トマトの水耕栽培肥料の知識【基礎からしっかり解説】

質問する人

トマトの水耕栽培で必要になる肥料の基本的な知識を知りたいです。

水耕栽培の場合、土耕栽培では使わない肥料の単位(me)を使ったり、別の考え方をする事が必要と聞きました。

トマトの水耕栽培を行う際に、知っておく必要のある肥料の知識とは、どのようなものですか?
教えてください。

このような疑問をお持ちの方へ向けて、この記事を書きました。

 

この記事を書いている僕は、北海道を中心に海外含め、17年間トマト栽培を行っております。

 

国内の種苗会社や、農業生産法人で北海道を中心に海外も含め、トマト栽培やトマトの研究を行い、現在は札幌市でトマト農家をしています。

 

このブログでは、自分の栽培経験を生かし、生産者の方や家庭菜園の方の疑問、質問に答える形でトマトの育て方等と紹介しています。

 


 

トマト栽培で使用される水耕栽培の方法には、大きく2つに分けられます。

 

  • ①:培地を利用する水耕栽培
  • ②:培地を使わない水耕栽培(土に替わるものがなく、根は水の中で生育する)

 

特に②の方法の場合、言い方を変えると、肥料分は液肥のみで管理するトマト栽培の方法という事ができます。

 

トマト栽培で利用する濃度の液肥は、使用されている肥料がプラスイオンと、マイナスイオンの形で分かれており、トマトの根はこのイオンの分子を吸収します。

 

トマトの水耕栽培での肥料の作成方法や、使用方法を学ぶ中で、肥料は重さではなく、イオンの量を単位として扱うという知識は、非常に重要なものであり必要な事です。

 

この記事では、水耕栽培時の肥料の扱い方の基礎知識とについて解説します。

 

トマトの水耕栽培の肥料設計、使用する肥料の量の算出方法、実際の肥料の作り方、使い方については別の記事で解説しています。
こちらの記事を参考にしてください。
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トマトの水耕栽培で使用する肥料の特徴

トマトの水耕栽培で使用する肥料の特徴

 

水耕栽培が土耕栽培と大きく異る点は、

 

  • 根を張らせる培地の種類
  • 灌水の方法

です。

 

土耕栽培で畑(土壌)に植える場合は、ほぼ無限に根域がある条件に対し、

 

水耕栽培の場合は培地の大きさ、範囲に制限があるため、灌水、追肥の頻度が高くなります。

 

特に固形の培地を利用しないNFT方式の場合、根はほとんどの時間で水中にあり、水が培地の役目を果たします。

 

トマトの水耕栽培を行う場合、肥料の与え方には基本的に元肥という方法がありません。

 

そのため、粒状の肥料をそのまま、根に与える事はなく、肥料を水に溶かして利用する液肥を使用します。

 

水耕栽培の場合、

灌水を行う際は肥料を含んだ培養液で行う場合がほとんどなので、灌水=液肥灌水となります。

 

また、肥料に微量要素を加えることも、水耕栽培の特徴となります。

 

土耕栽培の場合、土や、土に含まれる有機物(堆肥など)に、ある程度微量要素が含まれます。

 

明確な目的がない場合以外は、微量要素の施肥を行わない事が多いですが、水耕栽培では、トマトが必要とする微量要素を完全に含ませた培養液を利用します。

 

水耕栽培を行う際は、液肥の管理が重要となりますが、土耕栽培での肥料の管理と考え方が大きく変わり、その事をしっかり理解する事が重要です。

 

水耕栽培では肥料の重さではなく、イオンの数を基準とする

水耕栽培では肥料の重さではなく、イオンの数を基準とする

 

トマトの土耕栽培では、施す肥料の基準は重さが単位となります。

 

例えば、

元肥にチッソ成分(N)10kg、1回の追肥はチッソ成分(N)で1kgなど、重さを単位として表されます。

 

それに対し、

水耕栽培の場合は利用される、液肥(培養液)はイオン濃度が基準の単位となります。

 

例えば、

土耕栽培の場合は、面積あたり(10aあたりなど)に、チッソ成分で○○kg肥料を施すというように、肥料の重さを基準にしますが、

水耕栽培の場合は、ある単位あたり(mgあたりなど)に含まれるイオンの量をmeなどの単位を用い扱います。

 

では、水耕栽培の場合は、なぜイオン濃度が単位として扱われるのでしょうか?

