【水耕栽培】実験３ 養液＋LEDのみの供給で生育可能か？（前編）
■はじめに
この記事では、「養液」と「光」を与えた場合のリーフレタスの発芽・育成実験について記す。
「水道水」を与えた実験２では播種から4日目で成長がストップした。
実験２と同じ条件下において「水道水」を「養液」に変え、
実験２で植物の生長が止まった要因が栄養不足であるかどうかを確かめた。
■実験内容
以下の条件で計20個のリーフレタスをスポンジに播種後3週間様子を見た。
主な実験条件は以下・・・
温度：管理せず（室温20度前後）
湿度：管理せず（密閉空間での栽培）
二酸化炭素：管理せず
光：白色LEDライトを16時間/日当てた
■実験結果
・最短2日で発芽を確認
・播種後4日目以降も順調な成長を確認（写真1, 2参照）
・1割程度は発芽後目立った成長を見せず（写真2参照）
・2週間目には栽培ボックスが結露し、超高湿度環境での生育となった（写真3参照）
・3週間目には栽培ボックスの天井に葉が到達し、天井と密着した葉が白く変色（写真4参照）
・植物は光の強い方向へ伸びて成長した（光屈性という特性らしい）（写真5参照）
■考察・気づき
①4日目以降の成長について
ほとんどの苗は播種後4日目以降も順調な成長を見せた。
一方、1割弱の苗は発芽後成長せず、そのままであった。
今のところこれは個体差の範疇なのではないかと考えている。
②栽培環境の湿度について
今回の実験で使っている栽培ボックスは密閉されていて空気の入れ替えがないため、
蒸散された水分はそのままボックス内にとどまる。
また、養液も循環させているわけではなく、ボックスの底に貯まった状態になっている。
そのため、ボックス内の湿度は必然的に高くなる。
しかし、湿度が高い環境においても、少なくとも3週間の間は成長が見られた。
よって播種から3週間の間は湿度管理が必要であるとは限らないと思う。
もちろん、湿度によって蒸散量は変わり、植物の生長スピードに影響するので、
3週間目以降成長をするのには湿度管理が必須になることも考えられるし、
播種から3週間の間でも湿度管理をした方が大きな葉をつける可能性もある。
今後の実験で湿度を管理した状態での植物の生長スピードや葉の大きさを観察し、
今回の実験結果と比較しようと思う。
③葉が白色変色
栽培ボックスの天板にはアクリル板を用い、
アクリル板の上にLEDライトを直に置いていたため、
栽培ボックスの天板（特にLEDライトの設置部分）は高温となっていた。
成長しボックスの天板に密着した葉はその温度によって火傷を起こし、
白色に変色してしまったと考えられる。
成長後も壁や天井に葉が接触しない程度の十分な大きさの栽培棚にすることと、
天板の上にライトを置くのを避けることでこの問題は起こらないと考えられる。
④光屈性について
光の強い方向へ栽培ボックス中の全植物が密集することになるので、
他と比べて低い位置の葉に光が当たらなくなってしまったり、
葉が重なっってしまい窒息状態になってしまったりしてしまう。
また、茎が屈折するため売り物とする場合には不格好なものになってしまう。
こうした問題から、栽培棚を設計する際には、すべての苗にまんべんなく
光が照射されるよう工夫する必要がある。
考えられる工夫としては、以下の3つがあると考える。
ⅰ．ライトの高さを高くする
ⅱ．ライトを増やす
ⅲ．水によって光を分散させる
ⅳ．鏡面を利用し光を反射させる
ⅰはライトの高さを高くすることで、光の照射範囲を広げる。
この方法はコストがかからないが、面積当たりの光量は減ってしまう。
ⅱはライトを並列に増やし、光の照射面積を広げる。
この方法では面積当たりの光量を減らすことなく照射面積を広げることができるが、
初期コスト・ランニングコストがライト増設分増えることになる。
ⅲは水の入った水槽をライトと植物の間に挟むように設置することで、
光を分散させて、照射範囲を広げる。
この方法では初期コストもランニングコストもほぼがかからないが、
光を分散させる分、面積当たりの光量は少なくなってしまう。
また、少量ではあるが水が光を反射・吸収してしまう分、光量は減ると考えられる。
ⅳは栽培ボックスの天面・壁面を鏡面にすることであらゆる方向から光を反射し、
結果的に照射面積を増やすことができる。
鏡面を設置する初期コストはかかるが、ランニングコストはないため、ⅱ程のコスト負荷はない。
ただし、鏡面の形状が鍵なので要検討である。
■まとめ・感想
養液による栽培を始めて3週間で順調に育っていたが、一部の葉が枯れてしまったのが残念。
これ以上密閉されたボックスでの栽培は不可と判断し、
4週目以降はアクリルの天板を取り除いた以下のような状態で栽培を続ける。
この状態で栽培を続け、十分な大きさ（150gを想定）まで成長させられるか実験する。
湿度や二酸化炭素量などの環境について今までの実験との整合性を失ってしまうが、
この状態で植物の成長が見込めれば、それでよしとする。
そして、次は密閉したボックスの中で同じ環境を再現する開発に移行する。
なぜなら、私の実験の目的はレタスの生態を調査することではなく、
限られた密閉空間での水耕栽培技術を開発することだからである。
以上
【水耕栽培】実験２ 水道水＋LEDで正常に発芽するか
■はじめに
この記事では、「水道水」と「光」を与えた状態での発芽実験について記す。
