する場合があり、かかる場合には電熱線で加温することで補熱することができる。
【００２３】
本発明に係る植物栽培装置の第６の構成は、前記第１乃至５の何れか一の構成に於いて、前記培土層の左右両側の全長に渡り配設され、透水性の不織布からなる透水層及び前記透水層の表面に展着され不透水性の可撓性薄板からなる遮水層を備えた果実冷却用シートを備え、前記果実冷却用シートは、その中央部が前記灌水槽の側壁内側と前記培土層の側壁外側との間に挟持され、その下端が前記灌水槽下部に貯水される灌漑水に水没し、その上端が前記培土層の側壁上縁から外側に向かって延出することを特徴とする。
【００２４】
この構成によれば、果実冷却用シートの裏面の透水層では、毛管現象によって、灌漑水に水没された下端から水が吸い上げられて透水層全体が湿潤される。そして、湿潤された透水層から水が蒸発し、果実冷却用シートはその気化熱によって冷却される。果実冷却用シートの表面には不透水性の可撓性薄板が展着されており、表面が水で濡れることはない。従って、果実冷却用シートの表面に栽培植物の果実を載せて栽培することで果実の自然冷却を行うことができる。
【００２５】
例えば、栽培植物としてイチゴを栽培する場合、イチゴの果柄を培土槽の両側に伸長させ、果実が果実冷却用シートの表面に載るようにする。一般に、イチゴは花が咲いてから収穫までの日数は温度で左右される。高温時には極めて短期間で収穫となり、果実品質（小玉化、酸味が強くなり糖度が低くなる）が低下する。また着色も進みすぎていわゆるどす黒く仕上がり、商品価値を著しく劣化させる。そこで、上記果実冷却用シートによって果実を冷却することで、果実品質の低下や商品価値の低下を防止できる。また、収穫時の果実温度が流通段階の品質低下に大きく影響するが、果実温度が低い状態で収穫できるので、収穫後の品質劣化も抑えられる。すなわち、果実冷却用シートにより、果実冷却用シートに接触している果実の温度を低く制御できるので、果実品質の向上、流通ロスの低減が実現することで、収益の向上にも繋がる。
【００２６】
本発明に係る植物栽培装置の第７の構成は、前記第６の構成に於いて、前記果実冷却用シートは、前記遮水層の表面に、高密度エチレン系の不織布が、０．５〜１０ミクロンの口径のポリエチレンの連続性極細繊維に高熱を加えて結合、調製された水蒸気透過性の不織布が展着されていることを特徴とする。
【００２７】
この構成によれば、果実冷却用シート上に載せられて冷却される果実は、直接的には果実冷却用シート表面の上記高密度エチレン系の不織布に接触する。この高密度エチレン系の不織布は、水蒸気を透過するため、果実の接触面から蒸散する水蒸気を効果的に大気中に放散させ、果実の冷却効果を高める。
【００２８】
ここで、「高密度エチレン系の不織布が、０．５〜１０ミクロンの口径のポリエチレンの連続性極細繊維に高熱を加えて結合、調製された水蒸気透過性の不織布」としては、例えば、タイベックス（登録商標）などを使用することができる。
【００２９】
本発明に係る果実冷却用シートの第１の構成は、上記第６の構成の植物栽培装置に使用される果実冷却用シートであって、透水性の不織布からなる透水層と、前記透水層の表面に展着され、不透水性の可撓性薄板からなる遮水層と、を備えたことを特徴とする。
【００３０】
本発明に係る果実冷却用シートの第２の構成は、本発明に係る果実冷却用シートの第１の構成は、上記第７の構成の植物栽培装置に使用される果実冷却用シートであって、透水性の不織布からなる透水層と、前記透水層の表面に展着され、不透水性の可撓性薄板からなる遮水層と、前記遮水層の表面に展着され、高密度エチレン系の不織布が、０．５〜１０ミクロンの口径のポリエチレンの連続性極細繊維に高熱を加えて結合、調製された水蒸気透過性の不織布と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３１】
