作物的土壤栽培招致各种问题，如由连作造成的损害、由硬土导致的根伸长的抑制而引起的整个作物的生长不良、和由害虫或土壤劣化导致的产量降低。近年来，作为解决这些问题的栽培方法，水栽培已经受到了关注，并且已经开发了各种系统。

　　一般来讲，水栽培是通过在不使用任何培养基的情况下，直接将植物的根部浸入培养液中来进行的。为了避免植物的根腐病，现有的水栽培需要通过向根部供给大量的氧来进行。因此，用氧供给结构如散气管或能够随着培养液的循环输送空气的培养液循环泵向根部供给氧(参见日本特开2013-9644号公报)。

　　然而，现有的栽培装置不充分供给氧，并且还具有诸如系统的维护成本高的缺点。

　　在将根浸入培养液的水栽培中，水的过量供给引起将要收获的作物的含水量增大，这可能使口味劣化。为了保持或提升作物的口味，已知的是施加水分胁迫如干旱胁迫或渗透胁迫从而提高糖度。然而，需要能够更稳定地施加适当的水分胁迫的栽培装置。

　　另外，现存的土壤栽培需要大量的土壤。因此，使用非常大质量的土壤。这妨碍在例如栽培架(足場)上建立农田。当农田具有不同高度时，平整土地需要大的工作量并且招致高成本。

　　在上述情况下，完成了本发明。本发明的目的是提供能够对作物稳定地施加适当的水分胁迫、能够以低成本对作物的根部供给充足的氧从而避免根腐病、并且与土壤栽培相比能够降低土壤的使用量的栽培装置和栽培方法。

　　为了实现该目标，完成了本发明。本发明的一个实施方式的栽培装置包含构造为保持作物的培养基部、和构造为向所述培养基部供给培养液的培养液供给机构，其中所述培养基部包含框体、所述框体内的填充颗粒和被通过毛细管作用供给所述培养液的区域，所述区域至少被设置在由所述填充颗粒形成的层的中层部中。

　　本发明的一个实施方式的栽培方法包括向保持作物的培养基部供给培养液，其中所述培养基部包含框体、框体内的填充颗粒和被通过毛细管作用供给所述培养液的区域，所述区域至少被设置在由所述填充颗粒形成的层的中层部中，并且通过所述区域向所述作物供给所述培养液。

　　本发明的实施方式的栽培装置和栽培方法能够对作物稳定地施加适当的水分胁迫、能够以低成本对作物的根部供给充足的氧从而避免根腐病、并且与土壤栽培相比能够降低土壤的使用量。

　　[图4]图4为说明在具有不同高度的农田的评价中的盆框体(ポット枠体)的布置的示意平面图。

　　本发明的一个实施方式的栽培装置包含构造为保持作物的培养基部、和构造为向培养基部供给培养液的培养液供给机构，其中所述培养基部包含框体、框体内的填充颗粒和被通过毛细管作用供给培养液的区域，所述区域至少被设置在由填充颗粒形成的层的中层部中。

　　在该栽培装置中，培养基部包含框体、框体内的填充颗粒、和构造为显示毛细管作用以将培养液供给到培养基部中的区域，所述区域至少被设置在由填充颗粒形成的层的中层部中。结果，可以避免培养液的过度供给，并且可以对作物的根部稳定地施加适当的水分胁迫。被通过毛细管作用供给培养液的区域具有的气相多于液相，因此具有高透气性。因此，即使不存在氧供给结构，也可以有效地抑制由于缺氧而导致的根腐病。由此，可以降低设备成本和操作成本。以在所述区域中显示毛细管作用的量使用填充框体的诸如土壤的颗粒。因此，与常规土壤栽培相比，可以显著降低使用的土壤的量，这使得能够降低培养基部的重量。因此，可以在由诸如树脂管的便宜材料形成的栽培架上建立农田，并且通过栽培架的调节可以容易地调整农田的不同高度。本文中，“水分胁迫”是指例如由于作物暴露于低湿度而导致的干旱胁迫、和由于由围绕作物的高盐度环境导致的高渗透压而造成的渗透胁迫。

　　培养液供给机构优选包含构造为储存培养液的储存部、和设置在培养基部与储存部之间的送液部；并且送液部优选被构造为通过毛细管作用将储存部中的培养液供给至培养基部内的颗粒的底部。所述培养液供给机构包含这样的储存部和送液部，使得即使当培养基部和储存部彼此隔离时，也可以容易且可靠地将培养液供给到培养基部中。另外，储存部的培养液被通过毛细管作用供给至培养基部内的颗粒的底部，使得从储存部向培养基部单方向供应培养液。结果，可以防止病害通过储存水水平传播。

　　系统优选包含构造为调节储存部内的培养液的水位或盐度的机构。通过这样可以调节储存部内的培养液的水位或盐度，可以控制对作物的根部施加的干旱胁迫或渗透胁迫。因此，可以进一步提高将要收获的作物的糖度。

　　系统优选包含构造为调节储存部内的培养液的温度的温度调节机构。通过这样调节储存部内的培养液的温度，可以将培养基的温度调节至适于作物生长的温度。另外，由培养液的温度调节招致的操作成本低于调节气温的空调等的操作成本。因此，与用空调等进行的常规气温调节相比，可以以低成本调节培养基的温度。另外，培养基的温度以与培养液的温度密切相关的方式变化。因此，容易调节培养基的温度。

　　框体优选包含至少作为底部的透水根障片。通过这样框体包含至少作为底部的透水根障片，可以防止培养基部内的作物的根部浸入储存部。结果，可以更有效地实现根腐病的防止和水分胁迫的施加。另外，可以防止储存部的污染。

