温室作物を管理するときは水に注意する

写真：資源イノベーション研究所

環境制御農業（CEA）システムにおける資源効率の向上は、持続可能な食料と作物の生産を確保し、地球の貴重な資源を保護するために不可欠です。 リソースイノベーション研究所（RII）は、6月に発表予定の「CEAエネルギーと水のベンチマークレポート」の中で、例えば葉物野菜を栽培する温室経営者が作物を生産するために使用する水の量が大幅に変化していることを発見した。 最も効率的な温室経営者は、生産量 1 ポンドあたり 3 ガロン (ガロン/ポンド) 未満を使用して作物を栽培できますが、他の経営者は 20 ガロン/ポンド以上を使用しています。

水不足がますます深刻な問題となっているため、温室運営者は、栽培する作物に関係なく、水の使用量と水の無駄の両方を削減するための措置を講じる必要があります。 資源コストが上昇し続ける中、CEA 生産者にとっては、収益性を維持するために最も効率的なシステムと手法を採用するという経済的インセンティブも生じています。

ここでは、企業が水の使用量を気にするのに役立つ、水効率を高めるための最良のヒントと実践方法をいくつか紹介します。

温室の所有者 (または CEA 施設の運営者) が水効率を最適化する際に取るべき最初のステップは、現在の水使用量を追跡することです。 当然のことのように思えるかもしれませんが、多くの事業では、施設が使用する水の全量を、公共施設の水道メーターまたは下水流量メーターを通じて追跡するだけです。 この設定により、生産者は水が最も多く使用されている場所と、潜在的に無駄になっている場所を認識できなくなります。

より優れた水管理者になるために、CEA オペレーターは、どのくらいの水が灌漑、気候制御、または処理に使われるかを知る必要があります (後者には、殺虫剤の散布、衛生設備、野菜のすすぎ、またはさらなる処理のために水路に植物を浮かべるために使用される水が含まれます)。 。

水の量は水質によって決まるため、適切に維持された操業でも、使用する水の量を監視するだけでは資源の節約効率が損なわれる可能性があります。 言い換えれば、水質モニタリングは、どのような用途が適切であるか、また交換が必要になるまでその水をどのくらいの期間使用できるかを決定します。

蒸発パッドとファンによる冷却を使用する温室では、いつ、どこで水が無駄になるかを特定するためのデータを収集することが重要です。 蒸発冷却パッドの調整が不十分な場合や、温室の作業員が気づかないスプリング漏れが発生する可能性があり、その結果、大量の水が温室の床に放出される可能性があります。 このタイプの水漏れは、ボイラーを使用する温水暖房システムでもよく発生します。

場所によっては、より多くの水の使用が必要になる場合があります。 たとえば、海岸近くに位置する CEA 事業所や、総溶解塩分 (N、P、K、Mg、Na のイオンを含む) を多く含む地下水を使用している CEA 事業所では、鉢植えの培地で栽培している作物に、より頻繁に水やりを行うことになる可能性があります。メディアが乾燥します。 過度に乾燥した培地は、濃縮された残留塩により根が枯れる可能性があります。 ナトリウム濃度が高いと、Ca、Mg、または K の欠乏が生じます。 具体的には、高ナトリウムまたは高い総溶解塩を使用する操作では、より一般的な 10% ～ 20% の浸出液率とは対照的に、20% ～ 40% の浸出液率を目標とします。 （浸出水量は鉢底から排水される水の量を測定します。）

施設に流入する水を測定し、最も頻繁に（そして潜在的に無駄に）使用されている場所を分析し、どのくらいの量が無駄になるかを特定することによってのみ、温室管理者は資源効率の高いプロセスとシステムの改善を特定できるようになります。

まず簡単に始められるのは、水やり方法を評価することです。 専門家は、ポットに手動で水をやるのが最も効率の悪い灌漑戦略であることに同意しています。

手作業による水やりでは、流量が多くなることがよくあります。 そのため、複数の鉢植えの作物に水をやる場合、「小さな誤差が非常に相加的になる可能性がある」と、ホーソン社の上級研究員でもある RII メンバーのテラ・レワンドフスキー氏は述べています。

