本發(fā)明涉及栽培裝置和栽培方法。

背景技術：

作物的土壤栽培招致各種問題，如由連作造成的損害、由硬土導致的根伸長的抑制而引起的整個作物的生長不良、和由害蟲或土壤劣化導致的產量降低。近年來，作為解決這些問題的栽培方法，水栽培已經受到了關注，并且已經開發(fā)了各種系統。

一般來講，水栽培是通過在不使用任何培養(yǎng)基的情況下，直接將植物的根部浸入培養(yǎng)液中來進行的。為了避免植物的根腐病，現有的水栽培需要通過向根部供給大量的氧來進行。因此，用氧供給結構如散氣管或能夠隨著培養(yǎng)液的循環(huán)輸送空氣的培養(yǎng)液循環(huán)泵向根部供給氧(參見日本特開2013-9644號公報)。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2013-9644號公報

技術實現要素：

技術問題

然而，現有的栽培裝置不充分供給氧，并且還具有諸如系統的維護成本高的缺點。

在將根浸入培養(yǎng)液的水栽培中，水的過量供給引起將要收獲的作物的含水量增大，這可能使口味劣化。為了保持或提升作物的口味，已知的是施加水分脅迫如干旱脅迫或滲透脅迫從而提高糖度。然而，需要能夠更穩(wěn)定地施加適當的水分脅迫的栽培裝置。

另外，現存的土壤栽培需要大量的土壤。因此，使用非常大質量的土壤。這妨礙在例如栽培架(足場)上建立農田。當農田具有不同高度時，平整土地需要大的工作量并且招致高成本。

在上述情況下，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供能夠對作物穩(wěn)定地施加適當的水分脅迫、能夠以低成本對作物的根部供給充足的氧從而避免根腐病、并且與土壤栽培相比能夠降低土壤的使用量的栽培裝置和栽培方法。

技術方案

為了實現該目標，完成了本發(fā)明。本發(fā)明的一個實施方式的栽培裝置包含構造為保持作物的培養(yǎng)基部、和構造為向所述培養(yǎng)基部供給培養(yǎng)液的培養(yǎng)液供給機構，其中所述培養(yǎng)基部包含框體、所述框體內的填充顆粒和被通過毛細管作用供給所述培養(yǎng)液的區(qū)域，所述區(qū)域至少被設置在由所述填充顆粒形成的層的中層部中。

本發(fā)明的一個實施方式的栽培方法包括向保持作物的培養(yǎng)基部供給培養(yǎng)液，其中所述培養(yǎng)基部包含框體、框體內的填充顆粒和被通過毛細管作用供給所述培養(yǎng)液的區(qū)域，所述區(qū)域至少被設置在由所述填充顆粒形成的層的中層部中，并且通過所述區(qū)域向所述作物供給所述培養(yǎng)液。

本發(fā)明的有益效果

本發(fā)明的實施方式的栽培裝置和栽培方法能夠對作物穩(wěn)定地施加適當的水分脅迫、能夠以低成本對作物的根部供給充足的氧從而避免根腐病、并且與土壤栽培相比能夠降低土壤的使用量。

附圖說明

[圖1]圖1為本發(fā)明的第一實施方式的栽培裝置的示意圖。

[圖2]圖2為本發(fā)明的第二實施方式的栽培裝置的示意圖。

[圖3]圖3為表示在培養(yǎng)基量的評價中的產量和糖度的圖。

[圖4]圖4為說明在具有不同高度的農田的評價中的盆框體(ポット枠體)的布置的示意平面圖。

[圖5]圖5為表示溫室內氣溫、儲存部液溫和培養(yǎng)基部溫度的溫度變化的圖。

標號說明

1 栽培裝置

2 培養(yǎng)基部

3 儲存部

4 框體

5 填充顆粒

6 培養(yǎng)液供給區(qū)域

7 送液部

8 透水根障片

9a 第一防水片

9b 第二防水片

11 水分傳感器

12 水分張力傳感器

13 控制器

14 供給管

20 培養(yǎng)液供給機構

21 水位鹽度調節(jié)機構

31 栽培裝置

32 培養(yǎng)基部

33 儲存部

34 框體

35 填充顆粒

36 培養(yǎng)液供給區(qū)域

37 平臺

38 水位調節(jié)機構

39 水位計

40 控制器

41 供給管

42 溫度計

43 加熱器

50 農田

51a 第一盆框體

51b 第二盆框體

51c 第三盆框體

P 作物

具體實施方式

[本發(fā)明的實施方式的詳情]

本發(fā)明的一個實施方式的栽培裝置包含構造為保持作物的培養(yǎng)基部、和構造為向培養(yǎng)基部供給培養(yǎng)液的培養(yǎng)液供給機構，其中所述培養(yǎng)基部包含框體、框體內的填充顆粒和被通過毛細管作用供給培養(yǎng)液的區(qū)域，所述區(qū)域至少被設置在由填充顆粒形成的層的中層部中。

在該栽培裝置中，培養(yǎng)基部包含框體、框體內的填充顆粒、和構造為顯示毛細管作用以將培養(yǎng)液供給到培養(yǎng)基部中的區(qū)域，所述區(qū)域至少被設置在由填充顆粒形成的層的中層部中。結果，可以避免培養(yǎng)液的過度供給，并且可以對作物的根部穩(wěn)定地施加適當的水分脅迫。被通過毛細管作用供給培養(yǎng)液的區(qū)域具有的氣相多于液相，因此具有高透氣性。因此，即使不存在氧供給結構，也可以有效地抑制由于缺氧而導致的根腐病。由此，可以降低設備成本和操作成本。以在所述區(qū)域中顯示毛細管作用的量使用填充框體的諸如土壤的顆粒。因此，與常規(guī)土壤栽培相比，可以顯著降低使用的土壤的量，這使得能夠降低培養(yǎng)基部的重量。因此，可以在由諸如樹脂管的便宜材料形成的栽培架上建立農田，并且通過栽培架的調節(jié)可以容易地調整農田的不同高度。本文中，“水分脅迫”是指例如由于作物暴露于低濕度而導致的干旱脅迫、和由于由圍繞作物的高鹽度環(huán)境導致的高滲透壓而造成的滲透脅迫。

培養(yǎng)液供給機構優(yōu)選包含構造為儲存培養(yǎng)液的儲存部、和設置在培養(yǎng)基部與儲存部之間的送液部；并且送液部優(yōu)選被構造為通過毛細管作用將儲存部中的培養(yǎng)液供給至培養(yǎng)基部內的顆粒的底部。所述培養(yǎng)液供給機構包含這樣的儲存部和送液部，使得即使當培養(yǎng)基部和儲存部彼此隔離時，也可以容易且可靠地將培養(yǎng)液供給到培養(yǎng)基部中。另外，儲存部的培養(yǎng)液被通過毛細管作用供給至培養(yǎng)基部內的顆粒的底部，使得從儲存部向培養(yǎng)基部單方向供應培養(yǎng)液。結果，可以防止病害通過儲存水水平傳播。

系統優(yōu)選包含構造為調節(jié)儲存部內的培養(yǎng)液的水位或鹽度的機構。通過這樣可以調節(jié)儲存部內的培養(yǎng)液的水位或鹽度，可以控制對作物的根部施加的干旱脅迫或滲透脅迫。因此，可以進一步提高將要收獲的作物的糖度。

