水耕栽培方法および水耕栽培装置
【課題】培養液中に含まれる鉄やマンガンが酸化されて難溶性になるのを防止した水耕栽培方法および水耕栽培装置を提供する。
【解決手段】本発明の水耕栽培方法は、空気または酸素からオゾンを生成する工程Ａと、培養液タンクに貯留されている培養液に前記オゾンを供給する工程Ｂと、前記培養液に、キレート剤を供給する工程Ｃと、植物が配置された培養棚に、前記キレート剤を添加した培養液を供給する工程Ｄと、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】本発明の水耕栽培方法は、空気または酸素からオゾンを生成する工程Ａと、培養液タンクに貯留されている培養液に前記オゾンを供給する工程Ｂと、前記培養液に、キレート剤を供給する工程Ｃと、植物が配置された培養棚に、前記キレート剤を添加した培養液を供給する工程Ｄと、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾンによる殺菌法を用いた水耕栽培方法および水耕栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水耕栽培で発生する植物の主な病害としては、例えば、水や培養液による感染が挙げられる。培養液に病原菌が混入した場合、壊滅的な被害になることがある。そこで、近年、培養液の殺菌方法としては、オゾンを用いた殺菌方法が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】拓殖秀樹監修、「マイクロバブル・ナノバブルの最新技術」ｐｐ．２０４−２１４（２００７）、シーエムシー出版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オゾンを用いた殺菌法では、オゾンの強力な酸化力により、培養液中に溶解している微量要素の溶解鉄（Ｆｅ）や溶解マンガン（Ｍｎ）が酸化されて難溶性となり沈殿して培養液能を低下させるという問題があった。
溶解鉄や溶解マンガンは微量要素ではあるものの、植物の生育にとって重要な要素である。そこで、オゾン殺菌法を用いる生産者は、溶解鉄や溶解マンガンなどのミネラル成分を多く含む追肥用の肥料を、培養液タンク内に施肥することによって、微量要素の欠乏を防いでいた。しかしながら、このような対策では、生産者は高価な肥料を購入し続ける必要がある上に、水耕栽培装置内や培養液タンク内などに生じた沈殿物の除去のための労力も必要であった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、培養液に含まれる溶解鉄や溶解マンガンが酸化されて難溶性になるのを防止した水耕栽培方法および水耕栽培装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の水耕栽培方法は、空気または酸素からオゾンを生成する工程Ａと、培養液タンクに貯留されている培養液に前記オゾンを供給する工程Ｂと、前記培養液に、キレート剤を供給する工程Ｃと、植物が配置された培養棚に、前記キレート剤を添加した培養液を供給する工程Ｄと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の水耕栽培方法において、前記工程Ｃは、前記工程Ｂの前または前記工程Ｂの後に行うことができるが、前記工程Bの前に行うことが好ましい。
【０００８】
本発明の水耕栽培方法において、前記工程Ａに続いて、前記工程Ａにて生成したオゾンを、マイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する工程Ｅを備えたことが好ましい。
【０００９】
本発明の水耕栽培装置は、植物が配置される培養棚と、前記培養棚に供給する培養液を貯留する培養液タンクと、前記培養液タンクから前記培養棚へ前記培養液を供給するための培養液供給路と、空気または酸素からオゾンを生成するオゾン発生装置と、前記培養液に供給するキレート剤を貯留するキレート剤タンクと、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の水耕栽培装置は、植物が配置される培養棚と、前記培養棚に供給する培養液を貯留する培養液タンクと、前記培養液タンクから前記培養棚へ前記培養液を供給するための培養液供給路と、空気または酸素からオゾンを生成するオゾン発生装置と、前記生成したオゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化して、前記培養液タンク内の培養液に供給するマイクロバブル発生装置と、前記培養液に供給するキレート剤を貯留するキレート剤タンクと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の水耕栽培装置において、前記培養液タンク、または、前記培養棚と前記培養液タンクの間に設けられた培養液攪拌タンクと、前記キレート剤タンクとの間に、前記培養液タンクまたは前記培養液攪拌タンクに前記キレート剤を供給するためのキレート剤供給路が設けられたことが好ましい。
【００１２】
本発明の水耕栽培装置において、前記培養液タンク内に、前記オゾン発生装置にて生成したオゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化するマイクロバブル発生装置が設けられたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水耕栽培で用いられる培養液中に含まれる溶解鉄や溶解マンガンが沈殿する前に、培養液にキレート剤を添加するか、あるいは、沈殿物が生じた培養液にキレート剤を添加することにより、沈殿物となった鉄やマンガンの酸化物を培養液中に再溶解させることができ、沈殿物の析出を抑制でき、水耕栽培の効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の水耕栽培装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の水耕栽培装置の第二の実施形態を示す概略構成図である。
【図３】キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解鉄含有量との関係を示し、（ａ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＥＤＴＡを添加したときの培養液中の溶解鉄含有量を示すグラフであり、（ｂ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＤＴＰＡを添加したときの培養液中の溶解鉄含有量を示すグラフである。
【図４】キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解マンガン含有量との関係を示し、（ａ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＥＤＴＡを添加したときの培養液中の溶解マンガン含有量を示すグラフであり、（ｂ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＤＴＰＡを添加したときの培養液中の溶解マンガン含有量を示すグラフである。
【図５】キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解鉄含有量との関係を示し、（ａ）はキレート剤としてＥＤＴＡを添加し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解鉄含有量を示すグラフであり、（ｂ）はキレート剤としてＤＴＰＡを添加し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解鉄含有量を示すグラフである。
【図６】キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解マンガン含有量との関係を示し、（ａ）はキレート剤としてＥＤＴＡを添加し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解マンガン含有量を示すグラフであり、（ｂ）はキレート剤としてＤＴＰＡを添加し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解マンガン含有量を示すグラフである。
【図７】オゾン供給前の培養液中へのキレート剤添加による、オゾン供給直後の溶解鉄の残存効果を示すグラフである。
【図８】オゾン供給前の培養液中へのキレート剤添加による、オゾン供給直後の溶解マンガンの残存効果を示すグラフである。
【図９】オゾン供給前の培養液中へのキレート剤添加による、オゾン供給後の溶解マンガンの残存効果の時間的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の植物の栽培方法および植物の栽培装置の実施の形態について説明する。
なお、この実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１６】
（１）第一の実施形態
図１は、本発明の水耕栽培装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
本実施形態の水耕栽培装置１０は、培養棚１１と、培養液タンク１２と、培養液供給路１３と、オゾン発生装置１４と、キレート剤タンク１５と、培養液回収路１６と、マイクロバブル発生装置１７と、オゾン供給路２０とから概略構成されている。
【００１７】
培養棚１１は、その上面側に、水耕栽培装置１０によって栽培される植物３０を配置するための部位が設けられている。また、培養棚１１は、その内部に、培養液タンク１２から供給された培養液４０を溜めるための空間が設けられている。
【００１８】
培養液タンク１２は、培養棚１１に供給する培養液４０を貯留するためのものである。培養液タンク１２は、培養液供給路１３を介して、培養棚１１と連結されている。そして、培養液供給路１３を介して、培養液タンク１２から培養棚１１へ培養液４０が供給される。
また、培養液供給路１３の途中には、ポンプ１８が設けられ、このポンプ１８によって、培養液タンク１２から培養棚１１へ培養液４０が供給される。
さらに、培養液タンク１２には、培養液４０内に含まれる成分を均一化するために、培養液４０を攪拌する攪拌翼１９が設けられている。
【００１９】
オゾン発生装置１４は、空気または酸素からオゾンを生成し、そのオゾンをオゾン供給路２０とマイクロバブル発生装置１７を介して培養液タンク１２内の培養液４０に供給する。
オゾン発生装置１４としては、特に限定されず、公知のものが用いられる。
また、培養液タンク１２内に、オゾン発生装置１４にて生成したオゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化するためのマイクロバブル発生装置１７が設けられている。すなわち、マイクロバブル発生装置１７は、オゾン発生装置１４から発生したオゾンを培養液タンク１２内にて、培養液４０中にマイクロまたはナノレベルの微小泡で供給可能としている。
マイクロバブル発生装置１７としては、いかなる方式によってバブルを発生させるものでもよく、例えば、内部に供給された培養液とオゾンとの混合物の旋回流を発生させて、オゾンをマイクロナノバブル化する方式（例えば、特許第３６８２２８６号公報に記載された旋回流方式の微細気泡発生器）や加圧溶解方式、特開２００７−２２９６７４号公報に開示されたようにフリップフロップ流によって生じるラム効果を用いてマイクロナノバブルを発生させる方式を採用してもよく、特に限定されず、公知のものが用いられる。
【００２０】
キレート剤タンク１５は、培養液タンク１２内の培養液４０に供給するキレート剤を貯留するためのものである。キレート剤タンク１５は、キレート剤供給路２１を介して、培養液タンク１２と連結されている。そして、キレート剤供給路２１を介して、キレート剤タンク１５から培養液タンク１２へキレート剤が供給される。
また、キレート剤供給路２１の途中には、ポンプ２２が設けられ、このポンプ２２によって、キレート剤タンク１５から培養液タンク１２へキレート剤が供給される。
【００２１】
培養液回収路１６は、培養棚１１から培養液タンク１２へ、培養液４０を回収するためのものである。
