CN111107739A - 植物栽培装置及植物栽培方法 - Google Patents

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CN111107739A CN201980003241.2A CN201980003241A CN111107739A CN 111107739 A CN111107739 A CN 111107739A CN 201980003241 A CN201980003241 A CN 201980003241A CN 111107739 A CN111107739 A CN 111107739A
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宋铉洙
金世玲
具宗贤
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Abstract

根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培光源，其包括：第一光源，射出第一波段的第一光；以及第二光源，射出与所述第一波段不同的第二波段的第二光，所述第二波段包括紫外线波段，在所述第一光源射出所述第一光的期间，所述第二光源相对于所述第一光源独立地驱动并决定是否射出所述第二光。

Description

植物栽培装置及植物栽培方法
技术领域
本发明涉及一种植物栽培装置及植物栽培方法。
背景技术
最近随着对健康的关注提高，对于以有机食品为代表的安全食品的需求正在增加。一般消费者普通在超市或市场购买有机食品来吃，但是最近消费者强烈希望直接生产有机食品来消费。尤其，由于相比于其它食物，消费者直接栽培蔬菜相对容易，因此对于植物栽培装置的需求大。
而且，对健康的关注强烈体现在抗衰老(Anti-aging)层面，最近，相比于通过医学手术和处方之类人为方法的抗衰老，对于通过摄取存在于食品中的抗氧化物质的环境友好性的抗衰老方法的关注更高。已知活性氧引起细胞和组织的破坏，促进包括皮肤在内的身体所有组织的老化，抗氧化物质去除这种活性氧而延迟身体老化。在抗氧化活性高的物质中有维生素类、酚类物质、胡萝卜素物质等。尤其，酚类物质广泛分布于植物界，抗氧化活性高，也直接阻断促进皮肤老化的紫外线。已知的抗氧化物质多的植物是豆类、浆果类、蔬菜类等。为了应对对于安全和有益于健康的食品的需求，需要开发一种用于提高在家庭中日常容易栽培的植物的酚类化合物总量的方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种酚类化合物总量及抗氧化活性高的植物。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培光源，其包括：第一光源，射出第一波段的第一光；以及第二光源，射出与所述第一波段不同的第二波段的第二光，所述第二波段包括紫外线波段，在所述第一光源射出所述第一光的期间，所述第二光源相对于所述第一光源独立地驱动并决定是否射出所述第二光。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培光源，其中，所述第一光源在亮条件下开启以射出所述第一光，而在暗条件下关闭。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培光源，其中，所述第二光源在所述亮条件下开启以射出所述第二光，或者关闭以不射出所述第二光。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培光源，其中，所述亮条件和所述暗条件以一天为单位反复。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培光源，其中，所述亮条件和所述暗条件的比为1:1至2:1。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培光源，其中，所述第一波段包括可见光波段。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培光源，其中，所述第二波段包括约250nm至约380nm波段。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培光源，其中，所述第二光在约270nm至约300nm下具有峰值波长。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培光源，其中，所述第二光源进行开启或者关闭，以使得所述第二光的用量为约1kJ/m2s以上且约14kJ/m2s以下。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培光源，其中，所述第一光源射出在约440nm至约495nm波段和约620nm至约750nm波段具有相对高的光强度的所述第一光。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培装置，其包括：光源部，射出可见光以及紫外线波段的光；壳体，被提供植物，在所述壳体的内部安装有所述光源部；以及控制部，控制所述光源部，所述光源部包括：第一光源，射出第一波段的第一光；以及第二光源，射出与所述第一波段不同的第二波段的第二光，所述第二波段包括紫外线波段，所述控制部进行在亮条件下所述第一光源开启而在暗条件下所述第一光源关闭的控制，所述控制部进行在所述亮条件下所述第二光源相对于所述第一光源独立地开启或者关闭的控制。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培装置，其中，所述第一波段包括可见光波段。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培装置，其中，所述控制部进行所述暗条件和所述亮条件以一天为单位反复的控制。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培装置，其中，所述第二光在约270nm至约300nm下具有峰值波长。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培装置，其中，所述控制部将所述第二光的用量控制为约1kJ/m2s以上且约14kJ/m2s以下。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培装置，其中，所述植物栽培装置还包括提供用于布置并栽培所述植物的空间的所述壳体，第一光源以及第二光源提供于所述壳体的内表面。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培装置，其中，所述壳体包括彼此紧固并能够开闭的下壳和上壳，所述第一光源以及所述第二光源提供于所述上壳的内表面。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培装置，其中，所述亮条件和所述暗条件的比为1:1至2:1。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培装置，其中，所述控制部控制所述第二光源，以使得所述第二光源在收割所述植物之前向所述植物照射光第三时间。
根据本发明的一实施例，提供一种植物栽培装置，其中，所述植物是豆科(Fabaceae Family)或者禾本科(Poaceae Family)植物。
根据本发明的一实施例，可以提供一种酚类化合物总量以及抗氧化活性高的植物。
根据本发明的一实施例，可以根据植物的种类，提供最佳的成长环境。
附图说明
图1是本发明的一实施例的植物栽培装置的截面图。
图2是示意示出本发明的一实施例的植物栽培装置的立体图。
图3是本发明的一实施例的植物栽培装置的截面图。
图4a是示出在本发明的一实施例的栽培装置中光源部的俯视图，图4b是示意示出本发明的一实施例的发光二极管的图。
图5是示出在本发明的一实施例的栽培装置中光源部的框图。
图6是示出在本发明的一实施例的栽培装置中当第一光源具有与太阳光类似的波段时从第一光源射出的光的光谱的图。
图7是示出本发明的一实施例的植物栽培方法的顺序图。
图8是示出本发明的一实施例的植物栽培方法的顺序图。
图9是依次示出本发明的一实施例的栽培方法的顺序图。
图10是示出根据第二光波长的酚类化合物量的曲线图。
图11是以与试验例2的条件相同的条件进行且对第二光在285nm具有峰值波长的光仅将其用量提供为不同而施加于大麦新芽之后拍摄大麦新芽的相片。
图12是示出以与试验例2的条件相同的条件进行且对第二光在285nm具有峰值波长的光仅将其用量提供为不同并施加于大麦新芽之后其大麦新芽中含有的总酚类化合物总量的图。
图13是以与试验例2的条件相同的条件进行且对第二光在285nm具有峰值波长的光仅将其用量提供为不同而施加于小麦新芽之后拍摄小麦新芽的相片。
图14是示出以与试验例2的条件相同的条件进行且对第二光在285nm具有峰值波长的光仅将其用量提供为不同并施加于小麦新芽之后其小麦新芽中含有的总酚类化合物总量的图。