　　所述颗粒优选为土壤。当这样颗粒为土壤时，由填充颗粒形成的层的中层部可以更可靠且有效地显示毛细管作用。结果，可以更有效地实现根腐病的防止和水分胁迫的施加。

　　土壤优选为沙子。当这样将沙子用作土壤时，在由填充颗粒形成的层的中层部中，可以进一步提高气相对液相之比，可以有效地提高氧供给能力。另外，与土相比，沙子的有机物的含量低且生活在其中的微生物的数量少，因此不容易发生根病。因此，可以省略或简化例如水栽培中所需的对培养液的循环过滤处理和栽培装置的杀菌。另外，沙子是物理化学性质稳定的。因此，即使常年使用沙子也不容易引起由连作造成的损害，并且沙子可以连续使用；并且也不容易发生根病。另外，因为与其它具有团粒结构的土壤相比，沙子具有单颗粒结构，所以沙子具有高的毛细管作用的再现性和高的水的均匀扩散性，这使水分调节变容易。结果，可以以低成本栽培高品质的作物。在此，“沙子”是指例如在孔隙中保持毛细管水的未固结碎片的堆积物，例如直径为0.01mm以上且2mm以下的碎屑物。

　　由填充颗粒形成的层优选具有3cm以上且300cm以下的毛细上升高度。通过这样的毛细上升高度，可以提高系统设计的自由度，并且还可以提高农活的作业性(作業性)。

　　所述颗粒优选包含50质量％以上的粒径为0.1mm以上且1mm以下的单颗粒。当颗粒具有这样的特征时，所述中层部更有效地显示毛细管作用，并且中层部中气相对液相之比进一步提高，这使得能够更有效地抑制由于缺氧而导致的根腐病。在此，“粒径”是通过如下求出的颗粒的平均粒径：通过JIS-Z8801-1(2006)中规定的筛按筛孔尺寸降低的顺序按顺序将颗粒过筛并且从筛上的颗粒数和各筛的筛孔尺寸进行计算。

　　颗粒优选具有1.00g/cm3以上且3.00g/cm3以下的振实密度。当颗粒具有在这样的范围内的振实密度时，中层部可以更有效地显示毛细管作用，并且可以进一步提高在中层部中的气相对液相之比，从而更有效地抑制由于缺氧而导致的根腐病。在此，“振实密度”是指粉末的松密度，并且是根据JIS-Z2512(2012)测定的值。

　　本发明的另一个实施方式的栽培方法包括向保持作物的培养基部供给培养液，其中所述培养基部包含框体、框体内的填充颗粒和被通过毛细管作用供给培养液的区域，所述区域至少被设置在由填充颗粒形成的层的中层部中，并且通过所述区域向作物供给培养液。

　　根据所述栽培方法，从被通过由框体内的填充颗粒形成的层的毛细管作用供给培养液的区域向作物供给培养液。因此，可以避免培养液的过度供给并且可以对作物的根部稳定地施加适当的水分胁迫。另外，被通过毛细管作用供给培养液的区域具有的气相多于液相，因此具有高透气性。因此，即使不存在氧供给结构，也可以充分地将氧供给至作物的根部，从而有效地抑制根腐病。另外，在所述栽培方法中，以在所述区域中显示毛细管作用的量使用填充框体的诸如土壤的颗粒。因此，与常规土壤栽培相比，可以显著降低土壤的使用量，这使得能够降低培养基部的重量。因此，所述栽培方法使得能够在由诸如树脂管的便宜材料形成的栽培架上建立农田，并且通过栽培架的调节可以容易地调整农田的不同高度。

　　图1中示出的栽培装置1主要包含构造为保持作物P的培养基部2、和构造为向培养基部2供给培养液的培养液供给机构20。培养基部2包含框体4、填充框体4的填充颗粒5、和被通过毛细管作用供给培养液的培养液供给区域6，区域6至少被设置在由填充颗粒5形成的层的中层部中。培养液供给机构20包含构造为储存培养液的储存部3，和构造为将培养液供给至培养基部2内的填充颗粒5的底部的送液部7。栽培装置1还包含构造为调节储存部3内的培养液的水位和盐度的水位盐度调节机构21、透水根障片8、第一防水片9a和第二防水片9b。

　　培养基部2包含框体4、填充框体4的填充颗粒5、和被通过毛细管作用供给培养液的培养液供给区域6，所述区域6至少被设置在由填充颗粒5形成的层的中层部中。培养基部2为构造为保持作物P的部分。

　　框体4为有底筒状体。框体4在平面形状方面没有特别限制；从运输的观点来看，平面形状优选为能够实现堆叠的形状，更优选为圆形。框体4的底部由透水根障片8构成。通过像这样至少框体4的底部由透水根障片8构成，可以防止培养基部2内的作物P的根部浸入储存部3中。

　　顺便说一下，除框体4的底部以外，框体4的侧部和上部也可以由透水根障片8构成。然而，从提高培养基部2的保水性的观点来看，优选仅底面由透水根障片8构成。

　　框体4的平均内径的下限优选为6cm，更优选为9cm。另一方面，框体4的平均内径的上限优选为23cm，更优选为15cm。当框体4的平均内径小于所述下限时，作物P的根部不能充分蔓延，这可能导致生长不良。相反，当框体4的平均内径大于所述上限时，培养基部2可能具有过大的质量。顺便说一下，“平均内径”是指具有与框体4的内部形状(俯视)的面积相同面积的圆(正圆换算直径)的直径在框体4的高度方向上的平均值。

　　框体4在形成底部(透水根障片8)以外的部分的材料方面没有特别限制；所述材料的实例包括具有透气性和透水性的纸和片状树脂。片状树脂可以为织布或无纺布；特别地，优选多孔树脂膜，更优选通过拉伸诸如聚四氟乙烯的氟树脂的膜制造的多孔树脂膜。