以上のように、本発明に係る植物栽培装置によれば、培土槽の下部に灌漑水を貯水し、培土槽からその下部の灌漑水中に栽培植物の根の伸長させると共に、培土槽を局所的に調温する構成としたことで、少量の培土でも栽培植物の水分ストレスは小さくできる。従って、少量の培土の温度調節によって栽培植物の短縮茎付近の温度を局所的に温度管理できるため、温度管理における熱の散逸によるエネルギーロスが小さく、少ないエネルギーコストで栽培植物の温度管理が可能となる。
【００３２】
また、培土槽は断熱灌水槽の上部に嵌入されているだけなので、培土槽のみを取り外して移動させることができる。従って、培土槽の移動が容易にできる。また、栽培後の培土の回収作業が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【実施例１】
【００３４】
図１は、本発明の実施例１に係る植物栽培装置１の全体斜視図である。本実施例の植物栽培装置１は、地面Ｇ上に設置された架台２の上に、栽培槽３を地面Ｇから離して高設している。
【００３５】
図２に、栽培槽３の要部断面図を示す。栽培槽３は、断熱灌水槽４、培土槽５、透根性シート６、閉蓋部材７、調温管８、灌水チューブ９、電熱線１０、果実冷却用シート１１，１１、排水管１２を備えている。
【００３６】
断熱灌水槽４は、断熱材により形成された底壁４ａ及び側壁４ｂを備えた縦長溝箱状に形成されており、その上面は開口している。底壁４ａ及び側壁４ｂで囲まれた内部空間の下部には、灌漑水Ｗが貯水されている。また、断熱灌水槽４の底壁４ａの一カ所には、灌漑水の水位を調節するための排水管１２が設けられている。排水管１２は、その上部の排水口の高さを調節可能なように、上下に動かすことができる。
【００３７】
断熱灌水槽４の内部空間上部には、培土槽５が嵌入されている。培土槽５は、底壁５ａと、底壁５ａの縁部から上方に向かって立設する側壁５ｂを備えた縦長平箱状に形成されており、その上方が開口している。培土槽５の内部には、栽培植物を植栽するための培土Ｓが充填される。培土槽５の底壁５ａには、多数の通根口５ｄが貫設されている。これにより、また、側壁５ｂの上縁部には、外側に向かってフランジ５ｃが形成されている。このフランジ５ｃを断熱灌水槽４の側壁４ｂの上端に掛置することにより、培土槽５は断熱灌水槽４の内部空間上部に固定される。
【００３８】
ここで、断熱灌水槽４としては、一般に市販されている育苗トレイを使用することができる。図３にその一例を示す。
【００３９】
尚、前記排水管１２の上部の排水口の高さは、断熱灌水槽４内の灌漑水Ｗの水面が、培土槽５の裏面と接触しない高さとなるように調節されている。
【００４０】
培土槽５の底壁５ａの上面には、透根性シート６が敷設されている。透根性シート６は、培土槽５内に収容される培土Ｓが通根口５ｄから抜け落ちるのを防止する。同時に、透根性シート６は、該培土Ｓに植栽される栽培植物の根が伸長する際に通過することができる。透根性シート６としては、例えば、ポリエチレン製のワリフを用いることができる。ワリフとは、タテウエブ（縦方向に延伸、強化された細目状スプリットウエブ）とヨコウエブ（横方向に延伸、強化された細目状スプリットウエブ）を連続的供給し、拡幅積層しながら熱融着して得られるポリオレフィン系樹脂の不織布をいう。ワリフの表面には、直径約０．３〜２．０ｍｍ程度の穴が多数形成されており、植物の根の根冠はこの穴を貫通することが可能である。ワリフは、通気性、通水性、耐候性に優れ、高い強度を有する。
【００４１】