系統優(yōu)選包含構造為調節(jié)儲存部內的培養(yǎng)液的溫度的溫度調節(jié)機構。通過這樣調節(jié)儲存部內的培養(yǎng)液的溫度，可以將培養(yǎng)基的溫度調節(jié)至適于作物生長的溫度。另外，由培養(yǎng)液的溫度調節(jié)招致的操作成本低于調節(jié)氣溫的空調等的操作成本。因此，與用空調等進行的常規(guī)氣溫調節(jié)相比，可以以低成本調節(jié)培養(yǎng)基的溫度。另外，培養(yǎng)基的溫度以與培養(yǎng)液的溫度密切相關的方式變化。因此，容易調節(jié)培養(yǎng)基的溫度。

框體優(yōu)選包含至少作為底部的透水根障片。通過這樣框體包含至少作為底部的透水根障片，可以防止培養(yǎng)基部內的作物的根部浸入儲存部。結果，可以更有效地實現根腐病的防止和水分脅迫的施加。另外，可以防止儲存部的污染。

所述顆粒優(yōu)選為土壤。當這樣顆粒為土壤時，由填充顆粒形成的層的中層部可以更可靠且有效地顯示毛細管作用。結果，可以更有效地實現根腐病的防止和水分脅迫的施加。

土壤優(yōu)選為沙子。當這樣將沙子用作土壤時，在由填充顆粒形成的層的中層部中，可以進一步提高氣相對液相之比，可以有效地提高氧供給能力。另外，與土相比，沙子的有機物的含量低且生活在其中的微生物的數量少，因此不容易發(fā)生根病。因此，可以省略或簡化例如水栽培中所需的對培養(yǎng)液的循環(huán)過濾處理和栽培裝置的殺菌。另外，沙子是物理化學性質穩(wěn)定的。因此，即使常年使用沙子也不容易引起由連作造成的損害，并且沙子可以連續(xù)使用；并且也不容易發(fā)生根病。另外，因為與其它具有團粒結構的土壤相比，沙子具有單顆粒結構，所以沙子具有高的毛細管作用的再現性和高的水的均勻擴散性，這使水分調節(jié)變容易。結果，可以以低成本栽培高品質的作物。在此，“沙子”是指例如在孔隙中保持毛細管水的未固結碎片的堆積物，例如直徑為0.01mm以上且2mm以下的碎屑物。

由填充顆粒形成的層優(yōu)選具有3cm以上且300cm以下的毛細上升高度。通過這樣的毛細上升高度，可以提高系統設計的自由度，并且還可以提高農活的作業(yè)性(作業(yè)性)。

所述顆粒優(yōu)選包含50質量％以上的粒徑為0.1mm以上且1mm以下的單顆粒。當顆粒具有這樣的特征時，所述中層部更有效地顯示毛細管作用，并且中層部中氣相對液相之比進一步提高，這使得能夠更有效地抑制由于缺氧而導致的根腐病。在此，“粒徑”是通過如下求出的顆粒的平均粒徑：通過JIS-Z8801-1(2006)中規(guī)定的篩按篩孔尺寸降低的順序按順序將顆粒過篩并且從篩上的顆粒數和各篩的篩孔尺寸進行計算。

顆粒優(yōu)選具有1.00g/cm³以上且3.00g/cm³以下的振實密度。當顆粒具有在這樣的范圍內的振實密度時，中層部可以更有效地顯示毛細管作用，并且可以進一步提高在中層部中的氣相對液相之比，從而更有效地抑制由于缺氧而導致的根腐病。在此，“振實密度”是指粉末的松密度，并且是根據JIS-Z2512(2012)測定的值。

本發(fā)明的另一個實施方式的栽培方法包括向保持作物的培養(yǎng)基部供給培養(yǎng)液，其中所述培養(yǎng)基部包含框體、框體內的填充顆粒和被通過毛細管作用供給培養(yǎng)液的區(qū)域，所述區(qū)域至少被設置在由填充顆粒形成的層的中層部中，并且通過所述區(qū)域向作物供給培養(yǎng)液。

根據所述栽培方法，從被通過由框體內的填充顆粒形成的層的毛細管作用供給培養(yǎng)液的區(qū)域向作物供給培養(yǎng)液。因此，可以避免培養(yǎng)液的過度供給并且可以對作物的根部穩(wěn)定地施加適當的水分脅迫。另外，被通過毛細管作用供給培養(yǎng)液的區(qū)域具有的氣相多于液相，因此具有高透氣性。因此，即使不存在氧供給結構，也可以充分地將氧供給至作物的根部，從而有效地抑制根腐病。另外，在所述栽培方法中，以在所述區(qū)域中顯示毛細管作用的量使用填充框體的諸如土壤的顆粒。因此，與常規(guī)土壤栽培相比，可以顯著降低土壤的使用量，這使得能夠降低培養(yǎng)基部的重量。因此，所述栽培方法使得能夠在由諸如樹脂管的便宜材料形成的栽培架上建立農田，并且通過栽培架的調節(jié)可以容易地調整農田的不同高度。

[本發(fā)明的實施方式的詳情]

下文中，將參照附圖對本發(fā)明的實施方式的栽培裝置進行詳細說明。

[第一實施方式]

圖1中示出的栽培裝置1主要包含構造為保持作物P的培養(yǎng)基部2、和構造為向培養(yǎng)基部2供給培養(yǎng)液的培養(yǎng)液供給機構20。培養(yǎng)基部2包含框體4、填充框體4的填充顆粒5、和被通過毛細管作用供給培養(yǎng)液的培養(yǎng)液供給區(qū)域6，區(qū)域6至少被設置在由填充顆粒5形成的層的中層部中。培養(yǎng)液供給機構20包含構造為儲存培養(yǎng)液的儲存部3，和構造為將培養(yǎng)液供給至培養(yǎng)基部2內的填充顆粒5的底部的送液部7。栽培裝置1還包含構造為調節(jié)儲存部3內的培養(yǎng)液的水位和鹽度的水位鹽度調節(jié)機構21、透水根障片8、第一防水片9a和第二防水片9b。

<培養(yǎng)基部>

培養(yǎng)基部2包含框體4、填充框體4的填充顆粒5、和被通過毛細管作用供給培養(yǎng)液的培養(yǎng)液供給區(qū)域6，所述區(qū)域6至少被設置在由填充顆粒5形成的層的中層部中。培養(yǎng)基部2為構造為保持作物P的部分。

(框體)

框體4保持填充顆粒5并且還防止作物P的根到達框體4的外部。

框體4為有底筒狀體?？蝮w4在平面形狀方面沒有特別限制；從運輸的觀點來看，平面形狀優(yōu)選為能夠實現堆疊的形狀，更優(yōu)選為圓形?？蝮w4的底部由透水根障片8構成。通過像這樣至少框體4的底部由透水根障片8構成，可以防止培養(yǎng)基部2內的作物P的根部浸入儲存部3中。

順便說一下，除框體4的底部以外，框體4的側部和上部也可以由透水根障片8構成。然而，從提高培養(yǎng)基部2的保水性的觀點來看，優(yōu)選僅底面由透水根障片8構成。

