JP2005176798A

JP2005176798A - 植物の育成装置

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Publication number: JP2005176798A
Application number: JP2003426196A
Authority: JP
Inventors: Kazue Nakabayashi; 和重中林; Sanekado Shimodaira; 実門下平
Original assignee: Meiji University; Takano Co Ltd
Current assignee: Meiji University; Takano Co Ltd
Priority date: 2003-12-24
Filing date: 2003-12-24
Publication date: 2005-07-07
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: JP3858104B2

Abstract

【課題】植物、特にイネの生育を促進し、収穫量等を増大させる手段を提供する。
【解決手段】間欠的な弱い光を発することができる発光部材を有する植物の育成装置、及び間欠的な弱い光を植物に照射し、植物を育成する方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、植物の育成装置及び育成方法に関する。この装置及び方法によって植物を育成することにより、植物の生育を促進することができる。

光は、植物が光合成を行う上で必須のものであることから、人工的に光を照射して植物を栽培することは以前から行われてきた。しかし、人工光だけを植物に連続的に照射することは、コスト面の問題があるため、1980年代から間断照明（パルス光照射）により電力を節約する研究がすすめられてきた。この間断照明の周期は、100Hz以上の短周期（非特許文献１）あるいは10Hz以下の長周期（非特許文献２）が有効であると報告されている。
渡辺ら、エレクトロニクス96年8月号57〜61頁蔵田ら、農耕気象vol.(3)219〜223頁、1984

植物を栽培するに当っては、いかにしてその植物の生育を促進し、生産量を増大させ、植物によっては品質を向上させるかということが重要である。

本発明は、植物の生育を促進し、収穫量等を増大させる手段を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決するため鋭意検討を重ねた結果、植物に弱い間欠光を照射することにより生育が促進されることを見出した。また、特にイネに照射した場合、草丈はそれほど伸張しないにもかかわらず、収穫される籾の量が著しく増大することを見出した。以上の知見に基づき、本発明は、完成されたものである。

即ち、本発明は、以下の（１）〜（１５）を提供するものである。
（１）間欠的な光を発することができ、光度が100〜50000mcdの発光部材を有する植物の育成装置。
（２）育成対象とする植物が、イネ科の植物である（１）記載の植物の育成装置。
（３）発光部材の光が、赤色光である（１）又は（２）記載の植物の育成装置。
（４）間欠的な光における点灯と消灯のデューティー比が1：1000〜1000：1であり、周波数が1〜400Hzである（１）乃至（３）のいずれか記載の植物の育成装置。
（５）発光部材が、（Ａ）点滅する光源からなる発光部材、（Ｂ）光源と、その光源の光の照射方向側に配置され、光を透過させることのできる部分を持つ可動性の遮断板とからなる発光部材、又は（Ｃ）光源と、その光源の光の照射方向側に配置される可動性の反射板とからなる発光部材である（１）乃至（４）のいずれか記載の植物の育成装置。
（６）供給電源としての太陽電池を含む（１）乃至（５）のいずれか記載の植物の育成装置。
（７）間欠的な光を植物に照射し、植物を育成する方法であって、前記光による育成対象植物における照度が、前記植物の光補償点以下の照度である植物の育成方法。
（８）育成対象植物における照度が、1〜1000luxである（７）記載の植物の育成方法。
（９）育成対象とする植物が、イネ科の植物である（７）又は（８）記載の植物の育成方法。
（１０）イネ科の植物が、イネである（９）記載の植物の育成方法。
（１１）光を照射する時期が、播種から150日以内である（１０）記載の植物の育成方法。
（１２）照射する光が、赤色光である（７）乃至（１１）のいずれか記載の植物の育成方法。
（１３）間欠的な光における点灯と消灯のデューティー比が1：1000〜1000：1であり、周波数が1〜400Hzである（７）乃至（１２）のいずれか記載の植物の育成方法。
（１４）間欠的な光を発生させる方法が、（Ａ）光源自体を点滅させる方法、（Ｂ）光源の光の照射方向側に、光を透過させることのできる部分を持つ遮断板を配置し、前記遮断板を動かす方法、又は（Ｃ）光源の光の照射方向側に反射板を配置し、前記反射板を動かす方法である（７）乃至（１３）のいずれか記載の植物の育成方法。
（１５）間欠的な光を発生させる部材の供給電源が、太陽電池である（７）乃至（１４）のいずれか記載の植物の育成方法。

以下、本発明を詳細に説明する。
（Ｉ）植物の育成方法
本発明の植物の育成方法は、間欠的な光を植物に照射する方法であって、育成対象植物における前記光による照度が、前記植物の光補償点以下の照度であることを特徴とするものである。本発明の植物の育成方法は、後述する本発明の植物の育成装置を用いて行うことができるが、他の装置を用いて行うこともできる。

