技术领域
[0001] 本发明涉及栽培装置和栽培方法。
相关背景技术
[0002] 在分别具有适合于生长温度的作物的栽培期间，这些适合于生长的温度常常通过控制温度来提供。特别地，为了使作物的地上部分成功生长，根需要广泛且深入地生长。由于这个原因，需要确保适合于根生长的地温。在当前农业中，一般而言，通过利用空调或热水管控制气温来执行地温的这种温度控制。
[0003] 在气温的这种控制中，为了提高温室内的冷却效率和加热效率，已设计出加热和冷却系统，在所述加热和冷却系统中，在温室内设置上部内屋顶及位于上部内屋顶下方的下部内屋顶，以便在上部内屋顶与下部内屋顶之间形成大气空间(参考日本未审查专利申请公开No.2001-211757)。此加热和冷却系统形成所述大气空间，使得在该大气空间下面的栽培空间不会受外部空气影响，从而提高布置在栽培空间中的空调的冷却效率和加热效率。
[0004] 现有技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献1：日本未审查专利申请公开2001-211757
具体实施方式
[0023] [本发明的实施例的描述]
[0024] 根据本发明的实施例的栽培装置包括：培养基部，所述培养基部中种植有作物；以及栽培液供给机构，所述栽培液供给机构被构造成向所述培养基部供给栽培液，其中，所述培养基部包括如下区域：所述栽培液通过毛管现象被供给至所述区域，并且所述栽培装置还包括温度控制机构，所述温度控制机构被构造成对供给至所述培养基部的栽培液的温度进行控制。
[0025] 所述栽培装置包括用于被供给到培养基部的栽培液的温度控制机构，以通过毛管现象经由上述区域向培养基部供给经温度控制的栽培液。与外部气温相比，培养基部的地温的改变与栽培液的温度更为紧密。由于这个原因，被构造成控制栽培液的温度的所述栽培装置能够相对高精度地控制培养基部的温度。此外，所述栽培装置被构造成利用栽培液传递热量，所述栽培液是这样的流体：其放热以及扩散均小于空气相比。与利用空调等控制气温的常规情况相比，这能实现培养基部的温度的高效控制，从而降低控制培养基部的温度的设备成本和运行成本。
[0026] 此外，在所述栽培装置中，种植有作物的培养基部包括通过毛管现象供给栽培液的区域。结果，可避免栽培液的过量供给，使得可以向作物的根部稳定地施加适当的水分胁迫(water stress)。此外，通过毛管现象供给有栽培液的区域具有比液相大的气相，因此具有高透气性。由于这个原因，在所述栽培装置中，即使在缺少供氧结构的情况下，也可有效地抑制由于缺氧而导致的根腐病。这能够降低设备成本和运营成本。在本文中，“水分胁迫”意指例如由于作物暴露于低湿度而导致的干旱胁迫，以及由于作物周围的高盐度环境所引起的高渗透压力而导致的渗透胁迫。
[0027] 所述栽培液供给机构优选地包括：栽培液槽，所述栽培液槽被构造成存储所述栽培液；存储槽，所述存储槽被构造成对从所述栽培液槽供给的所述栽培液进行初次存储；以及供液部，所述供液部被构造成将所述栽培液从所述存储槽供给至所述培养基部，并且所述温度控制机构被优选地布置在所述栽培液槽处或所述供液部处。在这种情况下，所述栽培液供给机构包括存储槽和供液部，使得，即便当培养基部和存储槽彼此隔离时，也可将栽培液容易且确定地供给到培养基部中。此外，当所述温度控制机构被布置在栽培液槽处时，例如，从栽培液槽供给到多个存储槽的栽培液可同时受到温度控制。可替选地，当所述温度控制机构被布置在供液部处时，在供给有栽培液的培养基部的上述区域与所述温度控制机构之间存在较小距离。结果，经温度控制的栽培液被短时间内供给到培养基部，从而减少培养基部中的温度变化的时间滞后。
[0028] 优选地，还包括栽培液辅助供给机构，所述栽培液辅助供给机构被构造成：将所述栽培液槽中的所述栽培液从所述培养基部的上方供给至所述培养基部；所述温度控制机构被优选地布置在栽培液槽处；并且由所述栽培液辅助供给机构一直供给到培养基部的栽培液优选地通过存储槽循环到栽培液槽。在这种情况下，所包括的栽培液辅助供给机构被构造成从上方向培养基部供给设有温度控制机构的栽培液槽中的栽培液。这能够增加流经培养基部的经温度控制的栽培液的流速，从而增强对培养基部的温度控制效果。结果，即便当作物的吸水量少时，例如，在栽培的初始阶段中或者在夜间期间，也可更确定地控制培养基部的温度。此外，由所述栽培液辅助供给机构一直供给到培养基部的栽培液循环到栽培液槽。结果，培养基部没有过量栽培液，从而维持施加于作物的根部的适当的水分胁迫。
[0029] 所述栽培液供给机构可以包括栽培液槽，所述栽培液槽被构造成存储所述栽培液；以及存储槽，所述存储槽被构造为对所述栽培液槽所供给的所述栽培液进行存储，并且所述温度控制机构被布置在所述栽培液槽处。在这种情况下，所述温度控制机构被布置在被构造成将栽培液供给到存储槽的栽培液槽处。结果，例如，当从栽培液槽向多个存储槽供给栽培液时，供给到所述多个存储槽的栽培液可同时受到温度控制。此外，与针对存储槽单独执行温度控制的情况相比，可减少栽培液的温度控制所需要的能量，这能够进一步降低运行成本。
[0030] 所述栽培液供给机构被优选地构造为：使得所述栽培液槽内的所述栽培液与所述培养基部内的所述栽培液之间实现5℃以内的温差。在这种情况下，所述栽培液供给机构被构造成栽培液槽内的栽培液与培养基部内的栽培液之间实现小于或者等于这种上限的温差。这能够更准确地将培养基的温度控制到期望温度。
[0031] 优选地，还包括了被构造成测量存储槽中的栽培液的液位的机构。在这种情况下，所包括的该机构被构造成测量存储槽内的栽培液的液位。基于实测的液位，可确定施加于作物的根部的水分胁迫。存储槽内的栽培液的液位的控制使得适当的水分胁迫能够被施加于作物的根部。结果，可进一步增加待收获的作物的糖含量。
[0032] 所述温度控制机构优选地包括恒温器和加热器。在这种情况下，采用包括恒温器和加热器的温度控制机构，以进一步降低设备成本，并且利用简单构造实现栽培液的温度控制。
[0033] 培养基部优选地包括框架和该框架内的多个填充颗粒。在培养基部的框架填满颗粒的这种情况下，可在通过毛管现象供给有栽培液的上述区域中进一步提高气相与液相的比率，从而有效地提高供氧能力。填充框架的颗粒(诸如土壤)的使用量使得在该区域中具有毛管现象。因此，与常规土壤栽培相比，可显著地减少所用土壤量，这使得降低培养基部的重量。因此，可在由诸如树脂管这样的廉价材料形成的台架上构建耕地，并且台架的调节可容易地解决耕地的高低差。
[0034] 填充颗粒优选地具有3cm以上且300cm以下的毛管上升高度。利用这种毛管上升高度，可提高装置设计的自由度，并且也可提高农活的工作性。
[0035] 所述颗粒优选地包括粒径为0.1mm以上且1mm以下、质量百分比为50％以上的多个单粒。当颗粒具有这些特征时，培养基部可更有效地具有毛管现象，并且上述区域中的气相与液相的比率进一步增加，这能够更有效地抑制由于缺氧而导致的根腐病。在本文中，“粒径”是以如下方式确定的颗粒的平均尺寸：利用JIS-Z8801-1(2006)中所定义的筛，按照筛孔从大到小的顺序，顺次筛选颗粒，并根据尺寸过大颗粒的数目和各个筛的筛孔大小来进行计算。
[0036] 所述颗粒优选地具有1.00g/cm3以上且3.00g/cm3以下的振实密度。当颗粒具有这种范围内的振实密度时，培养基部中的颗粒可更有效地具有毛管现象，并且上述区域中的气相与液相的比率进一步增加，从而更有效地抑制由于缺氧而导致的根腐病。在本文中，“振实密度”意指粉末的堆积密度，并且是依照JIS-Z2512(2012)而测量的值。