具体实施方式
本发明可以施加各种变更，可以具有各种形式，将特定实施例例示于附图并在本文中详细说明。但是，其并不用于将本发明限定于特定的公开形式，应理解为包括包含在本发明的构思及技术范围内的所有变更、等同物及替代物。
在说明各附图的同时，对于相似的构成要件使用相似的参照附图标记。在随附的附图中，为了本发明的明确性，构造物的尺寸比实际放大示出。第一、第二等的用语可以用于说明各种构成要件，但是上述构成要件并不限于上述用语。上述用语仅用于将一个构成要件区分于其它构成要件的目的。例如，在不脱离本发明的权利范围的情况下可以将第二构成要件命名为第一构成要件，类似地也可以将第一构成要件命名为第二构成要件。除非文中明确地定义，单数的表述包含复数的表述。
在本申请中，“包括”或“具有”等用语应理解为是要指定存在说明书中记载的特征、数字、步骤、动作、构成要件、配件或它们组合，并不预先排除一个或其以上其它特征、数字、步骤、动作、构成要件、配件或这种组合的存在或附加可能性。另外，当提及层、膜、区域、板等部分“在”其它部分“上”时，这不仅包括“直接在”其它部分“上”的情况，还包括其中间还存在其它部分的情况。另外，在本说明中，当提及某一层、膜、区域、板等部分形成于其它部分上(on)时，上述形成的方向不仅限于上方方向，还包括沿侧面或下方方向形成。相反地，当提及层、膜、区域、板等部分“在”其它部分“下”时，其不仅包括“直接在”其它部分“下”的情况，还包括其中间还存在其它部分的情况。
以下，参照所附的附图更详细地说明本发明的优选实施例。
利用本发明的一实施例的植物栽培方法，能够栽培酚类化合物总量高的植物。具体地，使种子发芽第一时间，向发芽的种子照射第一波段的光第二时间，使得从种子成长植物，接着在收割之前，向成长的植物照射第二波段的光第三时间，从而能够获得酚类化合物总量高的植物。
以下，首先来看，在根据本发明的一实施例的植物栽培方法栽培植物时，可以利用的植物栽培装置。
图1是本发明的一实施例的植物栽培装置的截面图。
参照图1，本发明的一实施例的植物栽培装置10包括主体部100、第一光源部200及第二光源部300，在主体部100内提供种子400。
主体部100可以包括能够在内部提供种子400的空空间，提供为能够阻挡外部的光的箱盒形式。
主体部100提供在内部提供的种子400能够成长的环境。主体部100可以具有多个种子400被提供并能够成长的尺寸。另外，主体部100的尺寸可以根据植物栽培装置10的用途而改变。例如，在植物栽培装置10使用于在家庭中使用的小规模植物栽培的情况下，主体部100的尺寸可以相对小。在植物栽培装置10使用于商业性栽培并销售植物的情况下，主体部100的尺寸可以相对大。
主体部100可以阻断光，以使主体部100外的光不向主体部100内部流入。因此，在主体部100内部可以提供与外部隔离的暗室环境。由此，可以阻挡外部的光不必要地照射于在主体部100内部提供的种子400。尤其，主体部100可以阻挡外部的可见光照射于种子400。但是，根据情况，主体部100也可以设计为一部分开放而直接接收外部的光。
在主体部100内部表面可以涂布光催化剂。光催化剂可以接收从第一光源部200照射的光，激活光催化反应。由此，即使主体部100内部保持为湿气多的暗室环境，也能够阻止细菌或霉菌在主体部100内部增殖。用于执行这种功能的光催化剂物质可以是选自二氧化钛(TiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化钨(WO3)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(SnO2)的至少一种。
主体部100可以包括水分供应部110以及栽培台130。
水分供应部110用于向在主体部100内部提供的种子400供应水分。水分供应部110提供在主体部100的上端，可以形成为向提供在主体部100下端的栽培台130上喷射水的形式。但是，水分供应部110的形式并不局限于上述形式，可以根据主体部100的形状以及栽培台130的提供形式，提供各种形式的水分供应部110。例如，水分供应部110也可以形成为洒水器、喷雾嘴、烟雾发生器等形式。
水分供应部110可以提供一个或多个。水分供应部110的数量可以根据主体部100的尺寸而改变，在相对小尺寸的家庭用植物栽培装置10的情况下，由于主体部100的尺寸小，水分供应部110可以提供一个。相反地，在尺寸相对大的商业用植物栽培装置10的情况下，由于主体部100的尺寸大，水分供应部110可以提供多个。
水分供应部110可以连接于在主体部100提供的水槽或者主体部100外部的水栓。另外，水分供应部110可以还包括过滤装置，以使水中富有的污染物质不提供于种子400。过滤装置可以包括活性炭、无纺织布等过滤器，由此经过过滤装置的水可以是净化的。过滤装置根据情况，可以还包括光照射过滤器，光照射过滤器将紫外线等照射于水，从而能够去除水中存在的细菌、菌、霉菌孢子等。水分供应部110通过包括上述的过滤装置，即使在将通过水分排出部出来的水再利用或者将雨水等直接使用于栽培的情况下，也不用担心主体部100内部以及种子400被污染。
水分供应部110可以包括计时器。由此，即使没有使用者的操作，水分供应部110也可以以已设定的时间间隔将水分供应于种子400。向种子400供应水分的间隔可以根据种子400的种类而改变。在成长需要很多水的植物的情况下，可以以相对短的间隔供应水分，在成长需要较少水的植物的情况下，可以以相对长的间隔供应水分。
从水分供应部110提供的水可以包含植物成长所需的养分。例如，水中可以包含氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、硼(B)、钼(Mo)等植物成长所需的无机元素。例如，可以从水分供应部110供应萨克斯(Sachs)液、诺普(Knop)液、霍格兰氏(Hoagland)液、翰威特(Hewitt)液等。
在栽培台130上提供种子400。栽培台130可以在支承种子400的同时，提供种子400能够成长的养分。因此，栽培台130可以包括种子400成长所需的培养基(Culture Medium)，培养基可以是包含氮(N)、磷(P)、钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、硫(S)、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、硼(B)、钼(Mo)等无机元素的培养基。
因此，栽培台130可以提供为包括培养基和用于容纳培养基的集装箱(Container)的形式。集装箱可以形成为至少一面、例如顶面暴露的箱盒形式。在箱盒形式的集装箱内部可以提供培养基以及种子400。种子400可以根据其种类，提供为埋在培养基中的形式，或者放在培养基表面上的形式。
栽培台130的大小和形式可以根据主体部100的形式以及第一光源部200和第二光源部300的提供形式而不同。栽培台130的大小和形式可以构成为提供在栽培台130上的种子400进入从第一光源部200以及第二光源部300照射的光的照射范围内。由此，即便在栽培台130上提供多个种子400，也能够与种子400的提供位置无关地使得从种子400均匀成长成植物。
第一光源部200向种子400照射第一波段的光。种子400可以得到第一波段的光照射，从而成长。
第一光源部200射出的第一波段可以是可见光波段。由此，种子400可以吸收从第一光源部200射出的第一波段的光而进行光合成。通过光合成，能够从种子400成长植物。
第一光源部200为了如上所述那样射出可见光波段的光，可以包括一个或者多个发光二极管。当第一光源部200包括一个发光二极管时，所述发光二极管可以是射出白色光的发光二极管。当第一光源部200包括多个发光二极管时，多个发光二极管可以分别射出彼此不同波段的光。
当第一光源部200包括多个发光二极管时，多个发光二极管可以包括例如射出红光的发光二极管和射出蓝光的发光二极管。植物可以吸收从所述发光二极管射出的可见光，积极完成光合成。在此情况下，尤其，红光促进植物的光合成，可以促进从种子400成长植物，蓝光可以增强从种子400发芽的植物叶的形状形成和抗环境性。第一光源部200可以包括射出绿光的发光二极管。包含绿光的发光二极管因高透光性而能够提高群落中的植物光合成效率。
当第一光源部200包括如上所述那样射出彼此不同波长的光的多个发光二极管时，发光二极管的构成比例可以根据波长而不同。例如，可以提供为射出红光和蓝光的发光二极管相比射出绿光的发光二极管少。上述的射出红光、蓝光以及绿光的发光二极管的比例可以根据种子400的种类而决定，例如，可以根据作为蓝光受体的隐花色素(cryptochrome)和作为红光受体的光敏色素(phytochrome)的比例，将构成比例提供为不同。或者，也可以将射出各波段光的发光二极管的数量提供为相同，根据植物的种类，按照彼此不同比例驱动发光二极管。
提供于第一光源部200的发光二极管尤其具有在特定波长具有高峰值的波形，因此可以提供与种子400的种类相符的匹配型光照射。由此，通过低电力也能使植物更加快速且茁壮成长。
第一光源部200可以提供于主体部100的顶面，向提供在主体部200底面的种子400照射光。可以考虑第一光源部200的光照射角和提供有种子400的栽培台130的位置，决定第一光源部200在主体部100顶面上的位置。