　　透水根障片8可以仅设置在框体4的底面部分；另外，如在图1中所示，片8也可以设置在平面图中框体4以外的区域中。如此设置具有透水性的透水根障片8，使得在提供诸如防水、遮光作用的同时不抑制培养液的输送。顺便说一下，框体4的底部可以粘合至透水根障片8；或者，可以将框体4载置在透水根障片8上。

　　透水根障片8的平均厚度的下限优选为0.1mm，更优选为0.2mm。另一方面，透水根障片8的平均厚度的上限优选为5mm，更优选为3mm。当透水根障片8的平均厚度小于所述下限时，可能不能充分阻挡根。相反，当透水根障片8的平均厚度超过所述上限时，透水根障片8的成本可能过高。

　　由填充框体4的填充颗粒5形成的层的中层部和下层部被包含在显示毛细管作用的培养液供给区域6中。填充颗粒5没有特别限制，只要通过填充而形成的层显示毛细管作用即可。颗粒5的实例包括土壤、微细浮石如浮石砂、多孔火山岩的粉碎颗粒、粒状岩棉、珊瑚砂、珊瑚和木炭；并且选自这些中的两种以上可以混合使用。其中，从充分确保毛细管作用并且不再使用的土壤可以恢复为自然土壤的观点来看，填充颗粒5优选为土壤。

　　土壤的实例包括市售园艺栽培基质、蛭石、膨润土、沸石、沙子、鹿沼土、赤玉土和风化花岗岩(真砂土)。其中，优选沙子。将沙子用作土壤能够实现气相对液相之比的进一步提高，这有效地提高氧供给能力。结果，即使不存在氧供给机构，也可以有效地抑制由于缺氧而导致的根腐病。另外，与普通栽培基质相比，沙子的有机物的含量低且生活在其中的微生物的数量少，使得不容易发生根病。

　　关于填充颗粒5的单颗粒，粒径下限优选为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。当粒径小于所述下限时，培养液供给区域6可能具有过少量的孔隙，这可能导致过度潮湿，并且生长不需要的微生物(雑菌)的可能性高。相反，当粒径大于所述上限时，培养液供给区域6可能具有过大量的孔隙，这可能导致毛细管作用不足，使得不能将预定量的培养液供给至根部。

　　在填充颗粒5中，粒径为0.1mm以上且1mm以下的单颗粒的含量的下限优选为50质量％，更优选为80质量％。当单颗粒的含量小于所述下限时，培养液供给区域6可能显示不足的毛细管作用，使得不能将预定量的培养液供给至根部。

　　关于填充颗粒5的颗粒，振实密度的下限优选为1.00g/cm3，更优选为1.65g/cm3，进一步优选为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/cm3，进一步优选为1.83g/cm3。当颗粒的振实密度小于所述下限时，培养液供给区域6可能具有过大量的孔隙，这可能导致毛细管作用不足，使得不能将预定量的培养液供给至根部。相反，当颗粒的振实密度大于所述上限时，培养液供给区域6可能具有过少量的孔隙，这可能导致过度潮湿，并且生长不需要的微生物的可能性高。

　　关于由填充颗粒5形成的层，毛细上升高度的下限优选为3cm，更优选为10cm，进一步优选为20cm。另一方面，关于由填充颗粒5形成的层，毛细上升高度的上限优选为300cm，更优选为200cm栽培，进一步优选为40cm。以毛细上升高度满足这样的范围的方式制备由填充颗粒5形成的层，从而提高系统设计的自由度，并且也提高农活的作业性。当由填充颗粒5形成的层具有小于所述下限的毛细上升高度时，可能不能将培养液供给至作物P的根部，这导致作物P生长不良。相反，当由填充颗粒5形成的层具有大于所述上限的毛细上升高度时，可能难以对根部施加水分胁迫。

　　顺便说一下，通过下式(1)求出毛细上升高度(m)h，其中培养液的表面张力(N/m)由T表示，培养液的接触角(°)由θ表示，培养液的密度(kg/m3)由ρ表示，重力(m/s2)由g表示，且填充颗粒5的10质量％粒径(m)由r表示。在此，“10质量％粒径”是指根据JIS-A1204(2009)“土壤粒度分布的试验方法”，从粒径累积曲线读取的在通过颗粒的质量百分率为10％时的粒径D(10％粒径D10)。

　　在单个框体4中，在培养液供给区域6中从框体4的底面起高度为0cm的位置处，培养液的平均流速的下限优选为0.2L/小时，更优选为0.3L/小时。当培养液的平均流速小于所述下限时，可能不满足作物P所需的吸水速度，并且作物P可能因缺水而死。顺便说一下，平均流速是通过5个以上独立的框体4的底面到达它们的培养液供给区域6的培养液的通过量(L)的测定值的平均值。

　　当培养液供给区域6中培养液的平均流速足够高时，在培养液供给区域6中存在作物P的吸水速度等于或小于平均流速的点。因此，作物P不受限制地吸水(在该情况下的吸水量被称为日最大吸水量)。在该状态下，随着后述的储存部3的液面的水位缓慢下降，水供给速度逐渐降低，这导致对吸水的限制(在该情况下的吸水量被称为日限制吸水量)。在栽培装置1中，作物P的日吸水量可以从日水消耗量近似计算，并且可以将吸水量限制为期望的比例。即使当培养液的平均流速受到限制时，水供给也继续。因此，与限制水供给量的情况相比，培养基部2不容易干燥，使得根部不容易损坏。由于水供给速度的限制而导致的培养基部2的水保持量的下降也可以基于培养基部2的重量的下降进行测定。因此，管理者可以在没有昂贵的水分传感器的情况下进行水控制。