框體4的平均內徑的下限優(yōu)選為6cm，更優(yōu)選為9cm。另一方面，框體4的平均內徑的上限優(yōu)選為23cm，更優(yōu)選為15cm。當框體4的平均內徑小于所述下限時，作物P的根部不能充分蔓延，這可能導致生長不良。相反，當框體4的平均內徑大于所述上限時，培養(yǎng)基部2可能具有過大的質量。順便說一下，“平均內徑”是指具有與框體4的內部形狀(俯視)的面積相同面積的圓(正圓換算直徑)的直徑在框體4的高度方向上的平均值。

框體4在形成底部(透水根障片8)以外的部分的材料方面沒有特別限制；所述材料的實例包括具有透氣性和透水性的紙和片狀樹脂。片狀樹脂可以為織布或無紡布；特別地，優(yōu)選多孔樹脂膜，更優(yōu)選通過拉伸諸如聚四氟乙烯的氟樹脂的膜制造的多孔樹脂膜。

透水根障片8可以僅設置在框體4的底面部分；另外，如在圖1中所示，片8也可以設置在平面圖中框體4以外的區(qū)域中。如此設置具有透水性的透水根障片8，使得在提供諸如防水、遮光作用的同時不抑制培養(yǎng)液的輸送。順便說一下，框體4的底部可以粘合至透水根障片8；或者，可以將框體4載置在透水根障片8上。

透水根障片8在材料方面沒有特別限制；材料的實例包括紙和織布。

透水根障片8的平均厚度的下限優(yōu)選為0.1mm，更優(yōu)選為0.2mm。另一方面，透水根障片8的平均厚度的上限優(yōu)選為5mm，更優(yōu)選為3mm。當透水根障片8的平均厚度小于所述下限時，可能不能充分阻擋根。相反，當透水根障片8的平均厚度超過所述上限時，透水根障片8的成本可能過高。

(顆粒)

由填充框體4的填充顆粒5形成的層的中層部和下層部被包含在顯示毛細管作用的培養(yǎng)液供給區(qū)域6中。填充顆粒5沒有特別限制，只要通過填充而形成的層顯示毛細管作用即可。顆粒5的實例包括土壤、微細浮石如浮石砂、多孔火山巖的粉碎顆粒、粒狀巖棉、珊瑚砂、珊瑚和木炭；并且選自這些中的兩種以上可以混合使用。其中，從充分確保毛細管作用并且不再使用的土壤可以恢復為自然土壤的觀點來看，填充顆粒5優(yōu)選為土壤。

土壤的實例包括市售園藝栽培基質、蛭石、膨潤土、沸石、沙子、鹿沼土、赤玉土和風化花崗巖(真砂土)。其中，優(yōu)選沙子。將沙子用作土壤能夠實現氣相對液相之比的進一步提高，這有效地提高氧供給能力。結果，即使不存在氧供給機構，也可以有效地抑制由于缺氧而導致的根腐病。另外，與普通栽培基質相比，沙子的有機物的含量低且生活在其中的微生物的數量少，使得不容易發(fā)生根病。

關于填充顆粒5的單顆粒，粒徑下限優(yōu)選為0.1mm，更優(yōu)選為0.15mm。另一方面，粒徑的上限優(yōu)選為1mm，更優(yōu)選為0.6mm。當粒徑小于所述下限時，培養(yǎng)液供給區(qū)域6可能具有過少量的孔隙，這可能導致過度潮濕，并且生長不需要的微生物(雑菌)的可能性高。相反，當粒徑大于所述上限時，培養(yǎng)液供給區(qū)域6可能具有過大量的孔隙，這可能導致毛細管作用不足，使得不能將預定量的培養(yǎng)液供給至根部。

在填充顆粒5中，粒徑為0.1mm以上且1mm以下的單顆粒的含量的下限優(yōu)選為50質量％，更優(yōu)選為80質量％。當單顆粒的含量小于所述下限時，培養(yǎng)液供給區(qū)域6可能顯示不足的毛細管作用，使得不能將預定量的培養(yǎng)液供給至根部。

關于填充顆粒5的顆粒，振實密度的下限優(yōu)選為1.00g/cm³，更優(yōu)選為1.65g/cm³，進一步優(yōu)選為1.70g/cm³。另一方面，顆粒的振實密度的上限優(yōu)選為3.00g/cm³，更優(yōu)選為1.85g/cm³，進一步優(yōu)選為1.83g/cm³。當顆粒的振實密度小于所述下限時，培養(yǎng)液供給區(qū)域6可能具有過大量的孔隙，這可能導致毛細管作用不足，使得不能將預定量的培養(yǎng)液供給至根部。相反，當顆粒的振實密度大于所述上限時，培養(yǎng)液供給區(qū)域6可能具有過少量的孔隙，這可能導致過度潮濕，并且生長不需要的微生物的可能性高。

關于由填充顆粒5形成的層，毛細上升高度的下限優(yōu)選為3cm，更優(yōu)選為10cm，進一步優(yōu)選為20cm。另一方面，關于由填充顆粒5形成的層，毛細上升高度的上限優(yōu)選為300cm，更優(yōu)選為200cm，進一步優(yōu)選為40cm。以毛細上升高度滿足這樣的范圍的方式制備由填充顆粒5形成的層，從而提高系統設計的自由度，并且也提高農活的作業(yè)性。當由填充顆粒5形成的層具有小于所述下限的毛細上升高度時，可能不能將培養(yǎng)液供給至作物P的根部，這導致作物P生長不良。相反，當由填充顆粒5形成的層具有大于所述上限的毛細上升高度時，可能難以對根部施加水分脅迫。

順便說一下，通過下式(1)求出毛細上升高度(m)h，其中培養(yǎng)液的表面張力(N/m)由T表示，培養(yǎng)液的接觸角(°)由θ表示，培養(yǎng)液的密度(kg/m³)由ρ表示，重力(m/s²)由g表示，且填充顆粒5的10質量％粒徑(m)由r表示。在此，“10質量％粒徑”是指根據JIS-A1204(2009)“土壤粒度分布的試驗方法”，從粒徑累積曲線讀取的在通過顆粒的質量百分率為10％時的粒徑D(10％粒徑D₁₀)。

h＝2Tcosθ/ρgr (1)

在單個框體4中，在培養(yǎng)液供給區(qū)域6中從框體4的底面起高度為0cm的位置處，培養(yǎng)液的平均流速的下限優(yōu)選為0.2L/小時，更優(yōu)選為0.3L/小時。當培養(yǎng)液的平均流速小于所述下限時，可能不滿足作物P所需的吸水速度，并且作物P可能因缺水而死。順便說一下，平均流速是通過5個以上獨立的框體4的底面到達它們的培養(yǎng)液供給區(qū)域6的培養(yǎng)液的通過量(L)的測定值的平均值。

當培養(yǎng)液供給區(qū)域6中培養(yǎng)液的平均流速足夠高時，在培養(yǎng)液供給區(qū)域6中存在作物P的吸水速度等于或小于平均流速的點。因此，作物P不受限制地吸水(在該情況下的吸水量被稱為日最大吸水量)。在該狀態(tài)下，隨著后述的儲存部3的液面的水位緩慢下降，水供給速度逐漸降低，這導致對吸水的限制(在該情況下的吸水量被稱為日限制吸水量)。在栽培裝置1中，作物P的日吸水量可以從日水消耗量近似計算，并且可以將吸水量限制為期望的比例。即使當培養(yǎng)液的平均流速受到限制時，水供給也繼續(xù)。因此，與限制水供給量的情況相比，培養(yǎng)基部2不容易干燥，使得根部不容易損壞。由于水供給速度的限制而導致的培養(yǎng)基部2的水保持量的下降也可以基于培養(yǎng)基部2的重量的下降進行測定。因此，管理者可以在沒有昂貴的水分傳感器的情況下進行水控制。