根据情况，第一光源部200也可以射出红外线(Infra-Red)或者近红外线(NearInfra-Red)波段的光。
第一光源部200可以具有防水结构。由此，即便水溅到第一光源部200，也不存在第一光源部200发生故障的担忧。
第二光源部300朝向种子400射出第二波段的光。第二波段与第一波段不同，可以是约200nm至约400nm。通过向种子400照射所述波长的光，可以增加种子400以及从种子400提供的植物的酚类化合物总量。
第二光源部300射出的光可以包括约275nm波长的光和约295nm波长的光。通过向种子400照射所述光，可以在不影响种子400的成长的情况下提高种子400以及植物的酚类化合物总量和抗氧化活性(Anti-oxidant Capacity)。
第二光源部300为了照射光而可以包括发光二极管。第二光源部300或者第二光源部300中包含的发光二极管可以分别提供多个。在此情况下，多个发光二极管可以射出彼此不同波长的光。例如，可以将第二光源部300构成为一部分第二光源部300或者发光二极管射出约275nm波长的光，其它第二光源部300或者发光二极管射出约295nm波长的光。
第二光源部300可以具有防水结构。由此，即便水溅到第二光源部300，也不存在第二光源部300发生故障的担忧。
种子400提供在主体部100的内部，得到水分、第一波段的光以及第二波段的光供应，从而能够成长。种子400可以是豆科(Fabaceae Family)或者禾本科(Poaceae Family)植物的种子。例如，种子400可以是大豆、绿豆、豌豆、苜蓿、小麦、大麦、水稻、竹子、燕麦、黍、高粱、甘蔗、玉米等的种子。如果是所述豆科和禾本科植物的种子，则在根据本发明的一实施例的植物栽培方法进行栽培时，可以确认到酚类化合物总量或者抗氧化活性非常高。后面说明与此有关的详细内容。
种子400在栽培过程中接收从第二光源部300照射的光。从第二光源部300照射的光可以增加从种子400成长的植物的酚类化合物总量。具体地，从第二光源部300照射的第二波段的光可以促进植物的次级代谢产物的生物合成，提高酚类化合物总量以及抗氧化活性。当向植物照射第二波段的光时，所述波长的光对植物细胞产生DNA-损伤效果，诱发活性氧等破坏机理，由此在细胞以及组织中产生严重损伤。植物为了保护组织细胞，促进能够吸收所述光或者去除活性氧的次级代谢产物的生成。
例如，当所述光施加到从发芽的种子400成长的植物时，激活参与到具有所述活性的次级代谢产物的生物合成中的苯丙氨酸氨裂解酶(Phenylalanine ammonia-lyase)之类酶。由此，促进酚类化合物(Phenolic compounds)的生物合成，其结果，促进植物的抗氧化活性以及缓解因所述光导致的组织损伤。
通过所述方法提供的植物中包含的抗氧化物质可以是酚类化合物(Phenoliccompounds)、维生素类(Vitamin)、类胡萝卜素(Carotenoid)等。
同时，酚类化合物可以包括黄酮类化合物(Flavonoid)、酚酸类化合物(Phenolicacid)、多元酚类化合物(Polyphenol)、芪类化合物(Stilbenoid)、氢化肉桂酸类化合物(Hydrocinnamic acid)、香豆酸类化合物(Coumaric acid)等。
根据本发明的一实施例，通过提供具备主体部100、第一光源部200以及第二光源部300的植物栽培装置10，能够在不受外部环境影响的情况下栽培酚类化合物总量以及抗氧化活性高的植物。同时，符合于种子400的种类，构成分别从第一光源部200和第二光源部300射出的第一波段和第二波段，从而可以按照植物的种类，提供最佳的成长环境。
植物栽培装置可以具有与图1中示出的形状不同的形状。
图2是示意示出本发明的一实施例的植物栽培装置的立体图。
参照图2，本发明的一实施例的植物栽培装置10包括：主体部100，具有能够养植物芽的内部空间；以及第一光源部200，提供在所述主体部100内，射出光。
主体部100在其内部提供空空间，以便在内部提供植物的种子之后，使其能够长成植物芽。主体部100可以提供为能够阻挡外部的光的箱盒形式。在本发明的一实施例中，主体部100可以包括朝上方方向开口的下壳101和朝下方方向开口的上壳103。下壳101和上壳103可以紧固成阻挡外部光的箱盒形态。
下壳101包括底板部和从底板部向上延伸的侧壁部。上壳103包括罩盖部和从罩盖部向下延伸的侧壁部。下壳101和上壳103的侧壁部可以具有彼此匹配紧固的结构。下壳101和上壳103根据使用者的意愿能够紧固或分离，由此，使用者可以打开或者关闭主体部100。
主体部100可以形成为各种形状。例如，可以具有大致直六面体形状，或者圆筒形状。但是，主体部100的形状并不限于此，也可以以与其不同的形状提供。
在本实施例中，主体部100内的空间可以提供一个。但是，其是为了便于说明，可以分离为多个区域。即，在主体部100内可以提供将主体部100内空间分成多个的隔壁。
第一光源部200向主体部100内空间的植物芽提供光。第一光源部200提供在上壳103或者下壳101的内面上。在本发明的一实施例中，第一光源部200可以提供在上壳103的罩盖部上。作为本实施例的一例，示出在上壳103的罩盖部内面上提供第一光源部200，但是并不限于此。例如，在本发明的其它实施例中，第一光源部200可以提供在上壳103的侧壁部上。或者，在本发明的又一其它实施例中，第一光源部200可以提供在下壳101的侧壁部，例如，也可以提供在侧壁部上端。或者，在本发明的又一其它实施例中，第一光源部200也可以提供在上壳103的罩盖部、上壳103的侧壁部、下壳101的侧壁部中的至少一处。
在主体部100内的空间可以提供栽培台130，以使得容易栽培植物，例如容易水培。栽培台130由从主体部100的底板部向上方方向隔开布置的板状的平板131构成。在平板131可以提供一定大小的贯通孔133。栽培台130是用于供在平板131的上面放置禾本科植物种子并使其能够成长的，可以具有多个贯通孔133，以使得在其上面放置禾本科植物种子的状态下供应水时能够排出所供应的水。贯通孔133可以以禾本科植物种子不被向下方扫走的大小提供。例如，贯通孔133的直径可以具有比禾本科植物种子小的大小。栽培台130与下壳101的底板部之间的空间能够作为储存被排出的水的水槽发挥功能。由此，通过栽培台130的贯通孔133向下方排出的水能够储存于下壳101的底板部与栽培台130之间的空间。
但是，根据本发明的一实施例，禾本科植物芽也可以以水栽培以外的方法来栽培，在该情况下，在主体部100内空间中可以提供水、培养基、土等，以便能够供应禾本科植物芽所需的水分及/或养分，此时，主体部100可以作为容器发挥功能。培养基或土等中可以包含种子能够成长的养分，例如钾(K)、钙(Ca)、镁(Mg)、钠(Na)、铁(Fe)等。种子可以根据其种类，以埋入培养基中的形态提供，或者放置于培养基表面上的形态提供。
栽培台130的大小和形式可以根据主体部100的形式及第一光源201和第二光源203的提供形式而不同。栽培台130的大小和形式可以构成为使得提供于栽培台130上的种子进入从第一光源201及第二光源203照射的光的照射范围内。
在主体部100内可以提供向种子供应水分的水分供应部。水分供应部可以构成为提供于主体部100上端、例如上壳103的罩盖部内表面上，向主体部100的栽培台130上喷射水的形态。但是，水分供应部的形态并不限于上述的，可以根据主体部100的形状及栽培台130的布置形态而不同。另外，也可以没有单独的水分供应部，由使用者直接向主体部100内供应水分。以上，观察了本发明的一实施例的简单形式的植物栽培装置。但是，本发明的一实施例的植物栽培装置可以用于商业性植物生产中，进一步详细观察用于商业性植物生产的植物栽培装置的其它形式。
图3是本发明的一实施例的植物栽培装置的截面图。
本发明的一实施例的植物栽培装置10可以以植物生产工厂形式运用。由此，植物栽培装置10可以包括多个栽培台120、第一光源部200及第二光源部300。
如图所示，多个栽培台120、第一光源部200及第二光源部300可以构成多个区域。因此，主体部100可以以包括多个区域(compartment)的结构物的形式提供。
主体部100所包括的多个区域可以分别独立运用。例如，可以在提供于一部分区域的第一光源部200比红光照射更多的青光，在提供于其它区域的第一光源部200比青光照射更多的红光。并且，主体部100的各区域也可以在时间上彼此不同地运用。例如，可以是，在一部分区域，为了使植物401生长，从第一光源部200照射第一波段的光，其它区域，为了提高植物401中酚类化合物总量，从第二光源部300照射第二波段的光。
主体部100所包括的各区域可以各自构成密闭的暗室，以便如上述那样能够独立运用。由此，从提供于任意区域中的第一光源部200及/或第二光源部300射出的光能够不影响其它区域。
提供于主体部100的栽培台120也可以根据植物401的种类包括彼此不同养基。因此，能够按照植物401的种类提供匹配型生长环境。另外，栽培台120可以从主体部100分离。因此，当在一部分栽培台120上成长的植物401到收割阶段时，使用者能够在对植物栽培装置10整体无影响的情况下，仅将提供有栽培完毕的植物401的栽培台120从主体部100分离。