培土槽５の上方の開口は、閉蓋部材７により閉蓋されている。閉蓋部材７は、発泡スチロール等の断熱材により形成されている。尚、閉蓋部材７としては、断熱性のあるシート状の部材を使用することも可能である。閉蓋部材７には、所定の間隔で、培土槽５に植栽される栽培植物の株元部分の茎が通過可能な径の植孔７ａが複数貫設されている。
【００４２】
さらに、培土槽５の内部を貫通して、調温水が流通可能な調温管８と、培土Ｓに灌水を供給する灌水チューブ９とが敷設されている。調温管８及び灌水チューブ９は、培土Ｓの表面に敷設してもよいし、培土Ｓに埋設するように敷設してもよい。図１，２では、調温管８を培土Ｓに埋設して敷設した例を示している。
【００４３】
本実施例では、調温管８として、往路用チューブ８ａと復路用チューブ８ｂを連結し一体化した２連チューブを使用している。図４に、２連チューブの斜視図を示す。２連チューブは、その一端側に於いて、往路用チューブ８ａに調温水を給水し、復路用チューブ８ｂから調温水を排水する。２連チューブの他端側は、図４（ｂ）に示したように、ターミナル８ｃを接続して、往路用チューブ８ａから復路用チューブ８ｂへ調温水が循環するように終端する。このような２連チューブを用いれば、調温管８の全長に渡って加温又は冷却温度を略一定にすることができるとともに、調温管８の敷設作業も容易となる。
【００４４】
灌水チューブ９としては、本実施例に於いては、点滴灌水チューブを使用する。
【００４５】
また、２連チューブの往路用チューブ８ａと復路用チューブ８ｂとの間には、内部空間８ｄが形成されており、この内部空間８ｄに電熱線１０が通されている。
培土槽５内を加温する際に、調温管８に流通する調温水からの給熱量だけでは不足の場合、電熱線１０に通電して補熱することができる。
【００４６】
培土槽５の上縁部の左右両側には、その全長に渡って果実冷却用シート１１が配設されている。果実冷却用シート１１は、図５に示すように、透水層１１ａ、遮水層１１ｂ、及び透気層１１ｃの３層構造とされている。透水層１１ａは、透水性の不織布で構成されている。透水層１１ａの表面に展着された遮水層１１ｂは、プラスチック・フィルムなどの不透水性の可撓性薄板により構成されている。遮水層１１ｂの表面に展着された透気層１１ｃは、高密度エチレン系の不織布が、０．５〜１０ミクロンの口径のポリエチレンの連続性極細繊維に高熱を加えて結合、調製された水蒸気透過性の不織布で構成されている。透気層１１ｃの素材としては、タイベックス（登録商標）を使用することができる。
【００４７】
果実冷却用シート１１は、中央部を断熱灌水槽４の側壁４ｂの内側と培土槽５の側壁５ｂの外側との間に挟持した状態で固定される。果実冷却用シート１１の下端は、断熱灌水槽４の下部に貯水される灌漑水Ｗに水没させる。また、果実冷却用シート１１の上端は、培土槽５の側壁５ｂの上縁から外側に向かって１０〜２０ｃｍ程度延出させた状態とする。
【００４８】
以上のように構成された本実施例に係る植物栽培装置１について、以下それによる栽培方法について説明する。以下では、栽培植物の一例として、イチゴを例に採って説明する。
【００４９】
１０月上旬〜１１月上旬頃から果実の収穫を開始できるようにイチゴを栽培する場合、一般に、５月中旬から６月下旬にかけて採苗したイチゴの幼苗を、約２ヶ月間程度ポットで育苗した後、これらの苗を７月中旬〜８月上旬頃に低温短日条件下で花芽分化促進処理を行う。これにより、頂花房の花芽分化が生じる。その後８月上旬〜９月上旬にかけてハウス内の圃場又は高設栽培棚に定植し、ハウス栽培を行う。これにより頂花房が開花・結実して、１０月上旬〜１１月上旬頃から果実の収穫が可能となる。
【００５０】