[0037] 根据本发明的另一实施例的栽培方法包括向其中种植有作物的培养基部供给栽培液，其中，所述培养基部包括如下区域：所述栽培液通过毛管现象被供给至所述区域，并且对被供给到所述培养基部的所述栽培液的温度进行控制。
[0038] 根据所述栽培方法，供给到培养基部的栽培液受到温度控制，使得经温度控制的栽培液通过毛管现象经由上述区域被供给到培养基部。与外部气温相比，培养基部的地温的改变与栽培液的温度更为相关。由于这个原因，采用栽培液的这种温度控制的所述栽培方法能够相对高精度地控制培养基部的温度。此外，在所述栽培方法中，通过栽培液来实现热传递，所述栽培液是这样的流体：与空气相比，其放热及扩散均更少。与利用空调等控制气温的常规情况相比，这能够高效控制培养基部的温度，从而降低培养基部的温度控制所造成的设备成本和运行成本。
[0039] 此外，根据所述栽培方法，种植有作物的培养基部包括通过毛管现象供给有栽培液的区域。结果，可避免栽培液的过量供给，使得可以向作物的根部稳定地施加适当的水分胁迫。此外，通过毛管现象供给有栽培液的上述区域具有比液相大的气相，因此具有高透气性。由于这个原因，根据所述栽培方法，即使在缺少供氧结构的情况下，也可有效地抑制由于缺氧而导致的根腐病。这能够降低设备成本和运营成本。
[0040] [本发明的实施例的细节]
[0041] 在下文中，将参考附图描述根据本发明的实施例的栽培装置和栽培方法。
[0042] [第一实施例]
[0043] 图1中所图示的栽培装置1主要包括：培养基部2，其中种植有作物Q；栽培液供给机构3，其被构造成向培养基部2供给栽培液R；以及温度控制机构4，其被构造成对供给到培养基部2的栽培液R的温度进行控制。培养基部2包括：框架5；填充颗粒6，其填充框架5；以及通过由于填充颗粒6而导致的毛管现象供给栽培液R的栽培液供给区域7。栽培液供给机构3包括被构造成存储栽培液R的栽培液槽8；被构造成执行对从栽培液槽8供给的栽培液R进行初次存储的存储槽9；以及被构造成将栽培液R从存储槽9供给到培养基部2的供液部10。温度控制机构4包括被布置在栽培液槽8处的恒温器11和加热器12。栽培装置1包括遮根透水片材16、第一防水片材17a和第二防水片材17b。
[0044] <培养基部>
[0045] 培养基部2包括：框架5；填充框架5的填充颗粒6；以及在通过填满填充颗粒6而形成的层中，通过毛管现象供给栽培液R的栽培液供给区域7。培养基部2是种植有作物Q的部分。
[0046] (框架)
[0047] 框架5保持填充框架5的填充颗粒6，并且也防止作物Q的根到达框架5外部。
[0048] 框架5是有底筒状体。框架5的平面形状不受特别限制；从运输的观点看，平面形状优选是能够实现堆叠的形状，更优选地为圆形。框架5的底部由遮根透水片材16构成。因此，至少框架5的底部由遮根透水片材16构成，使得防止培养基部2内的作物Q的根部浸入存储槽9中。
[0049] 再者，除框架5的底部之外，框架5的侧部和顶部也可以由遮根透水片材16构成。然而，从提高培养基部2的保水性的观点看，仅是底面优选由遮根透水片材16构成。
[0050] 框架5的平均内径的下限优选为6cm，更优选为9cm。另一方面，框架5的平均内径的上限优选为23cm，更优选为15cm。当框架5的平均内径小于下限时，作物Q的根部可能无法充分伸开，从而可能导致不良生长。相反，当框架5的平均内径超过上限时，培养基部2的质量可能过大。再者，“平均内径”指的是，在框架5的高度方向上，与框架5的内表面形状(在平面中看)具有相同面积的圆的直径(正圆转换直径)的平均值。
[0051] 框架5在形成除底部(遮根透水片材16)以外的部分的材料不受特别限制；材料的示例包括：具有透气性和透水性的纸；及树脂片材。树脂片材可以是编织纤维或非编织纤维；特别地，优选为多孔树脂薄膜，更优选为通过拉伸诸如聚四氟乙烯这样的氟树脂薄膜而产生的多孔树脂薄膜。
[0052] 遮根透水片材16可以被仅布置在框架5的底面部分中；此外，如图1中所示，片材16也可以被布置在平面图中除框架5以外的区域中。具有透水性的遮根透水片材16以如下方式布置：使得在无需禁止栽培液传递的情况下，提供诸如防水和遮光的功能。再者，框架5的底部可以结合到遮根透水片材16；可替选地，可以将框架5放置在遮根透水片材16上。
[0053] 遮根透水片材16的材料不受特别限制；材料的示例包括纸和编织纤维。
[0054] 遮根透水片材16的平均厚度的下限优选为0.1mm，更优选为0.2mm。另一方面，遮根透水片材16的平均厚度的上限优选为5mm，更优选为3mm。当遮根透水片材16的平均厚度小于下限时，可能无法充分阻挡根。相反，当遮根透水片材16的平均厚度超过上限时，遮根透水片材16的成本可以变得过高。
[0055] (填充颗粒)
[0056] 填充框架5的填充颗粒6的中层部和下层部被包括在具有毛管现象的栽培液供给区域7中。填充颗粒6不受特别限制，只要填充之后的颗粒具有毛管现象即可。填充颗粒6的示例包括土壤、诸如浮石砂的细浮石、多孔火山岩的粉状颗粒、粒状岩棉、珊瑚砂、珊瑚和木炭；并且从中选择的两种或更多种可以用作混合物。在这些材料中，从充分确保毛管现象以及不再使用的土壤能够返回为自然土壤的观点看，填充颗粒6优选地为土壤。
[0057] 土壤的示例包括市场上可买到的园艺用培土、蛭石、膨润土、沸石、沙、鹿沼土、赤玉土和细沙土。在这些材料中，优选沙。将沙作为土壤使用能够进一步增加气相与液相的比率，这有效地提高供氧能力。结果，甚至在缺少供氧结构的情况下，也可有效地抑制由于缺氧而导致的根腐病。此外，与常见培土相比，沙具有低有机质含量和在其中生存的少量微生物，使得不太可能发生根病。
[0058] 关于填充颗粒6的单粒，粒径的下限优选为0.1mm，更优选为0.15mm。另一方面，粒径的上限优选为1mm，更优选为0.6mm。当粒径小于下限时，栽培液供给区域7可能具有过少量的空隙部分，这可能导致过量水分以及极有可能生长有害微生物。相反，当粒径超过上限时，栽培液供给区域7可能具有过多的空隙，这可能导致毛管现象不足，使得预定量的栽培液R可能未被供给到根部。
[0059] 在填充颗粒6中，具有0.1mm以上且1mm以下的粒径的单粒的含量的下限优选为质量百分比50％，更优选地为质量百分比80％。当单粒的含量小于下限时，栽培液供给区域7可能具有不足的毛管现象，使得预定量的栽培液R可能未被供给到根部。
[0060] 关于填充颗粒6的颗粒，振实密度的下限优选为1.00g/cm3，更优选为1.65g/cm3，更优选为1.70g/cm3。另一方面，颗粒的振实密度的上限优选为3.00g/cm3，更优选为1.85g/3 3
cm，更优选为1.83g/cm。当颗粒的振实密度小于下限时，栽培液供给区域7可能具有过多的空隙，这可能导致毛管现象不足，使得预定量的栽培液R可能未被供给到根部。相反，当颗粒的振实密度超过上限时，栽培液供给区域7可能具有过少的空隙部分，这可以导致过量水分和极有可能生长有害微生物。
[0061] 关于填充颗粒6，毛管上升高度的下限优选为3cm，更优选为10cm，更优选为20cm。另一方面，关于填充颗粒6，毛管上升高度的上限优选为300cm，更优选为200cm，更优选为
40cm。填充颗粒6被制备为使得毛管上升高度满足这种范围，从而提高装置设计的自由度，并且也提高农活的工作性。当填充颗粒6具有小于下限的毛管上升高度时，栽培液R可能无法被供给到物Q的根部，这导致作物Q的不良生长。相反，当填充颗粒6具有超过上限的毛管上升高度时，水分胁迫可能难以施加于根部。