填充顆粒5的填充高度的下限優(yōu)選為1cm，更優(yōu)選為3cm，進一步優(yōu)選為5cm。另一方面，填充顆粒5的填充高度的上限優(yōu)選為50cm，更優(yōu)選為30cm，進一步優(yōu)選為15cm。當填充顆粒5的填充高度小于所述下限時，作物P的根可能會破壞培養(yǎng)液供給區(qū)域6的毛細管結構，這可能導致生長不良。相反，當填充顆粒5的填充高度大于所述上限時，培養(yǎng)基部2可能具有過大的質量。

培養(yǎng)液供給區(qū)域6中培養(yǎng)液的水保持量的下限優(yōu)選為0.04L，更優(yōu)選為0.05L，進一步優(yōu)選為0.10L。另一方面，培養(yǎng)液供給區(qū)域6中培養(yǎng)液的水保持量的上限優(yōu)選為2L，更優(yōu)選為1.5L，進一步優(yōu)選為0.6L。當培養(yǎng)液供給區(qū)域6中培養(yǎng)液的水保持量小于所述下限時，由于例如栽培裝置1的故障而導致的從儲存部3供給水的失敗可能造成作物P全部損毀的高風險。相反，當培養(yǎng)液的水保持量大于所述上限時，培養(yǎng)基部2可能具有大的質量，或者可能難以調節(jié)水保持量。順便說一下，通過如下求出水保持量：從水保持狀態(tài)的培養(yǎng)基部2的質量減去干燥狀態(tài)的培養(yǎng)基部2的質量，并且將所得值換算為體積。

<培養(yǎng)液供給機構>

培養(yǎng)液供給機構20包含構造為儲存培養(yǎng)液的儲存部3、和設置在培養(yǎng)基部2與儲存部3之間的送液部7。

(送液部)

送液部7為片狀構件。送液部7設置在培養(yǎng)基部2與儲存部3之間，使得送液部7的一部分浸入后述的儲存部3中。送液部7通過毛細管作用提升儲存部3中的培養(yǎng)液以通過透水根障片8將培養(yǎng)液供給至培養(yǎng)基部2中的填充顆粒5的底部。培養(yǎng)液供給機構20包含送液部7；結果，即使當培養(yǎng)基部2與儲存部3彼此隔離時，也可以容易且可靠地將培養(yǎng)液供給到培養(yǎng)基部2中。

送液部7沒有特別限制，只要其可以通過毛細管作用提升培養(yǎng)液以將培養(yǎng)液供給至填充顆粒5的底部即可。送液部7的實例包括無紡布、巖棉片、氈片和聚氨酯片。其中，從顯示適當的毛細管作用和實現適當的吸水速度的觀點來看，優(yōu)選無紡布。

送液部7的透水率的下限優(yōu)選為0.01％，更優(yōu)選為1％。另一方面，送液部7的透水性的上限優(yōu)選為40％，更優(yōu)選為30％。當送液部7的透水率小于所述下限時，被供給至培養(yǎng)基部2的填充顆粒5的底部的培養(yǎng)液的量可能不足。相反，當送液部7的透水率大于所述上限時，送液部7和得到的栽培裝置1可能招致過高的成本。在此，作為平面狀部件的送液部7的透水率是指已傳遞到背面的水相對于噴灑在正面上的水的比率。

送液部7的平均厚度的下限優(yōu)選為0.5mm，更優(yōu)選為0.7mm。另一方面，送液部7的平均厚度的上限優(yōu)選為2mm，更優(yōu)選為1.5mm。當送液部7的平均厚度小于所述下限時，送液部7可能具有低的強度，這可能導致破裂。相反，當送液部7的平均厚度大于所述上限時，送液部7可能招致高成本。

由送液部7提升的水位的下限優(yōu)選為3cm，更優(yōu)選為10cm，進一步優(yōu)選為20cm。另一方面，由送液部7提升的水位的上限優(yōu)選為300cm，更優(yōu)選為200cm，進一步優(yōu)選為40cm。當由送液部7提升的水位小于所述下限時，被供給至培養(yǎng)基部2的填充顆粒5的底部的培養(yǎng)液的量可能不足，導致缺水。相反，當由送液部7提升的水位大于所述上限時，送液部7可能招致高成本。在此，按以下方式測定提升的水位。首先，將送液部7切成寬度為4cm且長度為120cm的片。用平均厚度為0.03mm的聚乙烯膜覆蓋該片(所述膜進行了熱壓接合從而具有袋狀；將所述片插入膜中從而被膜圍繞和覆蓋)以制備測定樣品。將測定樣品設置在架子上使得垂直懸掛。此時，使樣品的上部和下部各自露出5cm，并且將樣品設置為與液體的表面接觸。測定5次24小時后相對于液面提升的水位，并且將測定值的平均值確定為提升的水位。

(儲存部)

儲存部3由構造為保持培養(yǎng)液的非透水性儲存槽構成。將儲存部3設置為與培養(yǎng)基部2分隔。具體地，將儲存部3設置在培養(yǎng)基部2的下方、并且在平面圖中在與培養(yǎng)基部2不重疊的區(qū)域。將儲存部3設置在這樣的區(qū)域中，使得可以更可靠地防止作物P的根進入儲存部3中，而且單個儲存部3可以被多個培養(yǎng)基部2共享。順便說一下，儲存部3的儲存槽具有開放上部以使培養(yǎng)液的供給變容易；并且在槽的底面和側面設置有第二防水片9b以防止培養(yǎng)液泄露。第一防水片9a和第二防水片9b可以由單個片形成。

送液部7的一部分浸入儲存部3中，并且通過送液部7將培養(yǎng)液供給至培養(yǎng)基部2的填充顆粒5的底部。將培養(yǎng)液以從儲存部3向培養(yǎng)基部2的單方向供應，從而防止在水栽培中發(fā)生的病害通過儲存水水平傳播。

保持在儲存部3中的培養(yǎng)液優(yōu)選含有肥料。從可以在儲存部3中抑制不需要的微生物的繁殖的觀點來看，肥料優(yōu)選含有化學肥料。順便說一下，可以將肥料添加至培養(yǎng)液，也可以直接放入培養(yǎng)基部2中。

優(yōu)選用遮光構件對儲存部3的上部遮光。遮光構件的實例包括透水根障片8和第一防水片9a。通過像這樣對儲存部3遮光，可以抑制儲存部3中藻類的繁殖。另外，在栽培裝置1中，保持在儲存部3中的培養(yǎng)液不直接與作物P的根接觸。這樣的特征協同地使儲存部3能夠保持在清潔狀態(tài)。因此，即使在不進行過濾處理的情況下也可以在培養(yǎng)液中抑制不需要的微生物的繁殖。

<防水片>

第一防水片9a設置在培養(yǎng)基部2所設置的區(qū)域以外的區(qū)域中透水根障片8和送液部7的上表面?zhèn)?。例如，第一防水?a防止培養(yǎng)液的蒸發(fā)，并且防止漏出的培養(yǎng)液等進入儲存部3。如上所述，第一防水片9a也可以發(fā)揮遮光構件的功能。

