JP2005328734A - 植物病害防除用照明装置 - Google Patents

Abstract

【課題】光源から放出される光により植物病害を防除する植物病害防除用照明装置において、灰色カビ病、うどんこ病、ベト病、炭そ病のように胞子と菌糸で増える植物病害を、効果的に低減することができるようにする。
【解決手段】植物病害防除用照明装置１は、ＵＶ−Ｂの範囲（２８０〜３４０ｎｍ）の波長成分の紫外線を含む光を放出する光源２を備えている。光源２から放出される光は、フィルタ３により、植物Ｐにあたる位置のＵＶ−Ｂの光量が５０μＷ／ｃｍ²以下になるように制御されると共に、ＵＶ−Ａの範囲（３４０〜３８０ｎｍ）の波長成分が略ゼロになるように制御される。このように、光源２から放出される光のＵＶ−Ｂ量を制御すると共に、ＵＶ−Ａをカットすることにより、植物Ｐ自身には悪影響を与えることなく、糸状菌の胞子形成や菌糸の成長だけを抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、農作物等の植物病害を防除するための植物病害防除用照明装置に関する。

従来から、完全閉鎖型の植物苗生産システム（外光及び外気を遮断した空間内に植物苗を配置し、植物苗に対して適切な温湿度環境及び光環境を提供するシステム）、農業用のビニールハウス若しくはガラスハウスなどの施設栽培、又は露地栽培等で、野菜や花卉などの苗を育成する際に発生する、灰色カビ病、菌核病、トマト輪紋病、白星病、うどんこ病、ベト病、炭そ病などの糸状菌（カビ）による植物病害が問題視されている。

通常、このような植物病害が発生した場合は、速やかに薬剤による対処を行うが、苗や成果物に対する直接散布は、人体への悪影響が懸念されることから社会問題にもなっており、生産者としてはできる限り、薬剤の使用は避けたいと思っている現状がある。このため、薬剤を使用することなく植物病害を低減する方法が検討されている。

ところで、上述のような糸状菌は、空気中に放出された胞子が伝搬されることによって病害が伝染することが知られており、一般的に、３６５ｎｍ付近のＵＶ‐Ａを照射しなければ胞子形成が抑制されることが知られている。このような糸状菌の性質を利用して、ＵＶ−Ａをカットする光透過材料を用いたガラスハウスやビニールハウスが実際に商品化されている。

また、発明者らは、主に完全閉鎖型の植物苗生産システムを対象として、ＵＶ−Ｂを植物苗に照射することによって培地上に発生する藻やカビの発生を抑えることができる植物育成用照明装置及び植物育成装置、並びに植物育成方法を提案している（例えば、特許文献１参照）。
特開２００３−３３９２３６号公報

しかしながら、植物が栽培される環境は、植物の種類や、その育成ステージ等によって異なるため、ＵＶ‐Ａをカットするだけ、或は、ＵＶ−Ｂを植物に照射するだけでは、糸状菌による植物病害を十分に低減することができない場合があり、例えば、農業用のビニールハウスやガラスハウス等の施設栽培では、完全閉鎖型の植物工場などと比べると菌（胞子）の侵入が比較的容易であるため、植物苗にＵＶ−Ｂを照射するだけでは、十分に植物病害を低減することができない場合があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、通常、農薬等の薬剤を用いた化学的防除方法で処理している植物病害のうち、主に、灰色カビ病、菌核病、トマト輪紋病、白星病、うどんこ病、ベト病、炭そ病のように光（紫外線）依存性の高い、空気伝染性の病害菌による植物病害を、効果的に低減することができる植物病害防除用照明装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、紫外線を含む光を放出する光源を備えた植物病害防除用照明装置であって、前記光源から放出される紫外線が、ＵＶ−Ｂの範囲（２８０〜３４０ｎｍ）の波長成分の光を含むと共に、植物にあたる位置のＵＶ−Ｂの光量が５０μＷ／ｃｍ²以下になるように制御され、且つ、前記紫外線のうち、ＵＶ−Ａの範囲（３４０〜３８０ｎｍ）の波長成分が略ゼロになるように制御されたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の発明において、前記光源から放出される紫外線のうち、ＵＶ−Ｃの範囲（１００〜２８０ｎｍ）の波長成分が略ゼロになるように制御されたことを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は請求項２のいずれかに記載の発明において、前記光源から放出される光のうち、３８０ｎｍ以上の可視域の波長成分が略ゼロになるように制御されたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、光源から放出される紫外線が、ＵＶ−Ｂの範囲（２８０〜３４０ｎｍ）の波長成分の光を含むと共に、植物にあたる位置のＵＶ−Ｂの光量が５０μＷ／ｃｍ²以下になるように制御されているので、糸状菌の胞子形成や菌糸の成長を抑制するＵＶ−Ｂを、植物体に適量照射することが可能となる。このため、植物体自身には悪影響を与えることなく、糸状菌の胞子形成や菌糸の成長だけを抑制することができ、糸状菌による植物病害を低減することができる。