また、培養液回収路１６の途中には、ポンプ２３が設けられ、このポンプ２３によって、培養棚１１から培養液タンク１２へ培養液４０が供給される。
【００２２】
水耕栽培装置１０によれば、培養液タンク１２内の培養液４０にキレート剤を供給するためのキレート剤タンク１５が設けられているので、培養液タンク１２内の培養液４０にキレート剤を添加して、培養液４０に含まれる鉄イオン（Ｆｅ３＋）やマンガンイオン（Ｍｎ２＋）がキレート錯体を形成して、溶解鉄が酸化物を形成して難溶性の沈殿となることや、溶解マンガンが酸化物を形成して難溶性の沈殿となることを防止し、鉄やマンガンが培養液４０に溶解可能な状態を保つことができる。
【００２３】
なお、本実施形態では、オゾン発生装置１４と培養液タンク１２の間に、マイクロバブル発生装置１７が設けられた場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、オゾン発生装置と培養液タンクの間に、マイクロバブル発生装置が設けられていなくてもよい。
【００２４】
次に、図１を参照して、本発明の水耕栽培方法の第一の実施形態を説明するとともに、水耕栽培装置１０の作用を説明する。
まず、培養液タンク１２内に培養液４０を充満する。
【００２５】
培養液４０は、植物３０が成長するために必要な養分を含む肥料を水に溶かして調製したものである。
肥料としては、例えば、水耕（養液）栽培用肥料である、カネコ養液栽培用肥料ファームエース１号（商品名、カネコ種苗社製）およびカネコ養液栽培用肥料ファームエース２号（商品名、カネコ種苗社製）が用いられる。
【００２６】
カネコ養液栽培用肥料ファームエース１号は、窒素全量１０．０質量％（うちアンモニア性窒素１．７質量％、硝酸性窒素８．０質量％）、水溶性リン酸８．０質量％、水溶性カリウム２６．０質量％、水溶性苦土４．０質量％、水溶性マンガン０．１０質量％、水溶性鉄０．１５質量％、水溶性ホウ素０．１０質量％を含む粉末状の肥料である。
カネコ養液栽培用肥料ファームエース２号は、硝酸性窒素１１．０質量％を含む粉末状の肥料である。
【００２７】
カネコ養液栽培用肥料ファームエース１号および２号を用いて、培養液４０を調製する場合、水にカネコ養液栽培用肥料ファームエース１号を溶解させた後、その溶液に、カネコ養液栽培用肥料ファームエース２号を添加して、溶解させる。
【００２８】
培養液４０の濃度、すわなち、培養液４０における肥料の含有率は、特に限定されず、植物３０の種類などに応じて適宜調整されるが、肥料メーカーの処方箋を基準にすることが好ましい。
【００２９】
次いで、培養棚１１の所定位置に、植物３０の苗または種子を配置する。
【００３０】
本発明を適用可能な植物としては、特に限定されず、野菜類、花卉類、穀類などが挙げられる。
野菜類としては、葉菜類、根菜類および果菜類が挙げられる。
【００３１】
葉菜類としては、小松菜、ホウレン草、レタス、ミツバ、ネギ、ニラ、サラダ菜、パセリ、青梗菜、春菊、ペパーミント、甘草およびバジルの群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
【００３２】
根菜類としては、大根、二十日大根、人参、朝鮮人参、わさび、じゃがいも、サツマイモ、カブおよび生姜の群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
【００３３】
果菜類としては、トマト、イチゴ、胡瓜、メロン、茄子およびピーマンの群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
【００３４】
花卉類としては、バラ、シクラメン、チューリップ、キンギョソウ、ダリア、キク、ガーベラおよびランの群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
【００３５】
穀類としては、イネ、コムギ、オオムギ、トウモロコシ、マメおよび雑穀の群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
【００３６】
次いで、オゾン発生装置１４により、空気または酸素からオゾンを生成する（工程Ａ）。
【００３７】
次いで、マイクロバブル発生装置１７により、工程Ａにて生成したオゾンを、培養液４０中でマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する（工程Ｅ）。
【００３８】
なお、ここでいうマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化したオゾンとは、具体的には、殺菌効果の面で平均直径が５０μｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
このようにして、培養液タンク１２内の培養液４０中に、オゾンの微小泡が供給される（工程Ｂ）。
【００４０】
培養液４０に供給するオゾンの量は、特に限定されず、培養液４０の濃度、すなわち、培養液４０における肥料の含有率、季節および植物の種類などに応じて適宜調整され、通常、オゾン供給直後の培養液中の濃度が０．１〜１０ｐｐｍとなるようにする。
なお、培養液４０に供給されたオゾンは、攪拌翼１９によって培養液４０に均一に拡散される。
【００４１】
次いで、キレート剤タンク１５から培養液タンク１２内のオゾンを含む培養液４０へキレート剤を供給する（工程Ｃ）。
【００４２】
培養液４０に供給するキレート剤の量は、特に限定されず、培養液４０の濃度、すなわち、培養液４０における肥料の含有率などに応じて適宜調整される。
なお、培養液４０に供給されたキレート剤は、攪拌翼１９によって培養液４０に均一に拡散される。
【００４３】
キレート剤としては、溶解鉄イオン（Ｆｅ３＋）および溶解マンガンイオン（Ｍｎ２＋）とキレート錯体を形成することができるものであれば特に限定されないが、例えば、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）およびジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）が用いられる。
キレート剤は、溶解鉄イオンとキレート錯体を形成し、溶解鉄がオゾン存在下に酸化物を形成して難溶性の沈殿となることを防止し、鉄が培養液４０に溶解可能な状態を保つことができる。
キレート剤は、溶解マンガンイオンとキレート錯体を形成し、溶解マンガンがオゾン存在下に酸化物を形成して難溶性の沈殿となることを防止し、マンガンが培養液４０に溶解可能な状態を保つことができる。
【００４４】
キレート剤としては、アミノカルボン酸系、ホスホン酸系、ポリマー系などが挙げられる。
アミノカルボン酸系のキレート剤としては、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン４酢酸）、ＮＴＡ（ニトリロ４酢酸）、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミン５酢酸）、ＨＥＤＴＡ（ヒドロキシエチルエチレンジアミン３酢酸）、ＴＴＨＡ（トリエチレンテトラミン６酢酸）、ＰＤＴＡ（１，３−プロパンジアミン４酢酸）、ＤＰＴＡ−ＯＨ（１，３−ジアミン−２−ヒドロキシプロパン４酢酸）、ＨＩＤＡ（ヒドロキシエチルイミノ２酢酸）、ＤＨＥＧ（ジヒドロキシエチルグリシン）、ＤＥＧＴＡ（グリコールエーテルジアミン４酢酸）、ＧｙＤＴＡ（ｔｒａｎｓ−シクロヘキサンジアミン４酢酸）、ＣＭＧＡ（ジカルボキシメチルグルタミン酸、ＥＤＤＳ（（ｓ、ｓ）−エチレンジアミンジコハク酸）などが挙げられる。
ホスホン酸系のキレート剤としては、ＨＥＤＰ（ヒドロキシエチリデンジホスホン酸）、ＮＴＭＰ（ニトリロｔｒｉｓ（メチレンホスホン酸））、ＰＢＴＣ（ホスホノブタン３酢酸）、ＥＤＴＭＰ（エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸））などが挙げられる。
ポリマー系のキレート剤としては、カルボキシメチルポリエチレンイミンなどが挙げられる。
これらのキレート剤は、それぞれ金属塩、例えば、ナトリウム塩であれば水溶性化するので好ましい。
【００４５】
培養液４０に供給するキレート剤の形態としては、粉末、あるいは、キレート剤を各種溶媒に溶解した溶液のいずれであってもよい。
キレート剤を溶液として用いる場合、溶媒としては、培養液に添加することから水が好ましい。
【００４６】
ところで、水耕栽培では、培養液４０が中性から微酸性であることが望ましい。したがって、培養液４０にキレート剤を過剰に添加してしまい、培養液４０のｐＨが低くなり過ぎた（培養液４０が酸性に傾いた）場合、培養液４０のｐＨを調整する必要がある。
【００４７】
培養液４０のｐＨを調整する方法としては、培養液にアルカリ溶液を添加する方法が用いられる。
アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液が用いられる。
【００４８】
次いで、培養液タンク１２から、植物３０が配置された培養棚１１へ、キレート剤を添加した培養液４０を供給する（工程Ｄ）。
【００４９】
培養棚１１に培養液４０を供給する量は、少なくとも植物３０の根域が常に培養液４０に浸かっている程度とし、例えば、培養棚１１に設けられた培養液４０を溜めるために空間が充満する程度とする。
また、培養液タンク１２から培養棚１１への培養液４０の供給は、間欠的、あるいは、連続的のいずれであってもよい。すなわち、所定の期間毎に、培養棚１１内の培養液４０を入れ替えてもよく、あるいは、培養棚１１内の培養液４０を常に循環させていてもよい。
【００５０】
次いで、培養棚１１から培養液タンク１２へ、培養液４０を回収する。
【００５１】
培養棚１１から培養液タンク１２への培養液４０の回収は、間欠的、あるいは、連続的のいずれであってもよい。すなわち、所定の期間毎に、培養棚１１内の培養液４０を入れ替える毎に、培養棚１１から培養液タンク１２へ培養液４０を回収してもよく、あるいは、培養液４０を常に循環させて、培養棚１１から培養液タンク１２へ培養液４０を回収してもよい。
【００５２】
本実施形態の水耕栽培方法では、水耕栽培装置１０による植物３０の栽培中、上記の各工程が繰り返される。
【００５３】
本実施形態の水耕栽培方法によれば、培養液４０に含まれる溶解鉄や溶解マンガンが沈殿する前に、培養液タンク１２内の培養液４０にキレート剤を添加するか、あるいは、沈殿物が生じた培養液タンク１２内の培養液４０にキレート剤を添加することにより、沈殿物となった鉄やマンガンを培養液４０中に再溶解させることができる。したがって、培養液４０に追肥する必要がないので、追肥するよりも安価に行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態の水耕栽培方法によれば、培養棚１１や培養液タンク１２内に沈殿物が生じないので、培養棚１１や培養液タンク１２内を清掃するための労力を削減することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、工程Ａに続いて、工程Ａにて生成したオゾンを、マイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する工程Ｅを行う場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、工程Ａに続いて、オゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する工程Ｅを行わなくてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、工程Ｂの後に工程Ｃを行う場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、工程Ｂの前に、工程Ｃにて、キレート剤タンクからオゾンを含まない培養液にキレート剤を供給してもよい。
【００５７】
（２）第二の実施形態
図２は、本発明の水耕栽培装置の第二の実施形態を示す概略構成図である。
本実施形態の水耕栽培装置５０は、培養棚５１と、培養液タンク５２と、培養液攪拌タンク５３と、第一の培養液供給路５４と、第二の培養液供給路５５と、オゾン発生装置５６と、キレート剤タンク５７と、培養液回収路５８と、マイクロバブル発生装置５９と、オゾン供給路６３とから概略構成されている。
【００５８】
