べランダ・ハイドロポニック 水耕栽培工房
素人工作で水耕栽培の巨木トマトに挑戦
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空中トマト暴走…のミステリー
先週の日曜日、空中トマト2号を定植しているタワー型の自作水耕栽培装置「ベランゲリオン四号機改」の最上部から突然、養液が溢れ始めました。根が張って装置内の養液の流れを止めたのです。

空中トマト2号は純粋培養で今季、巨木トマト育成を目指しているメーンプロジェクト。容易ならない事態です。

4号機改から空中トマト2号の根をそっと引き抜いてみると…
IMG_0192_20130702005506.jpg
長っ、しかも真っ白!

全体を見回すまでもなく、どうやら根詰まりの原因はここにあるようです。
IMG_0197.jpg
根の最上部がずんぐりとふくらんでいます。直径は10センチほどでしょうか。
ペットボトルで作った四号機改のケースの内側を流れる養液をせき止めるには十分の太さです。

なぜこのようなずんぐりとした根ができたかというと。
空中トマトが装置の奥に沈まないようにと、こんなふうに内径を小さくしていたからです。
IMG_0221.jpg

装置内部には根詰まりを防ぐためのバイパス機構(防根透水シートで覆ったパイプ)も設置していたのですが、すっかり根に飲み込まれて機能していませんでした(2枚目の写真の上部に小さく見える水色のクリップの下にバイパスがつながってます)。

根の長さは1.5メートルほどに成長し、四号機改の下部に接続した「ベランゲリオン参号機」に達しようとしています。ただ、根の太さは想像したほど太くなく、非常に細いです。これは養液の流量が少ないためではないかと思われます。というのも、流量が多い「ベランゲリオン初号機改」に定植したトマトたちは対称的に、もやしのように張りがある太い根を伸ばしているからです。

この空中トマト2号は流量を増やすことを検討していますが、そうすると一段と根の張りが加速し、根詰まりを起こしやすくなってしまうかもしれません。悩ましいところです。

この機に、内部で根を覆っているビニール袋も機密性を高める(漏水を防ぐ)ため、一気通貫で下まで届く細長いタイプに取り替えることにしました。
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ホームセンターにて1袋入り198円で購入。

これを長さ150センチに切って、根をスッポリ覆います。
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最下部には伸びた根の先端。
IMG_0213.jpg

今回は内径を狭くしていた部分(上から3枚目の写真)を取り除き、下まで養液がストンと落ちるズンドウ型にしました。これで養液の流れる隙間が生まれて当面の根詰まりは解消されることでしょう。

ところで、今回の空中トマト2号の暴走には大きな謎があります。
実は、空中トマトの根詰まりは今回が初めてではなく、昨年、前身の空中トマト用栽培装置「ベランゲリオン零号機」が2度にわたり暴走。当時と今回に、ある奇妙な共通点がありました。つまり空中トマトの暴走には再現性があるのです。

それは青色系液肥(植物の三大栄養素の窒素、リン酸、カリの配合割合が5-10-5前後の青色の液肥)を投入した直後に養液が溢れるという現象。我が工房のメーンの肥料は大塚ハウスシリーズですが、過繁茂を防ぐため、ときどき窒素分が比較的少ない青色系を使っていました。

一体、どんなメカニズムでこういう現象が起きるのか…
栽培槽内の内径を塞ぐ手前まで張っていた根が、養液の電解質の変化を敏感に感じ取った瞬間、わずか数秒のうちに水分を浸透させて根を太くした、と考えるしかなさそうです。まるで「こんなもん食えるか」とトマトがちゃぶ台をひっくり返したかのような感じ。

トマトへのストレスは回避したいので、青色系肥料の供給は打ち切ることにします。

日曜日の収穫。
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上部の裂果が玉にキズですが、いわゆるビーフステーキ級に肥大したフランス原産の「マルマンドVF」の重さは300グラム強でした。
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巨木トマトの容積の壁
水耕栽培を始める動機となった巨木トマト。狭いベランダでどこまで大きく育てられるのか、そのためにはどうしたらよいかと、あれこれ構想を練るのが楽しみの一つでもあります。

さまざまなイマジネーションから生まれた我が工房の自作水耕栽培装置も性格付けが違い、最初に作った「ベランゲリオン初号機」は多くの根を展開できること、空中トマトを育てている「ベランゲリオン四号機」はトマト棚付近に植物を直接展開できること、そして「ベランゲリオン弐号機」は軽量さを備えながら、そこそこの養根スペースを確保できることがコンセプトでした。

ただ、自作装置には養根スペースという壁があります。トマトをどこまで大きくできるかの要素の一つは、養根スペースの大きさ。例えばハイポニカの巨木トマトの栽培槽の大きさは縦3メートル、横1メートル、高さ10センチ。容積は約300リットルです。

実際に、これだけ大きな栽培槽を設置できる家庭はあまり多くはないでしょう。四号機に至っては、土台に使った2リットルペットボトル×5本=わずか10リットル。ぜんぜん足りません。