光源はとしては、発光ダイオードを用いるのが好ましいが、ストロボ発光装置、フラットランプ、ハロゲンランプ、プラズマを使用した発光装置、蛍光灯、レーザー光線、紫外線などを使用することもできる。使用する発光ダイオードの個数等は、育成対象とする植物の種類などに応じて適宜決めることができる。例えば、レタスやジャガイモなどを育成する場合、植物１個に対して１〜２個程度の発光ダイオードから光が照射されるようにすればよく、イネやトマトなどを大規模栽培する場合は、発光ダイオードを多数用いて、遠くから不特定に光を照射してもよい。また、カイワレ大根のような小さな植物の場合は、発光ダイオード１個で、複数の植物に照射してもよい。

育成対象植物における間欠光による照度は育成対象植物の光補償点以下であれば特に限定されないが、好適には、1〜1000luxであり、より好適には、100〜1000luxである。

光の色は、植物の生育を促進させるものであれば特に限定されないが、赤色又は黄色が好ましく、赤色が特に好ましい。

間欠光における点灯と消灯のデューティー比及び周波数は特に限定されないが、デューティー比は1：1000〜1000：1とするのが好ましく、1：10〜10：1とするのが更に好ましく、周波数は1〜400Hzとするのが好ましく、7〜30Hzとするのが更に好ましい。

間欠的な光を発生させる方法は特に限定されず、例えば、（Ａ）光源自体を点滅させる方法（Ｂ）光源の光の照射方向側に、光を透過させることのできる部分を持つ遮断板を配置し、前記遮断板を動かす方法、（Ｃ）光源の光の照射方向側に反射板を配置し、前記反射板を動かす方法などを例示できる。

図１は、上記（Ａ）の方法を用いて植物を栽培する方法を模式的に表したものである。この方法では、光源１自体が間欠光７を発し、それが直接植物２に照射される。

図２は、上記（Ｂ）の方法を用いて植物を栽培する方法を模式的に表したものである。この方法では、光源１は連続光８を発する。光源１と植物２の間には、複数の穴４を持つ遮断板３が配置されており、光源１からの光が遮断板３の穴４を透過する場合にのみ、光は植物２に達する。遮断板４を回転させることにより、光の透過と遮断を繰り返すことになり、これにより、植物２に間欠光７を照射することができるようになる。

図３は、上記（Ｃ）の方法を用いて植物を栽培する方法を模式的に表したものである。この方法でも、光源１は連続光８を発する。光源１からの光は、反射板５に到達するようになっており、直接植物２には到達しない。反射板５は支持板６と蝶番などにより接続されており、支持板６との接触部分を軸として動かすことができる。このような動きを連続的に行うことにより、反射板５によって反射された光が植物に到達する場合と到達しない場合を繰り返すことになり、結果として、植物に間欠光７を照射することになる。

育成対象とする植物の種類は特に限定されず、単子葉植物、双子葉植物のいずれでもよいが、単子葉植物の方が好ましく、特にイネ科の植物が好ましい。イネ科の植物は、例えば、イネ、ムギ、トウモロコシなどを育成対象とすることができるが、これらの中でも特にイネが好ましい。

間欠光照射を行う時期は、植物の生育促進等の効果が得られる時期であれば特に限定されないが、生育途上中の植物に照射するのが好ましい。例えば、イネであれば、播種から150日までの照射が好ましい。この時期にイネの分岐を促し、茎数、穂数が増え、収穫量が増大するからである。

間欠光の照射時間は、植物の生育促進等の効果が得られる時間であれば特に限定されず、1〜480分が好適であり、10〜200分が特に好適である。

光源の供給電源は、光源の種類に応じて決めればよいが、本発明の方法は主として屋外における植物の育成を目的としているので、コスト的に有利な太陽電池を用いることが好ましい。

本発明の育成方法は、露地栽培、ハウス栽培、水田栽培、水耕栽培など様々な栽培方法に適用することができる。
（II）植物の育成装置
本発明の植物の育成装置は、間欠的な光を発することができ、光度が100〜50000mcdの発光部材を有することを特徴とするものである。本発明の植物の育成装置は、上述の本発明の育成方法に使用することができるが、それ以外の方法にも使用することができる。

発光部材の光度は100〜50000mcdであればよいが、200〜20000mcdであることがより好ましい。

発光部材は、光源のみからなってもよいが、光源制御装置や後述する遮断板、反射板などを含んでいてもよい。

間欠的な光を発することのできる発光部材としては、（Ａ）点滅する光源からなる発光部材、（Ｂ）光源と、その光源の光の照射方向側に配置され、光を透過させることのできる部分を持つ可動性の遮断板とからなる発光部材、又は（Ｃ）光源と、その光源の光の照射方向側に配置される可動性の反射板とからなる発光部材などを例示できる。

本発明の植物の育成装置は、上記の発光部材の他に、供給電源を有していてもよい。本発明の装置は、主として屋外で使用するので、供給電源としては太陽電池を用いるのが好ましい。

発光部材に使用する光源、光の色、間欠光のデューティー比及び周波数、育成対象植物は、上述の本発明の育成方法と同様でよい。

本発明の育成装置又は育成方法を用いることにより、植物の生育を促進し、収穫量を増大させることができる。

イネ（Oryza sativa L.）のコシヒカリを2003年4月7日に播種し、5月4日に田植えを行った。7月（7月8日〜31日）と8月（8月1日〜23日）に、点灯と消灯の周波数が20Hzの間欠光を照射し、9月13日に収穫し、栽培を終了した。