培養棚５１は、その上面側に、水耕栽培装置５０によって栽培される植物７０を配置するための部位が設けられている。また、培養棚５１は、その内部に、培養液攪拌タンク５３から供給され、キレート剤が添加された培養液８０を溜めるための空間が設けられている。
【００５９】
培養液タンク５２は、培養棚５１に供給する培養液８０Ａ（８０）を貯留するためのものである。培養液タンク５２は、第一の培養液供給路５４を介して、培養液攪拌タンク５３と連結されている。そして、第一の培養液供給路５４を介して、培養液タンク５２から培養液攪拌タンク５３へ培養液８０Ａ（８０）が供給される。
また、第一の培養液供給路５４の途中には、ポンプ６０が設けられ、このポンプ６０によって、培養液タンク５２から培養液攪拌タンク５３へ培養液８０Ａ（８０）が供給される。
【００６０】
培養液攪拌タンク５３は、キレート剤が添加された培養液８０Ｂ（８０）を、攪拌して、培養液４０内に含まれる成分を均一化するとともに、培養棚５１に供給する培養液８０Ｂ（８０）を貯留するためのものである。培養液攪拌タンク５３は、第二の培養液供給路５５を介して、培養棚５１と連結されている。そして、第二の培養液供給路５５を介して、培養液攪拌タンク５３から培養棚５１へ培養液８０Ｂ（８０）が供給される。
また、第二の培養液供給路５５の途中には、ポンプ６１が設けられ、このポンプ６１によって、培養液攪拌タンク５３から培養棚５１へ培養液８０Ｂ（８０）が供給される。
さらに、培養液攪拌タンク５３には、培養液８０Ｂ（８０）内に含まれる成分を均一化するために、培養液８０Ｂ（８０）を攪拌する攪拌翼６２が設けられている。
【００６１】
オゾン発生装置５６は、空気または酸素からオゾンを生成し、そのオゾンをオゾン供給路６３とマイクロバブル発生装置５９を介して培養液タンク５２内の培養液８０Ａ（８０）に供給する。
オゾン発生装置５６としては、特に限定されず、公知のものが用いられる。
また、培養液タンク５２内に、オゾン発生装置５６にて生成したオゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化するためのマイクロバブル発生装置５９が設けられている。すなわち、マイクロバブル発生装置５９は、オゾン発生装置５６から発生したオゾンを培養液タンク５２内にて、培養液８０（８０Ａ）中にマイクロまたはナノレベルの微小泡で供給可能としている。
マイクロバブル発生装置５９としては、特に限定されず、公知のものが用いられる。
【００６２】
キレート剤タンク５７は、培養液攪拌タンク５３内の培養液８０Ｂ（８０）に供給するキレート剤を貯留するためのものである。キレート剤タンク５７は、キレート剤供給路６４を介して、培養液攪拌タンク５３と連結されている。そして、キレート剤供給路６４を介して、キレート剤タンク５７から培養液攪拌タンク５３へキレート剤が供給される。
また、キレート剤供給路６４の途中には、ポンプ６５が設けられ、このポンプ６５によって、キレート剤タンク５７から培養液攪拌タンク５３へキレート剤が供給される。
【００６３】
培養液回収路５８は、培養棚５１から培養液タンク５２へ、培養液８０Ｂ（８０）を回収するためのものである。
また、培養液回収路５８の途中には、ポンプ６６が設けられ、このポンプ６６によって、培養棚５１から培養液タンク５２へ培養液８０Ｂ（８０）が供給される。
【００６４】
水耕栽培装置５０によれば、培養液攪拌タンク５３内の培養液８０Ｂ（８０）にキレート剤を供給するためのキレート剤タンク５７が設けられているので、培養液攪拌タンク５３内の培養液８０Ｂ（８０）にキレート剤を添加して、培養液８０Ｂ（８０）に含まれる溶解鉄イオン（Ｆｅ３＋）や溶解マンガンイオン（Ｍｎ２＋）がキレート錯体を形成して、溶解鉄が酸化物を形成して難溶性の沈殿となることや、溶解マンガンが酸化物を形成して難溶性の沈殿となることを防止し、鉄やマンガンが培養液４０に溶解可能な状態を保つことができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、培養液タンク５２内に、マイクロバブル発生装置５９が設けられた場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、オゾン発生装置と培養液タンクの間に、マイクロバブル発生装置が設けられていなくてもよい。
【００６６】
次に、図２を参照して、本発明の水耕栽培方法の第二の実施形態を説明するとともに、水耕栽培装置５０の作用を説明する。
まず、培養液タンク５２内に培養液８０Ａ（８０）を充満する。
【００６７】
培養液８０Ａ（８０）としては、上述の第一の実施形態と同様のものが用いられる。
【００６８】
次いで、培養棚５１の所定位置に、植物７０の苗または種子を配置する。
【００６９】
次いで、オゾン発生装置５６により、空気または酸素からオゾンを生成する（工程Ａ）。
【００７０】
次いで、培養液タンク５２内に設置したマイクロバブル発生装置５９により、工程Ａにて生成したオゾンを、マイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する（工程Ｅ）。
【００７１】
このようにして、培養液タンク５２内の培養液８０Ａ（８０）中に、オゾンの微小泡を供給する（工程Ｂ）。
【００７２】
次いで、培養液タンク５２から培養液攪拌タンク５３へオゾンを含む培養液８０Ａ（８０）を供給する。
【００７３】
次いで、キレート剤タンク５７から培養液攪拌タンク５３内のオゾンを含む培養液８０Ａ（８０）にキレート剤を供給する（工程Ｃ）。
【００７４】
キレート剤としては、上述の第一の実施形態と同様のものが用いられる。
【００７５】
ところで、水耕栽培では、培養液８０Ｂ（８０）が中性から微酸性であることが望ましい。したがって、培養液８０Ｂ（８０）にキレート剤を過剰に添加してしまい、培養液８０Ｂ（８０）のｐＨが低くなり過ぎた（培養液８０Ｂ（８０）が酸性に傾いた）場合、培養液８０Ｂ（８０）のｐＨを調整する必要がある。
【００７６】
キレート剤を添加した培養液８０Ｂ（８０）のｐＨを調整する方法としては、上述の第一の実施形態と同様の方法が用いられる。
【００７７】
次いで、培養液攪拌タンク５３から、植物７０が配置された培養棚５１へ、キレート剤を添加した培養液８０Ｂ（８０）を供給する（工程Ｄ）。
【００７８】
培養棚５１に培養液８０Ｂ（８０）を供給する量は、少なくとも植物７０の根域が常に培養液８０Ｂ（８０）に浸かっている程度とし、例えば、培養棚５１に設けられた培養液８０Ｂ（８０）を溜めるために空間が充満する程度とする。
また、培養液攪拌タンク５３から培養棚５１への培養液８０Ｂ（８０）の供給は、間欠的、あるいは、連続的のいずれであってもよい。すなわち、所定の期間毎に、培養棚５１内の培養液８０Ｂ（８０）を入れ替えてもよく、あるいは、培養棚５１内の培養液８０Ｂ（８０）を常に循環させていてもよい。
【００７９】
次いで、培養棚５１から培養液タンク５２へ、培養液８０Ｂ（８０）を回収する。
【００８０】
培養棚５１から培養液タンク５２への培養液８０Ｂ（８０）の回収は、間欠的、あるいは、連続的のいずれであってもよい。すなわち、所定の期間毎に、培養棚５１内の培養液８０Ｂ（８０）を入れ替える毎に、培養棚５１から培養液タンク５２へ培養液８０Ｂ（８０）を回収してもよく、あるいは、培養液８０Ｂ（８０）を常に循環させて、培養棚５１から培養液タンク５２へ培養液８０Ｂ（８０）を回収してもよい。
【００８１】
本実施形態の水耕栽培方法では、水耕栽培装置５０による植物７０の栽培中、上記の各工程が繰り返される。
【００８２】
本実施形態の水耕栽培方法によれば、培養液８０Ｂ（８０）に含まれる溶解鉄や溶解マンガンが沈殿する前に、培養液攪拌タンク５３内の培養液８０Ｂ（８０）にキレート剤を添加するか、あるいは、沈殿物が生じた培養液攪拌タンク５３内の培養液８０Ｂ（８０）にキレート剤を添加することにより、沈殿物となった鉄やマンガンを培養液８０Ｂ（８０）中に再溶解させることができる。したがって、培養液８０Ａ（８０）に追肥する必要がないので、追肥するよりも安価に行うことができる。
【００８３】
また、本実施形態の水耕栽培方法によれば、培養棚５１、培養液タンク５２、培養液攪拌タンク５３などの内部に沈殿物が生じないので、培養棚５１、培養液タンク５２、培養液攪拌タンク５３などの内部を清掃するための労力を削減することができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、工程Ａに続いて、工程Ａにて生成したオゾンを、マイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する工程Ｅを行う場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、工程Ａに続いて、オゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する工程Ｅを行わなくてもよい。
【００８５】
また、本実施形態では、工程Ｂの後に工程Ｃを行う場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、工程Ｂの前に、工程Ｃにて、キレート剤タンクからオゾンを含まない培養液にキレート剤を供給してもよい。
【実施例】
【００８６】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００８７】
「実施例１」
容量１０Ｌ（リットル）の容器に水道水を８Ｌ入れ、その状態で一昼夜放置して、水道水の脱塩素処理をした。
その後、その水道水に、水耕栽培用肥料（商品名：カネコ養液栽培用肥料ファームエース１号および２号、カネコ種苗社製）をメーカーの処方箋に基づく標準濃度で溶解させて、培養液を調製した。
次いで、流量２．５Ｌ／ｍｉｎに設定したオゾン（Ｏ３）を、マイクロバブル発生装置（ＦＳ１０１−Ｌ１型、富喜製作所社製）を用いて、温度を２０℃に設定した培養液中で５分間、オゾン微小泡を発生させた。オゾン発生から５分後の培養液の溶存オゾン濃度（ＤＯ３）は、０．９２ｐｐｍであった。
次いで、オゾンの供給とマイクロバブル発生装置を停止した直後に、オゾンを含む培養液を採取して、培養液１００ｍＬに対して、下記のキレート剤２種をそれぞれ０．１ｇ、０．０１ｇ、０．００５ｇおよび０．００１ｇ添加し、キレート剤と培養液からなる８種の溶液を攪拌、混合した。
キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）を主成分とするＥＤＴＡ系キレート剤（商品名：クレワットＮ２、ナガセケムテック社製）、および、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）を主成分とするＤＴＰＡ系キレート剤（メルク社製）を用いた。
【００８８】
一方、オゾンの供給とマイクロバブル発生装置を停止した培養液を３時間室温で放置して、培養液中に沈殿が生じたのを目視にて確認した後、培養液を採取して、培養液１００ｍＬに対して、上記キレート剤２種をそれぞれ０．１ｇ、０．０１ｇ、０．００５ｇおよび０．００１ｇ添加し、キレート剤と培養液からなる８種の溶液を攪拌、混合した。
キレート剤添加後の培養液のｐＨを測定し、その後、培養液中の溶解鉄含有量を分光光度計（ＵＶ−１７００ ｐｈａｒｍａ Ｓｐｅｃ、島津製作所社製）で測定した。
また、キレート剤添加後の培養液のｐＨを測定し、その後、培養液中の溶解マンガン含有量を原子吸光光度計（ＡＡ−７０００、島津製作所社製）で測定した。
キレート剤の添加量と、培養液のｐＨとの関係を表１および表２に示す。
また、キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解鉄含有量との関係を図３に示す。なお、図３（ａ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＥＤＴＡを添加したときの培養液中の溶解鉄含有量を示し、図３（ｂ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＤＴＰＡを添加したときの培養液中の溶解鉄含有量を示す。
