バビロンの空中庭園から現代の住宅へ: 土地が制約となる場所で作物を育てるハイドロポニックス

土地は有限な資源であり、世界の食料需要は常に上昇し続けているため、農業技術者は常に土壌を必要としない栽培方法を探し続けてきました。 

ハイドロポニックスは、土壌の代わりに水ベースの栄養液を使用して植物を育てる方法の一つです。土壌の代替品としては、集合体基質やさまざまな培地が含まれることがあります。例えば:

• バーミキュライト
• ココナッツコイヤー
• パーライト

この多用途な栽培方法は、趣味家、小規模農家、商業企業の間で人気が高まっています。この需要が、市場規模 を2025年までに約70億米ドルから120億米ドル以上へと成長させる原動力となっています。 

ハイドロポニックスはエアロポニックスとどう違うのか？

エアロポニックスは、ハイドロポニックスで使用される水ベースの栄養液に対して空気を利用します。その仕組みを詳しく掘り下げる前に、これら二つの方法の違いをより詳細に把握することが重要です。 

エアロポニックスでは、植物は水から栄養を吸収しません。根に噴霧される栄養豊富なミストから栄養を得ます。一方、ハイドロポニックスは水をフルに活用します。ここでは、栽培者は植物を常に水中に吊り下げるか、間欠的な水流で供給します。 

エアロポニックスの農法は、気候管理された閉鎖環境を使用し、植物はハイドロポニックスの栄養液容器で育てられます。 

影響の面では、エアロポニックスもハイドロポニックスも化学肥料や農薬を使用しないため環境に優しいです。しかし、水が乏しい地域での栽培に関しては、エアロポニックスはハイドロポニックスに比べてはるかに少ない水で運用できるという利点があります。 

それぞれの違いと類似点により、ハイドロポニックスとエアロポニックスは注目を集めています。そして本日は、ハイドロポニックスが年々勢いを増してきた方法を見ていきます。 

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ハイドロポニックスの科学

ハイドロポニックスシステムは、その構造の観点から見ることができます。大きく分けて二つのカテゴリがあります: オープンシステムとクローズドシステム。 

ハイドロポニックスは、支持媒体の使用に関しても見ることができます。ここでは、集合体システムと非集合体システムのカテゴリがあります。 

最後に、電気部品の使用に応じて、ハイドロポニックスはパッシブシステムまたはアクティブシステムに分かれます。それでは、これらの区別が何を意味するか見てみましょう。

オープン&クローズドシステム

オープンハイドロポニックスシステムは、リザーバー、栽培チャンバー、チューブで構成されます。オープンシステムの例としては、栄養膜技術（NFT）、エブ&フローなどがあります。 

オープンシステムの基本的な動作構造は、栄養液がリザーバーから栽培チャンバーへ流れ、チューブを通って再びリザーバーに戻ることを必要とします。 

ディープウォーターカルチャーやクラトキー法などの方法で動作するクローズドハイドロポニックスシステムは、栄養リザーバーをリザーバー兼栽培チャンバーとして使用します。根が垂れ下がるだけでポンプは不要で、栄養液はリザーバーから出ることがありません。 

集合体&非集合体システム

集合体システムは土壌の代わりに集合体を支持媒体として使用し、非集合体システムはロックウールやプールヌードルを支持媒体とします。エブ&フローやウィックシステムは集合体系の例であり、非集合体系は栄養膜技術やクラトキー法に従います。 

パッシブとアクティブシステム

パッシブハイドロポニックスシステムは、可動部品やモーター部品を使用せず、したがって電気部品に依存しません。 

一方、アクティブシステムはポンプ、エアレーター、タイマーなどの電気部品に依存します。これらの部品は植物への栄養供給をタイムリーに行うことを保証します。 

ハイドロポニックスにおけるテクノロジーの役割

農業手法は何十年もの間、最先端技術を活用してきました。ハイドロポニックスも例外ではありません。 

AIベースのテクノロジー

例えば、ハイドロポニックスは人工知能を使用して、光量、湿度、栄養レベルなどの環境条件を正確に監視します。AIはまた、各植物種に合わせた成長プランを作成することで投資を最適化し、コスト削減にも寄与します。 

LED照明

LEDライトはハイドロポニックスにおけるもう一つの重要な技術です。これらのライトは他の光源に比べてエネルギー消費がはるかに少なく、熱放射も少なく、寿命も長いです。 

LEDライトは要件ベースの設計にも適しています。光の強度とエリアフォーカスの両面で適切な光を提供でき、根の健全な発育と植物の健康向上につながります。 

センサー駆動の自動栽培システム

しかし、ハイドロポニックスにおけるこれまでで最も重要な技術開発は、自動栽培システムです。 

これらのシステムは屋内でも屋外でも設置可能で、スマートフォンを通じて遠隔操作することもできます。これらセンサー駆動システムの目的は、必要に応じて温度、湿度、光、pHレベル、栄養量などの環境パラメータを追跡・調整することです。 

これらの要素の最適化を支援するだけでなく、栄養供給が適切なミネラルと有機化合物の混合を維持するのにも役立ちます。しかし、日々拡大する新興分野であるがゆえに、ハイドロポニックスは豊富な学術・応用研究の道をたどっています。 

ハイドロポニックス：その誕生の経緯

研究者は、古代からハイドロポニックスに似た土壌不使用の農法がさまざまな形で存在したことを特定しています。例えば、バビロンの空中庭園（紀元前600年）、アステカの浮遊庭園（10世紀）、中国の水田（13世紀）に類似点や痕跡が見られます。 

しかし、カリフォルニア大学のウィリアム・F・ゲリック博士が初めて「ハイドロポニックス」という用語を使用したことで知られています。実験室技術として開発され、徐々に現在の商業的形態へと発展しました。 