主体部100也可以还包括水分供应部，水分供应部提供于主体部100与栽培台120相连的面，能够向栽培台120所包括的培养基直接供应水。由此，与喷洒形式的水分供应部不同，即使在栽培台120层层堆叠时也能够不影响其它栽培台120而进行水分供应。
第一光源部200可以根据栽培台120的形式提供多个。如上所述，第一光源部200可以包括射出彼此不同波长光的多个发光二极管，上述的发光二极管可以在第一光源部200中以相同比例或不同比例提供。当在第一光源部200中射出彼此不同波长光的发光二极管以相同比例提供时，可以通过控制部调节第一波段，以符合于植物401的种类。由此，能够提供符合于植物401的种类的生长环境。
第二光源部300也可以提供多个。多个第二光源部300可以提供于主体部100内的彼此不同区域，并可以独立驱动。由此，能够仅向生长完毕并处于酚类化合物总量增加阶段的植物401照射第二波段的光。
如上所述，利用植物栽培装置10可以同时栽培多个植物401，可以单独提供符合植物401的种类的成长环境。由此，利用本发明的一实施例的植物栽培装置10，可以同时栽培彼此不同种类的植物401，由此栽培的植物401其酚类化合物总量高。
参照图4a、图4b以及图5，第一光源部200包括：第一光源201，提供可见光波段的光；以及第二光源203，向植物芽提供紫外线波段的光。
第一光源201以及第二光源203可以布置在基板210上。基板210可以是形成有可直接安装第一光源201以及第二光源203的布线或者电路等的印刷电路板，但是并不限于此。基板210只要能够布置第一光源201以及第二光源203即可，对其形状或者结构不作特别限定，也可以进行省略。例如，后述的壳体的上壳等也可以作为基板来使用，可以在上壳上布置第一光源201以及第二光源203。
第一光源201用于向种子照射第一波段的光。第一波段可以对应于可见光波段，种子可以得到第一波段的光照射而成长。种子可以吸收从第一光源201射出的第一波段的光而进行光合成。
图4b是简要示出本发明的一实施例的发光二极管的图。
参照图4，发光二极管可以包括：具备第一半导体层2013、激活层2015及第二半导体层2017的发光构造体；以及连接于发光构造体的第一电极2011及第二电极2019。
第一半导体层2013是掺杂有第一导电型掺杂的半导体层。第一导电型掺杂可以是p型掺杂。第一导电型掺杂可以是Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等。在本发明的一实施例中，第一半导体层2013可以包含氮化物类半导体材料。在本发明的一实施例中，第一半导体层2013的材料可以举出GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN等。
激活层2015提供于第一半导体层2013上，并相应于发光层。激活层2015是通过第一半导体层2013注入的电子(或者空穴)和通过第二半导体层2017注入的空穴(或者电子)彼此相遇通过基于激活层2015的形成物质的能带(Energy Band)的带隙(Band Gap)差而释放光的层。
激活层2015可以通过化合物半导体来实现。激活层2015例如可以通过3族-5族或2族-6族的化合物半导体中至少一个来实现。
第二半导体层2017提供于激活层2015上。第二半导体层2017是含有具有与第一导电型掺杂相反的极性的第二导电型掺杂的半导体层。第二导电型掺杂可以是n型掺杂，第二导电型掺杂例如可以包括Si、Ge、Se、Te、O、C等。
在本发明的一实施例中，第二半导体层2017可以包含氮化物类半导体材料。第二半导体层2017的材料可以举出GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN等。
第一电极2011和第二电极2019可以提供为分别连接于第一半导体层2013和第二半导体层2017的各种形式。本实施例中示出在第一半导体层2013的下方提供第一电极2011而在第二半导体层2017的上方提供第二电极2019，但并不限于此。在本发明的一实施例中，第一电极2011及第二电极2019可以由例如Al、Ti、Cr、Ni、Au、Ag、Ti、Sn、Ni、Cr、W、Cu等各种金属或它们的合金构成。第一电极2011及第二电极2019可以由单层或多层形成。
在本发明的一实施例中，说明了发光二极管提供为垂直式的，但发光二极管并不是必须为垂直式，只要符合本发明的概念，也可以提供为其它类型。
根据本发明的一实施例，为了向式样施加光，作为光源，使用发光二极管，而不是以往的普通灯，从而能够得到如下效果。
根据本发明的一实施例，在将发光二极管用作第一光源201及/或第二光源203的情况下，与从以往普通灯(例如，以往UV灯)射出的光相比，能够特定波长的光提供于植物。与从发光二极管射出的光相比，从以往灯射出的光在宽区域具有宽阔的光谱。由此，在以往的UV灯的情况下，在射出的光的波段中仅分离一部分频带的光并不容易。与其相比，从发光二极管射出的光具有特定波长下的急剧的峰值，与来自以往灯的光相比，提供半幅度非常窄的特定波长的光。由此，容易选择特定波长的光，能够仅将其选择的特定波长的光提供于式样。
另外，在以往灯的情况下，向式样提供光且准确限制光量可能困难，但在发光二极管的情况下，能够明确限制并提供光量。另外，在以往灯的情况下，由于准确限制光量可能困难，照射时间可能还被设定成宽范围，但在发光二极管的情况下，能够以相对短的时间在明确的时间内向式样提供需要的光。
如上所述，在以往灯的情况下，因相对宽范围的波长、宽范围的光量及宽范围的照射时间，难以明确判断光照射量。与其相比，在发光二极管的情况下，因相对窄范围的波长、窄范围的光量及窄范围的照射时间，能够提供明确的光照射量。
除此之外，在以往灯的情况下，接通电源后达到最大光量需要相当长的时间。与其相比，在使用发光二极管的情况下，接通电源后预热(warming-up)时间实质上几乎没有而直接达到最大光量。因此，在发光二极管光源的情况下，当向植物照射特定波长的光时，能够明确控制光的照射时间。
在本发明的一实施例中，第一光源可以射出具有与太阳光类似波段的光以供种子尽可能成长。
图6是示出在本发明的一实施例的栽培装置中当第一光源具有与太阳光类似的波段时从第一光源射出的光的光谱的图。参照图6，第一光源可以射出约380nm至约750nm波段的光。大部分可以对应于可见光波段。即，第一光源对应于射出白光的光源。
第一光源为了射出可见光波段的光，可以包括一个或者多个发光二极管。图中示出第一光源为一个的情况，但是并不限于此，可以提供多个发光二极管。假设提供多个发光二极管时，也可以全部射出相同波段的光，也可以分别射出彼此不同波段的光。例如，多个发光二极管也可以包括射出红光的发光二极管、射出蓝光的发光二极管以及射出绿光的发光二极管中的至少一个。
在本发明的一实施例中，当第一光源如上所述那样包括射出彼此不同波长光的多个发光二极管时，发光二极管的构成比例可以根据波长而不同。例如，射出红光的发光二极管可以相比射出蓝光或者绿光的发光二极管较少提供，也可以提供射出白光的发光二极管。
除此之外，本实施例中的第一光源可以提供植物成长所需的能量。具体地，第一光源可以以光的形式提供植物进行光合成来成长时所需的能量。因此，可以考虑植物的光受体的吸收率来决定第一光源提供的光的波长。例如，第一光源可以射出在主要用于植物光合成的蓝光波段(约440nm至约495nm)以及红光波段(约620nm至约750nm)中具有相对高光强度的光。
但是，第一光源的光射出形式并不限于此，根据情况，从第一光源射出的光可以作为均匀混合整个波段的光的形式，具有与太阳光类似的光谱。但是，本发明的一实施例的第一光源在去除大部分的紫外线波段之后射出的点上，与太阳光存在差异。本发明的一实施例的光源实质上可以射出与可见光的整个波段相对应的具有约380nm至约780nm波段的光。在本发明的一实施例中，与太阳光类似意指以标准化的太阳光光谱为基准时，相比现有技术，重叠面积为预定值以上且与太阳光光谱峰值的偏差(以太阳光光谱的峰值为基准时超过的程度)为预定值以下的情况。例如，在本发明的一实施例中，第一光源可以射出相对于标准化的太阳光光谱的面积具有约55％以上面积的光，第一光的峰值可以具有相对于标准化的太阳光光谱约0.14以下的偏差(deviation)。如此，第一光源具有与太阳光类似的光谱，从而植物芽可以通过有效的光合成茁壮成长。
再次参照图4a、图4b以及图5，第二光源203朝种子射出第二波段的第二光。
第二波段与第一波段不同，可以是约250nm至约380nm的紫外线波段。在本发明的一实施例中，第二光可以对应于UV-A、UV-B以及UV-C中的至少一种。在本发明的一实施例中，第二光源203可以射出具有255nm、275nm、285nm、295nm、315nm、335nm以及365nm的峰值波长的光中的至少一种光。
在本发明的一实施例中，第二光源203例如可以射出约270nm至约300nm波段的光，在本发明的一实施例中，可以射出具有275nm、285nm以及295nm峰值波长的光中的任一种光。在本发明的一实施例中，第二光源203可以射出具有285nm波段峰值波长的光。