　　填充颗粒5的填充高度的下限优选为1cm，更优选为3cm，进一步优选为5cm。另一方面，填充颗粒5的填充高度的上限优选为50cm，更优选为30cm，进一步优选为15cm。当填充颗粒5的填充高度小于所述下限时，作物P的根可能会破坏培养液供给区域6的毛细管结构，这可能导致生长不良。相反，当填充颗粒5的填充高度大于所述上限时，培养基部2可能具有过大的质量。

　　培养液供给区域6中培养液的水保持量的下限优选为0.04L，更优选为0.05L，进一步优选为0.10L。另一方面，培养液供给区域6中培养液的水保持量的上限优选为2L，更优选为1.5L，进一步优选为0.6L。当培养液供给区域6中培养液的水保持量小于所述下限时，由于例如栽培装置1的故障而导致的从储存部3供给水的失败可能造成作物P全部损毁的高风险。相反，当培养液的水保持量大于所述上限时，培养基部2可能具有大的质量，或者可能难以调节水保持量。顺便说一下，通过如下求出水保持量：从水保持状态的培养基部2的质量减去干燥状态的培养基部2的质量，并且将所得值换算为体积。

　　培养液供给机构20包含构造为储存培养液的储存部3、和设置在培养基部2与储存部3之间的送液部7。

　　送液部7为片状构件。送液部7设置在培养基部2与储存部3之间，使得送液部7的一部分浸入后述的储存部3中。送液部7通过毛细管作用提升储存部3中的培养液以通过透水根障片8将培养液供给至培养基部2中的填充颗粒5的底部。培养液供给机构20包含送液部7；结果，即使当培养基部2与储存部3彼此隔离时，也可以容易且可靠地将培养液供给到培养基部2中。

　　送液部7没有特别限制，只要其可以通过毛细管作用提升培养液以将培养液供给至填充颗粒5的底部即可。送液部7的实例包括无纺布、岩棉片、毡片和聚氨酯片。其中，从显示适当的毛细管作用和实现适当的吸水速度的观点来看，优选无纺布。

　　送液部7的透水率的下限优选为0.01％，更优选为1％。另一方面，送液部7的透水性的上限优选为40％，更优选为30％。当送液部7的透水率小于所述下限时，被供给至培养基部2的填充颗粒5的底部的培养液的量可能不足。相反，当送液部7的透水率大于所述上限时，送液部7和得到的栽培装置1可能招致过高的成本。在此，作为平面状部件的送液部7的透水率是指已传递到背面的水相对于喷洒在正面上的水的比率。

　　送液部7的平均厚度的下限优选为0.5mm，更优选为0.7mm。另一方面，送液部7的平均厚度的上限优选为2mm，更优选为1.5mm。当送液部7的平均厚度小于所述下限时，送液部7可能具有低的强度，这可能导致破裂。相反，当送液部7的平均厚度大于所述上限时，送液部7可能招致高成本。

　　由送液部7提升的水位的下限优选为3cm，更优选为10cm，进一步优选为20cm。另一方面，由送液部7提升的水位的上限优选为300cm，更优选为200cm，进一步优选为40cm。当由送液部7提升的水位小于所述下限时，被供给至培养基部2的填充颗粒5的底部的培养液的量可能不足，导致缺水。相反，当由送液部7提升的水位大于所述上限时，送液部7可能招致高成本。在此，按以下方式测定提升的水位。首先，将送液部7切成宽度为4cm且长度为120cm的片。用平均厚度为0.03mm的聚乙烯膜覆盖该片(所述膜进行了热压接合从而具有袋状；将所述片插入膜中从而被膜围绕和覆盖)以制备测定样品。将测定样品设置在架子上使得垂直悬挂。此时，使样品的上部和下部各自露出5cm，并且将样品设置为与液体的表面接触。测定5次24小时后相对于液面提升的水位，并且将测定值的平均值确定为提升的水位。

　　储存部3由构造为保持培养液的非透水性储存槽构成。将储存部3设置为与培养基部2分隔。具体地，将储存部3设置在培养基部2的下方、并且在平面图中在与培养基部2不重叠的区域。将储存部3设置在这样的区域中，使得可以更可靠地防止作物P的根进入储存部3中，而且单个储存部3可以被多个培养基部2共享。顺便说一下，储存部3的储存槽具有开放上部以使培养液的供给变容易；并且在槽的底面和侧面设置有第二防水片9b以防止培养液泄露。第一防水片9a和第二防水片9b可以由单个片形成。

　　送液部7的一部分浸入储存部3中，并且通过送液部7将培养液供给至培养基部2的填充颗粒5的底部。将培养液以从储存部3向培养基部2的单方向供应，从而防止在水栽培中发生的病害通过储存水水平传播。

　　保持在储存部3中的培养液优选含有肥料。从可以在储存部3中抑制不需要的微生物的繁殖的观点来看，肥料优选含有化学肥料。顺便说一下，可以将肥料添加至培养液，也可以直接放入培养基部2中。

　　优选用遮光构件对储存部3的上部遮光。遮光构件的实例包括透水根障片8和第一防水片9a。通过像这样对储存部3遮光，可以抑制储存部3中藻类的繁殖。另外，在栽培装置1中，保持在储存部3中的培养液不直接与作物P的根接触。这样的特征协同地使储存部3能够保持在清洁状态。因此，即使在不进行过滤处理的情况下也可以在培养液中抑制不需要的微生物的繁殖。

　　第一防水片9a设置在培养基部2所设置的区域以外的区域中透水根障片8和送液部7的上表面侧。例如，第一防水片9a防止培养液的蒸发，并且防止漏出的培养液等进入储存部3。如上所述，第一防水片9a也可以发挥遮光构件的功能。