第二防水片9b設置在透水根障片8、送液部7和儲存部3的下表面?zhèn)取＠?，?b將栽培裝置1與地表隔離，從而防止漏出的培養(yǎng)液滲入地下。

第一防水片9a和第二防水片9b沒有特別限制，只要它們阻擋水和作物P的根即可。這些片的實例包括聚烯烴膜、氟樹脂膜、和生物降解塑料膜。

<水位鹽度調節(jié)機構>

水位鹽度調節(jié)機構21包含被埋入培養(yǎng)基部2的填充顆粒5中的水分傳感器11和水分張力傳感器12、和構造為基于這些傳感器的測定值調節(jié)被追加供給至儲存部3的培養(yǎng)液的量和鹽度的控制器13。

水分傳感器11測定培養(yǎng)基部2的水分含量。水分張力傳感器12測定填充顆粒5之間的水分張力?？刂破?3基于培養(yǎng)基部2內的水分含量和填充顆粒5之間的水分張力控制通過供給管14被供給至儲存部3的培養(yǎng)液的量以調節(jié)儲存部3的培養(yǎng)液的水位，從而對作物P施加適當的干旱脅迫。儲存部3內培養(yǎng)液的水位的上升或下降使得能夠調節(jié)毛細上升后的培養(yǎng)基部2內的液位。因此，由此調節(jié)儲存部3內培養(yǎng)液的水位，從而為增加糖度而施加干旱脅迫。這能夠提升作物P的口味。

在現有的水栽培中，難以控制被供給至作物的培養(yǎng)液的量以使其減少。與此相對，栽培裝置1使得能夠基于培養(yǎng)基部2內的水分含量和填充顆粒5之間的水分張力調節(jié)毛細上升后的培養(yǎng)基部2內的液位。由此，可以調節(jié)被供給至作物P的培養(yǎng)液的量以使其減少。

控制器13基于培養(yǎng)基部2內的水分含量和填充顆粒5之間的水分張力調節(jié)向通過供給管14被供給至儲存部3的培養(yǎng)液添加的鹽的量，以便對作物P施加適當的滲透脅迫。這使得能夠調節(jié)相對于作物P的根部的培養(yǎng)液的滲透壓。由此，可以施加滲透脅迫以增加糖度，從而提升作物P的口味。順便說一下，當以這種方式向培養(yǎng)液添加鹽時，以僅用于調節(jié)從作物P的根部吸收的培養(yǎng)液的鹽度的量添加鹽。與在現有的水栽培中直接添加鹽的情況相比，這使得能夠降低鹽的使用量。

如上所述，栽培裝置1被構造為調節(jié)水位并且還被構造為調節(jié)鹽度。結果，能夠以較少的鹽的添加量對作物P有效地施加水分脅迫。

[栽培方法]

栽培方法包括向保持作物P的培養(yǎng)基部供給培養(yǎng)液，其中培養(yǎng)基部2包含框體4、填充框體4的填充顆粒5和被通過毛細管作用供給培養(yǎng)液的培養(yǎng)液供給區(qū)域6，所述區(qū)域6至少被設置在由填充顆粒5形成的層的中層部中，并且通過培養(yǎng)液供給區(qū)域6向作物P供給培養(yǎng)液。

更具體地，栽培方法包括通過送液部7將培養(yǎng)液供給至培養(yǎng)基部2的步驟(培養(yǎng)液供給步驟)；調節(jié)保持被供給至培養(yǎng)基部2的培養(yǎng)液的儲存部3的水位，從而對作物P施加干旱脅迫的步驟(干旱脅迫步驟)；和調節(jié)被供給至培養(yǎng)基部2的培養(yǎng)液的鹽度，從而對作物P施加滲透脅迫的步驟(滲透脅迫步驟)。

<培養(yǎng)液供給步驟>

在培養(yǎng)液供給步驟中，送液部7將保持在儲存部3中的培養(yǎng)液供應到培養(yǎng)基部2的底部。該培養(yǎng)液被通過由框體4內的填充顆粒5形成的層中的毛細管作用供給至培養(yǎng)基部2的培養(yǎng)液供給區(qū)域6。具體地，通過送液部7中的毛細管作用從保持培養(yǎng)液的儲存部3提升培養(yǎng)液；并且通過透水根障片8將培養(yǎng)液供給至培養(yǎng)基部2內的填充顆粒5的底部。通過由填充顆粒5形成的層中的毛細管作用經由培養(yǎng)液供給區(qū)域6將已經被供應至填充顆粒5的底部的培養(yǎng)液供給至作物P的根部。

在培養(yǎng)液供給步驟中，根據向培養(yǎng)基部2供給培養(yǎng)液的狀態(tài)以適合于供給至作物P的量向儲存部3添加培養(yǎng)液。具體地，使用水分傳感器11和水分張力傳感器12測定培養(yǎng)基部2內的水分含量和填充顆粒5之間的水分張力。控制器13基于測定結果向儲存部3追加供給培養(yǎng)液。以這種方式，可以連續(xù)地將培養(yǎng)液供給至作物P。

<干旱脅迫步驟>

在干旱脅迫步驟中，根據向培養(yǎng)基部2供給培養(yǎng)液的狀態(tài)調節(jié)保持培養(yǎng)液的儲存部3的水位。由此調節(jié)水位以施加干旱脅迫。具體地，使用水分傳感器11和水分張力傳感器12測定培養(yǎng)基部2內的水分含量和填充顆粒5之間的水分張力?？刂破?3基于測定結果調節(jié)添加至儲存部3的培養(yǎng)液的供給量。由此調節(jié)被供給至儲存部3的培養(yǎng)液的量，從而調節(jié)儲存部3內的培養(yǎng)液的水位。以這種方式，提高或降低儲存部3內的培養(yǎng)液的水位，從而調節(jié)毛細管上升后的培養(yǎng)基部2內的液位。由此，對作物P施加適當的干旱脅迫。

<滲透脅迫步驟>

在滲透脅迫步驟中，根據向培養(yǎng)基部2供給培養(yǎng)液的狀態(tài)調節(jié)被供給至培養(yǎng)基部2的培養(yǎng)液的鹽度。由此調節(jié)培養(yǎng)液的鹽度從而施加滲透脅迫。具體地，使用水分傳感器11和水分張力傳感器12測定培養(yǎng)基部2內的水分含量和填充顆粒5之間的水分張力?？刂破?3基于測定結果調節(jié)向被供給至儲存部3的培養(yǎng)液添加的鹽的量。由此，調節(jié)相對于作物P的根部的培養(yǎng)液的滲透壓，從而對作物P施加適當的滲透脅迫。

<優(yōu)點>

所述栽培裝置包含構造為顯示毛細管作用以將培養(yǎng)液供給到培養(yǎng)基部中的培養(yǎng)液供給區(qū)域，所述區(qū)域至少被設置在由框體內的填充顆粒形成的層的中層部中。因此，避免了培養(yǎng)液的過度供給，從而對作物的根部穩(wěn)定地施加適當的水分脅迫。另外，被通過毛細管作用供給培養(yǎng)液的培養(yǎng)液供給區(qū)域具有的氣相多于液相，因此具有高透氣性。因此，所述栽培裝置使得即使在沒有氧供給結構的情況下也能夠有效地抑制由于缺氧而導致的根腐病。

