陳同強ら温室園芸の農業工学技術 2023年1月6日17時30分北京にて発表。

スマートガラス温室における無土壌栽培でトマトの高収量を達成するには、良好な根圏ECとpH管理が必須条件です。本稿では、トマトを栽培対象として、各段階における適切な根圏ECとpHの範囲、そして異常が発生した場合の適切な制御技術について概説し、従来のガラス温室における実際の栽培生産の参考とします。

不完全な統計によると、中国の多スパンガラススマート温室の栽培面積は630hm2に達し、現在も拡大を続けています。ガラス温室はさまざまな施設と設備を統合し、植物の生育に適した生育環境を作り出します。良好な環境制御、水と肥料の正確な灌​​漑、正しい耕作操作、植物保護は、トマトの高収量と高品質を達成するための4つの主な要素です。正確な灌漑に関しては、その目的は適切な根圏EC、pH、基質水分含有量、根圏イオン濃度を維持することです。良好な根圏ECとpHは、根の発達と水と肥料の吸収を満たし、植物の成長、光合成、蒸散などの代謝行動を維持するために必要な前提条件です。したがって、良好な根圏環境を維持することは、高い作物収量を達成するための必須条件です。

根圏のECとpHの制御不能は、水分バランス、根の発育、根-肥料吸収効率-植物の栄養不足、根のイオン濃度-肥料吸収-植物の栄養不足などに不可逆的な影響を及ぼします。ガラス温室でのトマトの栽培と生産は無土壌栽培を採用しています。水と肥料を混ぜた後、滴下矢印の形式で水と肥料の一体的な供給を実現します。灌漑のEC、pH、頻度、処方、返液量、灌漑開始時間は、根圏ECとpHに直接影響します。本稿では、トマトの栽培各段階における適切な根圏ECとpHをまとめ、異常な根圏ECとpHの原因を分析し、改善策をまとめ、伝統的なガラス温室の実際の生産に参考と技術資料を提供しました。

トマトの異なる成長段階における適切な根圏ECとpH

根圏ECは主に根圏主要元素のイオン濃度に反映されます。経験的な計算式は、陰イオンと陽イオンの電荷の合計を20で割ったもので、値が高いほど根圏ECは高くなります。適切な根圏ECは、根系に適切かつ均一な元素イオン濃度を提供します。

一般的にその値は低い（根圏EC<2.0mS/cm）。根細胞の膨潤圧により、根による水分吸収の需要が過剰になり、植物体内の自由水が増加し、余剰の自由水は葉の吐き出し、細胞の伸長（植物の徒長）に使用されます。その値は高めです（冬季根圏EC>8〜10mS/cm、夏季根圏EC>5〜7mS/cm）。根圏ECの上昇に伴い、根の水分吸収能力が不足し、植物に水不足ストレスをもたらし、ひどい場合には植物が枯死します（図1）。同時に、葉と果実の水分獲得競争により果実の水分含量が低下し、収量と果実品質に影響を与えます。根圏ECが0〜2mS / cmで適度に上昇すると、果実の可溶性糖濃度/可溶性固形分の増加、植物の栄養成長と生殖成長のバランスの調整に優れた調節効果があるため、品質を追求するミニトマトの生産者は、より高い根圏ECを採用することがよくあります。汽水灌漑（NaCl：MgSO4：CaSO4の比率が2：2：1の自家製汽水3g / Lを栄養液に添加）の条件下では、接ぎ木キュウリの可溶性糖が対照よりも大幅に高いことがわかりました。オランダの「ハニー」ミニトマトの特徴は、生産シーズン全体を通じて高い根圏EC（8〜10mS / cm）を維持し、果実の糖度が高いですが、完成果実の収量は比較的低い（5kg / m2）ことです。

根圏pH（単位なし）は主に根圏溶液のpHを指し、主に水中の各元素イオンの沈殿と溶解に影響し、各イオンが根系に吸収される効率に影響します。ほとんどの元素イオンにとって、適切なpH範囲は5.5〜6.5であり、各イオンが根系によって正常に吸収されることを保証できます。したがって、トマトの植え付け中は、根圏pHを常に5.5〜6.5に維持する必要があります。表1は、大果トマトのさまざまな成長段階における根圏ECとpH制御の範囲を示しています。ミニトマトなどの小果トマトの場合、さまざまな段階での根圏ECは大果トマトよりも0〜1mS / cm高くなりますが、すべて同じ傾向に従って調整されます。