　　第二防水片9b设置在透水根障片8、送液部7和储存部3的下表面侧。例如，片9b将栽培装置1与地表隔离，从而防止漏出的培养液渗入地下。

　　第一防水片9a和第二防水片9b没有特别限制，只要它们阻挡水和作物P的根即可。这些片的实例包括聚烯烃膜、氟树脂膜、和生物降解塑料膜。

　　水位盐度调节机构21包含被埋入培养基部2的填充颗粒5中的水分传感器11和水分张力传感器12、和构造为基于这些传感器的测定值调节被追加供给至储存部3的培养液的量和盐度的控制器13。

　　水分传感器11测定培养基部2的水分含量。水分张力传感器12测定填充颗粒5之间的水分张力。控制器13基于培养基部2内的水分含量和填充颗粒5之间的水分张力控制通过供给管14被供给至储存部3的培养液的量以调节储存部3的培养液的水位，从而对作物P施加适当的干旱胁迫。储存部3内培养液的水位的上升或下降使得能够调节毛细上升后的培养基部2内的液位。因此，由此调节储存部3内培养液的水位，从而为增加糖度而施加干旱胁迫。这能够提升作物P的口味。

　　在现有的水栽培中，难以控制被供给至作物的培养液的量以使其减少。与此相对，栽培装置1使得能够基于培养基部2内的水分含量和填充颗粒5之间的水分张力调节毛细上升后的培养基部2内的液位。由此，可以调节被供给至作物P的培养液的量以使其减少。

　　控制器13基于培养基部2内的水分含量和填充颗粒5之间的水分张力调节向通过供给管14被供给至储存部3的培养液添加的盐的量，以便对作物P施加适当的渗透胁迫。这使得能够调节相对于作物P的根部的培养液的渗透压。由此，可以施加渗透胁迫以增加糖度，从而提升作物P的口味。顺便说一下，当以这种方式向培养液添加盐时，以仅用于调节从作物P的根部吸收的培养液的盐度的量添加盐。与在现有的水栽培中直接添加盐的情况相比，这使得能够降低盐的使用量。

　　如上所述，栽培装置1被构造为调节水位并且还被构造为调节盐度。结果，能够以较少的盐的添加量对作物P有效地施加水分胁迫。

　　栽培方法包括向保持作物P的培养基部供给培养液，其中培养基部2包含框体4、填充框体4的填充颗粒5和被通过毛细管作用供给培养液的培养液供给区域6，所述区域6至少被设置在由填充颗粒5形成的层的中层部中，并且通过培养液供给区域6向作物P供给培养液。

　　更具体地，栽培方法包括通过送液部7将培养液供给至培养基部2的步骤(培养液供给步骤)；调节保持被供给至培养基部2的培养液的储存部3的水位，从而对作物P施加干旱胁迫的步骤(干旱胁迫步骤)；和调节被供给至培养基部2的培养液的盐度，从而对作物P施加渗透胁迫的步骤(渗透胁迫步骤)。

　　在培养液供给步骤中，送液部7将保持在储存部3中的培养液供应到培养基部2的底部。该培养液被通过由框体4内的填充颗粒5形成的层中的毛细管作用供给至培养基部2的培养液供给区域6。具体地，通过送液部7中的毛细管作用从保持培养液的储存部3提升培养液；并且通过透水根障片8将培养液供给至培养基部2内的填充颗粒5的底部。通过由填充颗粒5形成的层中的毛细管作用经由培养液供给区域6将已经被供应至填充颗粒5的底部的培养液供给至作物P的根部。

　　在培养液供给步骤中，根据向培养基部2供给培养液的状态以适合于供给至作物P的量向储存部3添加培养液。具体地，使用水分传感器11和水分张力传感器12测定培养基部2内的水分含量和填充颗粒5之间的水分张力。控制器13基于测定结果向储存部3追加供给培养液。以这种方式，可以连续地将培养液供给至作物P。

　　在干旱胁迫步骤中，根据向培养基部2供给培养液的状态调节保持培养液的储存部3的水位。由此调节水位以施加干旱胁迫。具体地，使用水分传感器11和水分张力传感器12测定培养基部2内的水分含量和填充颗粒5之间的水分张力。控制器13基于测定结果调节添加至储存部3的培养液的供给量。由此调节被供给至储存部3的培养液的量，从而调节储存部3内的培养液的水位。以这种方式，提高或降低储存部3内的培养液的水位，从而调节毛细管上升后的培养基部2内的液位。由此，对作物P施加适当的干旱胁迫。

　　在渗透胁迫步骤中，根据向培养基部2供给培养液的状态调节被供给至培养基部2的培养液的盐度。由此调节培养液的盐度从而施加渗透胁迫。具体地，使用水分传感器11和水分张力传感器12测定培养基部2内的水分含量和填充颗粒5之间的水分张力。控制器13基于测定结果调节向被供给至储存部3的培养液添加的盐的量。由此，调节相对于作物P的根部的培养液的渗透压，从而对作物P施加适当的渗透胁迫。

　　所述栽培装置包含构造为显示毛细管作用以将培养液供给到培养基部中的培养液供给区域，所述区域至少被设置在由框体内的填充颗粒形成的层的中层部中。因此，避免了培养液的过度供给，从而对作物的根部稳定地施加适当的水分胁迫。另外，被通过毛细管作用供给培养液的培养液供给区域具有的气相多于液相，因此具有高透气性。因此，所述栽培装置使得即使在没有氧供给结构的情况下也能够有效地抑制由于缺氧而导致的根腐病。

　　另外，在所述栽培装置中，以在培养液供给区域中显示毛细管作用的量用诸如土壤的颗粒填充框体。因此，与现有的土壤栽培相比，可以显著降低土壤的使用量，这使得能够降低培养基部的重量。因此，所述栽培装置使得能够在由诸如树脂管的便宜的材料形成的栽培架上建立农田。通过栽培架的调节可以容易地调整农田的不同高度。