[0062] 再者，毛管上升高度[m]h通过以下公式(1)来确定，其中栽培液R的表面张力[N/m]通过T来表示，栽培液R的接触角[°]通过θ来表示，栽培液R的密度[kg/m3]通过ρ来表示，重力[m/s2]通过g来表示，并且填充颗粒6的10质量％粒径[m]通过r来表示。在本文中，“10质量％粒径”指的是，依照JIS-A1204(2009)“土壤的粒度试验方法”中的粒径累积曲线所读取的、通过颗粒质量百分比为10％时的粒径D(10％粒径D10)。
[0063] h＝2Tcosθ/ρgr···(1)
[0064] 在单个框架5中，在栽培液供给区域7中的相对于框架5的底面位于0cm高度处的位置处，栽培液R的平均流速的下限优选为0.2L/hr，更优选为0.3L/hr。当栽培液R的平均流速小于下限时，可能不满足作物Q所需要的吸水率，作物Q可能因缺水而死。再者，平均流速是通过五个或更多个独立框架5的底面到达其栽培液供给区域7的栽培液R的通过量[L]的测量值的平均值。
[0065] 在栽培液供给区域7中的栽培液R的平均流速足够高的条件下，存在作物Q的吸水率小于或者等于栽培液供给区域7中的平均流速的地点。因此，作物Q无限制地吸水(在这种情况下的吸水量被称为每日最大吸水量)。从此状态起，随着稍后所述的存储槽9的液体表面的液位慢慢降低，供水率逐渐减小，这对吸水产生限制(在这种情况下的吸水量被称为每日限制吸水量)。在栽培装置1中，可根据每日吸水量近似地计算作物Q的每日吸水量，并且该吸水量可被限制为期望比率。即便当栽培液R的平均流速受限时，水的供应也持续进行。因此，与限制供水量的情况相比，培养基部2不太可能变干，使得根部被破坏的可能性较低。
也可在培养基部2的重量的减少的基础上来测量由于供水率的限制而导致培养基部2的保水量的下降。因此，管理人可在没有昂贵的水分传感器的情况下管理水分。
[0066] 填充颗粒6的填充高度的下限优选为1cm，更优选为3cm，再优选为5cm。另一方面，填充颗粒6的填充高度的上限优选为50cm，更优选为30cm，再优选为15cm。当填充颗粒6的填充高度小于下限时，作物Q的根可能破坏栽培液供给区域7的毛管结构，这可能导致不良生长。相反，当填充颗粒6的填充高度超过上限时，培养基部2的质量可能过大。
[0067] 栽培液供给区域7中的栽培液R的保水量的下限优选为0.04L，更优选为0.05L，再优选为0.10L。另一方面，栽培液供给区域7中的栽培液R的保水量的上限优选为2L，更优选为1.5L，再优选为0.6L。当栽培液供给区域7中的栽培液R的保水量小于下限时，由于例如栽培装置1的故障而使得(由栽培液供给机构3)供给到培养基部2的水损失极有可能造成作物Q全部受损。相反，当栽培液R的保水量超过上限时，培养基部2的质量可能较大，或者保水量可能难以控制。再者，保水量是通过将处于保水状态的培养基部2的质量减去处于干状态的培养基部2的质量并且通过按体积对结果值进行转换而确定的。
[0068] <栽培液供给机构>
[0069] 栽培液供给机构3包括：被构造成存储栽培液R的栽培液槽8；被构造成执行从栽培液槽8供给的栽培液R的初次存储的存储槽9；以及被构造成将栽培液R从存储槽9供给到培养基部2的供液部10。
[0070] (供液部)
[0071] 供液部10是片材件。供液部10被布置在培养基部2与存储槽9之间，使得该供液部10的一部分浸入在稍后所述的存储槽9中。供液部10通过毛管现象来升高存储槽9中的栽培液R，以将栽培液R通过遮根透水片材16供给到培养基部2的底部。栽培液供给机构3包括供液部10；从而，即便当培养基部2和存储槽9彼此隔离时，也可将栽培液R容易且确定地供给到培养基部2中。
[0072] 供液部10不受特别限制，只要它可通过毛管现象来升高栽培液R、以将栽培液R供给到培养基部2的底部即可。供液部10的示例包括非编织纤维、岩棉片材、毡片材和聚氨酯片材。在这些材料之中，从具有适当的毛管现象并且实现适当的吸水率的观点来看，优选非编织纤维。
[0073] 供液部10的透水性的下限优选为0.01％，更优选为1％。另一方面，供液部10的透水性的上限优选为40％，更优选为30％。当供液部10的透水性小于下限时，会向培养基部2的底部供给不足量的栽培液R。相反，当供液部10的透水性超过上限时，用于供液部10和所形成的栽培装置1的成本可能变得过高。在本文中，作为平坦部的供液部10的“透水率”指的是已传递到背面的水与散布在正面上的水的比率。
[0074] 供液部10的平均厚度的下限优选为0.5mm，更优选为0.7mm。另一方面，供液部10的平均厚度的上限优选为2mm，更优选为1.5mm。当供液部10的平均厚度小于下限时，供液部10的强度可能较低，这可能导致破裂。相反，当供液部10的平均厚度超过上限时，用于供液部10的成本可能变高。
[0075] 由供液部10升高的液位的下限优选为3cm，更优选为10cm，再优选为20cm。另一方面，由供液部10升高的液位的上限优选为300cm，更优选为200cm，再优选为40cm。当由供液部10升高的液位小于下限时，供应至培养基部2的底部的栽培液R可能不足，这可能导致缺水。相反，当由供液部10升高的液位超过上限时，用于供液部10的成本可能变高。在本文中，升高的液位按照以下方式测量。供液部10首先被切成宽4cm且长120cm的片材。此片材被具有0.03mm的平均厚度的聚乙烯薄膜覆盖(薄膜经过热压结合以具有袋形；片材被插入在薄膜中，以被该薄膜围绕和覆盖)，以制备测量样品。该测量样品被设置到架台上，以竖直悬挂。这时，样品的上部和下部分别露出5cm，并且样品被布置为与液体的表面接触。在经过24小时之后，对相对于液面升高的液位测量五次，并且将测量值的平均值确定为升高的液位。
[0076] (存储槽)
[0077] 存储槽9是被构造成执行供给到培养基部2的栽培液R的初次存储的槽。存储槽9由不透水材料形成。存储槽9被布置为与培养基部2分开。具体如图2所示，存储槽9被布置在培养基部2的下方，并且在平面图中，存储槽9位于不与培养基部2重叠的区域中。存储槽9被布置在这样的区域中，使得可更确定地防止作物Q的根进入到存储槽9中，同样，单个存储槽9可被多个培养基部2共享。再者，存储槽9的顶部开放，以方便栽培液R的供给；并且第二防水片材17b被布置在槽的底面和侧面上，以防止栽培液R发生泄漏。第一防水片材17a和第二防水片材17b可以由单个片材形成。
[0078] 供液部10的一部分浸入在存储槽9中，并且栽培液R通过供液部10被供给到培养基部2的底部。栽培液R在从存储槽9到培养基部2的一个方向上传递，从而防止水栽培中发生的、通过存储水所造成的病害的水平传播。
[0079] 存储槽9的上部优选利用遮光构件免受光照。遮光构件的示例包括遮根透水片材16和第一防水片材17a。因此存储槽9免受光照，从而抑制藻类在存储槽9中的传播。此外，在栽培装置1中，保持在存储槽9中的栽培液R不与作物Q的根直接接触。这些特征共同使得存储槽9能够保持在清洁状态下。因此，即使无需过滤处理，也能够抑制有害微生物在栽培液R中的传播。
[0080] <防水片材>
[0081] 在布置有培养基部2的区域以外的区域中，第一防水片材17a被布置在遮根透水片材16和供液部10的上表面侧。例如，第一防水片材17a防止栽培液R蒸发，并且防止泄漏栽培液R进入到存储槽9中。如上所述，第一防水片材17a也可充当遮光构件。
[0082] 第二防水片材17b被布置在遮根透水片材16和供液部10或存储槽9的下表面侧。例如，片材17b使栽培装置1与地面隔离，从而防止泄漏栽培液R渗透到地下。