第二光源203为了射出紫外线波段的光，可以包括一个或者多个发光二极管。图中示出第二光源203为一个的情况，但是并不限于此，可以提供多个发光二极管。假设提供多个发光二极管时，也可以全部射出相同波段的光，也可以分别射出彼此不同波段的光。例如，可以将第二光源203构成为一部分第二光源203或者发光二极管射出约275nm波长的光，其它第二光源203或者发光二极管射出约285nm波长的光。
第二光源203用于通过向植物芽照射紫外线波段的光，增加植物中的抗氧化物质的含量。通过向植物以预定程度的强度照射第二光源203射出的光预定时间，能够增加种子以及植物芽的抗氧化物质的含量。
在本发明的一实施例中，除第一光源201及/或第二光源203之外，也可以进一步提供射出红外线(Infra-Red)或者近红外线(Near Infra-Red)波段的光的光源。或者，也可以第一光源201除可见光波段的光之外，射出红外线或者近红外线波段的光。
在本发明的一实施例中，在所述第一光源201及/或第二光源203可以有线或者无线连接用于控制第一光源201和第二光源203的工作与否的控制部220。
在控制部220连接用于向控制部220供应电源的电源供应部230。电源供应部230可以通过控制部220或者与第一光源部200直接连接，向第一光源部200供应电源。
控制部220可以控制第一光源201及/或第二光源203的开启/关闭，以使第一光源201和第二光源203在预定区间以预定强度射出光。为了将植物芽栽培为能够含有最大限度的抗氧化物质，可以使第一光源201和第二光源203分别单独工作。
控制部220可以分别单独控制第一光源201和第二光源203，以在预定的波段按照预定的射出次数等射出第一光及/或第二光。另外，当第一光源201及/或第二光源203包括多个发光二极管时，可以单独控制各自发光二极管。
在本发明的一实施例中，当壳体被分成多个区域时，第一光源201及/或第二光源203可以以多个数量提供在多个区域。在此情况下，控制部220可以单独控制与各个区域相对应的第一光源201及/或第二光源203，以使光以各种各样照射到多个区域。例如，在一部分区域，为了使植物芽成长，可以从第一光源201照射第一波段的光，而在其它区域，为了提高植物芽的抗氧化物质的含量，可以从第二光源203照射第二波段的光。壳体中包含的各区域可以各自构成密闭的暗室，以使得如上所述那样能够单独运行。由此，从提供在任意区域内的第一光源201及/或第二光源203射出的光可以不影响其它区域。
在本发明的一实施例中，控制部220可以根据预设的程序，或者根据使用者的输入，控制第一光源201和第二光源203的工作与否。例如，控制部220可以依次使所述第一光源201以及第二光源203不工作第一时间，使所述第一光源201工作第二时间，使所述第二光源203工作第三时间。或者，使用者可以在第一时间至第三时间的时间段，手动输入第一光源201及/或第二光源203的光强度等。
根据本发明的一实施例，控制部220除第一光源201及/或第二光源203之外，也可以与水分供应部连接。控制部220可以控制通过水分供应部提供的水分的量或者提供水分的时间等。
例如，无需使用者的操作，控制部220也能控制水分供应部以预设的时间间隔向种子供应水分。向种子供应水分的间隔可以根据种子的种类而不同。当成长需要大量水的植物时，可以以相对短的间隔或持续供应水分，当成长需要少量水的植物时，可以以相对长的间隔供应水分。
在本发明的一实施例中，布置在栽培台内的种子可以是禾本科植物的种子。例如，布置在栽培台内的种子可以是大麦、小麦、燕麦、水稻、黍、高粱、甘蔗、玉米等的种子。但是，种子的种类并不限于此。
根据本发明的一实施例，通过提供上述植物栽培装置，能够在不受外部环境影响的情况下获得抗氧化物质含量高的植物。
本发明的一实施例的植物栽培装置不仅是用于栽培相对少量植物的家庭用或者个人用栽培装置，也可以以用于获得大量植物的大型工厂、即植物生产工厂形式运行。由此，植物栽培装置可以包括多个栽培台、第一光源、第二光源以及水分供应部(未图示)。
在本发明的一实施例中，在以植物生产工厂形式运用的植物栽培装置中，可以对控制部220追加性布置各种传感器(例如，温度传感器，湿度传感器，光量传感器等)，控制部220接收传感器的数据传送而能够整体或单独控制第一光源部201、第二光源部203及水分供应部等。具备这种植物栽培系统的栽培装置也可以直接或者在远距离异地通过有线、无线或网络手段等收发数据，也可以通过额外的显示器显示来自各种传感器、第一光源部201、第二光源部203及水分供应部的数据。使用者可以检验这种数据后通过控制部220进行指示，以便实现最佳条件。
如上所述，利用本发明的一实施例的植物栽培装置，能够大量且容易栽培免疫性提高的植物。另外，利用本发明的一实施例的植物栽培装置，能够同时栽培多个植物，且单独提供符合植物种类的成长环境。由此，利用本发明的一实施例的植物栽培装置，能够同时栽培彼此不同种类的植物，由此栽培出的植物其免疫性高。
以上，针本发明的一实施例的植物栽培装置进行了观察。以下，对利用上述植物栽培装置的植物栽培方法进行详细说明。
图7是示出本发明的一实施例的植物栽培方法的顺序图。
根据图7，首先，使提供在主体部中的种子发芽第一时间(P1)(S100)。
发芽(germination)意指从种子生长出植物，幼苗(seedling)意指发芽的植物的幼小阶段。
发芽条件可以根据种子的种类而不同，因此可以将主体部内部设定为符合种子的发芽条件第一时间(P1)。例如，当发芽需要光的光发芽种子时，可以利用第一光源部向种子照射光第一时间(P1)。当光发芽种子时，第一光源部尤其可以向种子照射红光。红光可以将种子中的光敏色素(phytochrome)从红光吸收型(Pr)转换为近红外线吸收型(Pfr)，近红外线吸收型光敏色素(Pfr)在增加赤霉素(gibberellin)含量的同时，减少诱发种子休眠的脱落酸含量。由此，可以通过红光促进发芽。相反地，当发芽时不需要光的暗发芽种子时，可以将主体部内部保持暗室那样第一时间(P1)。
在发芽阶段，可以通过水分供应部增加水分供应量。这是因为，种子为了开始细胞代谢和成长，需要吸收充分量的水。因此，可以在发芽阶段集中供应水分，以便能够使种子吸收充分的水或者浸润(imbition)种子。
在发芽阶段，主体部内部可以保持约20度至约30度。在所述范围内，可以促进种子发芽。主体部为了保持所述温度，可以包括各种形式的温度调节装置。
执行发芽过程的第一时间(P1)可以根据植物的种类而不同。因此，使用者或者控制部可以根据所要栽培的植物的种类，将第一时间(P1)调整为不同。
接着，向发芽的种子照射第一波段的光(S200)。
可以向发芽的种子照射第一波段的光第二时间。通过向发芽的种子照射第一波段的光，可以从种子成长植物。第一波段可以是可见光波段，可以根据情况，包括近红外线波段。第一波段可以如前面所述那样根据栽培的植物种类而不同。
可以向发芽的种子以约50μmol/m2s至约300μmol/m2s的光量照射第一波段的光。同时，一部分农作物是可以向发芽的种子以约50μmol/m2s至约70μmol/m2s的光量照射第一波段的光。
当第一波段的光的光量不满约50μmol/m2s时，通过第一波段的光不能充分生成叶绿素以及进行光合成，植物成长可能变慢。相反地，当第一波段的光的光量超过作为光饱和点即约300μmol/m2s时，被照射植物可利用光量以上的光，植物可能枯死。但是，光饱和点会按照农作物以及成长阶段而不同。例如，一部分豆科和禾本科植物幼苗其光饱和点会是约70μmol/m2s。由此，第一波段的光可以照射约50μmol/m2s至约70μmol/m2s的光量。
第一波段的光所照射的第二时间可以根据植物的种类而不同。因此，使用者或者控制部可以根据所要栽培的植物的种类，将第二时间调整为不同。
接着，向从种子成长的植物照射第二波段的光(S300)。
可以向植物照射第二波段的光第三时间。通过向植物照射第二波段的光，可以增加植物中酚类化合物总量。
在收割从种子成长的植物之前，可以向植物照射第二波段的光第三时间。因此，可以从收割时点开始逆运算，植物接收光第三时间，由此，促进植物中的次级代谢，能够增加酚类化合物总量。
可以向种子或者植物以约5μW/cm2至15μW/cm2的量照射第二波段的光。通过接收上述范围的光量，能够在不使植物细胞损伤/变形的情况下能提高酚类化合物总量。例如，当向种子或者植物照射不满约5μW/cm2的光量的光时，施加于植物细胞的应激微弱，因此可能不充分产生用于生产抗氧化物质的毒物兴奋(Hormesis)效应。相反地，当向种子或者植物照射超过约15μW/cm2的光量的光时，植物细胞可能损伤/变形。
第二波段的光的强度并不是在所有波段相同。可以根据植物的种类，在所述约200nm至约400nm波长的光中，提高特定波段的光的强度。例如，当植物为小麦时，在约200nm至约400nm波段中，尤其可以提高约295nm波长的光的强度。由此，可以按照植物的种类进行匹配型光照射，可以使植物中的酚类化合物总量最大化。
根据本发明的一实施例，可以使植物的种子依次发芽、成长，促进植物中的次级代谢。由此，也可以从市售的普通种子获得酚类化合物总量以及抗氧化活性高的植物。