しかし、栽培槽が大きくないからといって、大きなトマトの木に育たないとは必ずしもいいきれないような気もします。
これは、3階のベランダ東側に設置している自作水耕装置「ベランゲリオン初号機改」の内部の様子。
IMG_1128.jpg
3株のトマトの根が「NFT式(薄膜水耕)」ベッド最上段に勢いよく広がっています。

これに対し、その左隣に設置している「ベランゲリオン参号機」の内部はどうなっているかというと…
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根の広がり方には天と地ほどの差があります。環境の違いは、初号機改に比べ、流れている養液量が少ないこと、ベッドの表面にプチプチシートを装備していること、くらいです。

さて、この根の成長の違いはトマトの地上部にどのような差となって表れているのか…
IMG_1132.jpg
密植していて分かりづらいですが、左右2つの栽培槽にそれぞれ3株ずつ植えたトマトの育ち方に、違いはほとんど見られません。養根スペースは大きいに越したことはありませんが、成長が必ずしも根の大きさにとらわれるわけではないという例。

ところで、我が工房の自作水耕装置ではスペースとともに、どれだけ根を長く伸ばせるかを重視しています。根が長ければ養液が循環して接する根の表面積も大きくなり、肥料の吸収効率が上がるのではないかとの発想。

初号機改でNFT式ベッドを4層と「DFT式(湛液型)」槽1段を重ねて通常より根が長く伸びるようにし、空中トマト用の「ベランゲリオン四号機」も同様に、長いパイプ内に根を極端に長く伸ばす設計としたのは、このためです。

極端なたとえで、縦1メートル、横1メートル、深さ1メートルの真四角の栽培槽と、縦100メートル、横10センチ、深さ10センチの栽培槽にそれぞれ根がいっぱいに展張し同じ量の養液が流れたと仮定した場合、根が養液内の肥料分と触れ合う接点は後者の方が格段に大きくなるはずです。

さらに、根と養液が触れ合う表面積が同じでも、養液が流れる速度を変えることで成長に違いが出るようです。これは以前、ハイポニカの協和さんの幹部の方にお聞きした話ですが、成長するに従い、根に流す液肥の速度(量)を増やして肥料の吸収効率を上げているとのことでした。

我が工房でも、時期を見てポンプを増強し、流量をあげることを検討しています。

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ベランゲリオン弐号機建造その2
ベランゲリオン弐号機製作に向けた最大の難関、オーバーフロー装置製作の続き。
ブレークスルーのヒントを探してネットでぐぐったりしましたが、妙案はみつかりません。

翌日、昼休み(午後3時ころだったりする)に、大手町のオフィスから東急ハンズ銀座店さんに足を延ばしました。
以前に置いてあったイタリア産野菜のタネ(シーズンオフのためか、種コーナーはなくなっていました)や自転車の部品などと合わせて水周り品コーナーでオーバーフロー装置用の便利グッズを探す目的です。塩ビパイプとケースの間に挟むための、やや幅の厚いパッキンなどが念頭にありました。
水周り品コーナーの近くの店員さんに状況を説明してアドバイスを求めたところ、「素材がポリプロピレンであることではなく、素材が薄いため固定できないのでしょう」と問題の核心を喝破。その上で、いくつかのアイデアをご教示いただき、さすがプロと敬服しました。
その一つは、売り場に置いてあるシリコンの透明シートを加工してオーバーフローに使う塩ビパイプの周囲を固定する方法。ホールソーを使い塩ビパイプの外径部分をくりぬいた透明シートを数枚張り合わせて高さのあるパッキンのような部品を作って固定したらどうかというわけです。シリコンシートの加工は比較的容易とのことですが、こういう発想は経験値の低い素人には無理です。

もう一つは、ねじ山を切ってある水道観葉の塩ビパイプの部品2つをケースの穴の表と裏からつなぎ合わせ圧着する方法。店員さんは、このお店には置いてないが、ホームセンターにあるので、探したらどうですかとアドバイスしてくれました。お知恵をお借りするだけで何も買わないのでは心苦しく、栽培槽に開けた穴と同じ大きさの25ミリのパッキン(百数十円)を買い求めました。
店員さんに工作の用途を聞かれ、巨木トマトを目指し水耕栽培をやっていますと説明すると、興味を持っていただきました。丁重にお礼を言って店を後にしました。

というわけで、週末、出社前に、再びホームセンター「ホーマック大井競馬場前店」の塩ビパイプコーナーへ。探してみれば直径5ミリのねじ山が切ってある部品がありました。凸パイプは、TS継手バルブソケット「TS-VS20」、凹パイプは、TS継手給水栓L「TS-FL20」。それぞれ1個数十円でした。
写真は今回調達したパッキンと凹凸パイプ。
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帰宅後、早速、寸法合わせをしたところ、ビンゴ!
まるでシンデレラのガラスの靴のようにピッタリ。ホールソーで開けた穴に、凸パイプを通すには、凸パイプをくるくると回さなければ入らないほどでした。念のため凸部分にパッキンをはめ、反対側から凹パイプを回し締めして圧着。接着剤もコーキング材も不要です。
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この仕上がりを見てください。水も漏らさぬという形容は、このオーバーフロー部品のためにつくられたといっても過言ではありません。ベランゲリオン弐号機の完成にめどがつきました。

