JP2004089031A

JP2004089031A - 低周波刺激による光合成促進方法

Info

Publication number: JP2004089031A
Application number: JP2002252380A
Authority: JP
Inventors: Kazue Nakabayashi; 中林　和重
Original assignee: Meiji University
Current assignee: Meiji University
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25

Abstract

【課題】植物体の光合成活性を人為的に増進させる手段を提供する。
【解決手段】１０００Ｈｚ以下の低周波の刺激を植物に付与し、植物を栽培する方法。
【選択図】　なし

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、植物に低周波刺激を付与し、植物の光合成を促進する方法に関する。この方法を利用すれば、栄養素の欠乏や過剰により光合成能が低下した植物の光合成能を回復させることができる。
【０００２】
【従来の技術】
光合成は作物の収量に直接影響をあたえる要因であり、光合成活性を増進させることができれば、生育を促進させ収量を高くしたり、品質を向上させたりすることができる。これまでに、点滅光を植物体に照射することにより、緑藻の光合成の初期反応（Ｏ_２発生）が促進することが知られているが（ヴォート生化学（上）；東京化学同人）、低周波の点滅光により、より光合成活性が増進されたということは認められていない。また、１００Ｈｚから５０００００Ｈｚ（１０ｍｓ　〜２μｓ）のパルス光によってサラダナを生育させた結果、２５００Ｈｚ（４００μｓ）で最も光合成速度が大きくなることが知られているが、これはすべて人工光だけで植物を育てている事例にとどまる他、本発明のいう低周波領域については報告されていない（農業環境工学関連４学会２００２年合同大会（８月））。光以外に磁力や電気などの刺激についても同様に、光合成活性の増進による生育の促進や品質の向上は認められていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
作物の生育を促進させ収量を高くするためには、肥料を施肥することにより、栄養素が不足しないようにするなど、栽培環境を常に最適な状態に維持することが必要である。しかし、これらの作業は手間がかかり、できれば省きたい作業である。そこで、人為的に植物自体の光合成活性を増進させることにより、最小限の手間で生育を促進させることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、植物に低周波の刺激を付与すると、その植物の光合成活性が増進することを見出し、本発明を完成した。
【０００５】
即ち、本発明は、植物に低周波刺激を付与することを特徴とする光合成促進方法である。
【０００６】
また、本発明は、光合成能の低下した植物に、低周波刺激を付与して栽培することを特徴とする植物の栽培方法である。
【０００７】
【発明の実施形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００８】
本発明の光合成促進方法は、植物に低周波刺激を付与することを特徴とするものである。
【０００９】
本発明の光合成促進方法は、植物一般に適用することができる。具体的には、トマト、レタス、チンゲンサイなどを適用対象とすることができるが、これらに限定されるわけではない。
【００１０】
植物に付与する刺激の周波数は１０００Ｈｚ以下の低周波数でよいが、特に４０Ｈｚ以下が望ましい。付与する刺激の種類は、植物の光合成活性を増進させるものであれば特に限定されず、光、磁力、電気、音、物理的な力などを例示できるが、これらに限定されるわけではない。
【００１１】
これらの刺激は、例えば以下のような方法で付与することができる。
【００１２】
（１）光
光刺激の付与方法は特に限定されず、例えば、一定周期、もしくは不定期で点滅する光を植物に照射すればよい。使用する光は、ストロボ光でよいが、白熱電球やＬＥＤ単色光や混合光などを用いてもよい。光の波長は、可視光のほか、紫外光や赤外光も含む。可視光はどのようなものでもよいが、赤色や黄色の光の方が好ましい。光の強さは特に限定されないが、０．０１〜５００μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ程度が好ましい。光の照射部位は通常地上部であるが、養液栽培においては、植物体の地上部だけではなく、地下部に照射してもよい。
【００１３】
（２）磁力
磁力刺激の付与方法も特に限定されず、例えば、植物に永久磁石を近づけたり遠ざけたりして機械的に作用させてもよく、また、植物の近くに設置した誘導コイル、あるいは線状の導線に、間断、あるいは強弱をつけた電流を通電して磁界を発生させてもよい。この時に用いる電流はサイン波でもデジタル波でも矩形波でもよい。また、デューディー比は１：１０００〜１０００：１で構わない。