また、光源から放射される紫外線のうち、糸状菌の胞子の形成を促進させるＵＶ−Ａの範囲（３４０〜３８０ｎｍ）の波長成分の光が略ゼロになるように制御されているので、より効果的に糸状菌の胞子形成や菌糸の成長を抑制することができる。さらに、ＵＶ−Ａを含む光は、誘虫効果を有することが知られているが、ＵＶ−Ａをカットすることより誘虫効果を抑制して、害虫による被害を低減することができる。

請求項２の発明によれば、光源から放出される紫外線のうち、植物体や人体に対して悪影響を及ぼす虞れのあるＵＶ−Ｃの範囲の波長成分が略ゼロになるように制御されているので、植物体やその植物体を生育する空間で作業をする人間に対して悪影響を与えることがない。

請求項３の発明によれば、光源から放出される光のうち、ＵＶ−Ａの範囲（３４０〜３８０ｎｍ）の波長成分に加えて、ＵＶ−Ａと共に誘虫効果を有することが知られている３８０ｎｍ以上の可視域の波長成分が略ゼロになるように制御されているので、誘虫性を限りなくゼロに近づけることができ、害虫による被害を低減することができる。また、植物の生長を促進する３８０ｎｍ以上の可視域の波長成分が略ゼロになるように制御されているので、花芽を付けたくない種類の作物や花芽を付けたくない時期において、植物の生長を抑制しつつ植物病害を低減することができる。

以下、本発明の第１の実施形態である植物病害防除用照明装置について、図１乃至図６を参照して説明する。植物病害防除用照明装置１は、完全閉鎖型の植物苗生産システム、農業用のビニールハウス若しくはガラスハウスなどの施設栽培、又は露地栽培等で、野菜や花卉などの苗を育成する際に発生する、灰色カビ病、菌核病、トマト輪紋病、白星病、うどんこ病、ベト病、炭そ病などの糸状菌（カビ）による植物病害を防除するための装置である。

植物病害防除用照明装置１は、ＵＶ−Ｂの範囲（２８０〜３４０ｎｍ）の波長成分を含む光を放出する光源２を備えており、光源２から放出される光は、植物Ｐにあたる位置のＵＶ−Ｂの光量（以下、ＵＶ−Ｂ量という）が５０μＷ／ｃｍ²以下になるように制御されている。

また、ＵＶ−Ａが照射されなければ胞子形成が抑制されるという糸状菌の性質を利用して、光源２から照射される光は、ＵＶ−Ａの範囲（３４０〜３８０ｎｍ）の波長成分が略ゼロになるように制御されている。

使用される光源２としては、ＵＶ−Ｂの波長成分を含む光を放出する光源であれば、特に限定されるものではなく、例えば、蛍光灯であれば、ＵＶ−Ｂを積極的に放出することのできる日焼け用ランプ（三共電気株式会社製、品番ＧＬ２０Ｅ）等、ＨＩＤランプであれば、波長３００〜４００ｎｍの紫外線放射成分の多い水銀灯やメタルハライドランプ（松下電器産業株式会社製、スカイビーム）等が用いられる。このような光源２の例として、上記日焼け用ランプ（三共電気株式会社製、品番ＧＬ２０Ｅ）の分光分布を図２に示す。