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べランゲリオン零号機の建造
8月の猛暑でベランダ菜園が全滅したのを機に、当初は来シーズンからの稼動を予定していた秘密兵器「ペランゲリオン零号機」を実戦に投入することにしました。これが骨格部分に艤装工事中の零号機の姿です。
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長い蛇腹ホースは洗濯機用です。ホームセンター「ケンマート」さんで5メートル分購入(1メートル当たり約400円)しました。このホース内部が根を成育させるための栽培槽であり、同時に養液の循環路となります。

そして先日注文したエーハイムさんの小型強力ポンプが届きました。
IMG_0431.jpg
このポンプで養液をタンクから苗の根に供給します。根は常時空気にふれているため、酸素も潤沢です。
ホース内部に長く根を伸ばすことにより、養液の吸収を促進する狙いが込められています。巨木トマトの育成のコツの一つは、根にそれなりの流量やスピードで養液を供給し続けることのようです。長い根を育成できれば巨木トマトに一歩近づくのではないかと考えています。

この装置を使った空中トマト計画は、PETボトルで作った苗の定植部分を藤棚上部に固定して水平方向にトマト苗を定植するものです。これにより、苗に対する重力の負担を和らげるとともに、多くの日照を確保できるようになります。


このように零号機は、野心的な設計であり、問題(たとえばホース内部の温度管理や根詰まりの問題など)が多発する可能性もあるため、今回は来シーズンの本格運用に向けての試験稼動という位置づけです。

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ベランゲリオン初号機(4) 第一次改装
初号機はその後、順調に稼動を続けましたが、誕生時から、いくつか不安を抱えていました。
大きく分けると
①(一部機種を除く)市販の水耕栽培装置と違い、養液貯水槽と栽培槽を一体構造にしている
②植物の根が成長したときに「NFT式(薄膜水耕)」ベッドの重みを支えきれなくなる
③3種類の苗を一つの栽培槽で育てている
-の3点です。

①についていえば、植物の根が成長し、栽培槽の「DFT式(湛液型)」部分に広がった場合、ポンプに根が吸い込まれて養液の流れが止まってしまう心配がありました。ポンプを根の侵入できない布で覆う選択肢もありますが、ポンプのカバー全体を根が覆ってしまえば同じです。上部のNFT式ベッドから根が下のDFT式槽に伸びてきた時点で、何らかの対応を迫られることは最初から分かっていたのです。
②についても、いずれ対処しようと考え、改装に向けたアイデアや素材探しを続けていました。

そして、6月下旬には、とうとう大規模な改装が必要なタイミングがやってきました。栽培槽内の根が急速に発達しベッドで重みを支えきれなくなったからです。

このときまでにまとめた改装プランがこれ。ベランゲリオン初号機の現在の姿です。
ベランゲリオン初号機断面図
巨木トマトに必要とされるのが、大容量の根の成長スペースの確保。しかも、単に水槽を大きくすれば良いわけではなく、養液の流れを確保する必要があることは、これまで見てきた通りです。

これらの要請を満たすべく、NFT式ベッドを2層構造にするとともに、3段目にDFT式ケースを設置することで、広い根の成長スペースを確保しました。この点こそが、ベランゲリオン初号機の最大の特徴といえるでしょう。根の成長スペースに比べて、装置の設置面積(建坪ベース)を極めて小さく抑えられるのです。
例えば、巨木トマトは縦3メートル×横1メートルと3平方メートルもの面積が必要(逆に深さはたった10センチ)で一般家庭で大きな面積を確保するのは至難の業です。しかしベランゲリオン初号機の構造なら、理論的には、ベッドを何層も構築できるため、ベランダのような狭い空間でも巨木トマト並みの根の成長スペースを確保できるはずです。

さらに、根のほとんどが空気に触れているため、潤沢に酸素を供給でき、成長の支援や根腐れ病予防に有効です。
また、この構造はDFT式ケースの養液排出をオーバーフロー方式とすることで、根が成長しても直接、ポンプに届くことを阻止できるという利点もありました。

これは以前、ハイポニカの協和さんの幹部の方に直接うかがった話ですが、オーバーフロー方式の場合、一本の根がオーバーフローのパイプの中に巻き込まれてしまうと、直径1センチほどの太さに肥大して養液の流れをせき止めてしまうことすらあり、複数の層を重ねて根の育成スペースを確保するのは難しいそうです。
その点、この構造のように、ベッドの距離を近づけて自然に根が下に伸びる環境を整えてやれば、可能性は無限に広がるのではないかと考えています。

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Author:glass★hoppy
年齢別構成--M3
生息地域--東京
脳内成分--園芸(水耕栽培、花壇)、料理、酒、ロードバイク、各種工作(栽培装置、電子装置、パソコン、自転車)、経済情勢、国際情勢、帝国海軍、戦国武将、藤沢修平



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