野菜の養液土耕栽培で農学修士号を取得
ぼくは信州大学大学院農学研究科修士課程を卒業してから、青年海外協力隊・野菜栽培隊員になった。
大学院では主に「四季成り性イチゴ」の研究を行って、農学修士号を取得した。
１．研究テーマは四季成り性イチゴ
四季成り性イチゴというのは、真夏でも花を咲かせ果実を収穫できる非常に珍しいタイプのイチゴである。
参考：苺ソムリエ直伝！美味しいイチゴの苗の作り方＆育て方＆見分け方＆食べ方
一般的なイチゴは冬と春にしか収穫できなので、その端境期である夏から秋には、市場に倍近い値段で出荷できる。
そのため、四季成り性イチゴを生産すると、農家も儲かるし、一年中イチゴを必要としているケーキ屋さんやイチゴ大福屋さんも喜んでくれる。
四季成り性イチゴ栽培の振興のために、イチゴの品種改良、比較栽培実験、栽培マニュアルの作成と栽培指導、ウイルスフリー苗の作出を行った。
２．栽培施設、設備の研究も
イチゴ栽培の振興のために、栽培施設や設備の研究も行った。
例えば、養液土耕栽培のシステムの比較実験や、培地の比較実験、LED照射の実験も行った。
そして、毎年東京で開催される「施設園芸展アグロイノベーション」に行き、趣味で個人的に最新の施設園芸技術を勉強していた。
そのため、苺ソムリエでありながらも、施設園芸のことも詳しい。
個人的な話だが、大学生時代に行ったアグロイノベーションの写真を見返していたら、会場にいたイチゴ・コスプレーヤーとの写真が出てきたので、ぼくはその頃からコスプレ好きだったようだ。
３．施設園芸の相談を受けることが多い
たまたまなのかブームが起きているのかわからないが、最近パナマで施設園芸に関する相談を立て続けに受けた。
パナマには施設園芸に詳しい人が全然いないからだろう。
ぼくは農牧省という日本でいう農林水産省の地方出張所で働いているが、農業技師たちは施設園芸のことを全く知らない。
ただ、日本人でも施設園芸のことを知らない人は多いと思うので、今回は施設園芸を紹介する記事を書く。
施設園芸の基礎、目的を説明しよう
１．施設園芸の目的
施設園芸の目的は、 以下の2点に集約される。
（１）単位面積当たり生産量の向上
（２）安定した生産
農作物を安定してたくさん収穫するために、わざわざお金をかけて施設を作るのだ。
逆にいえば、生産が安定せず生産性が低い施設園芸は、施設園芸としては失格だ！
２．施設園芸のメリット
施設園芸のメリットを説明しよう。
（１）自然環境の影響を受けづらい
（２）環境を制御できるので、生産量と質が安定する
（３）作業効率が向上する
（４）単位面積当たりの収穫量が向上する
食糧問題の解決のため、収益の向上のために施設園芸は有効だ。
ただし、すべてが計画通りにいった場合に限る。
もちろん、施設園芸にもデメリットはあるのだ。
３．施設園芸のデメリット
次に施設園芸のデメリットを説明しよう。
（１）初期費用がかかる
（２）メンテナンスコストが必要
屋外圃場での粗放的栽培と違って、施設園芸には施設の建設資金とメンテナンスコストがかかる。
４．施設園芸の種類
施設園芸と言ってもいろんな種類がある。
今回はビニールハウスや暖房機器などの話は抜きにして、栽培装置についてのみ説明しよう。
主な栽培システムは、以下の４つである。
（１）点滴灌漑
（２）養液土耕栽培
（３）水耕栽培
（４）植物工場
天水栽培から脱却する最初の一歩！点滴灌漑
天水栽培から最初に移行するのが、最も簡単な点滴灌漑栽培である。
灌漑は「かんがい」と読む。
１．点滴灌漑の基礎
点滴灌漑栽培とは、点滴チューブにより栽培作物に人工的に水を供給する栽培方法のことだ。
雨水だけに頼った天水栽培では、雨不足により栽培作物の生育が悪くなる場合があるが、点滴灌漑により水を定期的に供給することで、生産量を増加することが出来る。
また乾季や降水量が少ない地域など、作物が栽培できない環境でも、点滴灌漑を使うことで栽培が可能になる。
２．点滴灌水方法
点滴灌漑の点滴灌水方法には、いくつかのタイプがあり、一般的なのは以下の2種類だ。
灌水チューブ方式
一つ目は、灌水チューブを使う。
灌水チューブとは長いホースのようなもので、10～30cm間隔で微小な穴が空いており、ポタポタと水が出る仕組みになっている。
点滴ノズル方式
点滴ノズル方式とは、太い親ホースから細い子チューブを分岐させ、そのチューブの先端に少量灌水可能なノズルを付けたものである。
３．点滴灌漑のメリット