 

イオンを基準にする理由①:水耕栽培では培養液に肥料が溶けて存在している

 

トマトの水耕栽培で利用する培養液には、肥料が溶けた状態で含まれております。

 

培養液に含まれているそれぞれの肥料はプラスイオンと、マイナスイオンの形で分かれて存在し、トマトの根はこのイオンの分子を吸収します。

 

土耕栽培の場合は、肥料の種類(堆肥、有機肥料、無機肥料)、土壌の状態(微生物、地温)によって、与えた肥料がトマトが肥料として吸収するイオンの形となるまでの時間が変わります。

肥料が培養液として利用される際は、有効な成分がイオンの状態となっています。

 

肥料分が培養液に含まれていながら、これから時間が経つと溶け出してイオンの量が増えるというような動きにはなりません。

 

水耕栽培は培養液を与えたそばから、イオンの形で、すぐにトマトに吸収、利用されます。

 

肥料が水に溶けている培養液を、チッソ、リン酸、カリなど各要素で比較した場合、イオンの基になる肥料の重量が多いから、イオンの数が多いという事になりません。

 

そのため、トマトが肥料を多く利用できるどうかは、培養液中のイオンの数が多いかどうかが関係し、

 

イオンの数を示す単位がmeを利用する事が有効となります。

 

イオンを基準にする理由②:水耕栽培は培養液を循環させる場合が多くある

 

土耕栽培の場合、元肥や追肥で施す肥料は、使い捨てとして施す場合が多いです。

 例えば、

土耕栽培で追肥を行う場合:

 

まず、1回目の追肥を行います、その後2回目の追肥を行う際は、1回目の追肥に利用されずに残っている分があるとはせず、1回目と同じ分量で追肥を行う方法が一般的です。

 

 それに対して、

水耕栽培の場合:

 

培地を使わず、培養液のみで栽培する方法で説明すると、

培養液は一定の間、循環されます。

循環している水はトマトの根から吸収され、同時に溶けている肥料(イオン)も吸収され、肥料の濃度が少なくなります。

 

そして、トマトに吸収される水の量によって、新しい培養液が追加されます。

 

この際に、残っている培養液がありますので、そこに含まれている肥料分も利用して、新しい水に加える肥料を調整します。

 

この時に、培養液の肥料濃度を調べずに、一定の期間に一定の重さで肥料を追加するという方法をとると、その後の培養液は、新たに作るほどに濃度が濃いものとなってしまいます。

 

 そのような事態をさけるために、使用中の培養液のイオンの濃度を基準に、新たな培養液を作成する事が重要になります。

 

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トマトの水耕栽培で使用する培養液の総イオン濃度とEC

トマトの水耕栽培で使用する培養液の総イオン濃度とEC

 

培養液中のイオンの濃度(肥料濃度)を表す単位として、ECが使用されます。

 

日本国内に限らず、世界的にも、培養液の肥料濃度の単位といえば、ECで一択です。

 

 

総イオン濃度で使用するECとは?

 

EC(イーシー)とは、Electric Conductivityの略称で、電気伝導度と呼ばれる事もあります。

電気抵抗の逆数で、液体中の電気の通りやすさを数値化した単位です。

 

培養液中に含まれている肥料が多いと、その分イオンの量が多くなり、電気も通りやすくなり高い数値となります。

 

 

  • ECは、dS/m(デジ・ジーメンス / メートル)を単位をして利用される事が一般的です。
  • 実際のトマトの水耕栽培では、1.5〜3.0 dS/mの範囲に調整された培養液が利用される事が多いです。
  • ECは、対象の溶液中に含まれる全てのイオンの量を測定するため、例えば、チッソのイオン量、リン酸のイオン量など、個々の成分のイオン量を測定する事はできません。
  • ECは、土耕栽培時の土壌分析にもよく用いられる数値で、pHとセットで利用される場合も多いです。

 

水耕栽培に限らず、土耕栽培でもECを利用して土壌中の肥料濃度を示す場合もあります。

 

特に利用されるのが多い機会は、土壌分析のときで、前作の残肥料の目安を測定し、元肥の設計に反映させます。

 