商業規模に拡大した功績の大部分は、第二次世界大戦中に不毛な太平洋諸島に駐留する部隊に新鮮な食料を供給するためにハイドロポニックスを使用した米国軍に帰属します。 

それ以来、ハイドロポニックスは米国、欧州、アフリカ、アジアの多くの企業によって商業的に実施されています。 

変革的ハイドロポニックスソリューションを提供する商業企業

1. Grow Generation

Grow Generationはハイドロポニックス製品ソリューションの主要プロバイダーの一つです。完全なハイドロポニックスシステムだけでなく、エアポンプや水ポンプ、ウォータークーラー・ヒーター、継手、栽培トレイ・スタンド、ネットポット・カップ、リザーバー・タンク、ドリップシステム、そして水のろ過・処理ソリューションなど、個別コンポーネントも提供しています。 

For the 2022年12月31日で終了した会計年度、GrowGeneration (GRWG ) は2億7800万米ドル超の収益を記録しました。粗利益は7000万米ドル超でした。この売上は、2021年の4億2200万米ドルの収益と1億1800万米ドル超の粗利益を記録したときに比べて大幅に低下しています。  

2. ScottsMiracle-Gro

ScottsMiracle-Groはこの分野のもう一つの上場企業で、ハイドロポニックス分野で少なくとも12のブランドを提供しています。そのブランドにはGeneral Hydroponics、Botanicare、Vermicorp Organics、AeroGarden、Agrolux、MotherEarthなどがあります。General Hydroponicsは栄養素、サプリメント、制御・メンテナンス製品を提供します。また、商業栽培者や趣味家が植物に何を与えるか正確に決められるように餌付けチャートも提供しています。Scotts Miracle-Gro (SMG ) のハイドロポニックスへの関与は4十年以上にわたります。 

Scotts Miracle-Groは2022年に39億米ドル超、2021年に49億米ドル、2020年に41億米ドルの純売上高を記録しました。これら3年間の純売上高に対する粗利益率はそれぞれ22.2%、29.8%、32.6%でした。 

3. Hydrofarm Holdings

Hydrofarm Holdingsは、ハイドロポニックス製品の幅広いラインナップで知られるもう一つのグローバルブランドです。その製品範囲にはポンプ、プログラム可能タイマー、pHソリューション、有機無土壌ミックスなどが含まれます。 過去45年間で、このブランドは屋内農業のあらゆるニーズに対応するワンストップショップとして台頭してきました。 

Hydrofarmは、GreencoastやGrowers Houseといった専門ハイドロポニック小売店、NurserylandやAce Hardwareなどの園芸センター／小売店、Amazon (AMZN ) やHydrobuilderなどのeコマースパートナー、BFG Supply Co.やGriffinなどの温室／チャネルパートナーを通じて、分散した顧客基盤に販売しています。

2022年、Hydrofarmは3億4400万米ドル超の純売上高と、2900万米ドル超の粗利益を記録しました。2021年には4億7900万米ドル超の売上高と、1億0100万米ドル超の粗利益を達成しました。 

これらの大規模上場企業が長年にわたりハイドロポニックスソリューションを販売し、かなりの収益を上げていることは、この農法の価値と実現可能性を証明しています。疑いようもなく、ハイドロポニックスには多くの利点があります。いくつか見てみましょう。 

ハイドロポニックス：克服すべき機会と課題

土地や水といった有限資源の節約に寄与する農法は、地球の健康にとって有益です。ハイドロポニックスはその多くの利点により、このアプローチを体現しています。 

例えば、ハイドロポニックスでは、従来の農業に比べて3倍から10倍の食料を生産できます。また、植物の成長期間も大幅に短縮されます。ハイドロポニックス栽培の作物は雑草や害虫から大きな保護を受けるため、除草剤や農薬は不要です。 

研究によれば、ハイドロポニックスは従来農業に比べて20倍少ない水で済みます。さらに、閉鎖・管理されたシステムで行われるため、汚染の可能性も極めて低いです。しかし、ハイドロポニックスがその潜在能力を最大限に発揮するには、いくつかの課題を克服しなければなりません。 

まず、初期導入コストが土地での農業よりも高くなるため、これを低減する必要があります。また、土壌が存在しないため、従来農業で自然のバリアとなる土壌がなく、水を介して病害がシステム全体に急速に広がるリスクがあります。 

さらに、バクテリアやカビなどの微生物を常に検査し、水の汚染を防ぐ必要があります。 

物理的な監視に加えて、ハイドロポニックスは栄養レベルを維持するために資源集中的な介入が必要であり、適切な灌漑や照明技術に関する訓練と教育が求められます。 

ハイドロポニックス：今後の展望

長年にわたり、ハイドロポニックスは持続可能な農業の実行可能な解決策として確立され、その拡大する範囲は将来を有望にしています。例えば、栄養液の多くの成分は塩から得られます。 

しかし、これらの成分が入手できない場合、栽培者は牛糞や鳥の糞など、より一般的に入手できる有機肥料に置き換える余地があります。栄養素には魚粉、木材や穀物のくず、海藻なども含めることができます。 

同様に、培地の選択肢も豊富で、パーライト、軽石、バーミキュライト、米ぬか、木繊維、ウール、ロックウールなどがあり、栽培者に多様な選択肢を提供します。 

最も重要なのは、ハイドロポニックスがさまざまな作物や植物の生産を可能にし、家庭栽培から大規模農業まで、葉物野菜、野菜、果物、香草植物などに適していることです。 

今後数年で、適切な灌漑、植物生物学、遺伝学、光と空気の制御技術に関する知識を備えれば、ハイドロポニックスは陸上農業の有力な補完手段として進化させることができます。 

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