しかしながら、圃場又は高設栽培棚に定植する８月上旬〜９月上旬は気温が高いため、定植後気温が高い間は第２花房以降の花芽分化が生じない。そのため、１０月上旬〜１１月上旬に最初の果実の収穫が終わった後に、次の果実の収穫までに１ヶ月以上も収穫できない期間が生じる。また、１１月下旬から２月にかけては、逆にハウス内の気温が低下し、イチゴ株の草勢が低下する。
【００５１】
そこで、定植後のハウス栽培期間において、本実施例に係る植物栽培装置１によるイチゴ株の短縮茎部分（以下「クラウン」という。）の温度管理が行われる。
【００５２】
図６は、植物栽培装置１によりイチゴ株Ｐ１，Ｐ２を栽培している状態を表す図である。イチゴ株Ｐ１，Ｐ２は、培土槽５内に充填された培土Ｓに植栽される。この際、培土槽５内には、イチゴ株Ｐ１，Ｐ２の株元の短縮茎部分（クラウンＣ１，Ｃ２）が、培土槽５内に収まる程度に培土を充填する。イチゴ株Ｐ１，Ｐ２のクラウンＣ１，Ｃ２よりも上の部分は、閉蓋部材７の植孔７ａを通して外気に露出する。
【００５３】
培土槽５の底壁５ａ及び側壁５ｂと閉蓋部材７とで囲繞された内部空間は、調温管８又は電熱線１０によって温度調節がされる。従って、イチゴ株Ｐ１，Ｐ２は、クラウンＣ１，Ｃ２部分と培土Ｓ内の根の部分が局所的に温度管理される。
【００５４】
培土Ｓには、灌水チューブ９によって、養液が点滴灌水されるため、常に適量の保水量に保水される。
【００５５】
イチゴ株Ｐ１，Ｐ２の根系Ｒ１，Ｒ２は、肥料分の多い培土Ｓ内に良く発達し、多数の細かい側根が発生する。一方、根系Ｒ１，Ｒ２は、透根性シート６と通根口５ｄを通過して、その下部の空気層を下方に向かっても伸長して断熱灌水槽４の下部に貯水された灌漑水Ｗ内に達し、灌漑水Ｗ内にも根系Ｒ１，Ｒ２が発達する。
【００５６】
このように、養分濃度の不均一な系では、根の生長は、養分が豊富な培土Ｓの方が、養分の少ない灌漑水Ｗ内よりも促進されるため（非特許文献６参照）、側根の量は、培土Ｓ内の方が灌漑水Ｗ内よりも圧倒的に多くなる。そのため、培土Ｓ内に発達した根系Ｒ１，Ｒ２は、主として培土Ｓ内の肥料分を吸収する役割を担う。一方、灌漑水Ｗ内に発達した根系Ｒ１，Ｒ２は、主として必要な水分を吸収する役割を担う。
【００５７】
イチゴ株Ｐ１，Ｐ２が生長し多数の葉が展開してくると、葉からの蒸散量が増加するため、イチゴ株Ｐ１，Ｐ２は多量の水分が必要となる。本実施例の植物栽培装置１では、この必要な水分は、断熱灌水槽４下部の灌漑水Ｗにより豊富に供給される。従って、イチゴ株Ｐ１，Ｐ２に加わる水分ストレスは低減される。
【００５８】
また、灌漑水Ｗによりイチゴ株Ｐ１，Ｐ２に水分が供給されるため、培土Ｓの保水量は少なくてもよい。そのため、培土Ｓの体積を小さくすることができる。すなわち、培土槽５の内部容積を小さくできる。培土Ｓの内部容積が小さいほど、熱の散逸によるエネルギーロスが小さく、調温管８又は電熱線１０による加温又は冷却に必要なエネルギーを低減させることができる。従って、全体として少ないエネルギー消費量で、栽培上必要な温度管理を行うことが可能となる。
【００５９】
以上のように、本実施例の植物栽培装置１により、イチゴ株の水分ストレスが低減され、且つ少ない消費エネルギーでクラウン部の温度管理が可能となる。低水分ストレス環境下で温度管理を行うことで、８月上旬〜９月上旬の高温期でも、調温管８によりクラウン部の冷却を行って花芽分化率を向上させることができ、最初の果実（頂花房由来の果実）の収穫から次の果実の収穫までの低収穫期間を無くし、果実の収量を増加させることができる。
【００６０】
また、１１月下旬から２月にかけての低温期には、調温管８又は電熱線１０の熱によりクラウン部の加温を行ってイチゴ株の草勢を維持し、果実収量を増加させることができる。
【００６１】