点滴エミッターは、頭上からの散水に比べてはるかに持続可能な選択肢であると彼女は指摘します。

「点滴エミッターを使用し、ゆっくりとゆっくりと灌漑を行っている場合、たとえ何らかの理由で数分間失敗したとしても、供給される総水量は、そのオーバーヘッド方式の場合に比べてはるかに遠くありません。 。」 レヴァンドフスキは言う。

オペレーターは、1 日に 1 回培地を水で飽和させることで、水やりを最小限に抑えることができる場合があります。 ポッティングメディアの正確な組成とその保水能力に応じて、メディアを一度飽和させると、少量を複数回適用する場合と比較して、適用される水の総量を減らすことができます。

「その鉢を一日中乾燥させても、植物は不健康なレベルの枯れに至ることはありません」とレヴァンドフスキ氏は語ります。 (注: すべての作物や培地が点滴灌漑と比べて灌漑によく反応するわけではありません。)

コンテナのサイズ、形状、寸法を調整することは、栽培者が排水の必要性と水の効率との間の適切なバランスを見つけるのにも役立ちます。同じ体積の鉢植え用培地でも、背の高いずんぐりしたコンテナに入れる場合よりも、より多くの水を保持できます。同じボリューム。 しかし、保水能力が高くなると、根腐れなどの基質の病気につながる嫌気性条件のリスクが生じます。 生産者は、培地が過飽和になっていないことを確認するために、培地を監視する必要があります。

レヴァンドフスキ氏は生産者に対し、特定の作物に応じて体積水分含量（VWC）を50％から70％の間に維持することを目指すようアドバイスしている。 彼女が目にする栽培者がよく犯す間違いは、水やりを減らしすぎることです。 基質の種類と栽培する作物によっては、栽培者が低い VWC を長期間維持すると、作物はその水分を獲得するのに苦労し、その開発（収量や二次代謝産物の生産など）ではなく資源の獲得にエネルギーを費やす可能性があります。 ）。 とはいえ、このドライダウンは、植物がより多くの水を見つけるために根の成長を早めることを強制するために、移植後に栽培者によって行われることがあります。

点滴灌漑ロックウール栽培を含む水耕栽培システムでは、植物が栄養素を摂取する唯一の方法である水が重要です。 これらのシステムでは、劣悪な気候や水管理技術など、水の無駄を悪化させるさまざまな要因が考えられます。

例えば、灌漑イベントの流量が高すぎる場合、過剰な流出とチャネリングにより、必要以上に大量の養液が基質を通過し、廃棄物に送られる水の量が増加する可能性があると、RII会員のマリエル・タフト氏は述べています。 Grodan社の上級作物スペシャリスト。

彼女が水耕栽培作業で目にするもう 1 つの間違いは、メディアに深く打ち込みすぎた点滴杭です。

「どのような灌漑イベントにおいても、適切な流量があり、適切な量を散布しているかもしれません。しかし、点滴ステークが培地に深く差し込まれすぎると、水が基質の上部を迂回してしまう可能性があります」とタフト氏は言います。 。 「その上部は完全に乾燥しているため、根の定着には適さず、植物にとっても利用できなくなります。」

培地が乾燥していると考える生産者は、水やりを増やす可能性があります (その結果、無駄になる水の量も増えます)。 適切なドリップステークの深さは、メーカーや使用する培地によって異なります。 タフトはオペレーターに対し、適切な配置についてドリップステークのメーカーに確認するようアドバイスしています。 人気のあるドリップステーク ブランドの多くでは、ステークを深く設置するほど表面は乾燥したままになりますが、より浅く設置すると基材の表面がより湿った状態になります。

水耕栽培システムは、ループを閉じること、つまり養液を回収、リサイクル、再利用することにより、水の効率を最大化できます。 これは主に、ストーンウール (別名ロックウール) などの無機媒体が浸出水に過剰なタンニン、陽イオン、または固有の生物学的汚染物質を与えないためです。

有機由来の媒体（土壌やココナッツなど）を使用して水循環システムを構築することはより困難ですが、溶液を廃棄して交換する必要がある前に水を数回リサイクルして再利用するシステムを構築することは可能です。

水循環システムは、効率と生産慣行の両方を念頭に置いて設計する必要があります。 事前にブレンドされた可溶性粉末または事前にブレンドされた液体栄養素を使用するオペレーターは、一般に、個別化された原料肥料誘導体を使用するオペレーターほど、再捕獲画分の個々の元素 PPM 寄与を機敏かつ正確に調整することができないとタフト氏は説明します。