　　另外，所述栽培装置使用地下灌溉，与地面灌溉相比，地下灌溉能够节水。这是因为培养基部的上层具有相对低的水保持量，并且不容易发生蒸发。因为不容易发生蒸发，所以不容易发生温室中的湿度管理与灌溉管理之间的干涉。在所述栽培装置中，储存部的储存槽为非透水性的，这使得能够进一步节水；并且可以构建不产生废水的完全封闭的栽培装置。另外，因为通过蒸发损失的水分量是非常小的，所以基本上可以精确地测定培养液的消耗量，这使得能够基于吸水量对植物生长进行量化。此外，因为从培养基部蒸发的量小，所以盐类渗入保持在培养基部中的水分中。与地面灌溉和毛管水培相比，这样的优点在于不容易发生盐类累积。另外，容易进行培养基部的冲洗。

　　另外，所述栽培装置中培养基量的最小化使得能够增加保持在培养基部中的培养液的消耗速度。这样，储存部中的培养液与培养基部中的培养液基本上相同。结果，与其它培养基耕作相比，可以立即获得由于培养液的变化带来的效果，这使得例如培养基部的pH调节变容易。

　　图2中示出的栽培装置31主要包含构造为保持作物P的培养基部32、和构造为向培养基部32供给培养液的培养液供给机构。培养基部32包含框体34、填充框体34的填充颗粒35、和被通过毛细管作用供给培养液的培养液供给区域36，区域36至少设置在由填充颗粒35形成的层的中层部中。顺便说一下，培养液供给机构由构造为储存培养液的储存部33构成。栽培装置31还包含构造为调节储存部33内的培养液的水位的水位调节机构38、和构造为调节储存部33内的培养液的温度的温度调节机构。

　　在第一实施方式的栽培装置1中，储存部3和培养基部2彼此隔离。相反，在栽培装置31中，储存部33和培养基部32彼此不隔离，并且培养液供给机构不具有送液部。这些是与第一实施方式的栽培装置1的差异。顺便说一下，因为栽培装置31不具有送液部，所以其不具有栽培装置1的透水根障片8、第一防水片9a、第二防水片9b等。下文中，将对与第一实施方式的栽培装置1的差异进行说明。

　　培养基部32包含框体34、填充框体34的填充颗粒35和被通过毛细管作用供给培养液的培养液供给区域36，区域36至少设置在由填充颗粒35形成的层的中层部中。培养基部32是构造为保持作物P的部分。

　　框体34具备具有通过培养液但通不过填充颗粒35的多个微小贯通孔的底部。框体34被载置在设置在储存部33的底部的多个平台37上。框体34的底部浸入培养液中。填充颗粒35的浸入部分为已经渗透了培养液的培养液渗透层。填充颗粒35中培养液渗透层上方的整个部分为培养液供给区域36。在栽培装置31中，在培养液渗透层中容易发生缺氧，使得作物P的根不容易伸长到培养液渗透层中。

　　在框体34中，底部之外的部分如侧面在材料方面没有特别限制。该材料可以与在第一实施方式的框体4的部分(除了底部)中的材料如侧面的材料相同。具体地，材料的实例包括具有透气性和透水性的纸和片状树脂。片状树脂可以为织布或无纺布；特别地，优选为多孔树脂膜，更优选为通过拉伸诸如聚四氟乙烯的氟树脂的膜制造的多孔树脂膜。

　　储存部33包含设置在底部的多个平台37。培养基部32被载置在这些平台37上。在储存部33中，保持预定水位的培养液；以将框体34的底部浸入培养液中的方式将培养基部32设置在储存部33内。顺便说一下，优选在单个储存部33内设置多个培养基部32。当在单个储存部33内设置多个培养基部32时，可以同时且同等地调节对这些多个培养基部32的干旱胁迫。

　　水位调节机构38包含安装在储存部33内的水位计39、和构造为基于用水位计39测定的水位调节被供给至储存部33的培养液的量的控制器40。

　　水位计39构造为测定储存部33内的培养液的水位，并且将测定结果发送至控制器40。

　　控制器40构造为基于用水位计39测定的水位确定被供给至储存部33的培养液的量，并且通过供给管41供给培养液。例如，当控制器40以在储存部33内保持一定的水位的方式控制培养液的供给量时，培养液被自动供给。这使得能够降低管理者的浇水工作量。

　　控制器40可以用于控制被供给至储存部33的培养液的量，从而对储存部33的水位进行调节以施加干旱胁迫。如上所述，储存部33内的培养液的水位的升高或降低使得能够调节毛细管上升后的培养基部32内的液位。这样，通过控制被供给至储存部33的培养液的量，可以对作物P施加适当的干旱胁迫。

　　控制器40可以用于调节向被供给至储存部33的培养液添加的盐的量。控制器40可以基于用水位计39测定的水位确定储存部33内保持的培养液的量；并且，基于该培养液的量，可以确定盐的添加量从而对作物P施加适当的渗透胁迫。以这种方式，可以调节相对于作物P的根部的培养液的渗透压，从而对作物P施加适当的渗透胁迫。顺便说一下，在渗透胁迫的调节中，如在第一实施方式的栽培装置1中那样，可以设置构造为确定培养基部32中的水分含量和填充颗粒35之间的水分张力的机构，从而施加更适当的渗透压。

　　温度调节机构包含例如被埋入培养基部32的填充颗粒35中的温度计42、和设置在控制器40中并且构造为加热被从控制器40供给至储存部33的培养液的加热器43。

　　发明人如后所述对培养基的温度进行了研究，发现培养基部的温度以与培养液的温度比与温室内的气温更密切相关的方式变化。因此，发明人发现，相比于常规地用空调等调节温室内的气温，调节被供给至培养基部的培养液的温度使得能够更有效地调节培养基部的温度。基于这些发现，为了调节培养基部内的温度的目的而设置温度调节机构，所述温度调节机构构造为调节培养液的温度。