[0083] 第一防水片材17a和第二防水片材17b不受特别限制，只要它们阻挡水和作物Q的根即可。这些片材的示例包括聚烯烃薄膜、氟树脂薄膜和生物可降解塑料薄膜。
[0084] (栽培液槽)
[0085] 栽培液槽8是被构造成存储待供给到存储槽9的栽培液R的槽。控制器13控制泵14，使得存储在栽培液槽8中的栽培液R通过供给管15被供给到存储槽9。
[0086] 存储在栽培液槽8中的栽培液R优选包含肥料。从能够抑制有害微生物在存储槽9中传播的观点来看，所述肥料优选包含化学肥料。再者，肥料可以被添加到栽培液R，并且也可以被直接供给到培养基部2中。
[0087] <温度控制机构>
[0088] 温度控制机构4包括恒温器11和加热器12。恒温器11被构造成测量存储在栽培液槽8中的栽培液R的温度。加热器12被布置在栽培液槽8内或栽培液槽8外部，以便加热存储在栽培液槽8中的栽培液R。
[0089] 当存储在栽培液槽8中的栽培液R的温度小于恒温器11处设置的预定下限温度时，控制器13控制加热器12，从而加热器12对栽培液R进行加热，直到栽培液R的温度达到恒温器11处设置的预定上限温度为止。例如白天和夜间，适合于作物Q的地温常常彼此不同。由于这个原因，例如，控制器13随时间改变恒温器11处设置的温度，使得供给有栽培液R的培养基部2的温度被控制为适合于作物Q的地温。
[0090] 再者，在降低栽培液R的温度的情况下，控制器13控制加热器12，以停止对栽培液R加热。结果，在环境温度的影响下，栽培液槽8内的栽培液R的温度降低。控制器13也可以被构造成控制例如待供给到栽培液槽8中的低温栽培液R，从而降低栽培液槽8内的栽培液R的温度。
[0091] 在栽培装置1中，栽培液供给机构3被优选地构造成：使得栽培液槽8内的栽培液R与培养基部2内的栽培液R之间实现5℃内的温差；更优选地，所述温度差在3℃内。当所述温度差超过该上限时，培养基部2的温度可能未被准确地控制，使得可能无法产生足够量的作物Q。
[0092] 图2图示栽培装置1中的栽培液槽8、存储槽9及培养基部2之间的连接构造的示例。在图2的栽培装置中，单个存储槽91经由供液部10连接到给定数目(m)的培养基部21、
22、...和2m，使得单个存储槽91将栽培液R供给到所述多个培养基部21、22、...和2m。此外，单个栽培液槽8将栽培液R通过供给管15供给给定数目(n)的存储槽91、92、...和9n。这种构造使得能够以低安装成本来栽培大量的作物Q，并且也能够同时控制各种作物Q的地温。
[0093] 栽培液槽8存储待供给到所述多个存储槽91、92、...和9n的栽培液R。由于这个原因，栽培液槽8的体积被优选地设置为大于存储槽91、92、...和9n的体积。保持栽培液R的槽的体积越大，保持在其中的栽培液R受外部温度的影响就越小。因此，当栽培液槽8像图2中所示的那样比存储槽9大，并且采用图1所示控制栽培液槽8内的栽培液R的温度的构造时，可以减少用于加热并且维持栽培液R的温度所需要的能量，从而降低用于温度控制所需运行成本。
[0094] 例如，在图2中的构造中，其中每个中均种植有番茄幼苗的120个培养基部沿着存储槽在24m的长度上以基本上规则的间隔布置。换句话说，每米布置5个培养基部。在这种情况下，从栽培液槽8到存储槽中的最远一个(其为存储槽91)的距离是大约10m。在这种情况下，每个存储槽所保持容量的栽培液R在1小时内被供给到所对应的培养基部。在这个小时内，从栽培液槽8向存储槽供给的栽培液R的总量是大约20L。在这种情况下，从栽培液槽8向存储槽供给的栽培液R的流速高于流经供液部10的栽培液R的流速。由于这个原因，栽培液R在其到存储槽的供给期间不太可能受外部温度影响，并且在栽培液槽8中一直受到温度控制的栽培液R的温度不太可能在到存储槽的供给期间发生改变。
[0095] 构成栽培液R的供给路径的构件优选地是抑制温度改变的构件。具体地，培养基部2、栽培液槽8和存储槽9通过例如被覆盖有隔热片材而被隔热。此外，供液部10通过例如被夹在隔热片材之间而被隔热；并且供给管15利用缠绕供给管15的隔热材料而被隔热。这些构件被隔热，从而抑制从栽培液槽8到培养基部2的供给路径中的栽培液R的温度发生改变。
这便于培养基部2的温度控制，并且也降低了栽培液R的温度控制所造成的运行成本。再者，由于塑料泡沫的成本较低，所以隔热片材和隔热材料优选由塑料泡沫形成。
[0096] 栽培液槽8和存储槽9优选被安装成埋入地下。由于栽培液槽8和存储槽9被埋入地下，从而提高了对于栽培液R的温度变化抑制效果，因此减少了用于栽培液R的温度控制的能量。在白天和在夜间，适合于栽培作物Q的地温彼此不同；白天的地温可以被设置为高于适合于作物Q的栽培的夜间的地温。另一方面，在自然条件下，地下温度变化为白天比夜间高。因此，白天和夜间的地下温度的变化趋势与在白天和夜间适于作物Q的栽培的地温的改变的趋势相匹配；并且，地下温度在白天和夜间中变化，以接近于适合于作物Q的栽培的地温。由于这个原因，当栽培液槽8和存储槽9被安装为埋入地下时，可以减少栽培液R的温度控制量，这有利于降低能量成本。
[0097] 当栽培液槽8和存储槽9被布置在地面上，以便暴露在日光下时，栽培液槽8和存储槽9的外表面优选地被染成暗色，诸如黑色。外表面被染成暗色，从而在用日光辐照期间，具有加热栽培液槽8和存储槽9内的栽培液R的效果。
[0098] 再者，在图1的栽培装置1中，温度控制机构4被布置在栽培液槽4处。可替选地，只要能控制待供给到作物Q的栽培液R的温度，就可以将温度控制机构4布置在除栽培液槽8以外的位置处。例如，在图1的栽培装置1中，可以将诸如加热丝这样的加热器布置为沿着供液部10延伸以构成温度控制机构。在这种情况下，在比栽培液槽8更靠近培养基部2的位置处控制栽培液的温度，这能够更准确地控制培养基部2内的栽培液R的温度。可替选地，例如，可以采用如下其它构造：构成温度控制机构的加热器被布置在存储槽9处，从而控制该存储槽内的栽培液R的温度。
[0099] [栽培方法]
[0100] 可利用图1中的栽培液装置1来执行该栽培方法。该栽培方法包括将栽培液R供给到种植有作物Q的培养基部2，其中培养基部2包括如下栽培液供给区域7：栽培液R通过毛管现象被供给至该栽培液供给区域7，并且该栽培方法包括对供给到培养基部2的栽培液R的温度进行控制。
[0101] 更具体地，该栽培方法包括由栽培液供给机构3将栽培液供给到培养基部2的步骤(栽培液供给步骤)，以及由温度控制机构4控制待供给到培养基部2的栽培液R的温度的步骤(温度控制步骤)。
[0102] <栽培液供给步骤>
[0103] 在该栽培液供给步骤中，供液部10将在存储槽9中受到初次存储的栽培液R供给到培养基部2的底部。通过由于框架5内的填充颗粒6而导致的毛管现象，从而此栽培液R被供给到培养基部2中的栽培液供给区域7。具体地，通过由于供液部10而导致的毛管现象，从而栽培液R从存储槽9升高，并且通过遮根透水片材16被供给到培养基部2的底部。通过由于填充颗粒6而导致的毛管现象，从而已被供给到培养基部2的底部的栽培液R经由栽培液供给区域7被供给到作物Q的根部。
[0104] 在该栽培液供给步骤中，根据供给到培养基部2的栽培液R的供给状态，供给到作物Q的适当量的栽培液R从栽培液槽8添加到存储槽9。具体地，例如，设置被构造成测量培养基部2内的水分含量的水分传感器(未示出)；基于实测结果，控制器13使泵14操作，以使栽培液R被额外供给到存储槽9。以这种方式，可将栽培液R连续地供给到作物Q。可替选地，可以例如在存储槽9内布置被构造成测量存储槽9内的栽培液R的液位的机构。在这种情况下，控制器13基于存储槽9内的液位的改变来确定额外供给到存储槽9的栽培液R的量，并且将栽培液R供给到存储槽9。