そうは言っても、施設が定量的な実験室分析のためにサンプルを定期的に送信するのが難しい場合、またはオンザフライ調整を行うための技術的自信がない場合は、排水のために利用できる他のシステムがたくさんあります。水の再循環。 このインフラストラクチャには、有機汚染物質を滅菌するための UV、オゾン、電気分解、および/またはその他の化学処理と選択的膜ろ過を組み合わせたコンポーネント、排水再導入タンク、さらには複数回の使用後に溶液のイオンを除去する逆浸透装置などのコンポーネントが搭載されている場合があります。 。 通常、RO システムはブライン水 (廃棄物) と透過水 (純水) の比率が非効率であるため、ドレン水のろ過には避けられていますが、一部の施設では、防火目的で現場に水を保持するなど、ブライン留分に対して創造的なソリューションを見つけています。または塩分耐性のある造園植物のための地表灌漑。 そして最終的には、排水溝から迂回される水の量がどれだけであっても改善につながります。

家をきれいに保つ

水効率の実践で見落とされがちな側面は、灌漑ライン内のミネラルとバイオフィルムの蓄積を常に把握することです。これにより、灌漑ラインの内径が縮小し、水の流れが制限され、水の分配が不均一になる可能性があります。 この蓄積の影響は潜在的に植物にダメージを与えたり、成長を阻害したりする可能性があり、その結果、栽培者はその水を再循環することを避けざるを得なくなります。

たとえば、灌漑用の送水パイプやチューブの内部を覆うバイオフィルムやミネラルの蓄積により、植物病原菌が潜伏し、目詰まりを起こして水や肥料が作物に届かなくなる可能性があります。 これは、作物の収量の減少、乾燥による作物の損失、根域や排水溶液での病原性微生物の発生につながる可能性があります。

タフト氏は、収穫後のリセットは、オペレーターにとって灌漑システムの点検と保守を行うのに最適な時期であると述べています。

「作物を収穫するたびに、非常に効果的な消毒剤を使用してバイオフィルムや鉱物閉塞を根絶し、植物病原体の増殖を阻止する重要な機会が得られます」とタフト氏は言う。 「洗浄に理想的な濃度では、植物に害を与えたり枯らしたりするため、温室に植物を植え直す前に、温室が空のときにあらゆる機会を利用して灌漑システムを洗浄してください。」

業界のベストプラクティスは、「ある種の酸、最も一般的には硫酸を使用して、最初に鉱物層を溶解して除去する」ことだとタフト氏は指摘する。 これにより、バイオフィルム層がその後注入される消毒剤または酸化剤にさらされることになります。 「多くの場合、人々は通常、バイオフィルムを覆い、ある意味バイオフィルムを保護している無機塩の層があることに気づいていません。最初に塩の沈殿物の層を除去することで、バイオフィルムが酸化剤や消毒剤に完全にさらされるようにすることができます」溶液が生物学的層と適切に接触できるようにして使用してください。」

生産性とリソース効率を最大化する CEA 施設を構築することは、事業の規模に関係なく困難な課題です。 適切な長期的な考え方、事業の可能性の理解、業界をリードする情報源 (RII の今後のエネルギーと水のベンチマーク レポートなど) へのアクセスにより、CEA 事業者は資源効率と収益の両方を向上させることができます。

CEA の水効率について詳しく知りたいですか? RII のベスト プラクティス ガイドや、catalog.resourceinnovation.org で、施設の設計と建設、照明、HVAC などのトピックをカバーする出版済みのピアレビュー済みリソースをチェックし、6 月にリリースされる予定の水ベンチマーク レポートを探してください。 RII からさらに詳しい洞察をここで学ぶこともできます。

ロバート・エディ氏は、オハイオ州、ミズーリ州、ウェストバージニア州で栽培ライセンスを取得している大麻会社ルークウッド・ホールディングスLLCの農業部長である。 彼は、パデュー大学の元温室管理者を 20 年間務め、CEA Consultancy, LLC の校長も務めています。 ロブは、Resource Innovation Institute の技術諮問委員会の積極的なメンバーであり、2021 年コントロール ワーキング グループとともに RII のコントロール ベスト プラクティス ガイドの開発に貢献しました。 すべての著者のストーリーをここでご覧ください。