ＵＶ−Ｂ量を５０μＷ／ｃｍ²以下に制御する手段は、特に限定されるものではなく、例えば、調光制御ができるライトコントローラ（図示せず）等を用いて電気的に光源２から放出されるＵＶ−Ｂ量を５０μＷ／ｃｍ²以下に制御するようにしてもよい。また、図１に示されるように、光源２と照射対象となる植物Ｐとの間にガラスや樹脂を用いた波長制御用のフィルタ３を設けたり、ランプ自身に塗膜や蒸着膜を形成することによりＵＶ−Ｂ量を制御するようにしてもよい。更に、上記方法を組み合わせることにより、ＵＶ−Ｂ量を制御するようにしてもよい。

ＵＶ−Ａの範囲（３４０〜３８０ｎｍ）の波長成分の光を、略ゼロになるように制御する手段としては、例えば、上述したＵＶ−Ｂ量を制御する機能に加えて、更に、３４０〜３８０ｎｍの波長成分の光を選択的にほとんど通さない機能を有する波長制御用のフィルタ３を使用することにより、ＵＶ−Ａをカットするようにしてもよい。特に、光束量が比較的多く、３００〜４００ｎｍの紫外線領域の波長成分を比較的多く含むメタルハライドランプ（松下電器産業株式会社製、スカイビーム）等を光源２として用いた場合に、このようなフィルタ３は効果的である。

また、図３に示されるように、光源２から放出される光は、直接、植物Ｐにあたらないようにして、光源２から放出される光は全て反射板４で反射されるような装置構造とし、反射板４で、ＵＶ−Ａが吸収されるようにしてもよい。

更に、図４に示されるように、蛍光灯のように放電によって電子を放出し、その電子のエネルギーを水銀原子が受け取ることによって紫外線を放出し、その紫外線が蛍光体２１に吸収されて光を放出するような光源２を用いる場合には、３４０〜３８０ｎｍの発光のない蛍光体２１を用いることにより、ＵＶ−Ａをカットするようにしてもよい。

なお、植物病害防除用照明装置１の植物病害防除効果を調べるために、実際に暗室内に炭そ病菌を接種した培地を載置し、それぞれＵＶ−Ｂ蛍光灯又は白色蛍光灯（比較例）のみを点灯して、７日間、ＵＶ−Ｂの菌糸の生長抑制試験を行ったところ、白色蛍光灯により、照度２２０ｌｘ、ＵＶ−Ｂ量０．４μＷ／ｃｍ^２の光を照射したサンプルについては、菌糸の生長が観察されたのに対し、ＵＶ-Ｂ蛍光灯により、照度１１．５ｌｘ、ＵＶ−Ｂ量３１．８μＷ／ｃｍ^２の光を照射したサンプルについては、目視できる菌糸の生長は観察されなかった。これは、ＵＶ−Ｂが直接的に糸状菌に作用することにより、胞子形成や菌糸の生長が抑制されたものと考えられる。

また、ＵＶ−Ｂ量が５０μＷ／ｃｍ^２以下となる光を、サツマイモの苗に照射して、２週間、植物苗の育成試験を行ったところ、葉の表面に凹凸が生じたり、葉が舟状に丸まる等の奇形も見られず、紫外線照射による植物体への悪影響は観察されなかった。なお、これらの試験において、ＵＶ−Ｂ量はＵＶ−ＲＡＤＩＯＭＥＴＥＲ（クリニカルサプライ社製、ＵＶＲ−３０３６／Ｓ２）を用いて測定した。