一方、イチゴ株Ｐ１，Ｐ２の花芽分化後、花柄（果柄）が伸長してその先端に開花・結実する。イチゴ株Ｐ１，Ｐ２の花の受粉後、果実が肥大してくると、果柄は垂れ下がり果実冷却用シート１１の表面に載置した状態となる。果実冷却用シート１１上に接触すた状態となった果実は、果実冷却用シート１１の裏面の透水層１１ａから蒸発する水の気化熱によって冷却される。果実冷却用シート１１の表面は、遮水層１１ｂにより裏面の水分が透過することはないため、果実が直接水に濡れることはなく、水濡れによる腐蝕は防止される。
【００６２】
ここで、一般に、イチゴの開花から果実収穫までの日数は温度で左右されることが知られている。従って、高温時には極めて短期間での収穫となり、小玉化、酸味の増加、糖度の低下等の果実品質の低下が生じる。また、高温時には果実の着色も進みすぎて暗赤色となり、果実の商品価値も著しく低下する。更に、果実収穫時に果実温度が高いと、流通段階の果実の鮮度低下も促進される。
【００６３】
そこで、上述のように果実冷却用シート１１によって、栽培期間中に終始果実を冷却することにより、果実の成熟期間を遅らせて良品質の果実の生産が可能となる。
【実施例２】
【００６４】
図７は、本発明の実施例２に係る植物栽培装置１の要部断面図である。図７において、図２と同様の部分については、同一の符号を付して説明は省略する。本実施例においては、灌水槽４の外側にある果実冷却用シート１１の曲撓部１１ｄは、灌水槽４の側に向かって下向きに巻き込まれている。曲撓部１１ｄは、その最下点１１ｅが灌水槽４内の灌漑水Ｗの水面より下に位置し、その先端１１ｆは灌漑水Ｗの水面より上に位置するように設置されている。果実冷却用シート１１は、図５と同様のものが使用されており、透水層１１ａが下向き（内側）となるように設置されている。
また、本実施例では、閉蓋部材７として、表面にアルミ反射剤が展着された断熱性のシートを使用している。
毛管現象によって、断熱灌水槽４内の下部に貯められた灌漑水Ｗが、透水層１１ａ内に吸い上げられ、曲撓部１１ｄの透水層１１ａまで灌漑水で湿潤される。ここで、余分な水は、灌漑水Ｗの水面よりも低位に位置する曲撓部１１ｄの透水層１１ａに貯留される。従って、この曲撓部１１ｄに貯留される水も、果実を冷却するための冷却水として機能するため、効率よく果実温度を下げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の実施例１に係る植物栽培装置１の全体斜視図である。
【図２】図１の栽培槽３の要部断面図である。
【図３】栽培槽３の一例を示す斜視図である。
【図４】２連チューブの斜視図である。
【図５】果実冷却用シート１１の構造を表す図である。
【図６】植物栽培装置１によりイチゴ株を栽培している状態を表す図である。
【図７】本発明の実施例２に係る植物栽培装置の要部断面図である。
【符号の説明】
【００６６】
１ 植物栽培装置
２ 架台
３ 栽培槽
４ 断熱灌水槽
４ａ 底壁
４ｂ 側壁
５ 培土槽
５ａ 底壁
５ｂ 側壁
５ｃ フランジ
５ｄ 通根口
６ 透根性シート
７ 閉蓋部材
７ａ 植孔
８ 調温管
８ａ 往路用チューブ
８ｂ 復路用チューブ
８ｃ ターミナル
８ｄ 内部空間
９ 灌水チューブ
１０ 電熱線
１１ 果実冷却用シート
１１ａ 透水層
１１ｂ 遮水層
１１ｃ 透気層
１１ｄ 曲撓部
１１ｅ 最下点
１１ｆ 先端
１２ 排水管
Ｇ 地面
Ｗ 灌漑水
Ｓ 培土
Ｐ１，Ｐ２ イチゴ株
Ｒ１，Ｒ２ 根系
Ｃ１，Ｃ２ クラウン
Ｂ１，Ｂ２ 果柄
Ｆ１，Ｆ２ 果実
【特許請求の範囲】
【請求項１】
栽培植物の根が通根可能な複数の通根口が形成された底壁、該底壁の縁部から上方に向かって立設する側壁を備え、上方が開口しており、該側壁及び底壁で囲まれる内部空間に培土が収納される培土槽と、
前記培土槽の内部空間の底面に敷設され、前記培土槽内に収容される培土が前記通根口から抜け落ちるのを防止するとともに、該培土に植栽される栽培植物の根が通過可能な透根性シートと、