「水道水」だけを与えて発芽させた実験１で芽が徒長したことを踏まえ、「水道水」に加えて「LEDライト」を照射し、徒長せずに健康な芽を発芽させることができるかを実験した。
■実験内容
以下の条件で計10個のリーフレタス種子をスポンジに播種後1週間様子を見た。
今回は「水やり楽だぞぅ」という管状の給水スポンジ（https://www.google.com/search?q=%E6%B0%B4%E3%82%84%E3%82%8A%E6%A5%BD%E3%81%A0%E3%81%9E%E3%81%85）に種子を置くことで、十分な水を確保しつつも芽が出てから光に当たるまでの時間を短くできる発芽環境にした。
主な実験条件は以下・・・
温度：管理せず（11月の室内：20度前後）
養液：水道水
湿度：管理せず（湿度計は80％程度）
二酸化炭素：管理せず
光：白色LEDライトを16時間/日 当てた
■実験結果
・最短3日で発芽を確認。
・10個中8つ発芽。
・発芽したすべての芽が徒長を抑えられていた。
・茎は太く健康的に見える（写真1,2参照）。
・葉に茶褐色の部分が見られる。（写真3参照）
・4日目以降の成長が見られず。（写真1,2参照）
写真3：一部茶褐色に変色している葉
■考察・気づき
①発芽スピードについて
実験１の時よりも発芽するまでに時間がかかったように思う。
実験１では最短２日で発芽したが、今回は最短３日での発芽だった。
これは、播種の仕方による違いだと考えられる。
前回は半分水に浸かったスポンジの深いところに播種したが、
今回は前回よりも給水性の高いスポンジとはいえ、表面に種子を置いた。
このことにより、発芽に十分な水を吸収するのに時間がかかったと考えている。
②発芽率について
今回も実験１と同様、８割の発芽率だった。
種子の包装を見てみると８割５分以上の発芽率と書かれているので、
何か条件が悪いのかと思ったが、よーく種子の包装を読むと、、
有効期限が半年程度過ぎていた。
逆に有効期限が半年過ぎた種子でも８割は発芽可能だという、発見につながった。
結果オーライ。
③徒長について
白色LEDライトを照射したことで、明らかに徒長が抑えられた。
正直ここまで違うとは思わなかった。
発芽には水と光が重要なのだということを体感できた。
④葉の茶褐色の変色
茶褐色に変色した葉はおそらくチップバーンを起こしているのではないかと思う。
チップバーンはカルシウム欠乏症とも呼ばれ、植物の生長スピードに対して、
栄養供給がおいついていない証拠である。
発芽後、子葉が出た段階で葉が緑を保つためには栄養が必要になってくる。
水道水しか与えていないため、チップバーンが起こったのではないかと考えられる。
また、水道水に含まれる塩素が栄養の吸収を邪魔した可能性も考えられる。
⑤成長の停止
リーフレタスの成長スピードがどの程度か分からないが、
明らかに4日目以降成長が止まり、芽の元気がなくなっていったように見えた。
発芽させるまでが水道水の限界であるのだと思う。
■まとめ・感想
思った以上にしっかりとした芽が出てくれたので、感動した。
しかし、4日目以降育てていくためには水道水ではダメなことが分かった。
これはレタスが種子に栄養素をあまり持っていないことにも起因する。
今後は水道水から養液に切り替え、本格的にレタスを成長させる実験を行っていく。
チップバーンの問題解決は湿度や温度などの要因も絡み複雑なため、
今の段階では気にせず実験を進めていく。
当面の目標はレタスを150g程度まで育てることである。
その後に品質の向上を図る。
以上
【水耕栽培】実験１ 水道水で発芽できるか
■はじめに
この記事では「水道水」での発芽実験について記す。
水道水のみを与えてリーフレタスが発芽するのかについて実験を行った。
■実験内容
以下の条件で計10個のリーフレタス種子をスポンジに播種後1週間様子を見た。
スポンジは半分程度水道水に使っている状態にした。
温度：管理せず（11月の室内：20度前後）
養液：水道水
湿度：管理せず（湿度計は80度程度）
二酸化炭素：管理せず
光：生活の中での光
■実験結果
・最短2日で発芽を確認。
・10個中8つ発芽。
・発芽したすべてが徒長していた。
・茎は白く細かった。（写真参照）
↑播種したスポンジを7日後に取り出した写真
■考察・気づき
①水道水での発芽可否について
水道水でも発芽は可能。
②徒長について
徒長の原因は光不足なのだそうだ。
部屋には自然光が入り込まず、今回の実験では生活光のみが
芽が得る光だったが、それだけでは芽がしっかり育つには光が不十分であった。
種子をスポンジに埋め込み過ぎて、
スポンジから芽が出てくるまでに光を得られなかったことも徒長の要因として、
考えられるのではないかと思う。
③スポンジについて
スポンジのどれだけの深さのところに種子を埋めるかや、
スポンジをどれだけ水に浸けるかなどが要因で、
水道水が十分に種子に届かないと発芽しないのではないかと考える。
今回使用したスポンジは目が粗くあまり水を吸わなかったことが誤算だった。
スポンジを使用する場合はスポンジの目の細かさで選定した方がよいことが分かった。
■まとめ・感想
水道水でも発芽するとは驚いた。
水道水でなく、ちゃんとした養液の場合、
もう少し早く発芽するのだろうか。（発芽に養分は使わなかった気もする）
何はともあれ、発芽は成功したので、次は徒長を抑えて発芽させる実験を行う。
次の実験では今回と同じ実験をLEDの光を18時間/日当てて行い、
光が発芽に及ぼす影響を調査する。
以上
