スマートアグリカルチャーの創出を目指した根域温度制御装置（N.RECS

スマートアグリカルチャーの創出を
目指した根域温度制御装置
（N.RECS）の開発
日本大学
生物資源科学部
准教授窪田
生命農学科
聡
1
一般的な栽培温度の調節
温室全体の加温・冷却が主流
冬季
温風暖房機またはヒートポンプとの併用による暖房
課題：原油価格や為替変動による暖房コストの変動リスク
夏季
ヒートポンプ冷房
課題：昼の冷房は実質的に困難，夜冷が主流
気化熱利用冷房（細霧冷房・パッド＆ファン）
課題：外気温から3～5℃の冷却効果，夜間は効果無し
温室全体の加温・冷却から局所加温・冷却へ
2
既存の局所加温・冷却技術
局所加温技術の例
ナスの株元加温（奥ら，2012）
バラの株元加温
（神奈川県農業技術センター，2012）
3
既存の局所加温・冷却技術
局所冷却技術の例
イチゴのクラウン部冷却
（農林水産省，2009）
コチョウランの局所冷房装置
（愛知県，2009）
4
既存の局所加温・冷却技術
問題点
• 固有の品目に対応した局所加温・冷却システムであり，
汎用性はほとんどない
• 加温と冷却の両方を行えるシステムは少ない
解決方法
• 土耕栽培・ポット栽培・養液栽培などに対応した
根域加温・冷却システムを開発する
5
根域環境制御装置
（New Root-zone Environmental Control System, N.RECS ）
図
断熱鉢トレイの断面図
6
根域温度の制御方法
電力量の
モニター
鉢内温度
On/Off制御
電動弁
断熱鉢トレイ
床暖房パネル
冷水・温水の製造と循環
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断熱鉢トレイ
発泡スチロール製トレイ
内側をアルミでライニング
トレイ底面を
アルミでライニング
トレイごと持ち運べる
鉢と同型のテーパー
床暖房パネルからの熱を鉢内へ効率的に伝導し，
保温性が高く鉢の運搬が容易
8
断熱鉢トレイの伝熱特性
15℃／無加温
断熱鉢トレイなし
気温と根域温度が
ほぼ同じ
鉢側面から
放熱
無加温／18℃
断熱鉢トレイあり
気温が10℃以下でも
根域温度は18℃に維持
鉢側面から
吸熱
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各種栽培方法に対応可能
30cmポット
土耕栽培
養液栽培
10
低温期における根域加温
温室内気温
温室の加温温度／根域加温温度
根域温度
温室の加温温度／根域加温温度
最低気温が5℃に下がっても，根域温度を約25℃に維持可能
11
低温期における根域加温
ダリアの生育・開花に及ぼす冬季の根域加温の影響
25
15
15℃／無加温
12℃／24℃
無加温／24℃
10
5
0
2/25
平均根域温度
25
根域温度（℃）
最低気温（℃）
20
30
最低気温
20
15
10
15℃／無加温
12℃／無加温
無加温／24℃
5
3/3
3/10
2016年
3/17
3/24
0
2/25
3/3
3/10
2016年
3/17
3/24
表ダリアの生育・開花に及ぼす根域加温の影響
葉数
葉面積
分枝数
2
（枚／株）（cm ／株) （本／株）
15℃／無加温 81.3c
194.8c
12.5b
12℃／24℃ 143.9b
341.4b
18.0a
無加温／24℃ 188.5a
389.0a
20.2a
処理区
開花率
花数
蕾数
（％）（個／株）（個／株）
100a
2.9b
7.7b
100a
2.0ab
17.0a
79b
1.0a
15.6a
根域加温により分枝数が増加し生育が促進される
12
低温期における根域加温
ダリアの生育・開花に及ぼす冬季の根域加温の影響
15℃／無加温
無加温／24℃
12℃／24℃
表実験期間中の光熱費（灯油：80円/L，電気：20円/kwh）
15℃／無加温
灯油（円）
6,926
電気（円）
0
合計（円）
6,926
削減率（％）
-
12℃／24℃
3,669
904
4,573
34
無加温／24℃
0
2,108
2,108
70
34％以上の省エネルギー化が可能
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高温期における根域冷却
4.5号ポット使用（75％遮光）
20℃設定では気温に対して
最大Δ15℃の冷却が可能
根域温度を終日20～23℃に
維持可能
根域温度と気温の推移
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高温期における根域冷却
栄養繁殖系親株の維持（フクシア）
通常，八ヶ岳などの高冷地に植物を移動させる夏越し（山上げ）が必要
試験実施地：神奈川県藤沢市
20℃冷却
生存率100％
無冷却
生存率52％
暖地においても20℃の根域冷却により枯死することなく，
多数の栄養繁殖用の穂を確保することができる
→山上げが不要となり労力の大幅な削減が可能
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効果が確認されている品目
冬季の根域加温による
省エネルギー化
1. インパチェンス
2. ゼラニウム
3. 薬用植物
無加温
夏季の根域冷却
1.
2.
3.
4.
5.
シクラメンの開花促進
プリムラの開花促進
パンジーの発芽促進
イチゴの開花促進
野菜の機能性成分の増加
18℃加温
20℃冷却
インパチェンス
無冷却
シクラメン
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既存装置に対するN.RECSの優位性
項目
■冷却モード
昼間
夜間
ランニングコスト
■加温モード
昼間
夜間
ランニングコスト
N.RECS
ヒートポンプ1
気化冷却2
◎
◎
○
○
◎
△
△（湿度依存）
×
◎
◎4
◎4
◎
◎4
◎4
○
-
温風暖房3
-
◎
◎
△5
1
空気熱利用型ヒートポンプ，2パッド＆ファンまたは細霧冷房方式，3重油または灯油燃焼式温風暖房機，4温風暖房機
との併用が必要です，5燃油価格の変動に依存します
周年にわたる利用が可能で投資コストの回収が容易
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想定される用途
1. 高温に弱い植物の育成装置
2. 冬季の省エネルギー型植物生産装置
3. 本装置を利用した新しい生育・開花調節技術
の開発が可能
4. 根域冷却によりマイルドな水ストレスを植物に
付与できるので，生育・開花調節だけでなく生
薬成分・機能性成分の高蓄積にも利用可能と
考えられる。
18
実用化に向けた課題
1. 製品としての断熱鉢トレイの生産方法の検討
2. 野菜・花・薬用植物等における様々な栽培局面
においての適用性・活用事例に関するデータの
蓄積
3. 植物生産者等の現場におけるプロトタイプを用
いた実証試験
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企業への期待
• N.RECSをシステムとして販売できる企業を希望
• N.RECSを使った新しい植物生産方法（生薬成
分・機能性成分等含む）の共同開発を希望
• ハードウェアと機器の制御方法および植物生産
方法等のソフトウェアをパッケージとして展開す
ることを考えている。
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本技術に関する知的財産権
• 発明の名称：栽培容器保持トレイ及び栽
培システム
• 出願番号：特願2016-111867
• 出願人
：日本大学
• 発明者
：窪田聡
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お問い合わせ先
日本大学本部知財課
コーディネーター井上
典之
TEL 03-5275-8139
FAX 03-5275-8328
e-mail [email protected]
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