生育調査は、7月31日、8月23日および9月11日に行い、7月31日には草丈、茎数、葉色、8月23日には草丈、茎数、穂数、葉色、9月11日には草丈、稈長、穂数、抽出長を調査した。収量調査は9月11日に行い、千粒重（籾）、全体の重さ(籾）、千粒重（玄米）、全体の重さ(玄米)、全粒数、空粒数、空粒数の割合（％）、１穂当り粒数、１ｍ^２当り穂重、１ｍ^２当り粒数、１ｍ^２当り穂数を調査した。

間欠光の照射時間は、午前9時から15分と150分の2種類行い、光源からの距離は5mと10mの2種類を調査対象とした。

光源は、2mの高さから6m間隔で水田のあぜに設置し、調査対象として5m地点では約1.04m、10m地点では約4.16mの幅にそれぞれ間欠光を照射した。

発光部材は、シグナルジェネレーターにより制御される超高輝度発光ダイオード（LED）を用い、10個1組として使用した。赤色LED（TLRH190P、東芝製）はピーク長が644nmの10mm径超高輝度タイプ（光度：19000mcd）を用い、青色LED（SDL-10M3SPG、台湾サンダー社製）はピーク長が525nmの10mm径超高輝度タイプ（光度：14500mcd）を用いた。シグナルジェネレーターはタイマーとバッテリーを用いて作動させた。

バッテリーは、GS1:40B19R（日本電池）を用い、電源電圧はDC（直流）12Vのものを使用した。

レギュレーターは、317Tを使用し、LED1個当りに5〜7Vの電圧を付加した。結果を表１〜表２に示す。なお、表中の「草丈」はイネの先端を葉とした時の長さ（根は除く）を意味し、「稈長」はイネの先端を穂先とした時の長さを意味し（根は除く）、「抽出長」は穂先から葉までの長さを意味する。

上記表に示すように、8月に照射した場合には、無照射の場合と比較し、大きな違いはみられなかった。また、青色光を照射した場合も、無照射の場合と比較し、大きな違いはみられなかった。7月に赤色光を照射した場合には、1000粒重（籾及び玄米）、草丈などにおいては無照射の場合とあまり大きな違いがみられなかったが、全体の重さ（籾及び玄米）、全粒数、1穂当り粒数、1m²当り穂重、1m²当り粒数においては著しい増大がみられた。

点滅する光源を利用し、間欠光を植物に照射して栽培する方法を模式的に表した図。遮蔽板を利用し、間欠光を植物に照射して栽培する方法を模式的に表した図。反射板を利用し、間欠光を植物に照射して栽培する方法を模式的に表した図。

Claims

間欠的な光を発することができ、光度が100〜50000mcdの発光部材を有する植物の育成装置。
育成対象とする植物が、イネ科の植物である請求項１記載の植物の育成装置。
発光部材の光が、赤色光である請求項１又は２記載の植物の育成装置。
間欠的な光における点灯と消灯のデューティー比が1：1000〜1000：1であり、周波数が1〜400Hzである請求項１乃至３のいずれか一項記載の植物の育成装置。
発光部材が、（Ａ）点滅する光源からなる発光部材、（Ｂ）光源と、その光源の光の照射方向側に配置され、光を透過させることのできる部分を持つ可動性の遮断板とからなる発光部材、又は（Ｃ）光源と、その光源の光の照射方向側に配置される可動性の反射板とからなる発光部材である請求項１乃至４のいずれか一項記載の植物の育成装置。
供給電源としての太陽電池を含む請求項１乃至５のいずれか一項記載の植物の育成装置。
間欠的な光を植物に照射し、植物を育成する方法であって、前記光による育成対象植物における照度が、前記植物の光補償点以下の照度である植物の育成方法。
育成対象植物における照度が、1〜1000luxである請求項７記載の植物の育成方法。
育成対象とする植物が、イネ科の植物である請求項７又は８記載の植物の育成方法。
イネ科の植物が、イネである請求項９記載の植物の育成方法。
光を照射する時期が、播種から150日以内である請求項１０記載の植物の育成方法。
照射する光が、赤色光である請求項７乃至１１のいずれか一項記載の植物の育成方法。
間欠的な光における点灯と消灯のデューティー比が1：1000〜1000：1であり、周波数が1〜400Hzである請求項７乃至１２のいずれか一項記載の植物の育成方法。
間欠的な光を発生させる方法が、（Ａ）光源自体を点滅させる方法、（Ｂ）光源の光の照射方向側に、光を透過させることのできる部分を持つ遮断板を配置し、前記遮断板を動かす方法、又は（Ｃ）光源の光の照射方向側に反射板を配置し、前記反射板を動かす方法である請求項７乃至１３のいずれか一項記載の植物の育成方法。
間欠的な光を発生させる部材の供給電源が、太陽電池である請求項７乃至１４のいずれか一項記載の植物の育成方法。