　　控制器40构造为基于通过温度计42确定的培养基部32的温度控制加热器43，以调节被供给至储存部33的培养液的温度从而被供给至作物P的根部的培养液具有适当的温度，并且还构造为将调节了温度的培养液供给至储存部33。如上所述，培养基部32的温度以与培养液的温度密切相关的方式变化。通过像这样调节被供给至储存部33的培养液的温度以调节被供给至培养基部32的培养液的温度，可以精确地调节培养基部32内的温度。因此，与通过用空调等对温室内的气温进行调节而对培养基部的温度进行调节的常规调节相比，这样的温度调节机构使得能够容易且有效地调节培养基部32内的温度。

　　所述栽培装置不具有作为培养液供给机构的送液部，这使得能够实现简单的构造并且降低设备成本。另外，栽培装置构造为用水位计确定储存部的水位，这使得能够实现储存部中的水位的精确调节。

　　另外，所述栽培装置构造为用温度调节机构调节培养液的温度，从而调节培养基部的温度。结果，与通过用空调等对温室内的气温进行调节而对培养基部的温度进行调节的常规调节相比，该栽培装置可以以低成本运行，这使得能够降低作物的栽培成本。

　　在此公开的实施方式在各方面仅作为例示，不应被理解为限制性的。本发明的范围不限于实施方式的构造。本发明的范围通过权利要求书表示，并且旨在包括与权利要求书等价的含义和范围内的所有变体。

　　在第一实施方式中，将片构件用作送液部7。然而，送液部7不限于片构件，只要其可以将储存部3内的培养液供给到培养基部2中即可。例如，送液部7可以为与储存部3和培养基部2连接的板状或筒状的供给通道。送液部7可以为含有优选用作填充颗粒5的颗粒的结构体。具体地，例如，土壤、微细浮石如浮石砂、多孔火山岩的粉碎颗粒、粒状岩棉、珊瑚砂、珊瑚或木炭可以被成形为板状或筒状，或可以被填充到筒状框体内，从而提供不被培养液的通过毁坏的结构体。该结构体可以用于将储存部3与培养基部2的底部连接。

　　上述实施方式对使用控制器调节干旱胁迫和渗透胁迫的栽培装置进行了说明。然而，不包含这样的控制器的栽培装置也在本发明的范围内。即使在不存在控制器的情况下，这样的栽培装置也包含构造为显示毛细管作用以将培养液供给到培养基部中的区域，所述区域至少被设置在由框体内的填充颗粒形成的层的中层部中。由此，可以避免培养液的过度供给，使得可以对作物的根部稳定地施加适当的水分胁迫，并且可以有效地抑制由于缺氧而导致的根腐病。

　　在第一实施方式中，通过控制器13对作物P施加的干旱胁迫和渗透胁迫可以同时施加，或可以在适合于作物P的不同的时机分别施加。或者，栽培装置可以构造为仅施加干旱胁迫和渗透胁迫中的任一种。

　　第一实施方式对包含水分传感器11和水分张力传感器12作为水位盐度调节机构21的构造进行了说明。或者，如同第二实施方式，可以使用其中水位盐度调节机构包含水位计和构造为控制被供给至储存部的培养液的量的控制器的另一种构造。例如，将水位计安装在储存部内；基于水位调节被供给至储存部的培养液的量从而调节对作物P施加的干旱胁迫和渗透胁迫。当将水位计用作水位盐度调节机构时，与使用水分传感器和水分张力传感器的情况相比，测定对象是可视的并且容易测定，并且可以以低成本安装水位计。

　　第一实施方式对包含透水根障片8、第一防水片9a和第二防水片9b的栽培装置1进行了说明。然而，不包含这些要素的栽培装置也在本发明的范围内。

　　下文中，将参照实施例对本发明进行更具体的说明。然而，本发明不限于以下实施例。

　　在实施例中，将番茄苗种植在通过用沙子(含有80质量％以上的粒径为0.15mm～0.6mm的沙粒)填充盆框体至4cm的高度而准备的培养基部中；将培养基部的下部浸入保持具有3cm的水位的培养液的储存部中；并且将番茄苗静置2个月以上。在此期间，例如，不进行水栽培中所需的氧供给，并且连续供给培养液以保持水位。结果，即使在经过2个月后，番茄也在没有遭受根腐病的情况下生长并且结果。

　　在使用水栽培的比较例中，最优先的是确保溶解氧从而维持根呼吸，并且防止不需要的微生物的繁殖。因此，需要大工作量的水分管理。与此相对，上述实施例的栽培方法使得能够省略氧供给设备和除菌设备，并且降低水管理的工作量。

　　将番茄苗种植在通过用4.3L的沙子(含有80质量％以上的粒径为0.15mm～0.6mm的沙粒)填充在底面具有多个贯通孔的高度为30cm的筒状盆框体而准备的培养基部中。由此，准备了作为实施例的试验号1的评价苗。关于这样的两个试验号1的评价苗，将各培养基部的底部浸入保持2cm的水位的培养液的储存部中；并且将番茄苗静置2个月。然后，向培养液添加盐以施加渗透胁迫从而进行1个月增加糖度的处理。这样，总共收获了30个果实。关于从各评价苗收获的果实，测定它们的糖度(Brix值)并且确定它们的产量换算值(吨/1000m2/年)。图3分别用柱状图和黑点表示这些平均产量换算值(吨/1000m2/年)和平均糖度(°Bx)。顺便说一下，图3中误差棒表示标准偏差。

　　除了具有筒状的盆框体的高度为25cm以外，以与试验号1的评价苗相同的方式准备试验号2的评价苗作为实施例。从这样的两个试验号2的评价苗，总共收获了27个果实，并且如试验号1的评价苗那样进行了评价。