植物病害防除用照明装置１の光源２の配置は、特に限定されるものではないが、基本的には、植物Ｐの上方から光を照射するために、光源２は植物Ｐの上方位置に設置される。しかしながら、植物Ｐが比較的密に植えられて栽培される状況下においては、近接して植えられている植物Ｐ自身の影により植物Ｐの側面及び下部位置に十分に光が照射されず、植物Ｐの側面及び下部位置が他の部分より病気にかかり易くなる虞れがある。このような場合には、図５に示されるように、植物Ｐの上方位置に設置される上部光源２ａに加えて、植物Ｐの側方位置及び下方位置に、側部光源２ｂ及び下部光源２ｃを設置することが望ましい。なお、これら側部光源２ｂ及び下部光源２ｃは、複数であっても、単数であってもよい。

また、図５及び図６に示されるように、側部光源２ｂ及び下部光源２ｃを床面Ｇに形成された畝Ｆと略平行（植物Ｐの列と略平行）に略連続して設置することにより、個々の光源２ｂ，２ｃの照射範囲に対して、植物Ｐが広い範囲に亘って列状に植えられている場合であっても、これら植物Ｐの側面及び下部位置に効率よく光を照射することができる。より具体的には、例えば、植物Ｐの側面及び下部位置に、シリンダ等で覆い防水加工を施した蛍光灯を畝Ｆと略平行に配置したり、出力の弱い白熱電球、ハロゲン電球、又はＬＥＤランプ等を、畝Ｆと略平行に複数個並べて配置することにより、側部光源２ｂ及び下部光源２ｃを設置するようにしてもよい。また、ホローライトガイド方式の照明器具、光ファイバ、又は長細い形状にしたＥＬ器具等の連続光源を、畝Ｆと略平行に配置することにより、側部光源２ｂ及び下部光源２ｃを設置することも有効である。

植物病害防除用照明装置１による照射時間についても特に限定されるものではなく、例えば、通常の補光照明と同じように朝夕だけ行う場合と、日中から行う場合の両方が考えられる。さらに、光源２ａ，２ｂ，２ｃの配光及び光量を、植物Ｐの生育に併せて調整するようにしてもよい。例えば、初期の生育ステージにおいて、植物Ｐがあまり生育しておらず植物Ｐがまだ小さい場合には、上部光源２ａを消灯させると共に側部光源２ｂ及び下部光源２ｃを点灯させ、側部光源２ｂ及び下部光源２ｃの取付角度等を調整することにより、配光の広がりを抑え、光量を少なくする。一方、植物Ｐが大きくなるにつれて、上部光源２ａを点灯させると共に、側部光源２ｂ及び下部光源２ｃの取付角度等を調整することにより、配光を広くし、光量も多くする。なお、側部光源２ｂ及び下部光源２ｃの配光及び光量の調整の仕方は、必ずしも上述した例に限られるものではなく、上部光源２ａの光量が少ない場合や、植物Ｐ自身が比較的多くの光を必要とする場合には、初期の生育ステージにおいても上部光源２ａを点灯させるなどしてもよい。

また、植物病害防除用照明装置１による植物病害防除効果をより確実なものにするためには、例えば、ハウス内に降りそそぐ太陽光線からＵＶ−Ａをカットすることができる機能を有する農業用のビニールハウスやガラスハウスにて、植物病害防除用照明装置１を設置することが望ましい。このような農業用ハウスの中で植物病害防除用照明装置１を用いれば、人工光照射時だけでなく、日中のＵＶ−Ａまでもカットすることができるため、より糸状菌防除に効果的である。また、ＵＶ−Ｂは、その強度が強い場合には、人体（目や皮膚など）に対しても害を与える虞れがあるので、人が作業をするビニールハウスやガラスハウス等で使用する際には、安全のために人感センサースイッチを併用し、人がいない場合のみ点灯するのが望ましい。

本実施形態の植物病害防除用照明装置１によれば、光源２から放出される紫外線が、ＵＶ−Ｂの範囲（２８０〜３４０ｎｍ）の波長成分の光を含むと共に、植物Ｐにあたる位置のＵＶ−Ｂの光量が５０μＷ／ｃｍ²以下になるように制御されているので、糸状菌の胞子形成や菌糸の成長を抑制するＵＶ−Ｂを、植物Ｐに適量照射することが可能となる。このため、植物Ｐ自身には悪影響を与えることなく、糸状菌の胞子形成や菌糸の成長だけを抑制することができ、糸状菌による植物病害を低減することができる。