また、キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解マンガン含有量との関係を図４に示す。なお、図４（ａ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＥＤＴＡを添加したときの培養液中の溶解マンガン含有量を示し、図４（ｂ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＤＴＰＡを添加したときの培養液中の溶解マンガン含有量を示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【００９１】
表１および表２の結果から、キレート剤の添加量が多くなる程、培養液のｐＨが低下することが確認された。また、ＥＤＴＡ系キレート剤を添加した場合よりも、ＤＴＰＡ系キレート剤を添加した場合の方が、培養液のｐＨが低下することが確認された。
【００９２】
図３の結果から、オゾン供給前の培養液中の鉄含有量は１．８８ｐｐｍであり、オゾン供給後の培養液中の溶解鉄含有量は０．４４ｐｐｍであった。
また、図３の結果から、ＥＤＴＡ系キレート剤またはＤＴＰＡ系キレート剤の添加量が多い程、培養液中における溶解鉄含有量が増加することが確認された。
さらに、図３の結果から、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液にキレート剤を添加した場合と、沈殿生成後の培養液にキレート剤を添加した場合とでは、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液にキレート剤を添加した場合に、培養液中における溶解鉄含有量が増加することが確認された。
特に、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液に、キレート剤を０．１ｇ添加した場合、培養液中の溶解鉄含有量が、オゾン供給前の培養液中の溶解鉄含有量と同等になることが確認された。
【００９３】
図４の結果から、オゾン供給前の培養液中の溶解マンガン含有量は２．４ｐｐｍであり、オゾン供給後の培養液中の溶解マンガン含有量は０．３ｐｐｍであった。
また、図４の結果から、ＥＤＴＡ系キレート剤またはＤＴＰＡ系キレート剤の添加量が多い程、培養液中における溶解マンガン含有量が増加することが確認された。
さらに、図４の結果から、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液にキレート剤を添加した場合と、沈殿生成後の培養液にキレート剤を添加した場合とでは、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液にキレート剤を添加した場合に、培養液中における溶解マンガン含有量が増加することが確認された。
特に、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液に、キレート剤を０．１ｇ添加した場合、培養液中の溶解マンガン含有量が、オゾン供給前の培養液中の溶解マンガン含有量と同等になることが確認された。
【００９４】
以上の結果から、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置によりオゾンのマイクロバブルを供給した培養液中の溶解鉄および溶解マンガンが難溶性になり沈殿を生じる前に、培養液にキレート剤を添加することにより、培養液中に鉄およびマンガンを再溶解させることが可能であることが確認された。また、培養液に対するキレート剤の添加量が多い程、培養液中における溶解鉄含有量および溶解マンガン含有量が増加することが確認された。したがって、培養液に対するキレート剤の添加量は、培養液１トンに対して１ｋｇで十分に効果を発揮することが確認された。
【００９５】
「実施例２」
オゾンの供給とマイクロバブル発生装置を停止した直後に、オゾンを含む培養液を採取して、培養液１００ｍＬに対して、上記キレート剤２種をそれぞれ０．０１ｇ、０．００５ｇおよび０．００１ｇ添加し、キレート剤と培養液を攪拌、混合した以外は、実施例１と同様にして、培養液中の溶解鉄含有量および溶解マンガン含有量を測定した。
また、水耕栽培における培養液が中性から微酸性であるのが望ましいことから、キレート剤を添加して酸性になった培養液のｐＨを７．０に調整した直後に、実施例１と同様にして、その培養液中の溶解鉄含有量および溶解マンガン含有量を測定した。
キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解鉄含有量との関係を図５に示す。なお、図５（ａ）はキレート剤としてＥＤＴＡを使用し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解鉄含有量を示し、図５（ｂ）はキレート剤としてＤＴＰＡを使用し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解鉄含有量を示す。
また、キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解マンガン含有量との関係を図６に示す。なお、図６（ａ）はキレート剤としてＥＤＴＡを使用し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解マンガン含有量を示し、図６（ｂ）はキレート剤としてＤＴＰＡを使用し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解マンガン含有量を示す。
【００９６】
図５の結果から、オゾン供給前の培養液中の溶解鉄含有量は１．９８ｐｐｍであり、オゾン供給後の培養液中の溶解鉄含有量は０．４８ｐｐｍであった。
また、図５の結果から、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液にキレート剤を添加した場合と、ｐＨ調整後の培養液にキレート剤を添加した場合とでは、ｐＨ調整の前後において、培養液中における溶解鉄含有量に有意な差異がないことが確認された。
【００９７】
図６の結果から、オゾン供給前の培養液中の溶解マンガン含有量は２．４ｐｐｍであり、オゾン供給後の培養液中の溶解マンガン含有量は０．３ｐｐｍであった。
また、図６の結果から、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液にキレート剤を添加した場合と、ｐＨ調整後の培養液にキレート剤を添加した場合とでは、ｐＨ調整の前後において、培養液中における溶解マンガン含有量に有意な差異がないことが確認された。
したがって、キレート剤を添加して酸性に傾いた培養液のｐＨを、培養液に水酸化ナトリウム水溶液を添加することによりｐＨを７．０（中性）に調整しても、一旦、再溶解した鉄やマンガンの含有量は変化しないことが確認された。
【００９８】
「実施例３」
容量１０Ｌ（リットル）の容器に水道水を８Ｌ入れ、その状態で一昼夜放置して、水道水の脱塩素処理をした。
その後、その水道水に、水耕栽培用肥料（商品名：カネコ養液栽培用肥料ファームエース１号および２号、カネコ種苗社製）をメーカーの処方箋に基づく標準濃度で溶解させて、培養液を調製した。
次いで、当該培養液１００ｍＬに対して、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）を主成分とするＥＤＴＡ系キレート剤（商品名：クレワットＮ２、ナガセケムテック社製）を０．０１ｇ添加し、攪拌、混合して培養液Ａを調整した。
一方、同様に当該培養液１００ｍＬに対して、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）を主成分とするＤＴＰＡ系キレート剤（メルク社製）を０．０１ｇ添加し、攪拌、混合して培養液Ｂを調整した。
次いで、培養液Ａと培養液Ｂのそれぞれに対して、流量２．５Ｌ／ｍｉｎに設定したオゾン（Ｏ３）を、マイクロバブル発生装置（ＦＳ１０１−Ｌ１型、富喜製作所社製）を用いて、温度を２０℃に設定した培養液中で５分間、オゾン微小泡を発生させた。オゾン供給から５分後の培養液の溶存オゾン濃度（ＤＯ３）は、０．９２ｐｐｍであった。
次いで、オゾンの供給とマイクロバブル発生装置を停止した直後の一部の培養液Ａと培養液Ｂを採取した。
これらの採取液（キレート剤添加前、オゾン処理後）について、分光光度計（ＵＶ−１７００ ｐｈａｒｍａ Ｓｐｅｃ、島津製作所社製）を用いて溶解鉄含有量を測定し、原子吸光光度計（ＡＡ−７０００、島津製作所社製）を用いて溶解マンガン含有量を測定し、上記キレート剤添加前とオゾン処理後における採取液中の各溶解鉄含有量および溶解マンガン含有量の関係を、図７および図８に示す。
【００９９】
「実施例４」
実施例３における培養液Ａの調製と同様の方法により、キレート剤としてＥＤＴＡを配合した培養液Ｃを調製した。
実施例３と同様にして、培養液Ｃにオゾンの微小泡を供給し、オゾンの供給とマイクロバブル発生装置を停止した直後、５分後および１０分後にそれぞれ採取した培養液について、それぞれ溶解マンガン含有量を測定した。結果を図９に示す。
図９の結果から、オゾンの供給停止１０分後でも、溶解マンガン含有量は、オゾン供給停止直後と変化はなかった。
なお、図９には、培養液Ｃと、キレート剤添加なしでオゾン供給直後の培養液Ｃ中の溶解マンガン含有量も示した。
【０１００】
実施例１〜４の結果から、キレート剤は、培養液へのオゾンの供給前に添加することが効果的であることが分かった。
【符号の説明】
【０１０１】
１０・・・水耕栽培装置、１１・・・培養棚、１２・・・培養液タンク、１３・・・培養液供給路、１４・・・オゾン発生装置、１５・・・キレート剤タンク、１６・・・培養液回収路、１７・・・マイクロバブル発生装置、１８，２２，２３・・・ポンプ、１９・・・攪拌翼、２０・・・オゾン供給路、２１・・・キレート剤供給路、３０・・・植物、４０・・・培養液、５０・・・水耕栽培装置、５１・・・培養棚、５２・・・培養液タンク、５３・・・培養液攪拌タンク、５４・・・第一の培養液供給路、５５・・・第二の培養液供給路、５６・・・オゾン発生装置、５７・・・キレート剤タンク、５８・・・培養液回収路、５９・・・マイクロバブル発生装置、６０，６１，６５，６６・・・ポンプ、６２・・・攪拌翼、６３・・・オゾン供給路、６４・・・キレート剤供給路、７０・・・植物、８０（８０Ａ，８０Ｂ）・・・培養液。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オゾンによる殺菌法を用いた水耕栽培方法および水耕栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
水耕栽培で発生する植物の主な病害としては、例えば、水や培養液による感染が挙げられる。培養液に病原菌が混入した場合、壊滅的な被害になることがある。そこで、近年、培養液の殺菌方法としては、オゾンを用いた殺菌方法が検討されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】拓殖秀樹監修、「マイクロバブル・ナノバブルの最新技術」ｐｐ．２０４−２１４（２００７）、シーエムシー出版
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
オゾンを用いた殺菌法では、オゾンの強力な酸化力により、培養液中に溶解している微量要素の溶解鉄（Ｆｅ）や溶解マンガン（Ｍｎ）が酸化されて難溶性となり沈殿して培養液能を低下させるという問題があった。
溶解鉄や溶解マンガンは微量要素ではあるものの、植物の生育にとって重要な要素である。そこで、オゾン殺菌法を用いる生産者は、溶解鉄や溶解マンガンなどのミネラル成分を多く含む追肥用の肥料を、培養液タンク内に施肥することによって、微量要素の欠乏を防いでいた。しかしながら、このような対策では、生産者は高価な肥料を購入し続ける必要がある上に、水耕栽培装置内や培養液タンク内などに生じた沈殿物の除去のための労力も必要であった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、培養液に含まれる溶解鉄や溶解マンガンが酸化されて難溶性になるのを防止した水耕栽培方法および水耕栽培装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の水耕栽培方法は、空気または酸素からオゾンを生成する工程Ａと、培養液タンクに貯留されている培養液に前記オゾンを供給する工程Ｂと、前記培養液に、キレート剤を供給する工程Ｃと、植物が配置された培養棚に、前記キレート剤を添加した培養液を供給する工程Ｄと、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