点滴灌漑のメリットを説明しよう。
（１）降雨量が少ない土地、時期でも栽培が可能になる。
（２）干ばつにより枯れるリスクをなくせる
（３）生産量を増加できる
点滴灌漑を使えば農作物が栽培出来ない場所や時期に栽培できるので、うまくすれば「需要があるが供給がない農作物」を売ることができる。
例えば、パナマでは本来は作物が栽培できない乾季に、スイカやトマトを点滴灌漑栽培して高値で販売している農家がいる。
４．点滴灌漑のデメリット・注意点
次に、点滴灌漑のデメリットと注意点も紹介しよう。
（１）チューブ、タンク、ポンプなどが必要になる
（２）安定して綺麗な水を供給できる水源が必要になる
（３）チューブやノズルが詰まる、穴が空くことが多い
（４）灌水量を均一にする必要がある
チューブに穴が空くと、均一な灌水ができなくなる。
均一な灌水ができないと生育に差が生じて、生産計画が狂う。
５．点滴灌漑の活用事例
点滴灌漑の活用事例を紹介しよう。
発展途上国では小規模農家向けに、点滴灌漑が普及している。
パナマでも点滴灌漑の普及は盛んに行われているが、農業技師が点滴灌漑の利点や装置の設置方法を知らないことが多い。
逆にある村では農民は手作りの散水機を作っていて、感心した。
ポール・ポラック「世界一大きな問題のシンプルな解き方」
ポール・ポラックはideaという会社でバングラデシュなど途上国の小規模農民に点滴灌漑を広めて、貧困層を救った。
その様子は、「世界一大きな問題のシンプルな解き方」という本にもなっている。
こちらがポール・ポラックのTEDスピーチ。
現在、最も普及している栽培システム！養液土耕栽培
さて、次は養液土耕栽培のことを説明しよう。
おそらく、現在の日本で最も普及している栽培システムだろう。
１．養液土耕栽培の基礎
養液土耕栽培とは、隔離された培地と培養液を使って栽培するシステムである。
点滴灌漑との違いは、隔離された培地を使うことと、肥料を溶かした培養液を使う点である。
給液方法とEC、pH
給液には点滴灌漑と同様に、灌水チューブもしくは給液ノズルを用いる。
給液の培養液濃度は、一般的にEC（電気伝導率・Electrical Conductivity）を用いて表し、単位はmS/cm（ミリジーメンス、パー、センチメートル）が使われる。
給液ECや廃液ECを基に培養液濃度の管理が行われることが多い。
また、土壌中pHや廃液pHも測定される。
２．養液土耕栽培の容器
次に、養液土耕栽培で使われる容器の説明をしよう。
プランター型
プランター型の養液土耕栽培システムでは、プランターや発泡スチロール製の容器が使用される。
トロ箱と呼ばれる魚を入れるのに使う発泡スチロール箱を使う場合もある。
袋栽培
養液土耕栽培では、袋を培土容器としてい使うこともある。
地面に並べる場合もあるし、高設ベンチの上に置く場合もある。
参考：メリット＆失敗しないコツ！家庭菜園の袋栽培でカンタンに新鮮で美味しい野菜を収穫する方法
超小型ポット型
最近では、超小型のポットを使うシステムもある。
培地量の節約と省スペースによる株数増加が狙いで、トマトやイチゴで流行っている。
こちらは「Dトレイシステム」の栽培容器。
培地量が少ないと「水切り」がしやすいのも特徴で、果実の糖度をあげるのに役立つ。
培養土
どの容器でも、培地は市販の園芸培土や専門培土が使われることが多い。
中には生産者がオリジナルブレンドの培地を作る場合もあるし、ピートモスやロックウールなどを単体で用いることもある。
３．養液土耕栽培のメリット
養液土耕栽培のメリットは以下の3点だ。
（１）土壌病害を予防しやすい
（２）施肥コントロールがしやすい
（３）停電、断水トラブルに強い
給液する培養液の濃度や量を調節することで、植物の生育に最適な肥料分と水分を供給できる。
さらに土が水分を保持するので、仮に停電や断水で灌水が出来なくなっても、大丈夫なのだ。
４．養液土耕栽培のデメリット
養液土耕栽培のデメリットは以下の通り。
（１）培地代と肥料代がかかる
（２）液肥混入機や制御システムが必要
（３）植物の要求量に合わせて、施肥する必要がある
（４）水耕栽培ほどピンポイントな制御ができない
栽培する植物が必要とする肥料要素とその量を、育苗期、株養成期、開花期、結実期など生育段階ごとに、事前に把握していないと栽培できない。
土には肥料分を一時的に吸着・放出する「緩衝能」という能力があるため、 養液中の肥料濃度を変化させても緩衝させる。