[0105] <温度控制步骤>
[0106] 在该温度控制步骤中，对栽培液槽8内、被额外供给到存储槽9的栽培液R的温度进行控制。具体地，利用恒温器11来测量存储在栽培液槽8中的栽培液R的温度。控制器13基于恒温器11的温度测量操作来控制加热器12，从而控制栽培液槽8内的栽培液R的温度。这时，将栽培液R的控制目标温度设定为如下温度：使得培养基部2的温度成为适合于作物Q的地温。例如，当在栽培液槽8内的栽培液R的温度为比适合于作物Q的地温高t℃的条件下、培养基部2的温度可被控制为适合于作物Q的地温时，控制目标温度被设置为比适合于作物Q的地温高t℃的温度。
[0107] <优点>
[0108] 在该栽培装置中，已经被温度控制机构进行温度控制的栽培液经由通过毛管现象供给有栽培液的区域被供给到培养基部。与外部气温相比，培养基部的地温的改变与栽培液的温度的关系更为紧密。由于这个原因，该栽培装置被构造成控制栽培液的温度，从而相对高精度地控制培养基部的温度。
[0109] 此外，该栽培装置被构造成利用栽培液来传递热量，所述栽培液是这样的流体：与空气相比，其放热及扩散均较小。这能够实现对于培养基部的温度的高效控制。此外，与利用空调等控制气温的常规情况相比，该栽培装置能够降低用于对培养基部的温度控制所造成的设备成本和运行成本。
[0110] 此外，在该栽培装置中，种植有作物的培养基部包括通过毛管现象供给有栽培液的栽培液供给区域。结果，可避免栽培液的过量供给，使得可将适当的水分胁迫稳定地施加于作物的根部。此外，栽培液供给区域具有比液相大的气相，因此具有高透气性。因此，即使在缺少供氧结构的情况下，该栽培装置也能够有效地抑制由于缺氧而导致的根腐病。这能够降低设备成本和运营成本。
[0111] 此外，在该栽培装置中，框架填充有如下量的诸如土壤这样的颗粒：使得栽培液供给区域中具有毛管现象。因此，与常规土壤栽培相比，可显著地减少所用土壤的量，这能够降低培养基部的重量。因此，该栽培装置能够在由诸如树脂管的廉价材料形成的台架上构建耕地。台架的调节可容易地解决耕地的高低差。
[0112] 此外，该栽培装置采用地下灌溉，这与表面灌溉相比能够节约用水。这是因为，培养基部的上层具有相对低的保水量，并且不太可能发生蒸发。因为不太可能发生蒸发，所以不太可能在温室中发生湿度管理与灌溉管理之间的干扰。在该栽培装置中，存储槽是不透水的，这能够进一步节约用水；并且可构建没有排水的全封闭栽培装置。此外，因为通过蒸发损失的水分量非常少，所以可基本准确地测量所消耗的栽培液量，从而能够基于吸水量来量化植物生长。此外，因为来自培养基部的蒸发量少，所以盐分溶入到被保持在培养基部中的水分中。这是有利的，原因在于，与表面灌溉和毛管水栽培相比，不会发生盐分累积。此外，容易冲洗培养基部。
[0113] 此外，该栽培装置中的培养基量的最小化使得能够增加保持在培养基部中的栽培液的消耗率。因此，存储槽中的栽培液与培养基部中的栽培液基本上相同。结果，与其它农业学相比，可立刻获得由于栽培液的改变而导致的效果，这方便例如调节培养基部中的pH值。
[0114] [第二实施例]
[0115] 图3所示的栽培装置31主要包括：培养基部32，其中种植了作物Q；栽培液供给机构33，其被构造成向培养基部32供给栽培液R；以及温度控制机构34，其被构造成控制待供给到培养基部32的栽培液R的温度。培养基部32包括框架35和填充颗粒36，所述填充颗粒36填充框架35；并且包括栽培液供给区域37，栽培液R通过由于填充颗粒36而导致的毛管现象来供给至所述栽培液供给区域37。栽培液供给机构33包括：被构造成存储栽培液R的栽培液槽
38；以及被构造成保持从栽培液槽38供给的栽培液R的存储槽39。温度控制机构34包括被布置在栽培液槽38处的恒温器41和加热器42。此外，栽培装置31包括被构造成测量存储槽39内的栽培液R的液位的液位测量机构。
[0116] 在第一实施例的栽培装置1中，存储槽9和培养基部2彼此隔离。相比之下，在栽培装置31中，存储槽39和培养基部32彼此不隔离，并且栽培液供给机构33没有供液部。这些是与第一实施例的栽培装置1的差异。此外，栽培装置31包括液位测量机构，这与第一实施例的栽培装置1不同。再者，因为栽培装置31没有供液部，所以它没有栽培装置1的遮根透水片材16、第一防水片材17a、第二防水片材17b等。下文将描述与第一实施例的栽培装置1的差异。
[0117] <培养基部>
[0118] 培养基部32包括：框架35；填充颗粒36，其填充框架35；以及在通过填满填充颗粒36而形成的层中、通过毛管现象而被供给栽培液R的栽培液供给区域37。培养基部32是种植有作物Q的部分。
[0119] 框架35具有底部，所述底部具有多个细小通孔，栽培液R通过所述细小通孔，但是填充颗粒36不通过所述细小通孔。框架35被放置于布置在存储槽39的底部的多个平台40上。框架35的底部浸入栽培液R中。填充颗粒36的浸入部分是栽培液R已渗透的栽培液渗透层。填充颗粒36中的栽培液渗透层的上方的整个部分是栽培液供给区域37。在栽培装置31中，往往在栽培液渗透层中发生缺氧，使得作物Q的根无法伸长到栽培液渗透层中。
[0120] 再者，框架35的材料不受特别限制。此材料与第一实施例的框架5相同。具体地，材料的示例包括具有透气性和透水性的纸及树脂片材。树脂片材可以是编织纤维或非编织纤维；特别地，优选为多孔树脂薄膜，更优选为通过拉伸诸如聚四氟乙烯的氟树脂的薄膜而产生的多孔树脂薄膜。
[0121] <栽培液供给机构>
[0122] 栽培液供给机构33包括：被构造成存储栽培液R的栽培液槽38；以及被构造成保持从栽培液槽38供给的栽培液R的存储槽39。
[0123] 存储槽39包括布置在底部处的多个平台40。培养基部32被放置在平台40上。在存储槽39中，栽培液R被保持为达到预定液位；培养基部32被布置在存储槽39内，使得框架35的底部浸入栽培液R中。再者，多个培养基部32被优选地布置在单个存储槽39内。当多个培养基部32被布置在单个存储槽39内时，可同时且同样地调节这多个培养基部32上的干旱胁迫。
[0124] <液位测量机构>
[0125] 液位测量机构由布置在存储槽39内的液位计45构成。基于液位计45测量的液位，控制器43被构造成控制供给到存储槽39的栽培液R的量。
[0126] 液位计45被构造成测量存储槽39内的栽培液R的液位，并且将实测结果发送到控制器43。
[0127] 控制器43被构造成基于利用液位计45测量到的液位来确定额外供给至存储槽39的栽培液R的量，并且使泵44运行，从而栽培液R通过供给管46被供给到存储槽39。例如，当控制器43控制栽培液R的供给量，从而存储槽39内保持特定液位时，栽培液R被自动地供给。这能够减少管理人员的浇水工作负荷。
[0128] 控制器43可以用于控制供给到存储槽39的栽培液R的量，使得存储槽39的液位被调节为施加干旱胁迫。存储槽39内的栽培液R的液位的增加或减少能够在培养基部32内的毛管上升之后调节液面高度。因此，通过控制供给到存储槽39的栽培液R的量，可将适当的干旱胁迫施加于作物Q。
[0129] 控制器43可以用于调节添加到供给到存储槽39的栽培液R的盐分量。控制器43可基于利用液位计45测量到的液位来确定保持在存储槽39内的栽培液R的量，并且基于栽培液的这个量，可确定所添加的盐分量，以便将适当的渗透压施加于作物Q。以这种方式，可调节栽培液R对于作物Q的根部的渗透压，从而将适当的渗透压施加于作物Q。