【００１４】
磁力刺激を付与する部位は、根部が望ましいが、地上部でも構わない。また、養液栽培においては、培養液に刺激を付与してもよい。作用させる刺激の強さは０．０１〜１０００ミリガウスの範囲でよいが、１〜２０ミリガウスとした方が効果が高い。
【００１５】
（３）電気
電気刺激の付与方法も特に限定されず、例えば、植物の茎葉に電極を接着したり、植物周辺の土壌中に電極を埋め、電流を間断したり、あるいは交流電流を流したり、または、培養液の入った栽培ベッド内に電極を設置し、そこに間断した電流や、交流電流を流したりしてもよい。
【００１６】
電気刺激を与える部位は、植物体地上部でもよいが、養液栽培の場合には栽培ベッド内に電極を設置すれば根部だけではなく、培養液もイオンが活性化されるなどの影響をうけるので都合がよい。対になる電極は白金、銅、銀、ステンレス、スチール、炭素棒、伝導性プラスチックなどが適しており、両端の電圧は０．０１Ｖ〜６０Ｖが好ましい。波形は矩形波、サイン波、デジタル波を問わず、デューティー比は１：１０００〜１０００：１の範囲でよい。
【００１７】
（４）音
音刺激の付与方法も特に限定されず、例えば、特定周波数の音を発する装置（スピーカーなど）を植物体の近傍に設置することにより、音刺激を付与することができる。植物に付与する位置は、地上部が好ましいが、地下部でもよい。音刺激の強さは、０．０１ｄｂ〜１００ｄｂでよいが、１〜３０ｄｂが望ましい。
【００１８】
（５）物理的な力
物理的な力による刺激の付与方法も特に限定されず、例えば栽培ベッドにセラミックスピーカーを取り付け、振動を発生させることにより、物理的な力による刺激を付与できる。波形は矩形波、サイン波、デジタル波を問わず、デューティー比は１：１０００〜１０００：１の範囲でよい。振動の強さは特に限定されないが０．０１ｄｂ〜１００ｄｂが好ましい。
【００１９】
本発明の光合成促進方法は、植物の生育促進などに利用できるほか、光合成能の低下した植物の光合成能の回復に利用できる。即ち、光合成能の低下した植物に、低周波刺激を付与して栽培することにより、その植物の光合成能を回復させることができる。
【００２０】
【実施例】
〔実施例１〕　光刺激
レタス（秀水（トキタ種苗））をバーミキュライト・ピートモス混合床に播種し、野外の温室内に設置してある水耕栽培ベッドに定植した。播種後１５日目から毎日午前９：００〜１１：００の２時間低周波光刺激を付与した。光刺激源には赤色ＬＥＤ（ＥＲ−５００Ｌ（スタンレー電気）、光強度：３００μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ）を用い、ウェーブジェネレターで発生させたパルス信号（矩形波、デューティー比１：１）をアンプで増幅させて、中位葉の上方１５ｃｍの位置で点滅させた。光刺激の周波数は２０Ｈｚ、又は４００Ｈｚとした。
【００２１】
以上のような条件で栽培したレタスの光合成活性及び生重量を測定した。対照として、低周波光刺激を付与しないレタスの光合成活性及び生重量も同様に測定した。
【００２２】
光合成活性の測定は、播種から３２日目の低周波光刺激付与時に、ＬＩ−６４００（ＬＩ−ＣＯＲ社）を用いて行った。ＬＩ−６４００は、二酸化炭素の吸収量から光合成活性を測定する装置である。また、光合成活性は、光強度が０、１００、２５０、５００、又は１０００（μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ）の光を照射しながら測定した。
【００２３】
生重量は、播種から３２日目に収穫し、測定を行った。
【００２４】
光合成活性及び生重量の測定結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
表１に示すように、低周波光刺激を付与することにより、レタスの光合成活性が増進した。特に２０Ｈｚの光刺激を付与した場合に増進効果が大きかった。
【００２７】
〔実施例２〕磁力刺激
トマト（ルネッサンス（サカタのタネ））を用い、園試処方１／２単位の培養液を満たした水耕栽培ベッドに定植した。定植した日から毎日午前９時、１０時及び１１時から各１５分間低周波磁力刺激を付与した。磁力刺激の付与は、根部への付与と培養液への付与の２通りの方法で行った。根部への付与は、根が密集している定植ベッドの外側にエナメル線をまきつけて行い、培養液への付与は、培養液タンクにエナメル線をまきつけて行った。磁力の強さは、２５ミリガウスとし、磁力刺激の周波数は、２０Ｈｚ又は４００Ｈｚとした。
【００２８】
以上のような条件で栽培したトマトの光合成活性を測定した。対照として、低周波磁力刺激を付与しないトマトの光合成活性も同様に測定した。光合成活性の測定は、定植から１４日目の低周波磁力刺激付与時に、ＬＩ−６４００（ＬＩ−ＣＯＲ社）を用いて行った。また、実施例１と同様に、光合成活性は、光強度が０、１００、２５０、５００、又は１０００（μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ）の光を照射しながら測定した。
【００２９】
光合成活性の測定結果を表２に示す。
【００３０】
【表２】