また、光源から放射される紫外線のうち、糸状菌の胞子の形成を促進させるＵＶ−Ａの範囲（３４０〜３８０ｎｍ）の波長成分の光が略ゼロになるように制御されているので、より効果的に糸状菌の胞子形成や菌糸の成長を抑制して植物病害の広がりを抑えることができ、最終的には作物の収量を増やすことができる。さらに、ＵＶ−Ａを含む光は、誘虫効果を有することが知られているが、ＵＶ−Ａをカットすることより誘虫効果を抑制して、害虫による被害を低減することができる。

次に、本発明の第２の実施形態について説明する。本実施形態における植物病害防除用照明装置１は、光源２から放出される紫外線のうち、ＵＶ−Ｃの範囲（１００〜２８０ｎｍ）の波長成分が略ゼロになるように制御されている点で第１の実施形態と異なる。

図２に示されるように、２８０〜３４０ｎｍの範囲の紫外線（ＵＶ−Ｂ）を積極的に放出する光源２からは、若干ではあるが殺菌線と呼ばれる、植物体や人体に対して悪影響を及ぼす虞れのある１００〜２８０ｎｍの範囲のＵＶ−Ｃも放出される場合がある。そこで、本実施形態における植物病害防除用照明装置１では、このＵＶ−Ｃをカットする。

ＵＶ−Ｃの範囲（１００〜２８０ｎｍ）の波長成分を、略ゼロになるように制御する手段としては、例えば、第１の実施形態で使用されるフィルタ３の機能に加えて、更に、１００〜２８０ｎｍの範囲の波長成分の光を選択的にほとんど通さない機能を有する波長制御用のフィルタ３を使用することにより、ＵＶ−Ｃをカットするようにしてもよい。

また、第１の実施形態で使用される反射板４の機能に加えて、更に、１００〜２８０ｎｍの範囲の波長成分の光を吸収する機能を有する反射板４を使用し、光源２から放出される光は直接、植物Ｐにあたらないように反射板４を配置するようにしてもよい。

本実施形態の植物病害防除用照明装置１によれば、光源２から放出される紫外線のうち、植物体や人体に対して悪影響を及ぼす虞れのあるＵＶ−Ｃの範囲の波長成分が略ゼロになるように制御されているので、植物体やその植物体を生育する空間で作業をする人間に対して悪影響を与えることがない。

次に、本発明の第３の実施形態について説明する。本実施形態における植物病害防除用照明装置１は、光源２から放出される光のうち、３８０ｎｍ以上の可視域の波長成分が略ゼロになるように制御されている点で第１及び第２の実施形態と異なる。

図２に示されるように、２８０〜３４０ｎｍの範囲の紫外線（ＵＶ−Ｂ）を積極的に放出する光源２からは、若干ではあるが３８０ｎｍ以上の可視域の光も放出される場合がある。上述したように３４０〜３８０ｎｍの範囲のＵＶ−Ａは、高い誘虫性を有することが知られているが、５５０ｎｍ付近の可視域の光でもある程度の高い誘虫性を有していることが知られている。そこで、本実施形態における植物病害防除用照明装置１は、３４０〜３８０ｎｍの範囲のＵＶ−Ａをカットすることに加え、３８０ｎｍ以上の可視域の波長成分を略ゼロにすることにより、誘虫性を限りなくゼロに近づけることができるようにする。

３８０ｎｍ以上の可視域の波長成分が略ゼロになるように制御する手段としては、例えば、第１の実施形態又は第２の実施形態で使用されるフィルタ３の機能に加えて、更に、３８０ｎｍ以上の可視域の波長成分を選択的にほとんど通さない機能を有する波長制御用のフィルタ３を使用することにより、３８０ｎｍ以上の可視域の波長成分の光をカットするようにしてもよい。