[0130] <温度控制机构>
[0131] 温度控制机构34包括恒温器41和加热器42。恒温器41被构造成测量存储在栽培液槽38中的栽培液R的温度。加热器42被布置在栽培液槽38内或栽培液槽38外部，并且被构造成加热存储在栽培液槽38中的栽培液R。
[0132] 和第一实施例的温度控制机构4一样，对于温度控制机构34，控制器43被构造成基于利用恒温器41测量到的温度来控制加热器42，从而控制存储在栽培液槽38中的栽培液R的温度。
[0133] <优点>
[0134] 因为该栽培装置没有作为栽培液供给机构的供液部，所以能够实现简单构造和进一步降低设备成本。此外，该栽培装置包括液位测量机构，并且存储槽内的栽培液的液位的增加或减少能够调节施加于作物Q的根部的干旱胁迫。
[0135] [第三实施例]
[0136] 图4所示的栽培装置51主要包括：培养基部52，其中种植了作物Q；栽培液供给机构53，其被构造成向培养基部52供给栽培液R；温度控制机构54，其被构造成控制待供给到培养基部52的栽培液R的温度；以及栽培液辅助供给机构66，其被构造成从上方将栽培液R供给到培养基部52。培养基部52包括形成为凹形的透水片材55以及填充透水片材55的凹部的填充颗粒56；并且包括栽培液供给区域，栽培液R通过由于填充颗粒56而导致的毛管现象来被供给至所述栽培液供给区域。栽培液供给机构53包括：被构造成存储栽培液R的栽培液槽
58；被构造成执行从栽培液槽58供给的栽培液R的初次存储的存储槽59；以及被构造成将栽培液R从存储槽59供给到培养基部52的供液部60。温度控制机构54包括被布置在栽培液槽
58处的恒温器61和加热器62。此外，栽培装置51包括基座69和农业用乙烯材料70，培养基部
52和存储槽59被放置在基座69中，农业用乙烯材料70覆盖这些构件。下文将描述与第一实施例的栽培装置1的差异。
[0137] <培养基部>
[0138] 培养基部52包括：透水片材55，其通过弯曲而形成为凹形；填充颗粒56，其填充透水片材55的凹部；以及栽培液供给区域，栽培液R通过由于填充颗粒56而导致的毛管现象来供给至所述栽培液供给区域。培养基部52是种植有作物Q的一部分。
[0139] (透水片材)
[0140] 透水片材55是可透水并且阻挡根的条状片材。透水片材55的两侧边缘部被松弛地悬设在下文所述的基座69的一对固定杆72处，所述固定杆72彼此平行对准。透水片材55被弯曲为具有凹形。
[0141] 透水片材55的材料不受特别限制；材料的示例包括纸、编织纤维和非编织纤维。
[0142] 透水片材55的平均厚度的下限优选为0.1mm，更优选为0.2mm。另一方面，透水片材55的平均厚度的上限优选为5mm，更优选为3mm。当透水片材55的平均厚度小于下限时，可能无法充分阻挡根。相反，当透水片材55的平均厚度超过上限时，透水片材55的成本可能变得过高。
[0143] (填充颗粒)
[0144] 填充颗粒56被布置为填充透水片材55的凹部，透水片材55的凹部被形成为具有凹形。填充颗粒56是在填充之后具有毛管现象的颗粒。填充颗粒56可以与用于第一实施例中所使用的填充颗粒56相同。
[0145] <栽培液供给机构>
[0146] 栽培液供给机构53包括：被构造成存储栽培液R的栽培液槽58；被构造成执行从栽培液槽58供给的栽培液R的初次存储的存储槽59；以及被构造成将栽培液R从存储槽59供给到培养基部52的供液部60。此外，栽培液供给机构53包括第一泵64和给排水管65。
[0147] (栽培液槽)
[0148] 栽培液槽58是被构造成为存储用于存储槽59和培养基部52的栽培液R的槽。控制器63被构造成控制第一泵64，使得存储在栽培液槽58中的栽培液R通过给排水管65被供给到存储槽59。控制器63也被构造成控制第二泵67，使得存储在栽培液槽58中的栽培液R通过供给管68从上方供给到培养基部52。再者，第一泵64是双向泵。如后所述，当栽培液辅助供给机构66用于从上方将栽培液R供给到培养基部52时，第一泵64通过给排水管65将存储槽59内的栽培液R传递给栽培液槽58。再者，如图4中所示，给排水管65优选地连接到存储槽59的下部。因此给排水管65可以连接到存储槽59的下部，从而将存储槽59内的栽培液R更高效地传递到栽培液槽58。
[0149] (存储槽)
[0150] 存储槽59被形成为具有排水沟形，并且由布置在稍后所述的基座69中的支撑杆72来支撑。存储槽59被布置在这样的位置处，使得通过透水片材55从培养基部52流出的栽培液R进入存储槽59。换句话说，如图4中所示，存储槽59被竖直地布置在培养基部52下方。
[0151] 只要存储槽59具有接收通过透水片材55并且从透水片材55滴下的栽培液R的开口，则存储槽59的形状不受特别限制。如图4中所示，存储槽59优选具有这样的形状：其上部具有带状开口，其下部位于上部下方，并且内部平均宽度小于上部。当下部成形为具有较小的内部平均宽度时，容易将存储槽59设置成相对于作物Q的吸水量而存储少量水。结果，残留的栽培液R难以保持在存储槽59内，从而新的栽培液R更易于被供给到作物Q。此外，在采用下部的内部平均宽度小于上部这种形状的情况下，随着存储水量的改变，下部的液位发生较大变化。结果，可准确地测量存储在存储槽59内的水量，这方便控制供给到作物Q的栽培液R的量。在本文中，“内部平均宽度”指的是：在横截面上沿着左右方向彼此面对的侧壁之间的水平距离的平均值。
[0152] (供液部)
[0153] 供液部60是条状片材构件。供液部60被布置为使其与透水片材55的外表面接触，并且供液部60的一端的边缘部分浸入存储槽59的下部中。供液部60被构造成通过毛管现象来升高存储在存储槽59中的栽培液R，并且通过透水片材55将栽培液R供给到培养基部52中。再者，如图4中所示，供液部60被保持在透水片材55与被固定在支撑存储槽59的支撑杆71上的一对固定杆72之间，使得供液部60从下方与透水片材55接触。
[0154] 供液部60不受特别限制，只要它可通过毛管现象来升高栽培液R、以将栽培液R通过透水片材55供给到培养基部52中即可。供液部60的示例包括非编织纤维、岩棉片材、毡片材和聚氨酯片材。在这些材料之中，从具有适当的毛管现象并且实现适当的吸水率的观点来看，优选非编织纤维。
[0155] 供液部60的透水性的下限优选为0.01％，更优选为1％。另一方面，供液部60的透水性的上限优选为40％，更优选为30％。当供液部60的透水性小于下限时，供给至培养基部52的底部的栽培液R可能不足。相反，当供液部60的透水性超过上限时，用于供液部60的成本可能变得过高。
[0156] 供液部60的平均厚度的下限优选为0.5mm，更优选为0.7mm。另一方面，供液部60的平均厚度的上限优选为2mm，更优选为1.5mm。当供液部60的平均厚度小于下限时，供液部60的强度可以较低，从而可能导致破裂。相反，当供液部60的平均厚度超过上限时，用于供液部60的成本可能变高。
