水耕栽培では、作物の生育を左右する最大の要因のひとつが液肥（養液）の管理です。土耕と異なり、水耕では根が直接養液に浸かるため、EC（電気伝導度）とpH（水素イオン指数）のわずかなズレが収量や品質に直結します。
Optiensでも、バジルとマイクログリーンの安定生産に向けて、IoTセンサーを活用したEC・pH管理システムを設計しています。本記事では、液肥管理の基礎から実践的な調整方法、さらに自動化の展望まで順を追って説明します。
ECとは何か：肥料濃度の「温度計」
EC（Electrical Conductivity：電気伝導度）は、溶液中にどれだけのイオン（ミネラル・肥料成分）が溶けているかを示す指標です。単位はmS/cm（ミリジーメンス毎センチメートル）で表します。
水耕栽培において、ECが低すぎると肥料不足で生育が停滞し、高すぎると浸透圧差によって根が水分を吸いにくくなり（塩類障害）、枯死につながる危険があります。
バジルに適したEC範囲
| 生育ステージ | 推奨EC |
|---|---|
| 発芽〜育苗期 | 0.8〜1.2 mS/cm |
| 旺盛生育期 | 1.6〜2.2 mS/cm |
| 収穫前（香り向上） | 2.0〜2.5 mS/cm |
バジルは生育後半にECをやや高めに設定すると、精油成分が凝縮され香りが強くなる傾向があります。ただし、2.8 mS/cmを超えると葉先焼けのリスクが高まるため注意が必要です。
マイクログリーンに適したEC範囲
マイクログリーンは種子自体に栄養を持つため、発芽直後はEC 0.5〜1.0 mS/cmの低濃度でスタートし、子葉展開後に1.2〜1.8 mS/cmに調整するのが一般的です。高ECでは徒長が抑制されますが、一方でストレスによる収量減のリスクもあります。
pHとは何か：養分吸収の「鍵穴」
pH（ペーハー）は溶液の酸性・アルカリ性の強さを示します。pH 7が中性で、数値が小さいほど酸性、大きいほどアルカリ性です。
水耕栽培においてpHが重要な理由は、各ミネラルが根に吸収されやすい範囲が決まっているからです。たとえば、鉄（Fe）はpH 6.0以下でよく溶け吸収されますが、pH 7.0を超えると難溶化します。逆にカルシウム（Ca）やマグネシウム（Mg）はpHが低すぎると過剰吸収されやすくなります。
ハーブ類の最適pH
多くのハーブ類（バジル、ミント、パクチーなど）の最適pHは 5.8〜6.5 とされており、この範囲内であれば主要な栄養素（N/P/K/Ca/Mg/Fe）を効率よく吸収できます。
pHが低下（酸性化）すると根の細胞膜が傷み、高くなる（アルカリ化）と鉄欠乏症（黄化症状）が出やすくなります。
日常的な計測と調整の実践
計測頻度の目安
- EC: 1日1〜2回、または養液タンクを追加補充するたびに計測
- pH: 朝夕の2回が理想（光合成・蒸散によって昼間にpHが変動するため）
計測にはペン型デジタルメーターが広く使われており、数千円台から入手可能です。ただし校正液（バッファー液）による定期的な校正を怠ると精度が落ちるため、月1〜2回の校正を習慣にすることが大切です。
調整方法
| 状態 | 対処 |
|---|---|
| EC が低すぎる | 肥料溶液を規定倍率で追加 |
| EC が高すぎる | 純水（または雨水）を希釈のために追加 |
| pH が低すぎる | pH調整剤（水酸化カリウム溶液など）を少量添加 |
| pH が高すぎる | pH調整剤（リン酸またはクエン酸溶液）を少量添加 |
調整剤は少量ずつ添加し、30秒〜1分ほど攪拌してから再計測するのが鉄則です。急激な添加は養液を大きく変動させてしまい、調整がしにくくなります。
IoTセンサーによる自動計測・記録
Optiensでは、Raspberry Pi + MCP3008 ADC を介してEC・pHセンサーを接続し、数分ごとの自動計測を行う構成を設計しています。計測データはMQTT経由でSupabaseに蓄積し、ダッシュボードでトレンドを可視化する予定です。
この仕組みにより、従来は見逃しがちな「夜間のpH上昇」「連続高温日のEC上昇」といった変化を早期に検知できるようになることを目指しています。
自動調整への展望
初期段階ではアラート通知後に人手で調整する運用を想定していますが、ペリスタルティックポンプ（微量液体を精密に送液できるポンプ）と組み合わせることで、設定範囲から外れた際に自動補正する仕組みも技術的には実現可能です。
ただし、自動補正には「誤計測によるオーバーシュート」のリスクが伴うため、センサーの二重化や異常値フィルタリングなど、信頼性設計が不可欠です。Optiensでは安全性を優先しながら、段階的な自動化を進める計画です。
まとめ：数字で管理することが安定生産の第一歩
水耕栽培においてEC・pH管理は地味に見えて実は最も重要な基礎技術のひとつです。
- EC は肥料濃度の指標。品目ごとに最適範囲が異なる
- pH は養分吸収効率を決める。5.8〜6.5が多くのハーブの最適域
- 記録と傾向把握 が安定生産への近道。IoT計測で見える化を
Optiensでは「数値で語れる農業」を目指し、IoTセンサーによるデータ駆動型の栽培管理システムを構築しています。今後、実証データが蓄積され次第、このブログで発信していきます。
参考資料
- 農研機構「養液栽培の手引き」— 主要作物のEC・pH管理基準
- Bugbee, B. (Utah State Univ.)「Nutrient Management in Recirculating Hydroponic Culture」
- Sonneveld & Voogt「Plant Nutrition of Greenhouse Crops」Springer, 2009