另外，在所述栽培裝置中，以在培養(yǎng)液供給區(qū)域中顯示毛細管作用的量用諸如土壤的顆粒填充框體。因此，與現有的土壤栽培相比，可以顯著降低土壤的使用量，這使得能夠降低培養(yǎng)基部的重量。因此，所述栽培裝置使得能夠在由諸如樹脂管的便宜的材料形成的栽培架上建立農田。通過栽培架的調節(jié)可以容易地調整農田的不同高度。

另外，所述栽培裝置使用地下灌溉，與地面灌溉相比，地下灌溉能夠節(jié)水。這是因為培養(yǎng)基部的上層具有相對低的水保持量，并且不容易發(fā)生蒸發(fā)。因為不容易發(fā)生蒸發(fā)，所以不容易發(fā)生溫室中的濕度管理與灌溉管理之間的干涉。在所述栽培裝置中，儲存部的儲存槽為非透水性的，這使得能夠進一步節(jié)水；并且可以構建不產生廢水的完全封閉的栽培裝置。另外，因為通過蒸發(fā)損失的水分量是非常小的，所以基本上可以精確地測定培養(yǎng)液的消耗量，這使得能夠基于吸水量對植物生長進行量化。此外，因為從培養(yǎng)基部蒸發(fā)的量小，所以鹽類滲入保持在培養(yǎng)基部中的水分中。與地面灌溉和毛管水培相比，這樣的優(yōu)點在于不容易發(fā)生鹽類累積。另外，容易進行培養(yǎng)基部的沖洗。

另外，所述栽培裝置中培養(yǎng)基量的最小化使得能夠增加保持在培養(yǎng)基部中的培養(yǎng)液的消耗速度。這樣，儲存部中的培養(yǎng)液與培養(yǎng)基部中的培養(yǎng)液基本上相同。結果，與其它培養(yǎng)基耕作相比，可以立即獲得由于培養(yǎng)液的變化帶來的效果，這使得例如培養(yǎng)基部的pH調節(jié)變容易。

[第二實施方式]

圖2中示出的栽培裝置31主要包含構造為保持作物P的培養(yǎng)基部32、和構造為向培養(yǎng)基部32供給培養(yǎng)液的培養(yǎng)液供給機構。培養(yǎng)基部32包含框體34、填充框體34的填充顆粒35、和被通過毛細管作用供給培養(yǎng)液的培養(yǎng)液供給區(qū)域36，區(qū)域36至少設置在由填充顆粒35形成的層的中層部中。順便說一下，培養(yǎng)液供給機構由構造為儲存培養(yǎng)液的儲存部33構成。栽培裝置31還包含構造為調節(jié)儲存部33內的培養(yǎng)液的水位的水位調節(jié)機構38、和構造為調節(jié)儲存部33內的培養(yǎng)液的溫度的溫度調節(jié)機構。

在第一實施方式的栽培裝置1中，儲存部3和培養(yǎng)基部2彼此隔離。相反，在栽培裝置31中，儲存部33和培養(yǎng)基部32彼此不隔離，并且培養(yǎng)液供給機構不具有送液部。這些是與第一實施方式的栽培裝置1的差異。順便說一下，因為栽培裝置31不具有送液部，所以其不具有栽培裝置1的透水根障片8、第一防水片9a、第二防水片9b等。下文中，將對與第一實施方式的栽培裝置1的差異進行說明。

<培養(yǎng)基部>

培養(yǎng)基部32包含框體34、填充框體34的填充顆粒35和被通過毛細管作用供給培養(yǎng)液的培養(yǎng)液供給區(qū)域36，區(qū)域36至少設置在由填充顆粒35形成的層的中層部中。培養(yǎng)基部32是構造為保持作物P的部分。

框體34具備具有通過培養(yǎng)液但通不過填充顆粒35的多個微小貫通孔的底部。框體34被載置在設置在儲存部33的底部的多個平臺37上?？蝮w34的底部浸入培養(yǎng)液中。填充顆粒35的浸入部分為已經滲透了培養(yǎng)液的培養(yǎng)液滲透層。填充顆粒35中培養(yǎng)液滲透層上方的整個部分為培養(yǎng)液供給區(qū)域36。在栽培裝置31中，在培養(yǎng)液滲透層中容易發(fā)生缺氧，使得作物P的根不容易伸長到培養(yǎng)液滲透層中。

在框體34中，底部之外的部分如側面在材料方面沒有特別限制。該材料可以與在第一實施方式的框體4的部分(除了底部)中的材料如側面的材料相同。具體地，材料的實例包括具有透氣性和透水性的紙和片狀樹脂。片狀樹脂可以為織布或無紡布；特別地，優(yōu)選為多孔樹脂膜，更優(yōu)選為通過拉伸諸如聚四氟乙烯的氟樹脂的膜制造的多孔樹脂膜。

<培養(yǎng)液供給機構>

培養(yǎng)液供給機構由構造為儲存培養(yǎng)液的儲存部33構成。

(儲存部)

儲存部33包含設置在底部的多個平臺37。培養(yǎng)基部32被載置在這些平臺37上。在儲存部33中，保持預定水位的培養(yǎng)液；以將框體34的底部浸入培養(yǎng)液中的方式將培養(yǎng)基部32設置在儲存部33內。順便說一下，優(yōu)選在單個儲存部33內設置多個培養(yǎng)基部32。當在單個儲存部33內設置多個培養(yǎng)基部32時，可以同時且同等地調節(jié)對這些多個培養(yǎng)基部32的干旱脅迫。

<水位調節(jié)機構>

水位調節(jié)機構38包含安裝在儲存部33內的水位計39、和構造為基于用水位計39測定的水位調節(jié)被供給至儲存部33的培養(yǎng)液的量的控制器40。

水位計39構造為測定儲存部33內的培養(yǎng)液的水位，并且將測定結果發(fā)送至控制器40。

控制器40構造為基于用水位計39測定的水位確定被供給至儲存部33的培養(yǎng)液的量，并且通過供給管41供給培養(yǎng)液。例如，當控制器40以在儲存部33內保持一定的水位的方式控制培養(yǎng)液的供給量時，培養(yǎng)液被自動供給。這使得能夠降低管理者的澆水工作量。

控制器40可以用于控制被供給至儲存部33的培養(yǎng)液的量，從而對儲存部33的水位進行調節(jié)以施加干旱脅迫。如上所述，儲存部33內的培養(yǎng)液的水位的升高或降低使得能夠調節(jié)毛細管上升后的培養(yǎng)基部32內的液位。這樣，通過控制被供給至儲存部33的培養(yǎng)液的量，可以對作物P施加適當的干旱脅迫。

控制器40可以用于調節(jié)向被供給至儲存部33的培養(yǎng)液添加的鹽的量?？刂破?0可以基于用水位計39測定的水位確定儲存部33內保持的培養(yǎng)液的量；并且，基于該培養(yǎng)液的量，可以確定鹽的添加量從而對作物P施加適當的滲透脅迫。以這種方式，可以調節(jié)相對于作物P的根部的培養(yǎng)液的滲透壓，從而對作物P施加適當的滲透脅迫。順便說一下，在滲透脅迫的調節(jié)中，如在第一實施方式的栽培裝置1中那樣，可以設置構造為確定培養(yǎng)基部32中的水分含量和填充顆粒35之間的水分張力的機構，從而施加更適當的滲透壓。