また、第１の実施形態又は第２の実施形態に使用される反射板４の機能に加えて、更に、３８０ｎｍ以上の波長成分の光を吸収する機能を有する反射板４を使用し、光源２から放出される光は直接、植物Ｐにあたらないように反射板４を配置するようにしてもよい。

本実施形態の植物病害防除用照明装置１によれば、光源２から放出される光のうち、ＵＶ−Ａの範囲（３４０〜３８０ｎｍ）の波長成分に加えて、ＵＶ−Ａと共に誘虫効果を有することが知られている３８０ｎｍ以上の可視域の波長成分が略ゼロになるように制御されているので、誘虫性を限りなくゼロに近づけることができ、害虫による被害を低減することができる。また、植物Ｐの生長を促進する３８０ｎｍ以上の可視域の波長成分が略ゼロになるように制御されているので、花芽を付けたくない種類の作物や花芽を付けたくない時期において、植物Ｐの生長を抑制しつつ植物病害を低減することができる。

なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。例えば、ウドンコ病に特化して光による病害防除を行なう場合には、上記実施形態で説明したＵＶ−Ｂの照射に加えて、３８０〜５００ｎｍの波長成分の光を放出する青色光源（青色蛍光灯、青色ＬＥＤ、青色冷陰極蛍光灯、青色ＥＬ、青色無電極ランプ、青色ＨＩＤ等）を用いて、その青色光源から放出される光からＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｃ及び５００ｎｍ以上の可視光をカットして、ＵＶ−Ｂ及び３８０〜５００ｎｍの波長成分の光を選択的に植物体に照射するようにしてもよい。

また、植物体自身の病気に対する抵抗力を高めることにより病害防除を行なう場合には、ＵＶ−Ｂの照射に加えて、６００〜７００ｎｍの波長成分の光を放出する赤色光源（赤色蛍光灯、赤色ＬＥＤ、赤色冷陰極蛍光灯、赤色ＥＬ、赤色無電極ランプ、赤色ＨＩＤ、等）を用いて、その赤色光源から放出される光からＵＶ−Ａ、ＵＶ−Ｃ及び上記範囲外の可視光をカットして、ＵＶ−Ｂ及び６００〜７００ｎｍの波長成分の光を選択的に植物体に照射するようにしてもよい。

本発明の植物病害防除用照明装置を示す立面図であり、光源から放出される光の波長成分を制御する手段として、フィルタを使用した例を示す図。 同照明装置の光源として使用される日焼けランプの分光分布を示す図。 同照明装置を示す立面図であり、波長成分を制御する手段として反射板を使用した例を示す図。 同照明装置の光源として使用される蛍光灯の部分断面図であり、波長成分を制御する手段として、所定の波長成分が放出されない蛍光体を使用した例を示す図。 複数の光源を備える同照明装置の立面図。 複数の光源を備える同照明装置の平面図。

符号の説明

１ 植物病害防除用照明装置
２ 光源
３ フィルタ
４ 反射板
２１ 蛍光体

Claims (3)

1. 紫外線を含む光を放出する光源を備えた植物病害防除用照明装置であって、
   前記光源から放出される紫外線が、
   ＵＶ−Ｂの範囲（２８０〜３４０ｎｍ）の波長成分の光を含むと共に、植物にあたる位置のＵＶ−Ｂの光量が５０μＷ／ｃｍ²以下になるように制御され、
   且つ、前記紫外線のうち、ＵＶ−Ａの範囲（３４０〜３８０ｎｍ）の波長成分が略ゼロになるように制御されたことを特徴とする植物病害防除用照明装置。
2. 前記光源から放出される紫外線のうち、ＵＶ−Ｃの範囲（１００〜２８０ｎｍ）の波長成分が略ゼロになるように制御されたことを特徴とする請求項１に記載の植物病害防除用照明装置。
3. 前記光源から放出される光のうち、３８０ｎｍ以上の可視域の波長成分が略ゼロになるように制御されたことを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の植物病害防除用照明装置。
   

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