そのため、培土を使わない水耕栽培ほどはピンポイントな肥培管理が出来ないが、その分液肥管理で大失敗するリスクは少ない。
５．養液土耕栽培の活用事例
養液土耕栽培システムを取り入れた農家は、日本中にいる。
そして、養液土耕栽培システムを販売する農業資材会社も驚くほど多い。
各社ごとに他者との違いを強調しているが、はっきり言って基本原理はどこも変わらない。
土に水と肥料分を安定的に供給するだけだ！
自然界の法則を覆すような画期的な栽培システムは存在しないので、口がうまい農業資材会社に騙されないように気を付けるべきだ。
土を使わずに野菜を育てる？水耕栽培技術
最近、注目を集めているのが水耕栽培技術である。
１．水耕栽培の基礎
水耕栽培とは名前が示す通り、培地を使わずに水と肥料だけを使って作物を栽培する技術のことだ。
水耕栽培では、土を完全に使わない。
２．湛液型水耕DFT（Deep Flow Technique）
湛液型（たんえきがた）水耕は古い水耕システムで、DFT（Deep Flow Technique）とも呼ばれる。
深い栽培槽に水を深く溜めて、作物を栽培する。
植物の根は酸素を必要としているので、酸素を供給する装置が必要になる。
個人用の家庭菜園用水耕栽培キット
最近では家庭菜園用に水耕栽培キット「ホームハイポニカ」が売っている。
水耕栽培に興味がある人は、ご自宅で挑戦してみてはいかがだろうか？
ホームハイポニカ601 家庭用水耕栽培キットについて
３．薄膜型水耕NFT（Nutrient Film Technique）
湛液型水耕を改善して、薄膜型水耕が誕生した。
NFT（Nutrient Film Technique）とも呼ばれる。
薄膜型水耕は、わずかに傾斜を付けた浅い栽培槽に薄く水を流して作物を栽培する。
根が空気に触れているので、酸素供給は必要ない。
ただし、水を循環させる場合には、培養液を殺菌する装置が必要になる。
４．ミスト（霧）栽培
水耕栽培の一種として、ミスト栽培という変わった栽培方法もある。
これは栽培槽に液肥を噴霧し、霧状に液肥を充満させ、植物を栽培する技術だ。
メーカーの担当者は、船の上でも生産が可能だと話していた。
５．フィルム栽培
水耕栽培に一種に、特殊フィルムを使う「フィルム栽培」もある。
水と肥料分をわずかに通す特殊なフィルムを使って、トマトを栽培することで簡単に高糖度フルーツトマトが収穫できるそうだ。
こちらが開発者の森有博士のTEDスピーチ。
６．水耕栽培のメリット
水耕栽培のメリットは以下の3点だ。
（１）土を使わないので、土壌病害がない
（２）肥料コントロールをピンポイントで行える
（３）土が使えない場所でも栽培できる
土が汚染されていたり、栽培に適さない場所でも水耕栽培なら農作物を栽培できる。
７．水耕栽培のデメリット
水耕栽培のデメリットは以下の4点だ。
（１）培養液のコントロールが難しい
（２）停電、断水などのリスクがある
（３）培養液を介する病気が発生する
（４）廃液処理が困難
水耕栽培を成功させるためには、高度な知識と技術が要求される。
しかも、仮に停電や断水が発生すると、数日で全滅する可能性もあるので、リスク管理は徹底して行わないといけない。
８．水耕栽培の活用事例
土が使用できない砂漠やビル内、最近では宇宙でも実験が行われている。
主に水耕栽培は、大規模植物工場で行われている。
パナマの水耕栽培の支援事例
ちなみに、これがパナマの山間部に援助された水耕栽培設備だ。
山奥の集落にも水耕栽培が普及されているが、全く見当違いな支援だと思う。
ブーム到来!?未来の農業畑、植物工場
ここからは植物工場について説明しよう。
１．植物工場の基礎
植物工場とは、環境を人工的に制御して農作物を栽培する大規模施設である。
ここまでに紹介した、水耕栽培や養液土耕栽培を利用することが多い。
そして、植物工場は光源の種類により、大きく2つのタイプに分類できる。
（１）太陽光利用型の植物工場
（２）完全閉鎖型の植物工場
２．太陽光利用型の植物工場
太陽光利用型の植物工場とは、植物を育てるための光源として太陽光を使用するタイプの植物工場だ。
そして、栽培施設には窓があり、開放的な構造になっている。
太陽光利用型のメリット
太陽光利用型のメリットは、以下の２点だ。
（１）太陽光は無料で利用できること
（２）気温と湿度調整のための換気も楽にできる
太陽光利用型のデメリット