トマト根圏ECの異常原因と調整策

根圏ECとは、根系周囲の養液のECを指します。オランダでは、トマトのロックウールを植える際に、栽培者は注射器を使ってロックウールから養液を吸い上げますが、この方法の方がより代表性があります。通常、リターンECは根圏ECに近いため、中国ではサンプル点リターンECが根圏ECとしてよく使用されています。図2に示すように、根圏ECの日変化は、一般的に日の出後に上昇し、灌漑のピーク時に低下し、安定し、灌漑後には緩やかに上昇します。

返液ECが高い主な理由は、返液率が低いこと、入口ECが高いこと、そして灌漑が遅いことです。当日の灌漑量が少ないため、返液率が低いことがわかります。返液の目的は、基質を十分に洗浄し、根圏EC、基質水分量、根圏イオン濃度が正常範囲内にあることを確認することです。返液率が低く、根系が元素イオンよりも多くの水を吸収するため、ECの上昇がさらに顕著になります。入口ECが高いことは、返液ECの高さに直接つながります。経験則によると、返液ECは入口ECより0.5〜1.5ms/cm高くなります。その日の最後の灌漑は早く終了し、灌漑後の光強度はさらに高く（300〜450W/m2）、植物は放射線によって蒸散を促され、根系は継続的に水分を吸収するため、基質の水分含量が低下し、イオン濃度が上昇し、根圏ECが上昇します。根圏ECが高く、放射線強度が高く、湿度が低い場合、植物は水不足ストレスに直面し、深刻な枯死を引き起こします（図1右）。

根圏のECが低い原因は主に、液体の戻り率が高いこと、灌漑の終了が遅いこと、液体入口のECが低いことであり、これらは問題を悪化させます。液体の戻り率が高いと、入口のECと戻りのECが無限に近くなります。灌漑の終了が遅れ、特に曇りの日には、光量が少なく湿度が高いため、植物の蒸散が弱くなり、元素イオンの吸収率が水の吸収率よりも高くなり、マトリックス水分量の減少率が溶液中のイオン濃度の減少率よりも低くなり、戻り液のECが低くなります。植物の根毛細胞の膨潤圧が根圏養液の水ポテンシャルよりも低いため、根系がより多くの水を吸収し、水収支がアンバランスになります。蒸散が弱い場合、植物は吐き出す水の形で排出します（図1、左）、夜間の気温が高いと、植物は無駄に成長します。

根圏ECが異常な場合の調整措置：①戻りECが高い場合、入ってくるECは妥当な範囲内にある必要があります。一般的に、大果トマトの入ってくるECは、夏は2.5〜3.5mS / cm、冬は3.5〜4.0mS / cmです。次に、正午の高頻度灌水の前に液体戻り率を改善し、毎回の灌水で液体戻りが発生するようにします。液体戻り率は放射蓄積と正の相関関係にあります。夏には、放射強度がまだ450W / m2を超えており、継続時間が30分を超える場合は、少量の灌水（50〜100mL /ドリッパー）を手動で1回追加する必要がありますが、基本的に液体戻りが発生しない方が良いです。 ②液体戻り率が低い場合、主な原因は液体戻り率が高い、ECが低い、最後の灌水が遅いことです。最終灌水時間を考慮すると、最終灌水は通常日没の2～5時間前に終了します。曇りの日や冬季は早めに終了し、晴天の日や夏季は遅くなります。液戻し率は、屋外の放射積算量に応じて調整します。一般的に、放射積算量が500J/(cm²・d)未満の場合は液戻し率は10%未満、放射積算量が500～1000J/(cm²・d)の場合は10%～20%となります。

トマトの根圏pHの異常原因と調整策

一般的に、理想的な条件下では、流入水のpHは5.5、浸出水のpHは5.5～6.5です。根圏pHに影響を与える要因は、肥料配合、培地、浸出液速度、水質などです。根圏pHが低いと、図3に示すように、根が焼け、ロックウールマトリックスが著しく溶解します。根圏pHが高いと、Mn2+、Fe 3+、Mg2+、PO4 3-の吸収が低下し、図4に示すように、高根圏pHに起因するマンガン欠乏などの元素欠乏が発生します。