<溫度調節(jié)機構>

溫度調節(jié)機構包含例如被埋入培養(yǎng)基部32的填充顆粒35中的溫度計42、和設置在控制器40中并且構造為加熱被從控制器40供給至儲存部33的培養(yǎng)液的加熱器43。

發(fā)明人如后所述對培養(yǎng)基的溫度進行了研究，發(fā)現培養(yǎng)基部的溫度以與培養(yǎng)液的溫度比與溫室內的氣溫更密切相關的方式變化。因此，發(fā)明人發(fā)現，相比于常規(guī)地用空調等調節(jié)溫室內的氣溫，調節(jié)被供給至培養(yǎng)基部的培養(yǎng)液的溫度使得能夠更有效地調節(jié)培養(yǎng)基部的溫度?；谶@些發(fā)現，為了調節(jié)培養(yǎng)基部內的溫度的目的而設置溫度調節(jié)機構，所述溫度調節(jié)機構構造為調節(jié)培養(yǎng)液的溫度。

控制器40構造為基于通過溫度計42確定的培養(yǎng)基部32的溫度控制加熱器43，以調節(jié)被供給至儲存部33的培養(yǎng)液的溫度從而被供給至作物P的根部的培養(yǎng)液具有適當的溫度，并且還構造為將調節(jié)了溫度的培養(yǎng)液供給至儲存部33。如上所述，培養(yǎng)基部32的溫度以與培養(yǎng)液的溫度密切相關的方式變化。通過像這樣調節(jié)被供給至儲存部33的培養(yǎng)液的溫度以調節(jié)被供給至培養(yǎng)基部32的培養(yǎng)液的溫度，可以精確地調節(jié)培養(yǎng)基部32內的溫度。因此，與通過用空調等對溫室內的氣溫進行調節(jié)而對培養(yǎng)基部的溫度進行調節(jié)的常規(guī)調節(jié)相比，這樣的溫度調節(jié)機構使得能夠容易且有效地調節(jié)培養(yǎng)基部32內的溫度。

<優(yōu)點>

所述栽培裝置不具有作為培養(yǎng)液供給機構的送液部，這使得能夠實現簡單的構造并且降低設備成本。另外，栽培裝置構造為用水位計確定儲存部的水位，這使得能夠實現儲存部中的水位的精確調節(jié)。

另外，所述栽培裝置構造為用溫度調節(jié)機構調節(jié)培養(yǎng)液的溫度，從而調節(jié)培養(yǎng)基部的溫度。結果，與通過用空調等對溫室內的氣溫進行調節(jié)而對培養(yǎng)基部的溫度進行調節(jié)的常規(guī)調節(jié)相比，該栽培裝置可以以低成本運行，這使得能夠降低作物的栽培成本。

[其它實施方式]

在此公開的實施方式在各方面僅作為例示，不應被理解為限制性的。本發(fā)明的范圍不限于實施方式的構造。本發(fā)明的范圍通過權利要求書表示，并且旨在包括與權利要求書等價的含義和范圍內的所有變體。

在第一實施方式中，將片構件用作送液部7。然而，送液部7不限于片構件，只要其可以將儲存部3內的培養(yǎng)液供給到培養(yǎng)基部2中即可。例如，送液部7可以為與儲存部3和培養(yǎng)基部2連接的板狀或筒狀的供給通道。送液部7可以為含有優(yōu)選用作填充顆粒5的顆粒的結構體。具體地，例如，土壤、微細浮石如浮石砂、多孔火山巖的粉碎顆粒、粒狀巖棉、珊瑚砂、珊瑚或木炭可以被成形為板狀或筒狀，或可以被填充到筒狀框體內，從而提供不被培養(yǎng)液的通過毀壞的結構體。該結構體可以用于將儲存部3與培養(yǎng)基部2的底部連接。

上述實施方式對使用控制器調節(jié)干旱脅迫和滲透脅迫的栽培裝置進行了說明。然而，不包含這樣的控制器的栽培裝置也在本發(fā)明的范圍內。即使在不存在控制器的情況下，這樣的栽培裝置也包含構造為顯示毛細管作用以將培養(yǎng)液供給到培養(yǎng)基部中的區(qū)域，所述區(qū)域至少被設置在由框體內的填充顆粒形成的層的中層部中。由此，可以避免培養(yǎng)液的過度供給，使得可以對作物的根部穩(wěn)定地施加適當的水分脅迫，并且可以有效地抑制由于缺氧而導致的根腐病。

在第一實施方式中，通過控制器13對作物P施加的干旱脅迫和滲透脅迫可以同時施加，或可以在適合于作物P的不同的時機分別施加?；蛘?，栽培裝置可以構造為僅施加干旱脅迫和滲透脅迫中的任一種。

第一實施方式對包含水分傳感器11和水分張力傳感器12作為水位鹽度調節(jié)機構21的構造進行了說明。或者，如同第二實施方式，可以使用其中水位鹽度調節(jié)機構包含水位計和構造為控制被供給至儲存部的培養(yǎng)液的量的控制器的另一種構造。例如，將水位計安裝在儲存部內；基于水位調節(jié)被供給至儲存部的培養(yǎng)液的量從而調節(jié)對作物P施加的干旱脅迫和滲透脅迫。當將水位計用作水位鹽度調節(jié)機構時，與使用水分傳感器和水分張力傳感器的情況相比，測定對象是可視的并且容易測定，并且可以以低成本安裝水位計。

第一實施方式對包含透水根障片8、第一防水片9a和第二防水片9b的栽培裝置1進行了說明。然而，不包含這些要素的栽培裝置也在本發(fā)明的范圍內。

實施例

下文中，將參照實施例對本發(fā)明進行更具體的說明。然而，本發(fā)明不限于以下實施例。

<生長評價>

在實施例中，將番茄苗種植在通過用沙子(含有80質量％以上的粒徑為0.15mm～0.6mm的沙粒)填充盆框體至4cm的高度而準備的培養(yǎng)基部中；將培養(yǎng)基部的下部浸入保持具有3cm的水位的培養(yǎng)液的儲存部中；并且將番茄苗靜置2個月以上。在此期間，例如，不進行水栽培中所需的氧供給，并且連續(xù)供給培養(yǎng)液以保持水位。結果，即使在經過2個月后，番茄也在沒有遭受根腐病的情況下生長并且結果。

在使用水栽培的比較例中，最優(yōu)先的是確保溶解氧從而維持根呼吸，并且防止不需要的微生物的繁殖。因此，需要大工作量的水分管理。與此相對，上述實施例的栽培方法使得能夠省略氧供給設備和除菌設備，并且降低水管理的工作量。

<培養(yǎng)基量的評價>

將番茄苗種植在通過用4.3L的沙子(含有80質量％以上的粒徑為0.15mm～0.6mm的沙粒)填充在底面具有多個貫通孔的高度為30cm的筒狀盆框體而準備的培養(yǎng)基部中。由此，準備了作為實施例的試驗號1的評價苗。關于這樣的兩個試驗號1的評價苗，將各培養(yǎng)基部的底部浸入保持2cm的水位的培養(yǎng)液的儲存部中；并且將番茄苗靜置2個月。然后，向培養(yǎng)液添加鹽以施加滲透脅迫從而進行1個月增加糖度的處理。這樣，總共收獲了30個果實。關于從各評價苗收獲的果實，測定它們的糖度(Brix值)并且確定它們的產量換算值(噸/1000m²/年)。圖3分別用柱狀圖和黑點表示這些平均產量換算值(噸/1000m²/年)和平均糖度(°Bx)。順便說一下，圖3中誤差棒表示標準偏差。

