深海養殖

深水栽培（DWC）は、栄養分が豊富で酸素を含んだ水溶液に植物の根を吊るすことによって植物を生産する水耕栽培法です。ディープフローテクニック（DFT）、フローティングラフトテクノロジー（FRT）、またはレースウェイとも呼ばれるこの方法では、栄養分が豊富な溶液で満たされた深さ1フィート未満の長方形のタンクを使用し、植物をその上の発泡スチロールのボードに浮かべます。 ^[1]ボードを栄養溶液の上に浮かべるこの方法は、浮遊ラフトの摩擦のないベルトコンベアを作り出します。^{[2] DWCは、}栄養フィルムテクニック（NFT）や集合培養とともに、今日使用されている最も一般的な水耕栽培システムの1つと考えられています。通常、DWCは葉物野菜やハーブなどの短期的な非結実作物の栽培に使用されます。 DWC は、1998 年に「スナイプ」という名の老舗大麻栽培者によって偶然発明されたと言われています。これは、「スナイプ」と彼の (名前のない) 仲間がアムステルダムに旅行しなければならず、彼らがいない間に大麻作物に栄養を与える方法が必要だったために起こりました。彼らは、不在時に植物に十分な栄養を与えるための栄養と水の貯水槽を作り、こうして DWC システムが誕生しました。^[要出典]ただし、この情報は信頼できる情報源によって裏付けられていません。イギリスの医師ジョン・ウッドワードは、通常、水耕栽培で植物を栽培した最初の人物として記憶されていますが、ウッドワードはロバート・ボイルが同様の実験を行っていたことに気づいていました。^[3]ただし、ウッドワードの研究は DWC システムに特化したものではありませんでした。このシステムは 2010 年に改訂され、RDWC が作成されました。^[4]大量の水は、温度、pH、電気伝導率 (EC)、および栄養溶液の組成の急激な変化を緩和するのに役立ちます。^[5]

深水栽培は、趣味の栽培者にも利用されています。ネットポットは、根が表面から成長できるようにネットが張られたプラスチック製のポットで、植物の根元を支えるためにハイドロトンやロックウールなどの水耕培地が入っています。ネットポットが不要な場合もあります。水耕液の酸素化 (環境)のために、エアストーンが追加されます。このエアストーンは、エアポンプにつながるエアラインに接続されます。

植物が成長するにつれ、根の塊はロックウールまたはハイドロトンを通り抜けて下の水中に伸びます。理想的な生育条件下では、植物はビン全体をゆるく詰めた塊にするような根の塊を生やすことができます。植物が成長し、栄養素を消費するにつれ、水のpHとEC は変動します。このため、栄養溶液を頻繁に監視して、作物の吸収範囲内にとどまるようにする必要があります。pH が高すぎたり低すぎたりすると、植物が特定の栄養素を吸収できなくなります。EC に関して言えば、低すぎるということは塩分濃度が低いことを意味し、通常は肥料が不足していることを意味します。一方、EC が高すぎるということは、塩分濃度が高く、作物の根を損傷する可能性があることを示します。望ましい EC は、生育する作物によって異なります。

DWC システムを利用する栽培者は、最適な成長のための適切な条件を提供するために環境を変更する必要があります。これは、温室、屋内システム、垂直農場などの保護された作物生産システムに当てはまりますが、DWC の利用には、栽培者が留意すべき特定の責任が伴います。最も注目すべきは、植物の根が成長培地ではなく栄養溶液に浮遊していることです。これには、以下で詳しく説明する特定のパラメーター (酸素、温度、pH、栄養濃度) に特別な注意が必要です。他の方法と同様に、土壌や無土壌培地は、病気や水質の問題など、潜在的に有害な要因に対する緩衝材として機能するのに役立ちます。根は栄養溶液で直接培養されるため、水質は最大の懸念事項です。

植物は、肥料塩の吸収など、健全な成長に不可欠な根呼吸のプロセスを実行するために酸素を必要とします。^[6]養液は、さまざまな方法でガスを注入することで酸素化されます。最も一般的なのは、「エアストーン」を使用して養液に酸素化することです。エアストーンは多孔質の素材でできており、空気が押し込まれると泡が発生します。泡が表面に浮かぶと拡散が起こり、周囲の水が酸素化されます。素材の多孔性に応じて、これらの泡のサイズは異なります。エアストーンから放出される泡が小さいほど、泡の表面積が大きくなります。これにより拡散速度が速まり、たとえば「マイクロバブル」ストーンは一般的な水槽の石よりもはるかに効率的です。^[7]