水:土を1 : 5の割合で撹拌させ、上澄みの水の数値を測定します。

(ちなみに土壌のpHを測定の場合は : 水:土の割合が1 : 2.5で行うのが一般的です。)

 

ECが基準として利用されるのは、測定が非常に簡単な事も大きな理由となります。

 

最近では、持ち運びも用意で、栽培現場で簡単に利用できるハンディタイプのECメーターの種類の豊富で、価格も高価ではないため、多くの現場で利用されています。

 

水耕栽培だけでなく、土耕の栽培を行う方もEC計を持っていると、役立つ機会が多いです。

 

アタゴ デジタルECメーター DEC-2

 

トマトの水耕栽培で使用する各要素のイオン濃度(meとppm)

トマトの水耕栽培で使用する各要素のイオン濃度(meとppm)

前の章で説明したとおり、ECを基準とする培養液のイオン量の管理は容易に行う事ができます。

 

しかし、チッソ、リン酸、カリというように、

肥料の要素別にイオンの量の管理を行う際は、別の基準を利用する事が必要です。

 

要素別のイオン濃度を示す場合は、2つの単位が主に利用されます。

  • me
  • ppm

それぞれについて解説します。

 

me

 

Milligram equipantの頭文字をとったもので、エムイーと読みます。

e(equipant)は、当量と呼ばれ、ある元素の原子量と原子価で割った数値で、gが単位となりg当量となります。

水耕栽培の肥料の場合は、e(g当量)の1/1000の単位となるme(mg当量)とし、さらに水に溶けた状態で扱うため、meが水1リットル(l)に溶けた状態となるme/lが単位として利用されます。

 

水耕栽培では、チッソ、リン酸、カリ、カルシウム、マグネシウムなどの多量要素のイオン濃度にはme/lの単位が多く利用されます(微量要素はppm利用が一般的)。

 

繰り返しになりますが、me/lは原子量を原子価で割った数値を1/1000にして、水1l中に含まれる値としたもので、キーワードは、原子量と、原子価です。

 

原子価

 

原子価(げんしか)とはある原子が何個の他の原子と結合するかを表す数である。学校教育では「手の数」や「腕の本数」と表現することがある
https://ja.wikipedia.org/(Wikipediaより)

というのが、原子価です。

 

それぞれの要素の原子価がどうして、それぞれの個数になるかなど、細かいところまで理解する必要はなく、水耕栽培の中では使用する肥料の要素は限られていますので、各要素の原子価が、何個かという事がわかっていれば問題ないと思います。

 

各要素の原子価をまとめた表を以下に載せます。

元素名化学記号利用イオン原子価
チッソNNO3-, NH4+1
リンPPO43-3
カリウムKK+1
カルシウムCaCa2+2
マグネシウムMgMg2+2

 

原子量

 

原子量(げんしりょう、英: atomic weight)または相対原子質量(そうたいげんししつりょう、英: relative atomic mass)とは、「一定の基準によって定めた原子の質量」である。
https://ja.wikipedia.org/(Wikipediaより)

 

元素記号一覧にも、各原子量がのっているものもあり、確認する事ができます。

チッソの元素情報

↑こういう感じで。

元素記号一覧

原子量も、原子価と同様に、水耕栽培の中では使用する肥料の要素は限られていますので、栽培で使用する要素の原子価が、何個かという事がわかっていれば問題ないと思います。

 

各要素の原子価をまとめた表を以下に載せます。

元素名化学記号利用イオン原子量
チッソNNO3-, NH4+14.008
リンPPO43-30.975
カリKK+39.100
カルシウムCaCa2+40.080
マグネシウムMgMg2+24.320

 

ppm

 

parts per millionの頭文字をとったもので、ピーピーエムと読みます。

100万分の1を単位にしたもので、kgなど重さに対する重量比と、L(リットル)などの体積に対する容量比で利用されます。

百万分率と呼ばれる事もあります。

 

水1リットルまたは、水1kgに、1mgの元素が含まれていれば、1ppmとなります。

 

10,000ppm=1%です。

 

水耕栽培の中では、使用する濃度が少ない微量要素の計算に使用される事が多いです。

 


この記事ではトマトの水耕栽培肥料の知識について解説しました。

 

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以上、「トマトがあれば〜何でもできる!」が、座右の銘。

 

とまと家・中島がお届けしました。

 

Happy Tomating!!

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