以上，对根据本发明的一实施例栽培植物的方法进行了简单说明。根据本发明的一实施例，无需使用者操作就能自动栽培植物，以下，对用于无需使用者操作就能栽培植物的方法进行更详细的说明。
图8是示出本发明的一实施例的植物栽培方法的顺序图。
根据本发明的一实施例，通过控制部操作植物栽培装置，控制部无需使用者的干涉，也能按照本发明的一实施例的植物栽培方法栽培植物。
首先，当种子提供于植物栽培装置时，控制部将种子从第一时点(T1)开始保持为发芽条件(S101)。第一时点(T1)可以是在本发明的一实施例的植物栽培装置中放入种子，使用者实施用于开始栽培的动作的时点。例如，用于开始栽培的动作可以是开启植物栽培装置的电源，按压栽培开始按钮的行为等。
植物的发芽条件如上所述那样会根据植物的种类而不同，因此控制部可以从数据库获取与植物的种类相符的发芽条件来适用。
接着，控制部比较当前时刻(T)和第一时点(T1)之差、即从第一时点(T1)到当前时刻(T)为止所经过的时间和第一时间(P1)(S102)。第一时间(P1)是植物发芽所需的时间，当从第一时点(T1)经过第一时间(P1)时，控制部判断为完成种子发芽。
如前面所述，由于第一时间(P1)可以根据植物的种类而不同，控制部可以根据植物的种类而将第一时间(P1)构成为不同。例如，当植物为禾本科或者豆科植物时，第一时间(P1)可以是约72小时。
接着，当当前时刻(T)和第一时点(T1)之差为第一时间(P1)以上时，控制部进行向种子照射第一波段的光的控制(S201)。此时，控制部进行第一光源部照射第一波段的光的控制的时点为第二时点(T2)。相反地，当当前时刻(T)和第一时点(T1)之差小于第一时间(P1)时，控制部使植物栽培装置内部持续保持发芽条件。
如前面所述，第一波段的光可以是可见光波段，根据情况，可以包括近红外线波段。通过照射第一波段的光，可以从发芽的种子成长植物。因此，可以配合植物种类控制第一波段的光，以能够提高植物的成长率。控制部可以从数据库获取与植物种类相匹配的第一波段信息，按照其控制第一光源部。
控制部可以根据时间，将第一光源部照射的第一波段以及光量控制为不同。例如，在第一光源部开始照射光时即植物的成长初期阶段，第一波段以及光量可以与在植物成长结束阶段中的第一波段以及光量不同。由此，可以根据植物的成长阶段，照射最佳的光。
并不是一定要连续照射第一波段的光第二时间(P2)。控制部可以控制第一光源部打开/关闭(On/Off)第二时间(P2)。由此，可以如日出日落的野生环境，构成植物栽培装置内部环境。例如，第一光源部在第二时间(P2)中射出第一波段的光的时间和不射出光的时间的比可以是约1:1至约2:1。由此，可以在植物栽培装置内构成与一天中太阳有规则地升起并落下的野生环境类似的环境。通过构成与野生环境类似的环境，可以使植物在植物栽培装置内均匀保持光合成和呼吸。
接着，控制部判断当前时刻(T)和第二时点(T2)之差、即从第二时点(T2)开始到当前时刻(T)为止所经过的时间是否为第二时间(P2)以上(S202)。第二时间(P2)是植物的成长所需的时间，若没有经过第二时间(P2)，则控制部判断为植物未成长到所期望阶段。但是，第二时间(P2)并不是植物完全成长所需的时间。例如，想要在新芽阶段收割植物时，第二时间(P2)可以是发芽的种子长到新芽为止所需的时间。
第二时间(P2)可以根据植物的种类而不同，控制部可以从数据库获取与植物的种类相符的第二时间(P2)来适用。
接着，当当前时刻(T)和第二时点(T2)之差为第二时间(P2)以上时，控制部进行第二光源部向种子照射第二波段的光的控制(S301)。此时，控制部进行第二光源部照射第二波段的光的控制的时点是第三时点(T3)。相反地，当当前时刻(T)和第二时点(T2)之差小于第二时间(P2)时，控制部进行第二光源部继续照射第一波段的光的控制。
如前面所述，第二波段可以是约200nm至约400nm。通过照射所述光，可以促进植物的次级代谢，提高植物中酚类化合物总量。
接着，控制部判断当前时刻(T)和第三时点(T3)之差、即从第三时点(T3)开始到当前时刻(T)为止所经过的时间是否为第三时间(P3)以上(S302)。当从第三时点(T3)开始到当前时刻(T)为止所经过的时间为第三时间(P3)以上时，控制部中断从第二光源部射出第二波段的光。相反地，当从第三时点(T3)开始到当前时刻(T)为止所经过的时间不满第三时间(P3)时，控制部控制第二光源部继续射出第二波段的光。
第三时间(P3)可以是约48小时以下。当第三时间(P3)超过48小时时，向植物施加所需以上的应激而可能植物细胞变形或者植物枯死。控制部控制第三光源部照射光仅第三时间(P3)，从而不存在发生上述问题的余地。
第二光源部射出第三时间的光的强度可以根据波长而不同。控制部可以根据植物的种类，在所述约200nm至约400nm波长的光中提高特定波长的光的强度。由此，可以按照植物的种类进行匹配型光照射，可以使植物中的酚类化合物总量最大化。
由于第三时间(P3)是在收割植物之前提供，基于第二波段的光的植物的次级代谢可以在植物成长到所希望阶段之后进行。由此，可以减少因照射第二波段的光而阻碍植物成长的担忧。
接着，收割植物(S303)。此时，可以利用收割装置，收割装置是在经过第三时间(P3)之后，将植物从水分隔离。由此，可以阻止植物相比目标过度成长。收割后的植物可以通过收割装置移动到植物栽培装置内单独的空间。由此，可以阻止收割后的植物过度成长或者收割后吸收第二波段的光而变形。
根据本发明的一实施例，即便使用者不插手栽培过程，也可以按照预设定的基准栽培酚类化合物总量高的植物。由此，即便对植物栽培没有知识的使用者，也能够容易栽培、收割酚类化合物总量高的植物。
以上，对用于栽培酚类化合物总量高的植物的植物栽培装置、植物栽培方法进行了说明。以下，通过数据更详细说明通过本发明的一实施例的植物栽培装置和植物栽培方法能够获得的植物的酚类化合物总量以及抗氧化活性。
下表1至表5是对豆科植物和禾本科植物，不同设置照射与否第二波段的光(275nm/295nm)而栽培植物的。植物栽培条件如下。
[表1]
Figure BDA0002340366840000251
[表2]
Figure BDA0002340366840000252
[表3]
Figure BDA0002340366840000253
[表4]
Figure BDA0002340366840000254
[表5]
Figure BDA0002340366840000255
Figure BDA0002340366840000261
在实施例和比较例中，除照射与否第二波段的光之外，植物栽培条件都相同。实施例和比较例的植物是在暗室条件下发芽约72小时，利用白色发光二极管光源成长约144小时。白色发光二极管光源被在约144小时中以2:1控制工作时间和非工作时间。即，在24小时中，白色发光二极管工作约16小时，白色发光二极管关闭约8小时，并反复其，使植物成长约144小时。白色发光二极管在工作时以约60μmol/m2s的光量照射光。植物栽培装置内部保持约24℃、相对湿度70±5％。同时，实施例的植物在收割前24小时得到第二波段的光照射。以约10μW/cm2的光量照射第二波段的光。比较例的植物没有得到第二波段的光照射。
下表6至表8是测定实施例和比较例的植物中含有的酚类化合物(PhenolicCompound)的总量的。确认了以比较例1A～1E为基准时，实施例1A～1E和实施例2A～2E中包含的酚类化合物量再增加多少。
[表6]
Figure BDA0002340366840000262
[表7]
Figure BDA0002340366840000263
[表8]
Figure BDA0002340366840000264
[表9]
Figure BDA0002340366840000271
[表10]
Figure BDA0002340366840000272
参考表6至表10，当将实施例1A～1E和实施例2A～2E与一般没有得到第二波段的光照射的比较例1A～1E进行比较时，可以确认到植物中酚类化合物总量增加。当将绿豆与没有得到第二波段的光照射的比较例1A进行比较时，可以确认到在接收约275nm波长的光的实施例2A中，酚类化合物总量增加约9.8％。
当将豌豆与没有得到第二波段的光照射的比较例1B进行比较时，在接收约295nm波长的光的实施例1B中，可以确认到酚类化合物总量增加约12.7％，在接收约275nm波长的光的实施例2B中，可以确认到酚类化合物总量增加约18.9％。
当将苜蓿与没有得到第二波段的光照射的比较例1C进行比较时，在接收约295nm波长的光的实施例1C中，可以确认到酚类化合物总量增加约18.6％，在接收约275nm波长的光的实施例2C中，可以确认到酚类化合物总量增加约19.0％。
当将小麦与没有得到第二波段的光照射的比较例1D进行比较时，在接收约295nm波长的光的实施例1D中，可以确认到酚类化合物总量增加约26.0％，在接收约275nm波长的光的实施例2D中，可以确认到酚类化合物总量增加约21.6％。
当将大麦与没有得到第二波段的光照射的比较例1E进行比较时，在接收约295nm波长的光的实施例1E中，可以确认到酚类化合物总量增加约25.7％，在接收约275nm波长的光的实施例2E中，可以确认到酚类化合物总量增加约33.9％。