　　除了具有筒状的盆框体的高度为20cm以外，以与试验号1的评价苗相同的方式准备试验号3的评价苗作为实施例。从这样的2个试验号3的评价苗，总共收获了28个果实，并且如试验号1的评价苗那样进行了评价。

　　作为实施例的试验号4使用高度为15cm的盆框体；上部(5cm)具有筒状；下部(10cm)为以厚度方向处于水平方向的方式直立设置的板状；并且下部具有锥状。用沙子填充该盆框体并且种植番茄苗。填充盆框体的上部筒状部分的沙子具有0.5L的体积。关于1个试验号4的评价苗，以使盆框体的筒状的最低位置位于保持水位为2cm的培养液的储存部的水面之上8cm处的方式将盆框体载置在储存部的底部。这样，通过填充盆框体的下部的板状沙子的毛细管作用将培养液提升至筒状培养基部。顺便说一下，填充盆框体的下部的板状沙子具有1cm的平均厚度。从试验号4的评价苗收获14个果实，并且如试验号1的评价苗那样进行了评价。

　　将番茄苗种植在通过将2.2L的沙子填充到在底面具有多个贯通孔的高度为20cm的筒状盆框体中而准备的培养基部中。由此，准备了试验号5的评价苗作为实施例。以使盆框体的底面位于保持水位为2cm的培养液的储存部的水面之上7cm处的方式分别放置这样的两个试验号5的评价苗。将无纺布设置在盆框体的底面与储存部的培养液的水面之间，以便无纺布中的毛细管作用将培养液提升至培养基部。从这些试验号5的评价苗总共收获了29个果实，并且如试验号1的评价苗那样进行了评价。

　　将番茄苗种植在由与试验号1中相同的沙子构成的土壤中。由此，准备了试验号6的评价苗作为比较例。在不进行提高糖度的处理的情况下对这样的14个试验号6的评价苗进行3个月的常规土壤栽培，总共收获了195个果实。如试验号1的评价苗那样对这些试验号6的评价苗进行了评价。

　　将番茄苗种植在由与试验号1中相同的沙子构成的土壤中。由此，准备了试验号7的评价苗作为比较例。对这样的12个试验号7的评价苗进行常规土壤栽培，从而在经过2个月后进行1个月的提高糖度的处理。由此，总共收获了162个果实。如试验号1的评价苗那样对这些试验号7的评价苗进行了评价。

　　关于图3中的结果，将试验号1～试验号5的实施例与不进行提高糖度的处理的常规土壤栽培(试验号6)进行比较。结果，虽然试验号6的果实具有6.2°Bx的平均糖度，但是试验号1～试验号5生产了具有6.7°Bx以上且7.5°Bx以下的平均糖度的高糖度果实。

　　另一方面，在进行了提高糖度的处理的常规土壤栽培(试验号7)中收获的果实具有7.8°Bx的高平均糖度；然而，平均产量换算值为相对低的12.5吨/1000m2/年。与此相对，在试验号1～试验号5的实施例中，平均产量换算值为20.8吨/1000m2/年以上，这是试验号7的产量的至少1.6倍。由此，证明了试验号1～试验号5的栽培方法虽然由于提高糖度的处理而导致产量有所降低，但是能够生产补偿该降低的高糖度果实。换句话说，可以以糖度与产量之间十分均衡的方式栽培作物。

　　另外，使用填充有0.5L的沙子的超小型盆框体的试验号4具有21.4吨/1000m2/年的平均产量换算值，这等于通过常规土壤栽培获得的果实的产量。顺便说一下，根据常规土壤栽培，在平均每床(1000mm×600mm×70mm)上种植2.75株苗并且使用42L的沙子。换句话说，常规土壤栽培每株使用15.3L的沙子。因此，试验号4的超小型盆框体的使用使得能够将常规土壤栽培中使用的沙子的量降低96.7％。

　　使用第一实施方式的栽培装置在农田的不同高度方面对作物的生长状态进行评价。具体地，参照图4，使用在栽培架上构建的具有25m长度的农田50。在对应于农田50长度方向的两端部和中央部的3个位置处载置包含种植的具有展开的5或6片真叶的番茄苗的第一盆框体51a、第二盆框体51b和第三盆框体51c。栽培这些番茄苗直到观察到第三花簇。栽培期为43天。盆框体的垂直高度按从载置在农田50的长度方向的一端的第一盆框体51a、载置在农田50的长度方向的中央部的第二盆框体51b、到载置在农田50的长度方向的另一端的第三盆框体51c的顺序增加。第一盆框体51a与第三盆框体51c之间的高度差约为3cm。

　　关于在所述3个盆框体即第一盆框体51a、第二盆框体51b和第三盆框体51c中种植的番茄苗，在农田50的不同位置没有观察到生长差异。这证明了所述栽培方法即使在存在某些高度差的情况下也能在栽培的番茄苗间获得相同品质。

　　使用第一实施方式的栽培装置1；测定温室内的气温、培养基部2的温度、和储存部3内的培养液的温度；并且对培养基部2的温度、温室内的气温与储存部3内的培养液的温度之间的关系进行研究。用栽培装置1栽培番茄苗。图5示出即将收获之前的5.5天这些温度随时间的变化。

　　图5中的结果表明培养基部2的温度以与培养液的温度比与温室内的气温更密切相关的方式变化。因此，与用空调等对温室内的气温进行调节的常规调节相比，通过调节被供给至图1中的栽培装置1中的培养基部2的培养液的温度，使得培养基的温度的调节变容易。

　　总之，本发明的栽培装置和栽培方法使得能够稳定地对作物施加适当的水分胁迫，并且能够以低成本对作物的根部充分供氧，从而避免根腐病。结果，可以以低成本栽培高品质的作物。另外，与土壤栽培相比，本发明的栽培装置和栽培方法使得能够降低土壤的使用量，从而使为农田设置栽培架变容易。