[0157] 由供液部60升高的液位的下限优选为3cm，更优选为10cm，再优选为20cm。另一方面，由供液部60升高的液位的上限优选为300cm，更优选为200cm，再优选为40cm。当由供液部60升高的液位小于下限时，供给至培养基部52的底部的栽培液R可能不足，从而可能导致缺水。相反，当由供液部60升高的液位超过上限时，用于供液部60的成本可能变高。在本文中，升高的液位是按照以下方式测量的。供液部60首先被切成宽4cm且长120cm的片材。此片材被具有0.03mm的平均厚度的聚乙烯薄膜覆盖(薄膜经受热压结合以具有袋形；片材被插入在薄膜中，以被该薄膜围绕和覆盖)，以制备测量样品。该测量样品被设置到架台，以竖直地悬挂。这时，样品的下部被暴露5cm，并且样品被布置为与液体的表面接触。在经过24个小时之后，测量五次相对于液体的表面升高的液位，并且测量值的平均值被确定为升高的液位。
[0158] 关于与供液部60接触的透水片材55的底面与存储在存储槽59中的栽培液R的表面之间的距离，下限优选为60mm，更优选为90mm。另一方面，所述距离的上限优选为160mm，更优选为130mm。当所述距离小于下限时，可能无法通过控制液位来控制通过供液部60供给的水量，从而无法施加施加适当的水分胁迫。相反，当所述距离超过上限时，供给至培养基部52的栽培液R可能不足。考虑到存储在存储槽59中的栽培液R的液位的变化的范围，从而透水片材55和存储槽59被布置为：使得透水片材55的底面与栽培液R的表面之间的距离满足上述范围。
[0159] 再者，条状供液部60可以被布置为使得它与透水片材55的外表面接触，并且条状供液部60的两端的边缘部分浸入存储槽59的下部中。与仅将供液部60的一端的边缘部分浸入在供液部60的下部中的情况相比，通过将供液部60的两端的边缘部分浸入在供液部60的下部中，从而能够提高供液部60的升水效率。
[0160] <栽培液辅助供给机构>
[0161] 栽培液辅助供给机构66包括第二泵67和供给管68。在栽培液辅助供给机构66中，第二泵67由控制器63控制，使得存储在栽培液槽58中的栽培液R通过供给管68从上方供给到培养基部52。
[0162] 由栽培液辅助供给机构66从上方供给的栽培液R在培养基部52内向下流动，使得培养基部52的温度依照栽培液R的温度被控制。由栽培液辅助供给机构66向培养基部52供给的栽培液R通过透水片材55流向培养基部52的外部。如此已流出培养基部52的栽培液R通过重力经由供液部60流入被竖直布置在培养基部52下方的存储槽59。
[0163] 当栽培液R由栽培液辅助供给机构55从上方供给到培养基部52时，控制器63控制第二泵67，使得存储槽59内的栽培液R通过给排水管65被传递给栽培液槽58。以这种方式，由栽培液辅助供给机构66一直从上方供给到培养基部52的栽培液R通过存储槽59循环到栽培液槽58。
[0164] 再者，作为第一泵64，这里使用双向泵。然而，未必使用这种双向泵，只要在栽培液槽58与存储槽59之间能够实现栽培液R的双向流动即可。这种构造的示例包括两个双向泵被布置在栽培液槽58与存储槽59之间的构造，以及单向泵与例如三通阀组合以便实现栽培液R被传递的方向的改变的构造。
[0165] 在给排水管65和供给管68中，即使在栽培液R通过第一泵64和第二泵67的传递被停止之后，仍然可能保持流路，使得可能通过虹吸现象发生水的移动；为了防止水的这种移动，优选布置了被构造成在停止栽培液R的传递之后切断流路的电磁阀。可替选地，给排水管65和供给管68可以配备有虹吸断路器和止回阀，以防止水的移动。第一泵65和第二泵67可以是管式泵或Berista泵(注册商标)：这些泵在结构上不允许通过虹吸现象来移动水。与布置电磁阀或虹吸断路器和止回阀的情况相比，将管式泵或Berista泵用作第一泵65和第二泵67，能够降低设备成本。
[0166] <基座>
[0167] 基座69包括框架壁和多个支撑杆71，所述框架壁被布置为在存储槽59的左侧和右侧沿着存储槽59的纵向方向延伸，所述多个支撑杆71跨越框架壁被水平固定，以在与上述纵向方向相垂直的方向上延伸。所述多个支撑杆71被固定在框架壁的最上位置以及在框架壁的高度方向上的中间位置处。此外，基座69包括两个固定杆72，所述两个固定杆72被固定为架设在多个支撑杆71的上方，所述多个支撑杆71被固定在框架壁的最上位置处，并且所述固定杆72在这些支撑杆71的上方以与上述纵向方向平行的方式延伸。此外，基座69也包括两个固定杆72，该两个固定杆72被固定为架设在多个支撑杆71上方，所述支撑杆71被固定在框架壁的中间位置处，并且所述两个固定杆72在这些支撑杆71上方以与上述纵向方向平行的方式延伸。
[0168] 支撑杆71和固定杆72可以由金属或树脂形成。特别地，由于金属杆具有高强度和高耐用性，从而优选金属杆。此外，由于重量轻，从而优选金属管。在金属管中，由于农业管具有高可用性且廉价，从而优选农业管。
[0169] [栽培方法]
[0170] 可利用图4中的栽培液装置51来执行该栽培方法。该栽培方法包括将栽培液R供给到种植有作物Q的培养基部52，其中培养基部52包括通过毛管现象供给有栽培液R的栽培液供给区域，并且已受到温度控制的栽培液R从上方供给到培养基部52。
[0171] 更具体地，该栽培方法包括如下步骤：由栽培液供给机构53将栽培液R供给到培养基部52(栽培液供给步骤)；在栽培液槽58中利用温度控制机构54对供给到培养基部52的栽培液R的温度进行控制(温度控制步骤)；以及利用栽培液辅助供给机构66，将栽培液槽58中的栽培液R从上方辅助供给到培养基部52(辅助栽培液供给步骤)。
[0172] 栽培液供给步骤和温度控制步骤通过与第一实施例中所述步骤相同的过程来执行，因此将省略这些步骤的描述。
[0173] <辅助栽培液供给步骤>
[0174] 在辅助栽培液供给步骤中，栽培液槽58中的已在温度控制步骤中受到温度控制的栽培液R从上方供给到培养基部52。具体地，例如，在除了栽培液供给步骤之外还需要对培养基部52进行进一步温度控制的情况下，控制器63使第二泵67操作，使得栽培液槽58中的栽培液R通过供给管68来供给，并且通过供给管68的出口供给到培养基部52上方的区域。
[0175] 上文所述的、有必要对培养基部52进行进一步温度控制的情况例如是：仅利用通过在栽培液供给步骤中供给栽培液R所提供的温度控制效果不能实现培养基部52的温度的充分控制，或者实现培养基部52的温度控制花费的时间较长。更具体地，该情况的示例包括：作物Q的吸水量较少的栽培初始阶段或者夜间，以及由于过高或过低的气温，通过培养基部52的温度控制来解决大温差。
[0176] 控制器63使第一泵64操作，使得已流出培养基部5进入到存储槽59中的栽培液R通过给排水管65循环到栽培液槽58。
[0177] 以这种方式，辅助栽培液供给步骤使得流经培养基部52的栽培液R的量增加，这增强了对培养基部52的温度控制效果。
[0178] <优点>
[0179] 该栽培装置包括被构造成从上方向培养基部供给栽培液槽中的栽培液的栽培液辅助供给机构，这能够增加流经培养基部的栽培液的流速，从而增强对培养基部的温度控制效果。以这种方式，即便当作物的吸水量例如在栽培的初始阶段中或者在夜间较少时，该栽培装置也能够更确定地实现对于培养基的温度控制。因此，该栽培装置能够在幼苗的任何生长阶段且整日整夜地控制培养基部的地温。
[0180] 在该栽培装置中，因为培养基部包括透水片材，所以从上方供给的栽培液快速地流出。因此，培养基部没有过量栽培液，从而在作物的根部上维持适当的水分胁迫。一般而言，如果为了控制地温来灌溉大量水，则常常对作物造成不良后果，例如根腐病或裂果病；然而，在上述栽培装置中，抑制了这些不良后果。
[0181] 此外，当具有高含量盐的旱地中或在被盐破坏的区域中的农业水被用于作物的栽培时，被构造成将栽培液从上方供给到培养基部的栽培装置能够抑制由于通过栽培液的流动所提供的脱盐(溶入)效果而导致的盐分累积。