本発明の水耕栽培方法において、前記工程Ｃは、前記工程Ｂの前または前記工程Ｂの後に行うことができるが、前記工程Bの前に行うことが好ましい。
【０００８】
本発明の水耕栽培方法において、前記工程Ａに続いて、前記工程Ａにて生成したオゾンを、マイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する工程Ｅを備えたことが好ましい。
【０００９】
本発明の水耕栽培装置は、植物が配置される培養棚と、前記培養棚に供給する培養液を貯留する培養液タンクと、前記培養液タンクから前記培養棚へ前記培養液を供給するための培養液供給路と、空気または酸素からオゾンを生成するオゾン発生装置と、前記培養液に供給するキレート剤を貯留するキレート剤タンクと、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
本発明の水耕栽培装置は、植物が配置される培養棚と、前記培養棚に供給する培養液を貯留する培養液タンクと、前記培養液タンクから前記培養棚へ前記培養液を供給するための培養液供給路と、空気または酸素からオゾンを生成するオゾン発生装置と、前記生成したオゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化して、前記培養液タンク内の培養液に供給するマイクロバブル発生装置と、前記培養液に供給するキレート剤を貯留するキレート剤タンクと、を備えたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の水耕栽培装置において、前記培養液タンク、または、前記培養棚と前記培養液タンクの間に設けられた培養液攪拌タンクと、前記キレート剤タンクとの間に、前記培養液タンクまたは前記培養液攪拌タンクに前記キレート剤を供給するためのキレート剤供給路が設けられたことが好ましい。
【００１２】
本発明の水耕栽培装置において、前記培養液タンク内に、前記オゾン発生装置にて生成したオゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化するマイクロバブル発生装置が設けられたことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水耕栽培で用いられる培養液中に含まれる溶解鉄や溶解マンガンが沈殿する前に、培養液にキレート剤を添加するか、あるいは、沈殿物が生じた培養液にキレート剤を添加することにより、沈殿物となった鉄やマンガンの酸化物を培養液中に再溶解させることができ、沈殿物の析出を抑制でき、水耕栽培の効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の水耕栽培装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明の水耕栽培装置の第二の実施形態を示す概略構成図である。
【図３】キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解鉄含有量との関係を示し、（ａ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＥＤＴＡを添加したときの培養液中の溶解鉄含有量を示すグラフであり、（ｂ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＤＴＰＡを添加したときの培養液中の溶解鉄含有量を示すグラフである。
【図４】キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解マンガン含有量との関係を示し、（ａ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＥＤＴＡを添加したときの培養液中の溶解マンガン含有量を示すグラフであり、（ｂ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＤＴＰＡを添加したときの培養液中の溶解マンガン含有量を示すグラフである。
【図５】キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解鉄含有量との関係を示し、（ａ）はキレート剤としてＥＤＴＡを添加し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解鉄含有量を示すグラフであり、（ｂ）はキレート剤としてＤＴＰＡを添加し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解鉄含有量を示すグラフである。
【図６】キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解マンガン含有量との関係を示し、（ａ）はキレート剤としてＥＤＴＡを添加し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解マンガン含有量を示すグラフであり、（ｂ）はキレート剤としてＤＴＰＡを添加し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解マンガン含有量を示すグラフである。
【図７】オゾン供給前の培養液中へのキレート剤添加による、オゾン供給直後の溶解鉄の残存効果を示すグラフである。
【図８】オゾン供給前の培養液中へのキレート剤添加による、オゾン供給直後の溶解マンガンの残存効果を示すグラフである。
【図９】オゾン供給前の培養液中へのキレート剤添加による、オゾン供給後の溶解マンガンの残存効果の時間的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の植物の栽培方法および植物の栽培装置の実施の形態について説明する。
なお、この実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１６】
（１）第一の実施形態
図１は、本発明の水耕栽培装置の第一の実施形態を示す概略構成図である。
本実施形態の水耕栽培装置１０は、培養棚１１と、培養液タンク１２と、培養液供給路１３と、オゾン発生装置１４と、キレート剤タンク１５と、培養液回収路１６と、マイクロバブル発生装置１７と、オゾン供給路２０とから概略構成されている。
【００１７】
培養棚１１は、その上面側に、水耕栽培装置１０によって栽培される植物３０を配置するための部位が設けられている。また、培養棚１１は、その内部に、培養液タンク１２から供給された培養液４０を溜めるための空間が設けられている。
【００１８】
培養液タンク１２は、培養棚１１に供給する培養液４０を貯留するためのものである。培養液タンク１２は、培養液供給路１３を介して、培養棚１１と連結されている。そして、培養液供給路１３を介して、培養液タンク１２から培養棚１１へ培養液４０が供給される。
また、培養液供給路１３の途中には、ポンプ１８が設けられ、このポンプ１８によって、培養液タンク１２から培養棚１１へ培養液４０が供給される。
さらに、培養液タンク１２には、培養液４０内に含まれる成分を均一化するために、培養液４０を攪拌する攪拌翼１９が設けられている。
【００１９】
オゾン発生装置１４は、空気または酸素からオゾンを生成し、そのオゾンをオゾン供給路２０とマイクロバブル発生装置１７を介して培養液タンク１２内の培養液４０に供給する。
オゾン発生装置１４としては、特に限定されず、公知のものが用いられる。
また、培養液タンク１２内に、オゾン発生装置１４にて生成したオゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化するためのマイクロバブル発生装置１７が設けられている。すなわち、マイクロバブル発生装置１７は、オゾン発生装置１４から発生したオゾンを培養液タンク１２内にて、培養液４０中にマイクロまたはナノレベルの微小泡で供給可能としている。
マイクロバブル発生装置１７としては、いかなる方式によってバブルを発生させるものでもよく、例えば、内部に供給された培養液とオゾンとの混合物の旋回流を発生させて、オゾンをマイクロナノバブル化する方式（例えば、特許第３６８２２８６号公報に記載された旋回流方式の微細気泡発生器）や加圧溶解方式、特開２００７−２２９６７４号公報に開示されたようにフリップフロップ流によって生じるラム効果を用いてマイクロナノバブルを発生させる方式を採用してもよく、特に限定されず、公知のものが用いられる。
【００２０】
キレート剤タンク１５は、培養液タンク１２内の培養液４０に供給するキレート剤を貯留するためのものである。キレート剤タンク１５は、キレート剤供給路２１を介して、培養液タンク１２と連結されている。そして、キレート剤供給路２１を介して、キレート剤タンク１５から培養液タンク１２へキレート剤が供給される。
また、キレート剤供給路２１の途中には、ポンプ２２が設けられ、このポンプ２２によって、キレート剤タンク１５から培養液タンク１２へキレート剤が供給される。
【００２１】
培養液回収路１６は、培養棚１１から培養液タンク１２へ、培養液４０を回収するためのものである。
また、培養液回収路１６の途中には、ポンプ２３が設けられ、このポンプ２３によって、培養棚１１から培養液タンク１２へ培養液４０が供給される。
【００２２】
水耕栽培装置１０によれば、培養液タンク１２内の培養液４０にキレート剤を供給するためのキレート剤タンク１５が設けられているので、培養液タンク１２内の培養液４０にキレート剤を添加して、培養液４０に含まれる鉄イオン（Ｆｅ３＋）やマンガンイオン（Ｍｎ２＋）がキレート錯体を形成して、溶解鉄が酸化物を形成して難溶性の沈殿となることや、溶解マンガンが酸化物を形成して難溶性の沈殿となることを防止し、鉄やマンガンが培養液４０に溶解可能な状態を保つことができる。
【００２３】
なお、本実施形態では、オゾン発生装置１４と培養液タンク１２の間に、マイクロバブル発生装置１７が設けられた場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、オゾン発生装置と培養液タンクの間に、マイクロバブル発生装置が設けられていなくてもよい。
【００２４】
次に、図１を参照して、本発明の水耕栽培方法の第一の実施形態を説明するとともに、水耕栽培装置１０の作用を説明する。
まず、培養液タンク１２内に培養液４０を充満する。
【００２５】
培養液４０は、植物３０が成長するために必要な養分を含む肥料を水に溶かして調製したものである。
肥料としては、例えば、水耕（養液）栽培用肥料である、カネコ養液栽培用肥料ファームエース１号（商品名、カネコ種苗社製）およびカネコ養液栽培用肥料ファームエース２号（商品名、カネコ種苗社製）が用いられる。
【００２６】
カネコ養液栽培用肥料ファームエース１号は、窒素全量１０．０質量％（うちアンモニア性窒素１．７質量％、硝酸性窒素８．０質量％）、水溶性リン酸８．０質量％、水溶性カリウム２６．０質量％、水溶性苦土４．０質量％、水溶性マンガン０．１０質量％、水溶性鉄０．１５質量％、水溶性ホウ素０．１０質量％を含む粉末状の肥料である。
カネコ養液栽培用肥料ファームエース２号は、硝酸性窒素１１．０質量％を含む粉末状の肥料である。
【００２７】
カネコ養液栽培用肥料ファームエース１号および２号を用いて、培養液４０を調製する場合、水にカネコ養液栽培用肥料ファームエース１号を溶解させた後、その溶液に、カネコ養液栽培用肥料ファームエース２号を添加して、溶解させる。
【００２８】
培養液４０の濃度、すわなち、培養液４０における肥料の含有率は、特に限定されず、植物３０の種類などに応じて適宜調整されるが、肥料メーカーの処方箋を基準にすることが好ましい。
【００２９】
次いで、培養棚１１の所定位置に、植物３０の苗または種子を配置する。
【００３０】
本発明を適用可能な植物としては、特に限定されず、野菜類、花卉類、穀類などが挙げられる。
野菜類としては、葉菜類、根菜類および果菜類が挙げられる。
【００３１】
葉菜類としては、小松菜、ホウレン草、レタス、ミツバ、ネギ、ニラ、サラダ菜、パセリ、青梗菜、春菊、ペパーミント、甘草およびバジルの群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
【００３２】