水質の面では、雨水やRO膜ろ過水は酸性で、母液のpHは一般的に3〜4であるため、入液のpHは低くなります。入液のpH調整には、水酸化カリウムや炭酸水素カリウムがよく使用されます。井戸水や地下水は、アルカリ性のHCO3-を含むため、硝酸やリン酸で調整することがよくあります。異常な入液pHは戻りpHに直接影響するため、適切な入液pHが調整の基本となります。栽培基質については、植え付け後、ココナッツふすま基質の戻り液のpHは入液のpHに近く、基質の緩衝性が優れているため、入液の異常pHが短期間で根圏pHを大幅に変動させることはありません。ロックウール栽培では、定着後の戻り液のpH値が高く、長期間持続します。

化学式で見ると、植物によるイオン吸収能力の違いにより、生理酸性塩と生理アルカリ性塩に分けられます。NO3-を例に挙げると、植物が1モルのNO3-を吸収すると、根系から1モルのOH-が放出され、根圏pHの上昇につながります。一方、根系がNH4+を吸収すると、同濃度のH+が放出され、根圏pHの低下につながります。したがって、硝酸塩は生理的に塩基性の塩であり、アンモニウム塩は生理的に酸性の塩です。一般的に、硫酸カリウム、硝酸アンモニウムカルシウム、硫酸アンモニウムは生理酸性肥料であり、硝酸カリウムと硝酸カルシウムは生理アルカリ性塩であり、硝酸アンモニウムは中性塩です。液体戻り率が根圏 pH に与える影響は、主に根圏栄養液のフラッシングに反映され、根圏 pH の異常は根圏のイオン濃度の不均一によって引き起こされます。

根圏pH異常時の調整策：①まず、流入液のpHが適正範囲にあるかどうかを確認する。 （2）井戸水など炭酸塩を多く含む水を使用した場合、筆者は一度は流入液のpHが正常であることを確認したが、その日の灌漑終了後に流入液のpHを調べたところ、上昇していた。分析の結果、HCO3-の緩衝作用によりpHが上昇した可能性が考えられるため、井戸水を灌漑用水源として使用する場合は、硝酸を調整剤として使用することが推奨される。 （3）ロックウールを植栽基質として使用する場合、植栽初期の返液pHが長期間高い。この場合、入液pHを5.2〜5.5に適切に下げ、同時に生理酸塩の投与量を増やし、硝酸カルシウムの代わりに硝酸アンモニウムカルシウム、硝酸カリウムの代わりに硫酸カリウムを使用する必要があります。 NH4+の添加量は、配合中の総窒素の1/10を超えてはならないことに注意する必要がある。例えば、流入水中の総窒素濃度（NO3- + NH4+）が20mmol/Lの場合、NH4+濃度は2mmol/L未満であり、硝酸カリウムの代わりに硫酸カリウムを使用することができるが、SO4の濃度が1/10を超えないことに注意する必要がある。^2-灌漑流入液中のpHは6〜8mmol/Lを超えないようにすることをお勧めします。（4）液体戻り率の観点から、灌漑量は毎回増加し、基質を洗浄する必要があります。特にロックウールを使用して植える場合は、生理酸塩を使用して根圏pHを短期間で迅速に調整できないため、灌漑量を増やしてできるだけ早く根圏pHを適切な範囲に調整する必要があります。

まとめ

根圏ECとpHが適切な範囲にあることは、トマトの根による水分と肥料の正常な吸収を確保するための前提です。異常値は、植物の栄養不足、水分バランスの不均衡（水不足ストレス／自由水過剰）、根焼け（高EC・低pH）などの問題を引き起こします。根圏ECとpHの異常は植物の異常発現を遅らせるため、問題が発生すると、根圏ECとpHの異常が長期間発生していることを意味し、植物が正常に戻るまでに時間がかかり、生産性と品質に直接影響します。そのため、毎日、入液と戻り液のECとpHを測定することが重要です。

終わり

【引用情報】陳同強、徐鳳嬌、馬鉄敏、他. ガラス温室におけるトマト無土壌栽培の根圏ECおよびpH制御法[J]. 農業工学技術, 2022,42(31):17-20.