[0182] [其它实施例]
[0183] 本文中所公开的实施例在所有方面中仅是示例，并且应该被理解为不构成限制。本发明的范围不限于实施例的构造。本发明的范围由权利要求来表征，并且旨在包含权利要求的等价意义和范围内的所有修改。
[0184] 上述实施例描述了加热器被用作温度控制机构、以把栽培液加热的构造。然而，可以使用除加热器以外的温度控制机构，只要它们用于控制栽培液的温度即可。例如，可以将热交换器用作温度控制机构来进行冷却，从而控制栽培液的温度快速降低。通过冷却来进行的常规温度控制采用喷雾冷却(水雾冷却)，这引起湿度的改变，并且过量水分往往引起病害。相比之下，该栽培装置在不引起湿度的改变的情况下能够降低培养基部的温度，从而不会发生在培养基部的温度降低期间由于过量水分所导致的病害。以这种方式，栽培液的温度被控制为降低，从而降低培养基部的温度。从而，即使在地温高于适于作物地温的陆地中，也能够栽培作物。
[0185] 上述实施例描述了温度控制机构基于存储在存储槽中的栽培液的温度来控制栽培液的温度的构造。可替选地，温度控制机构可以被构造成基于除存储槽内的栽培液的温度以外的温度来控制栽培液的温度。例如，可以布置温度计，以测量培养基部内的填充颗粒的温度，并且温度控制机构可以被构造成基于培养基部的温度来控制栽培液的温度。以这种方式，可以基于培养基部的温度来控制栽培液的温度，使得能够控制栽培液的温度，以更准确地将培养基部的温度控制到适合于作物的温度。
[0186] 在第一实施例中，可以将被构造成测量存储槽9内的栽培液R的液位的机构布置在存储槽9内，并且基于实测液位，可以控制作物Q上的水分胁迫。例如，如在第二实施例的栽培装置中一样，控制器可以被构造成控制供给到存储槽9的栽培液R的量，从而增加或者降低存储槽9内的栽培液R的液位，这能够控制施加于作物Q的根部的干旱胁迫。控制器也可以被构造成基于实测液位来确定保持在存储槽9内的栽培液R的量，并且基于栽培液的这个量，向存储槽9供给具有施加适合于作物Q的渗透胁迫的盐分含量的栽培液，这能够控制施加于作物Q的根部的渗透胁迫。
[0187] 在第一实施例中，片材构件被用作供液部10。然而，供液部10不限于片材构件，只要它可将存储槽9内的栽培液供给到培养基部2即可。例如，供液部10可以是连接到存储槽9和培养基部2的片材状或管状供给通道。供液部10可以是包含优选用作填充颗粒6的颗粒的结构。具体地，例如，土壤、诸如浮石砂的细浮石、多孔火山岩的粉状颗粒、粒状岩棉、珊瑚砂、珊瑚或木炭可以被成形为具有片材或管的形状，或者可以被填充到管状框架中，从而提供具有不因栽培液的通过而破坏的形状的结构。此结构可以用于连接存储槽9和培养基部2的底部。
[0188] 第一实施例描述包括遮根透水片材16、第一防水片材17a和第二防水片材17b的栽培装置1。然而，不包括这些元件的栽培装置也在本发明的范围内。
[0189] 在第三实施例中，为了增强温度控制效果，栽培液从上方供给到培养基部。可替选地，另一方法可以用于增强温度控制效果。例如，在图4的栽培装置51的构造中，与供液部60在一起的附加栅网被布置为使得其一端被插入到培养基部52中。如此布置的附加栅网的另一端通常不向下悬挂到存储槽59的栽培液R中；然而，在温度控制效果将被增强时，另一端向下悬挂到存储槽59的栽培液R中。因此，附加栅网的另一端向下悬挂到存储槽59的栽培液R中，使得栽培液R通过附加栅网从存储槽59流入培养基部52。这增加流经培养基部52的栽培液R的量，从而增强对培养基部52的温度控制效果。可替选地，附加栅网可以被布置为使得另一端不在存储槽59的栽培液R内，并且被定位在存储槽59的水面上方；并且，例如，在三小时内至少一次，可以控制以增加或者降低存储槽59的栽培液R的液位，使得附加栅网的另一端间歇地浸入到栽培液R中。在这种情况下，当存储槽59的液位增加时，栽培液R通过附加栅网从存储槽59流向培养基部52，从而增强对培养基部52的温度控制效果。
[0190] 示例
[0191] 在下文中，将参考示例更具体地描述本发明。然而，本发明不限于以下示例。
[0192] 使用第一实施例的栽培装置1；测量温室内气温、培养基部2的温度以及存储槽9内的栽培液R的温度；并且检查培养基部2的温度、温室内气温以及存储槽9内的栽培液R的温度之间的关系。用栽培装置1栽培番茄幼苗。图5示出这些温度在收获之前5.5天内随着时间的改变。
[0193] 图5中的结果指示培养基部2的温度随着栽培液R的温度比随着温室内气温更紧密地改变。因此，与利用空调等的温室内气温的常规控制相比，待供给到图1中的栽培装置1中的培养基部2的栽培液R的温度的控制方便培养基部的温度的控制。
[0194] 此外，使用第一实施例的栽培装置1；测量温室内气温、培养基部2的温度以及存储槽9内的栽培液R的温度；并且同样，这时，测量日照量和作物Q的吸水量。具体地，对于栽培装置1中进行七段摘心的番茄植物，在六月初的9天内测量上述温度、日照量和吸水量。图6中指示了日照量与这些温度之间的关系。此外，图7中指示了由于栽培液R的温度的控制而对于培养基部2的冷却效果与吸水量之间的关系。再者，图7中的“冷却效果”表示通过将培养基部2的温度减去温室内气温所计算出的温差。
[0195] 图6中的结果已经说明，即使白天期间由于日光而导致气温急剧增加，培养基部2的温度也被维持为接近于存储槽9内的栽培液R的温度；因此，抑制了培养基部2的地温的增加。
[0196] 图7表明作物Q的吸水量是每株植物每天大约1L。图7中的结果已经说明，提供了最多大约-8℃的冷却效果，并且该冷却效果取决于作物Q的吸水量。此外，图6已经说明，气温与栽培液R的温度之间的温差越大，冷却效果越强。
[0197] 这些结果已经说明，使用栽培装置1对培养基部2具有很强的温度控制效果。再者，已经在这里说明了冷却培养基部2情况下的温度控制；然而，在加热培养基部2的情况下，栽培装置1也对培养基部2提供该温度控制效果。
[0198] 工业适用性
[0199] 根据本发明的栽培装置和栽培方法能够以低成本且相对高精度地控制地温，从而以低成本栽培高质量的作物。
[0200] 附图标记列表
[0201] 1、31和51 栽培装置
[0202] 2、21、22、2m和52 培养基部
[0203] 3、33和53 栽培液供给机构
[0204] 4、34和54 温度控制机构
[0205] 5和35 框架
[0206] 6、36和56 填充颗粒
[0207] 7和37 栽培液供给区域
[0208] 8、38和58 栽培液槽
[0209] 9、91、92、9n和59 存储槽
[0210] 10和60 供液部
[0211] 11、41和61 恒温器
[0212] 12、42和62 加热器
[0213] 13、43和63 控制器
[0214] 14和44 泵
[0215] 15、46和68 供给管
[0216] 16 遮根透水片材
[0217] 17a 第一防水片材
[0218] 17b 第二防水片材
[0219] 32 培养基部
[0220] 39 存储槽
[0221] 40 平台
[0222] 45 液位计
[0223] 55 透水片材
[0224] 64 第一泵
[0225] 65 给排水管
[0226] 66 栽培液辅助供给机构
[0227] 67 第二泵
[0228] 69 基座
[0229] 70 农业乙烯材料
[0230] 71 支撑杆
[0231] 72 固定杆
[0232] Q 作物
[0233] R 栽培液