断熱材で形成された底壁及び側壁を備え、該側壁及び底壁で囲まれる内部空間の下部に灌漑水を貯水するとともに、該内部空間の上部に前記培土槽が嵌入される断熱灌水槽と、
断熱材で形成され、前記培土槽の上方開口部を閉蓋するとともに、前記培土槽に植栽される栽培植物の株元部分の茎が通過可能な径の植孔が貫設された閉蓋部材と、
前記培土槽内を貫通して設けられた、調温流体が流通可能な調温管と、
を備えてなることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
前記断熱灌水槽は、その内部空間の下部に貯水される灌漑水の水面が、その内部空間の上部に嵌入される培土槽の裏面と接触しない高さとなるように水位調節する排水口が設けられていることを特徴とする請求項１記載の植物栽培装置。
【請求項３】
前記培土槽内を貫通して設けられ、該培土槽に収容される培土に灌水を供給する灌水チューブを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記調温管は、往路用チューブと復路用チューブを連結し一体化した２連チューブであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一記載の植物栽培装置。
【請求項５】
前記調温管に並列して設けられた電熱線を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一記載の植物栽培装置。
【請求項６】
前記培土層の左右両側の全長に渡り配設され、透水性の不織布からなる透水層及び前記透水層の表面に展着され不透水性の可撓性薄板からなる遮水層を備えた果実冷却用シートを備え、
前記果実冷却用シートは、その中央部が前記灌水槽の側壁内側と前記培土層の側壁外側との間に挟持され、その下端が前記灌水槽下部に貯水される灌漑水に水没し、その上端が前記培土層の側壁上縁から外側に向かって延出することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一記載の植物栽培装置。
【請求項７】
前記果実冷却用シートは、前記遮水層の表面に、高密度エチレン系の不織布が、０．５〜１０ミクロンの口径のポリエチレンの連続性極細繊維に高熱を加えて結合、調製された水蒸気透過性の不織布が展着されていることを特徴とする請求項６記載の植物栽培装置。
【請求項８】
請求項６の植物栽培装置に使用される果実冷却用シートであって、
透、透水性の不織布からなる透水層と、
前記透水層の表面に展着され、不透水性の可撓性薄板からなる遮水層と、を備えた果実冷却用シート。
【請求項９】
請求項７の植物栽培装置に使用される果実冷却用シートであって、
透、透水性の不織布からなる透水層と、
前記透水層の表面に展着され、不透水性の可撓性薄板からなる遮水層と、
前記遮水層の表面に展着され、高密度エチレン系の不織布が、０．５〜１０ミクロンの口径のポリエチレンの連続性極細繊維に高熱を加えて結合、調製された水蒸気透過性の不織布と、を備えた果実冷却用シート。
【請求項１】
栽培植物の根が通根可能な複数の通根口が形成された底壁、該底壁の縁部から上方に向かって立設する側壁を備え、上方が開口しており、該側壁及び底壁で囲まれる内部空間に培土が収納される培土槽と、
前記培土槽の内部空間の底面に敷設され、前記培土槽内に収容される培土が前記通根口から抜け落ちるのを防止するとともに、該培土に植栽される栽培植物の根が通過可能な透根性シートと、
断熱材で形成された底壁及び側壁を備え、該側壁及び底壁で囲まれる内部空間の下部に灌漑水を貯水するとともに、該内部空間の上部に前記培土槽が嵌入される断熱灌水槽と、