除了具有筒狀的盆框體的高度為25cm以外，以與試驗號1的評價苗相同的方式準備試驗號2的評價苗作為實施例。從這樣的兩個試驗號2的評價苗，總共收獲了27個果實，并且如試驗號1的評價苗那樣進行了評價。

除了具有筒狀的盆框體的高度為20cm以外，以與試驗號1的評價苗相同的方式準備試驗號3的評價苗作為實施例。從這樣的2個試驗號3的評價苗，總共收獲了28個果實，并且如試驗號1的評價苗那樣進行了評價。

作為實施例的試驗號4使用高度為15cm的盆框體；上部(5cm)具有筒狀；下部(10cm)為以厚度方向處于水平方向的方式直立設置的板狀；并且下部具有錐狀。用沙子填充該盆框體并且種植番茄苗。填充盆框體的上部筒狀部分的沙子具有0.5L的體積。關于1個試驗號4的評價苗，以使盆框體的筒狀的最低位置位于保持水位為2cm的培養(yǎng)液的儲存部的水面之上8cm處的方式將盆框體載置在儲存部的底部。這樣，通過填充盆框體的下部的板狀沙子的毛細管作用將培養(yǎng)液提升至筒狀培養(yǎng)基部。順便說一下，填充盆框體的下部的板狀沙子具有1cm的平均厚度。從試驗號4的評價苗收獲14個果實，并且如試驗號1的評價苗那樣進行了評價。

將番茄苗種植在通過將2.2L的沙子填充到在底面具有多個貫通孔的高度為20cm的筒狀盆框體中而準備的培養(yǎng)基部中。由此，準備了試驗號5的評價苗作為實施例。以使盆框體的底面位于保持水位為2cm的培養(yǎng)液的儲存部的水面之上7cm處的方式分別放置這樣的兩個試驗號5的評價苗。將無紡布設置在盆框體的底面與儲存部的培養(yǎng)液的水面之間，以便無紡布中的毛細管作用將培養(yǎng)液提升至培養(yǎng)基部。從這些試驗號5的評價苗總共收獲了29個果實，并且如試驗號1的評價苗那樣進行了評價。

將番茄苗種植在由與試驗號1中相同的沙子構成的土壤中。由此，準備了試驗號6的評價苗作為比較例。在不進行提高糖度的處理的情況下對這樣的14個試驗號6的評價苗進行3個月的常規(guī)土壤栽培，總共收獲了195個果實。如試驗號1的評價苗那樣對這些試驗號6的評價苗進行了評價。

將番茄苗種植在由與試驗號1中相同的沙子構成的土壤中。由此，準備了試驗號7的評價苗作為比較例。對這樣的12個試驗號7的評價苗進行常規(guī)土壤栽培，從而在經過2個月后進行1個月的提高糖度的處理。由此，總共收獲了162個果實。如試驗號1的評價苗那樣對這些試驗號7的評價苗進行了評價。

[評價結果]

關于圖3中的結果，將試驗號1～試驗號5的實施例與不進行提高糖度的處理的常規(guī)土壤栽培(試驗號6)進行比較。結果，雖然試驗號6的果實具有6.2°Bx的平均糖度，但是試驗號1～試驗號5生產了具有6.7°Bx以上且7.5°Bx以下的平均糖度的高糖度果實。

另一方面，在進行了提高糖度的處理的常規(guī)土壤栽培(試驗號7)中收獲的果實具有7.8°Bx的高平均糖度；然而，平均產量換算值為相對低的12.5噸/1000m²/年。與此相對，在試驗號1～試驗號5的實施例中，平均產量換算值為20.8噸/1000m²/年以上，這是試驗號7的產量的至少1.6倍。由此，證明了試驗號1～試驗號5的栽培方法雖然由于提高糖度的處理而導致產量有所降低，但是能夠生產補償該降低的高糖度果實。換句話說，可以以糖度與產量之間十分均衡的方式栽培作物。

另外，使用填充有0.5L的沙子的超小型盆框體的試驗號4具有21.4噸/1000m²/年的平均產量換算值，這等于通過常規(guī)土壤栽培獲得的果實的產量。順便說一下，根據常規(guī)土壤栽培，在平均每床(1000mm×600mm×70mm)上種植2.75株苗并且使用42L的沙子。換句話說，常規(guī)土壤栽培每株使用15.3L的沙子。因此，試驗號4的超小型盆框體的使用使得能夠將常規(guī)土壤栽培中使用的沙子的量降低96.7％。

<在具有不同高度的農田中的評價>

使用第一實施方式的栽培裝置在農田的不同高度方面對作物的生長狀態(tài)進行評價。具體地，參照圖4，使用在栽培架上構建的具有25m長度的農田50。在對應于農田50長度方向的兩端部和中央部的3個位置處載置包含種植的具有展開的5或6片真葉的番茄苗的第一盆框體51a、第二盆框體51b和第三盆框體51c。栽培這些番茄苗直到觀察到第三花簇。栽培期為43天。盆框體的垂直高度按從載置在農田50的長度方向的一端的第一盆框體51a、載置在農田50的長度方向的中央部的第二盆框體51b、到載置在農田50的長度方向的另一端的第三盆框體51c的順序增加。第一盆框體51a與第三盆框體51c之間的高度差約為3cm。

關于在所述3個盆框體即第一盆框體51a、第二盆框體51b和第三盆框體51c中種植的番茄苗，在農田50的不同位置沒有觀察到生長差異。這證明了所述栽培方法即使在存在某些高度差的情況下也能在栽培的番茄苗間獲得相同品質。

<培養(yǎng)基溫度研究>

使用第一實施方式的栽培裝置1；測定溫室內的氣溫、培養(yǎng)基部2的溫度、和儲存部3內的培養(yǎng)液的溫度；并且對培養(yǎng)基部2的溫度、溫室內的氣溫與儲存部3內的培養(yǎng)液的溫度之間的關系進行研究。用栽培裝置1栽培番茄苗。圖5示出即將收獲之前的5.5天這些溫度隨時間的變化。

圖5中的結果表明培養(yǎng)基部2的溫度以與培養(yǎng)液的溫度比與溫室內的氣溫更密切相關的方式變化。因此，與用空調等對溫室內的氣溫進行調節(jié)的常規(guī)調節(jié)相比，通過調節(jié)被供給至圖1中的栽培裝置1中的培養(yǎng)基部2的培養(yǎng)液的溫度，使得培養(yǎng)基的溫度的調節(jié)變容易。

產業(yè)實用性

總之，本發(fā)明的栽培裝置和栽培方法使得能夠穩(wěn)定地對作物施加適當的水分脅迫，并且能夠以低成本對作物的根部充分供氧，從而避免根腐病。結果，可以以低成本栽培高品質的作物。另外，與土壤栽培相比，本發(fā)明的栽培裝置和栽培方法使得能夠降低土壤的使用量，從而使為農田設置栽培架變容易。