由此，可以确认到当豆科和禾本科植物接收第二波段的光时，酚类化合物总量大量增加。尤其，当实施例2A、实施例1B、实施例2B、实施例1C、实施例2C、实施例1E、实施例2E时，可以确认到酚类化合物总量统计上显著增加。
接着，为了确认酚类化合物总量之差实际上是否表现为抗氧化活性(AntioxidantCapacity)之差，进行了抗氧化活性测定试验。抗氧化活性通过利用ABTS(2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸，2,2'-azino-bis(3-ethylbenzothiazoline-6-sulphonicacid))的ABTS测定法来测定。呈现绿色的ABTS自由基阳离子与抗氧化物质相遇而还原为无色的中性形式，抗氧化物质越多，ABTS自由基阳离子还原为无色的中性形式的量增加，ABTS呈现的绿色越浅。因此，将使实施例和比较例的植物提取液与ABTS溶液反应后，通过分光光度法(Spectrophotometric)分析ABTS溶液的颜色变化，从而对比于抗氧化物质Trolox(6-羟基-2,5,7,8-四甲基色烷-2-羧酸)的抗氧化活性而测定抗氧化活性。
下表11至表15是测定实施例和比较例的植物的抗氧化活性的。确认了以比较例1A～1E为基准时，实施例1A～1E和实施例2A～2E的抗氧化活性再增加多少。
[表11]
Figure BDA0002340366840000281
[表12]
Figure BDA0002340366840000282
[表13]
Figure BDA0002340366840000283
Figure BDA0002340366840000291
[表14]
Figure BDA0002340366840000292
[表10]
Figure BDA0002340366840000293
当将绿豆与没有得到第二波段的光照射的比较例1A进行比较时，在接收约295nm波长的光的实施例1A中，可以确认到抗氧化活性增加约20.6％，在接收约275nm波长的光的实施例2A中，可以确认到抗氧化活性增加约34.5％。当将豌豆与没有得到第二波段的光照射的比较例1B进行比较时，在接收约295nm波长的光的实施例1B中，可以确认到抗氧化活性增加约20.8％，在接收收约275nm波长的光的实施例2B中，可以确认到抗氧化活性增加约23.4％。
当将苜蓿与没有得到第二波段的光照射的比较例1C、实施例1C和实施例2C进行比较时，可以确认到抗氧化活性没有实质性变化。
当将小麦与没有得到第二波段的光照射的比较例1D进行比较时，在接收约295nm波长的光的实施例1D中，可以确认到抗氧化活性增加约32.7％，在接收约275nm波长的光的实施例2D中，可以确认到抗氧化活性增加约39.5％。
当将大麦与没有得到第二波段的光照射的比较例1E进行比较时，在接收约295nm波长的光的实施例1E中，可以确认到抗氧化活性增加约46.2％，在接收约275nm波长的光的实施例2E中，可以确认到抗氧化活性增加约46.2％。
由此，可以确认到当豆科和禾本科植物时，一般来说酚类化合物总量带来抗氧化活性实际增加。尤其，当实施例1A、实施例2A、实施例1B、实施例2B、实施例1E、实施例2E时，可以确认到酚类化合物总量统计上显著增加。
图9是依次示出本发明的一实施例的栽培方法的顺序图。
参照图9，根据本发明的其它实施例，包括使植物的种子发芽(S11)，使发芽的所述种子成长为新芽(S13)，向植物照射紫外线波段的光(S15)，使所述植物的新芽成长的步骤(S17)。此时，使植物的新芽成长的步骤是使新芽成长为成体，意指包括使新芽成长为成体之前的特定状态为止的所有阶段。使植物的新芽成长的步骤(S17)可以考虑植物的种类，将其时间进行不同设置。
植物的发芽可以是通过在本发明的一实施例的栽培装置放入大麦种子，在暗条件下供应水分的方法进行。在本发明的一实施例中，在暗条件下向植物的种子供应水分约1天至5约天。例如，通过在保持暗条件下向种子供应水分3天，使植物发芽。
为了使植物的种子发芽，可以在纯净水浸泡植物的种子预定时间以上。这是为了使种子吸收充分的水，由此，可以在发芽阶段向种子供应水分。发芽条件可以根据种子的种类而不同，因此在第一时间期间，可以将种子周围的条件设定为符合种子的发芽条件。例如，当发芽不需要光的暗发芽种子时，在第一时间期间，可以将壳体内部如暗室那样保持，在种子发芽时，壳体内可以保持暗条件。
在发芽阶段，为了使植物的种子发芽，可以保持为具有适当的温度和湿度。为了保持植物的种子周围所述温度，可以使用各种形式的温度调节装置、例如加热器及/或散热器。
在发芽阶段，可以通过水分供应部等向种子供应水分。这是因为种子为了开始细胞代谢和成长而需要吸收充分量的水。因此，可以在发芽阶段集中水分供应，以便能够使种子吸收充分的水或者浸润(imbition)种子。在此，所述水分可以以纯净水提供。
接着，使发芽的种子成长为新芽，向新芽照射紫外线波段的光。在此，可以在用于使种子成长为新芽的过程中，一同进行向新芽照射紫外线波段的光的过程。对此进行说明则如下。
为了使发芽的所述种子成长为植物，可以进行暗条件或者亮条件，或者反复暗条件或者亮条件。在本发明的一实施例中，可以亮条件保持第一时间，暗条件保持第二时间，并可以反复处理这种亮条件和暗条件。换句而言，照射所述第一波段的光的第二时间也可以是连续的，但可以具有亮和暗反复的光周期，在此情况下，以亮条件状态保持一定时间，且以暗条件状态保持其它一定时间。亮条件和暗条件一般可以以24小时为基准反复预定次数。例如，以24小时为基准，亮条件可以持续14小时至18小时，暗条件可以在6小时至10小时内进行反复。在本发明的一实施例中，光周期可以构成为以24小时为基准而反复亮条件16小时和暗条件8小时，光周期可以反复约4天至10天。在本发明的一实施例中，可以按照亮条件约16小时而暗条件约8小时进行，可以反复这种亮条件和暗条件状态7天。
在本发明的一实施例中，在暗条件时，第一光源和第二光源全部关闭，在亮条件时，第一光源开启。在亮条件时，第一光可以向植物的新芽以约60μmol/m2s的光量照射，第二光可以以10μW/cm2的能量照射。第一光的光量是用于诱发植物新芽的光合成以及成长。
在此，在亮条件内消耗第一时间期间，第二光源可以以一定用量保持开启一定时间。在第一光源开启时，第二光源可以以与第一光源相同的时间，或者比第一光源短的时间射出光。或者，第二光源可以按照预定模式反复开启和关闭一定时间。换句而言，在第一光源开启时，第二光源可以周期性射出光。在此，第二光源的照射周期可以以各种形式形成，可以具有配合一定时间设定开启和关闭的反复模式。第二光的照射可以是连续的，但是即便连续，可以在一周内限度上进行照射。
但是，第二光源的照射量限定在不对植物带来损伤程度的用量。例如，在本发明的一实施例中，第二光源可以以最大13.44kJ/m2s的用量照射光。第二光源还可以向植物施加1.08kJ/m2s以上用量的光，以使得能够在植物中生成充分量的抗氧化物质。
接着，可以使移植的植物成长为成体。在此，第二光的照射、即紫外线照射可以在从种子发芽之后至成为成体为止的期间内执行。但是，本发明的一实施例并不限于此。
在本发明的一实施例中，可以省略将新芽栽培成成体的步骤，可以在新芽以抗氧化物质含量高的状态成长为成体之前进行采摘。
通过上述方法，能够获得抗氧化物质含量增加的植物。尤其，可以通过上述方法获得抗氧化性物质含量增加的禾本科植物。由此，禾本科植物本身含有多的抗氧化性物质，从而禾本科植物的免疫性变高，可以获得不容易感染到细菌或者微生物等的高质量的植物。对这种细菌或者微生物等的感染变少，从而能够减少因喷洒农药导致的制剂费用、商品性降低、环境污染、作业人员处于危险等。除此之外，当人摄入这种禾本科植物时，由于抗氧化性物质含量高，还能够获得防止人体内细胞老化的效果。例如，抗氧化物质高的大麦新芽可以在采摘后被人摄入，或者另外加工而用作各种食品的材料之后被人摄入。
当通过上述方法栽培禾本科植物时，禾本科新芽中的抗氧化物质增加，说明对其的试验例。
试验例1.抗氧化物质的总量确认方法
抗氧化物质是通过确认酚类化合物总量的形式进行的。
为了确认酚类化合物的总量，在采摘禾本科植物的新芽(大麦新芽或者小麦新芽等)之后，对采摘的新芽进行冷冻干燥以及粉碎。将粉碎的试样放入0.09g去离子水和8mL的80％丙酮中之后，均匀搅拌，之后进行超声波处理15分钟。接着，将试样在-20℃的暗条件下保持12小时以上并提取。将提取的试样放入离心分离器(RCF3000/RPM1350)离心分离2分钟之后，在新的试管依次添加135μL蒸馏水、750μL的10％福林酚(Folin-Ciocalteu)试剂、50μL的试样以及600μL的7.5％Na2CO3。之后，均匀搅拌10秒之后，在45℃的恒温水槽反应15分钟，之后进行充分冷却。之后，将1mL的充分冷却的试样移到容器中，利用765nm的分光光度计测定了吸光度。此时，稀释1mg/mL的没食子酸(gallic acid)，制备出0.4/0.35/0.3/0.25/0.2/0.15/0.1/0.05mg/ml的没食子酸溶液，测定其吸光度来制作出基准曲线，从而测定禾本科植物中酚类化合物的总量。
试验例2.根据第二光波长的抗氧化物质增加量