養液に酸素を注入する別の方法は、液体酸素（LOx）を使用することです。この方法は、初期投資が高額なため、商業施設ではより一般的です。ただし、中規模から大規模の事業では経済的な選択肢となります。この方法では、純酸素がタンク内で圧縮され、養液に放出されると、拡散と酸素化の速度が速くなります。この方法では、飽和レベルに達することが可能です。^[8]

水温は栄養液中の酸素保持に重要な要素です。水温が下がると水中の酸素溶解度が上がるため、適切な溶存酸素濃度を維持するために水は通常18～24℃に冷却されます。水を冷却すると、ピシウムなどの病原菌を防ぎ、茎の伸長を遅らせ、収量を増やすこともできます。^{[9] [10]}

酸素化は過酸化水素（H ₂ O ₂）を使用して達成することもできます。これは殺菌剤としての二重の目的を果たします。しかし、過剰に使用すると根が損傷しやすくなるため、適切な量を使用することが非常に重要です。単独では、最適な植物の成長に必要なDO量に達するのに適していません。^[11]

pH、アルカリ度、ECなどの他の水質パラメータも制御が不可欠であり、通常は注入器と栽培技術で制御されます。たとえば、レタスは、pH 5.6〜6.0、EC 1.1〜1.4 dS·m ⁻¹、1日当たりの光量積分17 mol·m ⁻² ·d ⁻¹（自然光と補助光の組み合わせ）、昼間気温24 °C/夜間気温19 °C、水温25 °C、溶存酸素> 7 mg·L ⁻³の環境で最適に成長します。^[12]

連結されていないバケツを使用する従来の方法では、各バケツのpHと導電率(CF) を個別にテストする必要があります。このため、循環式深層水培養 (RDWC) システムが生まれました。個々のバケツを使用する代わりに、RDWC ビンはPVCパイプを使用して互いに連結されます。システムの前面にはポンプも追加され、システムの背面からラインを通って水をコントロール バケットに引き込みます。この戻りラインには通常、スピン フィルターが付いており、ポンプに到達する前に水から粒子を除去します。コントロールを含む個々のビンはエアレーションされています。RDWC の主な欠点は、これらのシステムで病気が急速に広がる可能性があり、病原体が1 つの貯水槽から別の貯水槽に伝染しやすくなることです。^[13]

商業的には、DWC システムは通常 FRT システムの形で登場します。FRT システムは、池に浮かぶいかだを使用して、植物の根を栄養（肥料）溶液に浮かべます。^[14]商業システムは、通常温室で構築されますが、屋外、他の保護形式の下で、または完全に屋内に設置することもできます。ほとんどの商業 DWC システムは、結球レタス、ベビーリーフグリーン、ラージリーフグリーン、ハーブなどの葉物野菜を栽培するように設計されています。DWC を使用して麻やその他の農産物を栽培する施設もありますが、これはあまり一般的ではありません。

栽培する農産物の種類に応じて、システムの設計と園芸技術は変わります。結球レタスやその他の大葉野菜の場合、苗は通常、無土壌培地セル（ロックウールやココナッツ繊維など）で発芽し、次に食品グレードのポリスチレンなどの低密度プラスチックで作られたフローティングラフトに移植されます。ベビーリーフレタスの場合、種子は無土壌培地を含むように作られた特殊なラフトに高密度で播種され、発芽することがよくあります。これらのラフトの一部は、個別のセルではなく、ラフト全体に渡るチャネルを使用して設計され、個別または低密度の種子播種に最適な、高密度で均一な作物をサポートします。

水耕栽培法は、畑作物や土壌で栽培された作物に比べて本質的に優れた作物を生産するわけではありません。むしろ、より直接的かつ綿密に管理された環境が、より良い収穫量につながります。適切な管理を行えば、土壌の理想的な条件で栽培されたレタスは、水耕栽培システムで栽培された同じ品種と同様に成長します。^[15]

DWC システムが他の水耕栽培法に比べて優れている点の 1 つは、成長期間中に植物の間隔を再調整できるため、樹冠の覆いと光の利用に関して栽培エリアを最適化できることです。発芽と移植の際には、種子と苗はライフサイクルの後半よりもはるかに密集しています。たとえば、結球レタスの生産では、苗の最初の間隔は 1 平方フィートあたり 9 株ですが、成植物の最終的な間隔は 1 平方フィートあたり 3.5 株になります。^[16]

いかだは通常、収穫のたびに洗浄され、有機物を除去し、漂白剤やその他の消毒剤を塗布して病気の発生を抑えます。商業システムでは、このプロセスは自動化されていることが多く、いかだはベルトコンベアで機械に送られ、そこで洗浄、消毒、乾燥が順次行われます。

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