太陽光利用型のデメリットは以下の通りだ。
（１）時期により強さや日長時間が変わる
（２）環境の影響を受ける
例えば、世界ナンバーワンの施設園芸大国オランダのトマト栽培では、「1%透過率が変わると、収穫量も1%変わる」と言われている。
そのため、ハウスのビニールを定期的に張り替えたり、ハウス内の柱をすべて光を反射しやすい白色に塗ったり、反射鏡を置いて徹底的に光を取り込む構造にしている。
また「補光」といって、高圧ナトリウムランプで光を補い、光合成を促進させる場合もある。
赤色LEDによって、日長の長さをコントロールすることある。
それほど光は重要なのだ。
３．完全閉鎖型の植物工場
完全閉鎖型の植物工場は、窓をなくし完全に外気を遮断し、人工的な気象条件を作り出す。
そして、完全閉鎖型の植物工場は、植物が光合成させるための光源として、LEDや高圧ナトリウムランプを使う。
そのため、人工光型植物工場とも呼ばれる。
完全閉鎖型のメリット
完全閉鎖型のメリットは、以下の3点だ。
（１）病気と害虫をコントロールできる
（２）日長や光の色、強さをコントロールできる
（３）気温をコントロールできる
閉鎖型は環境を完全にコントロールできる。
完全閉鎖型のデメリット
完全閉鎖型のデメリットは以下の３点だ。
（１）コストがとても高い
（２）電気やシステムトラブルに弱い
（３）栽培できる作物が限られる
大規模植物工場では、レタスなどの葉物野菜が中心に栽培されている。
果菜類は栽培するためにスペースが必要だし、収穫までに時間もかかる。
根菜類も水耕栽培では、ほぼ栽培不可能だ。
葉物野菜ならば、わずかなスペースで栽培でき、収穫までの期間も短い。
３．植物工場の活用事例
最近では、東日本大震災の復興に植物工場を利用している。
畑が壊滅した地域で大規模な葉菜工場を作り、地域に雇用を生み出し、レタスなどを生産している。
実際に家で作ったミニ植物工場
私の自宅の一室に、ミニ植物工場を作りました。
レタスの苗を植えてたった3週間で収穫できます。
植物工場は儲かるのか？データを分析
植物工場は儲かっているのか？
データを分析して紹介しています。
植物工場とは？コストはいくらかかるのか？
植物工場の基本情報やコストについて紹介しています。
最後に！おすすめの施設園芸の参考本
今回の記事では、施設園芸と養液栽培の基礎をささっと書いただけなので、もっと知りたい人は個人的に勉強してほしい。
最後に施設園芸をじっくりと勉強したい人のために、おすすめの参考本を紹介しよう。
ちなみにすべてぼくの愛読書だ。
１．養液栽培のすべて
養液栽培のすべては、「養液栽培の新マニュアル」の改訂版だ。
養液栽培研究の専門家たちが書いた本なので、本気で養液栽培を勉強したい人にはピッタリの本だ。
２．養液栽培の新マニュアル
日本施設園芸協会が編集した本。
ぼくはボロボロになるまで読んだ。
「養液栽培のすべて」が最新版なのだが、この本でも充分勉強できる。
３．トマト オランダの多収技術と理論
オランダは世界で最も施設園芸が進んでいる国。
施設園芸といえばオランダ、オランダといえば施設園芸だ！
そのオランダのトマト栽培の技術と理論がギッシリ詰まった一冊。
４．世界一大きな問題のシンプルな解き方
発展途上国で点滴灌漑を普及したいなら、必読の一冊。
ポール・ポラック氏の点滴灌漑普及の活動をまとめた本。
この本は、JICA訓練所の図書館にもたくさんあった。
５．トコトンやさしい植物工場の本
農業の経験がない人におすすめの一冊。
６．図解でよくわかる植物工場のきほん: 設備投資・生産コストから、養液栽培の技術、流通、販売、経営まで
農業以外の業種から植物工場へ参入したい企業の担当者におすすめの本。
７．施設園芸・植物工場ハンドブック
植物工場についてある程度知っている人が、より詳しく具体的に学びたくなったらこの本を買おう。
まとめ
最近、水耕栽培の相談を受けたので、施設園芸の概要をまとめてみた。
施設園芸に興味がある人は参考にしてほしいが、まだまだ説明が足りないので、残りは参考本を読んで自主学習してほしい。
参考本
植物工場システム
植物工場―現状と課題
太陽光型植物工場―先進的植物工場のサステナブル・デザイン
図解 よくわかる植物工場
植物工場の生産性向上,コスト削減技術とビジネス構築
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