断熱材で形成され、前記培土槽の上方開口部を閉蓋するとともに、前記培土槽に植栽される栽培植物の株元部分の茎が通過可能な径の植孔が貫設された閉蓋部材と、
前記培土槽内を貫通して設けられた、調温流体が流通可能な調温管と、
を備えてなることを特徴とする植物栽培装置。
【請求項２】
前記断熱灌水槽は、その内部空間の下部に貯水される灌漑水の水面が、その内部空間の上部に嵌入される培土槽の裏面と接触しない高さとなるように水位調節する排水口が設けられていることを特徴とする請求項１記載の植物栽培装置。
【請求項３】
前記培土槽内を貫通して設けられ、該培土槽に収容される培土に灌水を供給する灌水チューブを備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の植物栽培装置。
【請求項４】
前記調温管は、往路用チューブと復路用チューブを連結し一体化した２連チューブであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一記載の植物栽培装置。
【請求項５】
前記調温管に並列して設けられた電熱線を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れか一記載の植物栽培装置。
【請求項６】
前記培土層の左右両側の全長に渡り配設され、透水性の不織布からなる透水層及び前記透水層の表面に展着され不透水性の可撓性薄板からなる遮水層を備えた果実冷却用シートを備え、
前記果実冷却用シートは、その中央部が前記灌水槽の側壁内側と前記培土層の側壁外側との間に挟持され、その下端が前記灌水槽下部に貯水される灌漑水に水没し、その上端が前記培土層の側壁上縁から外側に向かって延出することを特徴とする請求項１乃至５の何れか一記載の植物栽培装置。
【請求項７】
前記果実冷却用シートは、前記遮水層の表面に、高密度エチレン系の不織布が、０．５〜１０ミクロンの口径のポリエチレンの連続性極細繊維に高熱を加えて結合、調製された水蒸気透過性の不織布が展着されていることを特徴とする請求項６記載の植物栽培装置。
【請求項８】
請求項６の植物栽培装置に使用される果実冷却用シートであって、
透、透水性の不織布からなる透水層と、
前記透水層の表面に展着され、不透水性の可撓性薄板からなる遮水層と、を備えた果実冷却用シート。
【請求項９】
請求項７の植物栽培装置に使用される果実冷却用シートであって、
透、透水性の不織布からなる透水層と、
前記透水層の表面に展着され、不透水性の可撓性薄板からなる遮水層と、
前記遮水層の表面に展着され、高密度エチレン系の不織布が、０．５〜１０ミクロンの口径のポリエチレンの連続性極細繊維に高熱を加えて結合、調製された水蒸気透過性の不織布と、を備えた果実冷却用シート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２９１１２２（Ｐ２００９−２９１１２２Ａ）
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１４７４７８（Ｐ２００８−１４７４７８）
【出願日】平成２０年６月４日（２００８．６．４）
【出願人】（５０８１６８１８１）株式会社ナチュラルステップ (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１２月１７日（２００９．１２．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年６月４日（２００８．６．４）
【出願人】（５０８１６８１８１）株式会社ナチュラルステップ (2)
【Ｆターム（参考）】
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