根菜類としては、大根、二十日大根、人参、朝鮮人参、わさび、じゃがいも、サツマイモ、カブおよび生姜の群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
【００３３】
果菜類としては、トマト、イチゴ、胡瓜、メロン、茄子およびピーマンの群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
【００３４】
花卉類としては、バラ、シクラメン、チューリップ、キンギョソウ、ダリア、キク、ガーベラおよびランの群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
【００３５】
穀類としては、イネ、コムギ、オオムギ、トウモロコシ、マメおよび雑穀の群から選択される少なくとも１種が挙げられる。
【００３６】
次いで、オゾン発生装置１４により、空気または酸素からオゾンを生成する（工程Ａ）。
【００３７】
次いで、マイクロバブル発生装置１７により、工程Ａにて生成したオゾンを、培養液４０中でマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する（工程Ｅ）。
【００３８】
なお、ここでいうマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化したオゾンとは、具体的には、殺菌効果の面で平均直径が５０μｍ以下であることが好ましい。
【００３９】
このようにして、培養液タンク１２内の培養液４０中に、オゾンの微小泡が供給される（工程Ｂ）。
【００４０】
培養液４０に供給するオゾンの量は、特に限定されず、培養液４０の濃度、すなわち、培養液４０における肥料の含有率、季節および植物の種類などに応じて適宜調整され、通常、オゾン供給直後の培養液中の濃度が０．１〜１０ｐｐｍとなるようにする。
なお、培養液４０に供給されたオゾンは、攪拌翼１９によって培養液４０に均一に拡散される。
【００４１】
次いで、キレート剤タンク１５から培養液タンク１２内のオゾンを含む培養液４０へキレート剤を供給する（工程Ｃ）。
【００４２】
培養液４０に供給するキレート剤の量は、特に限定されず、培養液４０の濃度、すなわち、培養液４０における肥料の含有率などに応じて適宜調整される。
なお、培養液４０に供給されたキレート剤は、攪拌翼１９によって培養液４０に均一に拡散される。
【００４３】
キレート剤としては、溶解鉄イオン（Ｆｅ３＋）および溶解マンガンイオン（Ｍｎ２＋）とキレート錯体を形成することができるものであれば特に限定されないが、例えば、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）およびジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）が用いられる。
キレート剤は、溶解鉄イオンとキレート錯体を形成し、溶解鉄がオゾン存在下に酸化物を形成して難溶性の沈殿となることを防止し、鉄が培養液４０に溶解可能な状態を保つことができる。
キレート剤は、溶解マンガンイオンとキレート錯体を形成し、溶解マンガンがオゾン存在下に酸化物を形成して難溶性の沈殿となることを防止し、マンガンが培養液４０に溶解可能な状態を保つことができる。
【００４４】
キレート剤としては、アミノカルボン酸系、ホスホン酸系、ポリマー系などが挙げられる。
アミノカルボン酸系のキレート剤としては、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン４酢酸）、ＮＴＡ（ニトリロ４酢酸）、ＤＴＰＡ（ジエチレントリアミン５酢酸）、ＨＥＤＴＡ（ヒドロキシエチルエチレンジアミン３酢酸）、ＴＴＨＡ（トリエチレンテトラミン６酢酸）、ＰＤＴＡ（１，３−プロパンジアミン４酢酸）、ＤＰＴＡ−ＯＨ（１，３−ジアミン−２−ヒドロキシプロパン４酢酸）、ＨＩＤＡ（ヒドロキシエチルイミノ２酢酸）、ＤＨＥＧ（ジヒドロキシエチルグリシン）、ＤＥＧＴＡ（グリコールエーテルジアミン４酢酸）、ＧｙＤＴＡ（ｔｒａｎｓ−シクロヘキサンジアミン４酢酸）、ＣＭＧＡ（ジカルボキシメチルグルタミン酸、ＥＤＤＳ（（ｓ、ｓ）−エチレンジアミンジコハク酸）などが挙げられる。
ホスホン酸系のキレート剤としては、ＨＥＤＰ（ヒドロキシエチリデンジホスホン酸）、ＮＴＭＰ（ニトリロｔｒｉｓ（メチレンホスホン酸））、ＰＢＴＣ（ホスホノブタン３酢酸）、ＥＤＴＭＰ（エチレンジアミンテトラ（メチレンホスホン酸））などが挙げられる。
ポリマー系のキレート剤としては、カルボキシメチルポリエチレンイミンなどが挙げられる。
これらのキレート剤は、それぞれ金属塩、例えば、ナトリウム塩であれば水溶性化するので好ましい。
【００４５】
培養液４０に供給するキレート剤の形態としては、粉末、あるいは、キレート剤を各種溶媒に溶解した溶液のいずれであってもよい。
キレート剤を溶液として用いる場合、溶媒としては、培養液に添加することから水が好ましい。
【００４６】
ところで、水耕栽培では、培養液４０が中性から微酸性であることが望ましい。したがって、培養液４０にキレート剤を過剰に添加してしまい、培養液４０のｐＨが低くなり過ぎた（培養液４０が酸性に傾いた）場合、培養液４０のｐＨを調整する必要がある。
【００４７】
培養液４０のｐＨを調整する方法としては、培養液にアルカリ溶液を添加する方法が用いられる。
アルカリ溶液としては、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムなどの水溶液が用いられる。
【００４８】
次いで、培養液タンク１２から、植物３０が配置された培養棚１１へ、キレート剤を添加した培養液４０を供給する（工程Ｄ）。
【００４９】
培養棚１１に培養液４０を供給する量は、少なくとも植物３０の根域が常に培養液４０に浸かっている程度とし、例えば、培養棚１１に設けられた培養液４０を溜めるために空間が充満する程度とする。
また、培養液タンク１２から培養棚１１への培養液４０の供給は、間欠的、あるいは、連続的のいずれであってもよい。すなわち、所定の期間毎に、培養棚１１内の培養液４０を入れ替えてもよく、あるいは、培養棚１１内の培養液４０を常に循環させていてもよい。
【００５０】
次いで、培養棚１１から培養液タンク１２へ、培養液４０を回収する。
【００５１】
培養棚１１から培養液タンク１２への培養液４０の回収は、間欠的、あるいは、連続的のいずれであってもよい。すなわち、所定の期間毎に、培養棚１１内の培養液４０を入れ替える毎に、培養棚１１から培養液タンク１２へ培養液４０を回収してもよく、あるいは、培養液４０を常に循環させて、培養棚１１から培養液タンク１２へ培養液４０を回収してもよい。
【００５２】
本実施形態の水耕栽培方法では、水耕栽培装置１０による植物３０の栽培中、上記の各工程が繰り返される。
【００５３】
本実施形態の水耕栽培方法によれば、培養液４０に含まれる溶解鉄や溶解マンガンが沈殿する前に、培養液タンク１２内の培養液４０にキレート剤を添加するか、あるいは、沈殿物が生じた培養液タンク１２内の培養液４０にキレート剤を添加することにより、沈殿物となった鉄やマンガンを培養液４０中に再溶解させることができる。したがって、培養液４０に追肥する必要がないので、追肥するよりも安価に行うことができる。
【００５４】
また、本実施形態の水耕栽培方法によれば、培養棚１１や培養液タンク１２内に沈殿物が生じないので、培養棚１１や培養液タンク１２内を清掃するための労力を削減することができる。
【００５５】
なお、本実施形態では、工程Ａに続いて、工程Ａにて生成したオゾンを、マイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する工程Ｅを行う場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、工程Ａに続いて、オゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する工程Ｅを行わなくてもよい。
【００５６】
また、本実施形態では、工程Ｂの後に工程Ｃを行う場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、工程Ｂの前に、工程Ｃにて、キレート剤タンクからオゾンを含まない培養液にキレート剤を供給してもよい。
【００５７】
（２）第二の実施形態
図２は、本発明の水耕栽培装置の第二の実施形態を示す概略構成図である。
本実施形態の水耕栽培装置５０は、培養棚５１と、培養液タンク５２と、培養液攪拌タンク５３と、第一の培養液供給路５４と、第二の培養液供給路５５と、オゾン発生装置５６と、キレート剤タンク５７と、培養液回収路５８と、マイクロバブル発生装置５９と、オゾン供給路６３とから概略構成されている。
【００５８】
培養棚５１は、その上面側に、水耕栽培装置５０によって栽培される植物７０を配置するための部位が設けられている。また、培養棚５１は、その内部に、培養液攪拌タンク５３から供給され、キレート剤が添加された培養液８０を溜めるための空間が設けられている。
【００５９】
培養液タンク５２は、培養棚５１に供給する培養液８０Ａ（８０）を貯留するためのものである。培養液タンク５２は、第一の培養液供給路５４を介して、培養液攪拌タンク５３と連結されている。そして、第一の培養液供給路５４を介して、培養液タンク５２から培養液攪拌タンク５３へ培養液８０Ａ（８０）が供給される。
また、第一の培養液供給路５４の途中には、ポンプ６０が設けられ、このポンプ６０によって、培養液タンク５２から培養液攪拌タンク５３へ培養液８０Ａ（８０）が供給される。
【００６０】
培養液攪拌タンク５３は、キレート剤が添加された培養液８０Ｂ（８０）を、攪拌して、培養液４０内に含まれる成分を均一化するとともに、培養棚５１に供給する培養液８０Ｂ（８０）を貯留するためのものである。培養液攪拌タンク５３は、第二の培養液供給路５５を介して、培養棚５１と連結されている。そして、第二の培養液供給路５５を介して、培養液攪拌タンク５３から培養棚５１へ培養液８０Ｂ（８０）が供給される。
また、第二の培養液供給路５５の途中には、ポンプ６１が設けられ、このポンプ６１によって、培養液攪拌タンク５３から培養棚５１へ培養液８０Ｂ（８０）が供給される。
さらに、培養液攪拌タンク５３には、培養液８０Ｂ（８０）内に含まれる成分を均一化するために、培養液８０Ｂ（８０）を攪拌する攪拌翼６２が設けられている。
【００６１】
オゾン発生装置５６は、空気または酸素からオゾンを生成し、そのオゾンをオゾン供給路６３とマイクロバブル発生装置５９を介して培養液タンク５２内の培養液８０Ａ（８０）に供給する。
オゾン発生装置５６としては、特に限定されず、公知のものが用いられる。
また、培養液タンク５２内に、オゾン発生装置５６にて生成したオゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化するためのマイクロバブル発生装置５９が設けられている。すなわち、マイクロバブル発生装置５９は、オゾン発生装置５６から発生したオゾンを培養液タンク５２内にて、培養液８０（８０Ａ）中にマイクロまたはナノレベルの微小泡で供給可能としている。
マイクロバブル発生装置５９としては、特に限定されず、公知のものが用いられる。
【００６２】
キレート剤タンク５７は、培養液攪拌タンク５３内の培養液８０Ｂ（８０）に供給するキレート剤を貯留するためのものである。キレート剤タンク５７は、キレート剤供給路６４を介して、培養液攪拌タンク５３と連結されている。そして、キレート剤供給路６４を介して、キレート剤タンク５７から培養液攪拌タンク５３へキレート剤が供給される。
また、キレート剤供給路６４の途中には、ポンプ６５が設けられ、このポンプ６５によって、キレート剤タンク５７から培養液攪拌タンク５３へキレート剤が供給される。
【００６３】
培養液回収路５８は、培養棚５１から培養液タンク５２へ、培養液８０Ｂ（８０）を回収するためのものである。
また、培養液回収路５８の途中には、ポンプ６６が設けられ、このポンプ６６によって、培養棚５１から培養液タンク５２へ培養液８０Ｂ（８０）が供給される。
【００６４】