为了确认根据第二光波长的禾本科植物的抗氧化物质增加量，准备禾本科植物的种子(大麦种子或者小麦种子)，在暗条件下使种子发芽。为了使种子发芽，保持暗条件3天。之后，1天中设定亮条件为16小时，暗条件为8小时，将亮条件和暗条件反复7天。此时，在暗条件时，第一光以及第二光全部关闭，在亮条件时，第一光保持开启。在此，在亮条件时，第二光具有275nm、285nm以及295nm的峰值波长，周期性反复开启和关闭。当第二光使用具有275nm、285nm以及295nm的峰值波长的光源时，对应于第一至第三实施例，当不施加第二光时，对应于比较例。在本试验中，比较例以及实施例1至3除施加的波长之外，全部条件保持相同。
图10是示出根据第二光波长的酚类化合物的量的曲线图。参照图10，与比较例相比，在实施例1至3中酚类化合物的量全部显著增加。即，在实施例1至3中，酚类化合物的总量相比比较例全部增加20％以上。尤其，当实施例2时，酚类化合物的量相比对照组，比实施例1以及实施例3还显著增加，当第二光具有275nm以及295nm的峰值波长时，酚类化合物的总量相比比较例增加约23％，而在285nm中酚类化合物总量相比比较例增加约38％。
由此，可以确认到通过照射第二光，酚类化合物的总量显著增加，尤其可以确认到通过照射具有285nm的峰值波长的第二光，酚类化合物的总量进一步显著增加。
试验例3.根据紫外线用量的大麦新芽的损伤与否
为了掌握当第二光为285nm的峰值波长时有效用量的范围，确认了对用量的大麦新芽的损伤与否。
图11是以与试验例2的条件相同的条件进行且对第二光在285nm具有峰值波长的光仅将其用量提供为不同而施加于大麦新芽之后拍摄大麦新芽的相片。图11的各相片中记载的数值意指施加于各大麦新芽的第二光的用量。
参照图11，当第二光的施加量为13.44kJ/m2s以下时，没有发现与向大麦新芽不施加第二光的情况在外观上的差异。由此，可以确认到当第二光的施加量为13.44kJ/m2s以下时，大麦新芽几乎不受第二光的施加影响。但是，当第二光的施加量为15.12kJ/m2s以上时，可以确认到从大麦新芽的各叶片端部开始发生枯死而变为黄色。
由此，可以确认到当施加第二光时，有必要以约14kJ/m2s以下的用量施加。
试验例4.根据紫外线用量的大麦新芽中抗氧化物总量
图12是示出以与试验例2的条件相同的条件进行且对第二光在285nm具有峰值波长的光仅将其用量提供为不同并施加于大麦新芽之后其大麦新芽中含有的总酚类化合物总量的图。在图12中，如试验例3那样，当用量超过约14kJ/m2s时，是发生大麦新芽枯死等对第二光产生灾害的状况，因此排除用量超过约14kJ/m2s的情况，而仅示出约14kJ/m2s以下的情况。
参照图12，当第二光的施加量为约14kJ/m2s以下时，酚类化合物的总量相比比较例都增加。除此之外，当第二光的施加量为约3kJ/m2s以上且约14kJ/m2s以下时，酚类化合物的总量相比比较例都显著增加。尤其，当向大麦新芽以8.64kJ/m2s的用量施加第二光时，酚类化合物的总量相比比较例显示进一步更显著高的值。
试验例5.根据紫外线用量的小麦新芽的损伤与否
为了掌握当第二光为285nm的峰值波长时有效用量的范围，确认了对用量的小麦新芽的损伤与否。
图13是以与试验例2的条件相同的条件进行且对第二光在285nm具有峰值波长的光仅将其用量提供为不同而施加于小麦新芽之后拍摄小麦新芽的相片。图13的各相片中记载的数值意指施加于各小麦新芽的第二光的用量。
参照图13，当第二光的施加量为约13.4kJ/m2s以下时，没有发现与向小麦新芽不施加第二光的情况在外观上的差异。由此，可以确认到当第二光的施加量为13.4kJ/m2s以下时，小麦新芽几乎不受第二光的施加影响。由此，可以确认到有必要以约13.4kJ/m2s以下的用量施加第二光。
试验例6.根据紫外线用量的小麦新芽中抗氧化物总量
图14是示出以与试验例2的条件相同的条件进行且对第二光在285nm具有峰值波长的光仅将其用量提供为不同并施加于小麦新芽之后其小麦新芽中含有的总酚类化合物总量的图。在图14中，如试验例5那样，当用量超过约13.4kJ/m2s时，是发生小麦新芽枯死等对第二光产生灾害的状况，因此排除用量超过约13.4kJ/m2s的情况，而仅示出约13.4kJ/m2s以下的情况。
参照图14，当第二光一天的累积照射量为约2.02kJ/m2以下时，可以确认到小麦新芽中的酚类化合物的量没有实质性增加。具体地，可以确认到没有照射第二光的小麦新芽中酚类化合物的量和在一天内照射约2.02kJ/m2的第二光的小麦新芽中酚类化合物的量都为约13mg/g DW左右。
当向小麦新芽照射的第二光一天内的累积照射量超过13.4kJ/m2时，可以确认到小麦新芽中酚类化合物的量反而会减少。具体地，当向小麦新芽一天内照射约13.4kJ/m2的第二光时，可以确认到小麦新芽中酚类化合物的量为约14mg/g DW左右。其与向小麦新芽一天内照射约4.03kJ/m2的第二光或者照射约8.06kJ/m2的情况相比，小麦新芽中提供的酚类化合物的量相对少的数值。
上述倾向是在启示为了通过UV照射提高小麦新芽中次级代谢产物的量，UV累积照射量需要达到临界值以上。另外，随着增加UV累积照射量，在新芽产生UV导致的灾害，因此启示当UV累积照射量达到一定水准以上时，酚类化合物在内的新芽中有用物质会被UV破坏。
因此，为了提高小麦新芽中酚类化合物的总量，优选的是将一天内的第二光累积照射量设定为约4.03kJ/m2至约13.4kJ/m2之间。
以上，尽管说明了本发明的优选实施例，所属技术领域中熟练人员或所属技术领域中具有通常知识的人能够知晓在不脱离本申请的权利要求书中记载的本发明的构思及技术领域的范围内能够对本发明进行各种修改及变更。
因此，本发明的技术范围不限于记载于说明书的详细说明的内容，而应通过权利要求书来确定。

Claims (20)

1.一种植物栽培光源，包括：
第一光源，射出第一波段的第一光；以及
第二光源，射出与所述第一波段不同的第二波段的第二光，
所述第二波段包括紫外线波段，
在所述第一光源射出所述第一光的期间，所述第二光源相对于所述第一光源独立地驱动并决定是否射出所述第二光。
2.根据权利要求1所述的植物栽培光源，其中，
所述第一光源在亮条件下开启以射出所述第一光，而在暗条件下关闭。
3.根据权利要求2所述的植物栽培光源，其中，
所述第二光源在所述亮条件下开启以射出所述第二光，或者关闭以不射出所述第二光。
4.根据权利要求2所述的植物栽培光源，其中，
所述亮条件和所述暗条件以一天为单位反复。
5.根据权利要求2所述的植物栽培光源，其中，
所述亮条件和所述暗条件的比为1:1至2:1。
6.根据权利要求1所述的植物栽培光源，其中，
所述第一波段包括可见光波段。
7.根据权利要求1所述的植物栽培光源，其中，
所述第二波段包括约250nm至约380nm波段。
8.根据权利要求7所述的植物栽培光源，其中，
所述第二光在约270nm至约300nm下具有峰值波长。
9.根据权利要求1所述的植物栽培光源，其中，
所述第二光源进行开启或者关闭，以使得所述第二光的用量为约1kJ/m2s以上且约14kJ/m2s以下。
10.根据权利要求1所述的植物栽培光源，其中，
所述第一光源射出在约440nm至约495nm波段和约620nm至约750nm波段具有相对高的光强度的所述第一光。
11.一种植物栽培装置，包括：
光源部，射出可见光以及紫外线波段的光；
壳体，被提供植物，在所述壳体的内部安装有所述光源部；以及
控制部，控制所述光源部，
所述光源部包括：
第一光源，射出第一波段的第一光；以及
第二光源，射出与所述第一波段不同的第二波段的第二光，
所述第二波段包括紫外线波段，
所述控制部进行在亮条件下所述第一光源开启而在暗条件下所述第一光源关闭的控制，
所述控制部进行在所述亮条件下所述第二光源相对于所述第一光源独立地开启或者关闭的控制。
12.根据权利要求11所述的植物栽培装置，其中，
所述第一波段包括可见光波段。
13.根据权利要求11所述的植物栽培装置，其中，
所述控制部进行所述暗条件和所述亮条件以一天为单位反复的控制。
14.根据权利要求11所述的植物栽培装置，其中，
所述第二光在约270nm至约300nm下具有峰值波长。
15.根据权利要求11所述的植物栽培装置，其中，
所述控制部将所述第二光的用量控制为约1kJ/m2s以上且约14kJ/m2s以下。
16.根据权利要求11所述的植物栽培装置，其中，
所述植物栽培装置还包括提供用于布置并栽培所述植物的空间的所述壳体，第一光源以及第二光源提供于所述壳体的内表面。
17.根据权利要求16所述的植物栽培装置，其中，
所述壳体包括彼此紧固并能够开闭的下壳和上壳，所述第一光源以及所述第二光源提供于所述上壳的内表面。
18.根据权利要求11所述的植物栽培装置，其中，
所述亮条件和所述暗条件的比为1:1至2:1。
19.根据权利要求11所述的植物栽培装置，其中，
所述控制部控制所述第二光源，以使得所述第二光源在收割所述植物之前向所述植物照射光第三时间。
20.根据权利要求11所述的植物栽培装置，其中，
所述植物是豆科或者禾本科植物。
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