【００３１】
表２に示すように、低周波磁力刺激を付与することにより、トマトの光合成活性が増進した。特に２０Ｈｚの磁力刺激を付与した場合に増進効果が大きかった。
【００３２】
〔実施例３〕　電気刺激
トマト（ルネサンス（サカタのタネ））を園試処方１／２単位の培養液を満たした水耕栽培ベッドに定植した。定植した日から毎日午前９時、１０時及び１１時から各１５分間低周波電気刺激を付与した。電気刺激の付与は、根部への付与と培養液への付与の２通りの方法で行った。根部への付与は、栽培ベッド中の培地内にステンレス製の２枚の電極を設置し、培養液潅水時に電極が培養液に完全に浸っている間に通電することにより行い、培養液への付与は、培養液の貯水タンク内に電極を設置し、根部への刺激と同じ時間に通電することにより行った。電極にかかる電圧は、６Ｖとし、電気刺激の周波数は、２０Ｈｚ又は４００Ｈｚとした。
【００３３】
以上のような条件で栽培したトマトの光合成活性を測定した。対照として、低周波電気刺激を付与しないトマトの光合成活性も同様に測定した。光合成活性の測定は、定植から１４日目の低周波電気刺激付与時に、ＬＩ−６４００（ＬＩ−ＣＯＲ社）を用いて行った。また、実施例１と同様に、光合成活性は、光強度が０、１００、２５０、５００、又は１０００（μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ）の光を照射しながら測定した。光合成活性測定時の二酸化炭素濃度は４００μｍｏｌ／ｍｏｌとし、湿度については外気と同じ条件とした。
【００３４】
光合成活性の測定結果を表３に示す。
【００３５】
【表３】

【００３６】
表３に示すように、２０Ｈｚの電気刺激を根部へ付与することにより光合成活性が増進した。しかし、４００Ｈｚの電気刺激を根部へ付与した場合には、光合成活性が逆に減少した。また、電気刺激を培養液へ付与した場合には、光合成活性にほとんど変化はみられなかった。
【００３７】
【発明の効果】
植物体に外部より特定周波数の刺激を光、磁力、電気などによって付与することにより、その植物体の光合成活性を人為的に増進させる。また、栄養素の欠乏や過剰などにより生育が阻害されるような件下において、植物体の光合成能が低下した場合においても、光合成活性を回復させる。これにより、今までと変わらない、もしくは今まで以下の手間により植物体の生育を促進させ、収量を高くすることが可能である。また、施肥する肥料の量を減らすことも可能である。

Claims

植物に低周波刺激を付与することを特徴とする光合成促進方法。
低周波刺激が、光、磁力、又は電気であることを特徴とする請求項１記載の光合成促進方法。
低周波刺激の周波数が、４０Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の光合成促進方法。
光合成能の低下した植物に、低周波刺激を付与して栽培することを特徴とする植物の栽培方法。
低周波刺激が、光、磁力、又は電気であることを特徴とする請求項４記載の植物の栽培方法。
低周波刺激の周波数が、４０Ｈｚ以下であることを特徴とする請求項４又は５記載の植物の栽培方法。