水耕栽培装置５０によれば、培養液攪拌タンク５３内の培養液８０Ｂ（８０）にキレート剤を供給するためのキレート剤タンク５７が設けられているので、培養液攪拌タンク５３内の培養液８０Ｂ（８０）にキレート剤を添加して、培養液８０Ｂ（８０）に含まれる溶解鉄イオン（Ｆｅ３＋）や溶解マンガンイオン（Ｍｎ２＋）がキレート錯体を形成して、溶解鉄が酸化物を形成して難溶性の沈殿となることや、溶解マンガンが酸化物を形成して難溶性の沈殿となることを防止し、鉄やマンガンが培養液４０に溶解可能な状態を保つことができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、培養液タンク５２内に、マイクロバブル発生装置５９が設けられた場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、オゾン発生装置と培養液タンクの間に、マイクロバブル発生装置が設けられていなくてもよい。
【００６６】
次に、図２を参照して、本発明の水耕栽培方法の第二の実施形態を説明するとともに、水耕栽培装置５０の作用を説明する。
まず、培養液タンク５２内に培養液８０Ａ（８０）を充満する。
【００６７】
培養液８０Ａ（８０）としては、上述の第一の実施形態と同様のものが用いられる。
【００６８】
次いで、培養棚５１の所定位置に、植物７０の苗または種子を配置する。
【００６９】
次いで、オゾン発生装置５６により、空気または酸素からオゾンを生成する（工程Ａ）。
【００７０】
次いで、培養液タンク５２内に設置したマイクロバブル発生装置５９により、工程Ａにて生成したオゾンを、マイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する（工程Ｅ）。
【００７１】
このようにして、培養液タンク５２内の培養液８０Ａ（８０）中に、オゾンの微小泡を供給する（工程Ｂ）。
【００７２】
次いで、培養液タンク５２から培養液攪拌タンク５３へオゾンを含む培養液８０Ａ（８０）を供給する。
【００７３】
次いで、キレート剤タンク５７から培養液攪拌タンク５３内のオゾンを含む培養液８０Ａ（８０）にキレート剤を供給する（工程Ｃ）。
【００７４】
キレート剤としては、上述の第一の実施形態と同様のものが用いられる。
【００７５】
ところで、水耕栽培では、培養液８０Ｂ（８０）が中性から微酸性であることが望ましい。したがって、培養液８０Ｂ（８０）にキレート剤を過剰に添加してしまい、培養液８０Ｂ（８０）のｐＨが低くなり過ぎた（培養液８０Ｂ（８０）が酸性に傾いた）場合、培養液８０Ｂ（８０）のｐＨを調整する必要がある。
【００７６】
キレート剤を添加した培養液８０Ｂ（８０）のｐＨを調整する方法としては、上述の第一の実施形態と同様の方法が用いられる。
【００７７】
次いで、培養液攪拌タンク５３から、植物７０が配置された培養棚５１へ、キレート剤を添加した培養液８０Ｂ（８０）を供給する（工程Ｄ）。
【００７８】
培養棚５１に培養液８０Ｂ（８０）を供給する量は、少なくとも植物７０の根域が常に培養液８０Ｂ（８０）に浸かっている程度とし、例えば、培養棚５１に設けられた培養液８０Ｂ（８０）を溜めるために空間が充満する程度とする。
また、培養液攪拌タンク５３から培養棚５１への培養液８０Ｂ（８０）の供給は、間欠的、あるいは、連続的のいずれであってもよい。すなわち、所定の期間毎に、培養棚５１内の培養液８０Ｂ（８０）を入れ替えてもよく、あるいは、培養棚５１内の培養液８０Ｂ（８０）を常に循環させていてもよい。
【００７９】
次いで、培養棚５１から培養液タンク５２へ、培養液８０Ｂ（８０）を回収する。
【００８０】
培養棚５１から培養液タンク５２への培養液８０Ｂ（８０）の回収は、間欠的、あるいは、連続的のいずれであってもよい。すなわち、所定の期間毎に、培養棚５１内の培養液８０Ｂ（８０）を入れ替える毎に、培養棚５１から培養液タンク５２へ培養液８０Ｂ（８０）を回収してもよく、あるいは、培養液８０Ｂ（８０）を常に循環させて、培養棚５１から培養液タンク５２へ培養液８０Ｂ（８０）を回収してもよい。
【００８１】
本実施形態の水耕栽培方法では、水耕栽培装置５０による植物７０の栽培中、上記の各工程が繰り返される。
【００８２】
本実施形態の水耕栽培方法によれば、培養液８０Ｂ（８０）に含まれる溶解鉄や溶解マンガンが沈殿する前に、培養液攪拌タンク５３内の培養液８０Ｂ（８０）にキレート剤を添加するか、あるいは、沈殿物が生じた培養液攪拌タンク５３内の培養液８０Ｂ（８０）にキレート剤を添加することにより、沈殿物となった鉄やマンガンを培養液８０Ｂ（８０）中に再溶解させることができる。したがって、培養液８０Ａ（８０）に追肥する必要がないので、追肥するよりも安価に行うことができる。
【００８３】
また、本実施形態の水耕栽培方法によれば、培養棚５１、培養液タンク５２、培養液攪拌タンク５３などの内部に沈殿物が生じないので、培養棚５１、培養液タンク５２、培養液攪拌タンク５３などの内部を清掃するための労力を削減することができる。
【００８４】
なお、本実施形態では、工程Ａに続いて、工程Ａにて生成したオゾンを、マイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する工程Ｅを行う場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、工程Ａに続いて、オゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する工程Ｅを行わなくてもよい。
【００８５】
また、本実施形態では、工程Ｂの後に工程Ｃを行う場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、工程Ｂの前に、工程Ｃにて、キレート剤タンクからオゾンを含まない培養液にキレート剤を供給してもよい。
【実施例】
【００８６】
以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００８７】
「実施例１」
容量１０Ｌ（リットル）の容器に水道水を８Ｌ入れ、その状態で一昼夜放置して、水道水の脱塩素処理をした。
その後、その水道水に、水耕栽培用肥料（商品名：カネコ養液栽培用肥料ファームエース１号および２号、カネコ種苗社製）をメーカーの処方箋に基づく標準濃度で溶解させて、培養液を調製した。
次いで、流量２．５Ｌ／ｍｉｎに設定したオゾン（Ｏ３）を、マイクロバブル発生装置（ＦＳ１０１−Ｌ１型、富喜製作所社製）を用いて、温度を２０℃に設定した培養液中で５分間、オゾン微小泡を発生させた。オゾン発生から５分後の培養液の溶存オゾン濃度（ＤＯ３）は、０．９２ｐｐｍであった。
次いで、オゾンの供給とマイクロバブル発生装置を停止した直後に、オゾンを含む培養液を採取して、培養液１００ｍＬに対して、下記のキレート剤２種をそれぞれ０．１ｇ、０．０１ｇ、０．００５ｇおよび０．００１ｇ添加し、キレート剤と培養液からなる８種の溶液を攪拌、混合した。
キレート剤としては、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）を主成分とするＥＤＴＡ系キレート剤（商品名：クレワットＮ２、ナガセケムテック社製）、および、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）を主成分とするＤＴＰＡ系キレート剤（メルク社製）を用いた。
【００８８】
一方、オゾンの供給とマイクロバブル発生装置を停止した培養液を３時間室温で放置して、培養液中に沈殿が生じたのを目視にて確認した後、培養液を採取して、培養液１００ｍＬに対して、上記キレート剤２種をそれぞれ０．１ｇ、０．０１ｇ、０．００５ｇおよび０．００１ｇ添加し、キレート剤と培養液からなる８種の溶液を攪拌、混合した。
キレート剤添加後の培養液のｐＨを測定し、その後、培養液中の溶解鉄含有量を分光光度計（ＵＶ−１７００ ｐｈａｒｍａ Ｓｐｅｃ、島津製作所社製）で測定した。
また、キレート剤添加後の培養液のｐＨを測定し、その後、培養液中の溶解マンガン含有量を原子吸光光度計（ＡＡ−７０００、島津製作所社製）で測定した。
キレート剤の添加量と、培養液のｐＨとの関係を表１および表２に示す。
また、キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解鉄含有量との関係を図３に示す。なお、図３（ａ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＥＤＴＡを添加したときの培養液中の溶解鉄含有量を示し、図３（ｂ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＤＴＰＡを添加したときの培養液中の溶解鉄含有量を示す。
また、キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解マンガン含有量との関係を図４に示す。なお、図４（ａ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＥＤＴＡを添加したときの培養液中の溶解マンガン含有量を示し、図４（ｂ）はオゾン発生装置およびマイクロバブル発生装置を停止した直後と、培養液中に沈殿が生じた直後に、それぞれキレート剤としてＤＴＰＡを添加したときの培養液中の溶解マンガン含有量を示す。
【００８９】
【表１】
【００９０】
【表２】
【００９１】
表１および表２の結果から、キレート剤の添加量が多くなる程、培養液のｐＨが低下することが確認された。また、ＥＤＴＡ系キレート剤を添加した場合よりも、ＤＴＰＡ系キレート剤を添加した場合の方が、培養液のｐＨが低下することが確認された。
【００９２】
図３の結果から、オゾン供給前の培養液中の鉄含有量は１．８８ｐｐｍであり、オゾン供給後の培養液中の溶解鉄含有量は０．４４ｐｐｍであった。
また、図３の結果から、ＥＤＴＡ系キレート剤またはＤＴＰＡ系キレート剤の添加量が多い程、培養液中における溶解鉄含有量が増加することが確認された。
さらに、図３の結果から、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液にキレート剤を添加した場合と、沈殿生成後の培養液にキレート剤を添加した場合とでは、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液にキレート剤を添加した場合に、培養液中における溶解鉄含有量が増加することが確認された。
特に、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液に、キレート剤を０．１ｇ添加した場合、培養液中の溶解鉄含有量が、オゾン供給前の培養液中の溶解鉄含有量と同等になることが確認された。
【００９３】
図４の結果から、オゾン供給前の培養液中の溶解マンガン含有量は２．４ｐｐｍであり、オゾン供給後の培養液中の溶解マンガン含有量は０．３ｐｐｍであった。
また、図４の結果から、ＥＤＴＡ系キレート剤またはＤＴＰＡ系キレート剤の添加量が多い程、培養液中における溶解マンガン含有量が増加することが確認された。
さらに、図４の結果から、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液にキレート剤を添加した場合と、沈殿生成後の培養液にキレート剤を添加した場合とでは、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液にキレート剤を添加した場合に、培養液中における溶解マンガン含有量が増加することが確認された。
特に、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液に、キレート剤を０．１ｇ添加した場合、培養液中の溶解マンガン含有量が、オゾン供給前の培養液中の溶解マンガン含有量と同等になることが確認された。
【００９４】
以上の結果から、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置によりオゾンのマイクロバブルを供給した培養液中の溶解鉄および溶解マンガンが難溶性になり沈殿を生じる前に、培養液にキレート剤を添加することにより、培養液中に鉄およびマンガンを再溶解させることが可能であることが確認された。また、培養液に対するキレート剤の添加量が多い程、培養液中における溶解鉄含有量および溶解マンガン含有量が増加することが確認された。したがって、培養液に対するキレート剤の添加量は、培養液１トンに対して１ｋｇで十分に効果を発揮することが確認された。
【００９５】
「実施例２」
オゾンの供給とマイクロバブル発生装置を停止した直後に、オゾンを含む培養液を採取して、培養液１００ｍＬに対して、上記キレート剤２種をそれぞれ０．０１ｇ、０．００５ｇおよび０．００１ｇ添加し、キレート剤と培養液を攪拌、混合した以外は、実施例１と同様にして、培養液中の溶解鉄含有量および溶解マンガン含有量を測定した。
また、水耕栽培における培養液が中性から微酸性であるのが望ましいことから、キレート剤を添加して酸性になった培養液のｐＨを７．０に調整した直後に、実施例１と同様にして、その培養液中の溶解鉄含有量および溶解マンガン含有量を測定した。
キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解鉄含有量との関係を図５に示す。なお、図５（ａ）はキレート剤としてＥＤＴＡを使用し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解鉄含有量を示し、図５（ｂ）はキレート剤としてＤＴＰＡを使用し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解鉄含有量を示す。
また、キレート剤の添加量と、キレート剤添加前後の培養液中の溶解マンガン含有量との関係を図６に示す。なお、図６（ａ）はキレート剤としてＥＤＴＡを使用し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解マンガン含有量を示し、図６（ｂ）はキレート剤としてＤＴＰＡを使用し、ｐＨ調整前後の培養液中の溶解マンガン含有量を示す。
【００９６】
図５の結果から、オゾン供給前の培養液中の溶解鉄含有量は１．９８ｐｐｍであり、オゾン供給後の培養液中の溶解鉄含有量は０．４８ｐｐｍであった。
また、図５の結果から、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液にキレート剤を添加した場合と、ｐＨ調整後の培養液にキレート剤を添加した場合とでは、ｐＨ調整の前後において、培養液中における溶解鉄含有量に有意な差異がないことが確認された。
【００９７】
図６の結果から、オゾン供給前の培養液中の溶解マンガン含有量は２．４ｐｐｍであり、オゾン供給後の培養液中の溶解マンガン含有量は０．３ｐｐｍであった。
また、図６の結果から、オゾン発生装置とマイクロバブル発生装置を停止した直後の培養液にキレート剤を添加した場合と、ｐＨ調整後の培養液にキレート剤を添加した場合とでは、ｐＨ調整の前後において、培養液中における溶解マンガン含有量に有意な差異がないことが確認された。
したがって、キレート剤を添加して酸性に傾いた培養液のｐＨを、培養液に水酸化ナトリウム水溶液を添加することによりｐＨを７．０（中性）に調整しても、一旦、再溶解した鉄やマンガンの含有量は変化しないことが確認された。
【００９８】
「実施例３」
容量１０Ｌ（リットル）の容器に水道水を８Ｌ入れ、その状態で一昼夜放置して、水道水の脱塩素処理をした。
その後、その水道水に、水耕栽培用肥料（商品名：カネコ養液栽培用肥料ファームエース１号および２号、カネコ種苗社製）をメーカーの処方箋に基づく標準濃度で溶解させて、培養液を調製した。
次いで、当該培養液１００ｍＬに対して、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）を主成分とするＥＤＴＡ系キレート剤（商品名：クレワットＮ２、ナガセケムテック社製）を０．０１ｇ添加し、攪拌、混合して培養液Ａを調整した。
一方、同様に当該培養液１００ｍＬに対して、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）を主成分とするＤＴＰＡ系キレート剤（メルク社製）を０．０１ｇ添加し、攪拌、混合して培養液Ｂを調整した。
次いで、培養液Ａと培養液Ｂのそれぞれに対して、流量２．５Ｌ／ｍｉｎに設定したオゾン（Ｏ３）を、マイクロバブル発生装置（ＦＳ１０１−Ｌ１型、富喜製作所社製）を用いて、温度を２０℃に設定した培養液中で５分間、オゾン微小泡を発生させた。オゾン供給から５分後の培養液の溶存オゾン濃度（ＤＯ３）は、０．９２ｐｐｍであった。
次いで、オゾンの供給とマイクロバブル発生装置を停止した直後の一部の培養液Ａと培養液Ｂを採取した。
これらの採取液（キレート剤添加前、オゾン処理後）について、分光光度計（ＵＶ−１７００ ｐｈａｒｍａ Ｓｐｅｃ、島津製作所社製）を用いて溶解鉄含有量を測定し、原子吸光光度計（ＡＡ−７０００、島津製作所社製）を用いて溶解マンガン含有量を測定し、上記キレート剤添加前とオゾン処理後における採取液中の各溶解鉄含有量および溶解マンガン含有量の関係を、図７および図８に示す。
【００９９】
「実施例４」
実施例３における培養液Ａの調製と同様の方法により、キレート剤としてＥＤＴＡを配合した培養液Ｃを調製した。
実施例３と同様にして、培養液Ｃにオゾンの微小泡を供給し、オゾンの供給とマイクロバブル発生装置を停止した直後、５分後および１０分後にそれぞれ採取した培養液について、それぞれ溶解マンガン含有量を測定した。結果を図９に示す。
図９の結果から、オゾンの供給停止１０分後でも、溶解マンガン含有量は、オゾン供給停止直後と変化はなかった。
なお、図９には、培養液Ｃと、キレート剤添加なしでオゾン供給直後の培養液Ｃ中の溶解マンガン含有量も示した。
【０１００】
実施例１〜４の結果から、キレート剤は、培養液へのオゾンの供給前に添加することが効果的であることが分かった。
【符号の説明】
【０１０１】
１０・・・水耕栽培装置、１１・・・培養棚、１２・・・培養液タンク、１３・・・培養液供給路、１４・・・オゾン発生装置、１５・・・キレート剤タンク、１６・・・培養液回収路、１７・・・マイクロバブル発生装置、１８，２２，２３・・・ポンプ、１９・・・攪拌翼、２０・・・オゾン供給路、２１・・・キレート剤供給路、３０・・・植物、４０・・・培養液、５０・・・水耕栽培装置、５１・・・培養棚、５２・・・培養液タンク、５３・・・培養液攪拌タンク、５４・・・第一の培養液供給路、５５・・・第二の培養液供給路、５６・・・オゾン発生装置、５７・・・キレート剤タンク、５８・・・培養液回収路、５９・・・マイクロバブル発生装置、６０，６１，６５，６６・・・ポンプ、６２・・・攪拌翼、６３・・・オゾン供給路、６４・・・キレート剤供給路、７０・・・植物、８０（８０Ａ，８０Ｂ）・・・培養液。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気または酸素からオゾンを生成する工程Ａと、
培養液タンクに貯留されている培養液に前記オゾンを供給する工程Ｂと、
前記培養液に、キレート剤を供給する工程Ｃと、
植物が配置された培養棚に、前記キレート剤を添加した培養液を供給する工程Ｄと、を備えたことを特徴とする水耕栽培方法。
【請求項２】
前記工程Ｃは、前記工程Ｂの前または前記工程Ｂの後に行うことを特徴とする請求項１に記載の水耕栽培方法。
【請求項３】
前記工程Ａに続いて、前記工程Ａにて生成したオゾンを、マイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する工程Ｅを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の水耕栽培方法。
【請求項４】
植物が配置される培養棚と、
前記培養棚に供給する培養液を貯留する培養液タンクと、
前記培養液タンクから前記培養棚へ前記培養液を供給するための培養液供給路と、
空気または酸素からオゾンを生成するオゾン発生装置と、
前記培養液に供給するキレート剤を貯留するキレート剤タンクと、を備えたことを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項５】
植物が配置される培養棚と、
前記培養棚に供給する培養液を貯留する培養液タンクと、
前記培養液タンクから前記培養棚へ前記培養液を供給するための培養液供給路と、
空気または酸素からオゾンを生成するオゾン発生装置と、
前記生成したオゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化して、前記培養液タンク内の培養液に供給するマイクロバブル発生装置と、
前記培養液に供給するキレート剤を貯留するキレート剤タンクと、を備えたことを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項６】
前記培養液タンク、または、前記培養棚と前記培養液タンクの間に設けられた培養液攪拌タンクと、前記キレート剤タンクとの間に、前記培養液タンクまたは前記培養液攪拌タンクに前記キレート剤を供給するためのキレート剤供給路が設けられたことを特徴とする請求項４または５に記載の水耕栽培装置。
【請求項７】
前記培養液タンク内に、前記オゾン発生装置にて生成したオゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化するマイクロバブル発生装置が設けられたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
【請求項１】
空気または酸素からオゾンを生成する工程Ａと、
培養液タンクに貯留されている培養液に前記オゾンを供給する工程Ｂと、
前記培養液に、キレート剤を供給する工程Ｃと、
植物が配置された培養棚に、前記キレート剤を添加した培養液を供給する工程Ｄと、を備えたことを特徴とする水耕栽培方法。
【請求項２】
前記工程Ｃは、前記工程Ｂの前または前記工程Ｂの後に行うことを特徴とする請求項１に記載の水耕栽培方法。
【請求項３】
前記工程Ａに続いて、前記工程Ａにて生成したオゾンを、マイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化する工程Ｅを備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の水耕栽培方法。
【請求項４】
植物が配置される培養棚と、
前記培養棚に供給する培養液を貯留する培養液タンクと、
前記培養液タンクから前記培養棚へ前記培養液を供給するための培養液供給路と、
空気または酸素からオゾンを生成するオゾン発生装置と、
前記培養液に供給するキレート剤を貯留するキレート剤タンクと、を備えたことを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項５】
植物が配置される培養棚と、
前記培養棚に供給する培養液を貯留する培養液タンクと、
前記培養液タンクから前記培養棚へ前記培養液を供給するための培養液供給路と、
空気または酸素からオゾンを生成するオゾン発生装置と、
前記生成したオゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化して、前記培養液タンク内の培養液に供給するマイクロバブル発生装置と、
前記培養液に供給するキレート剤を貯留するキレート剤タンクと、を備えたことを特徴とする水耕栽培装置。
【請求項６】
前記培養液タンク、または、前記培養棚と前記培養液タンクの間に設けられた培養液攪拌タンクと、前記キレート剤タンクとの間に、前記培養液タンクまたは前記培養液攪拌タンクに前記キレート剤を供給するためのキレート剤供給路が設けられたことを特徴とする請求項４または５に記載の水耕栽培装置。
【請求項７】
前記培養液タンク内に、前記オゾン発生装置にて生成したオゾンをマイクロレベルまたはナノレベルまで微小泡化するマイクロバブル発生装置が設けられたことを特徴とする請求項４〜６のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−１９１８７３（Ｐ２０１２−１９１８７３Ａ）
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５６９４８（Ｐ２０１１−５６９４８）
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（８０１００００２７）学校法人明治大学 (161)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１０月１１日（２０１２．１０．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月１５日（２０１１．３．１５）
【出願人】（８０１００００２７）学校法人明治大学 (161)
【Ｆターム（参考）】
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