JP2012205520A - 光照射装置、イチゴ栽培システムおよびイチゴ栽培方法 - Google Patents
光照射装置、イチゴ栽培システムおよびイチゴ栽培方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】UV−A照射装置8は、UV−A紫外線を出射するLED82を備えている。LED82から出射されるUV−A紫外線が、イチゴの果実に集中的に照射されるようにLED82が配置されている。
【選択図】図1
Description
図1は、イチゴ栽培システム10の概略構成を示す図である。図1に示すように、イチゴ栽培システム10は、照明装置(主光源装置)1、空調装置4、栽培容器5、制御装置6およびUV−A照射装置(光照射装置)8を備えており、栽培室7の内部に設置されている。
照明装置1は、光合成に必要な波長範囲の光(波長400〜700nmの光)を出射する光源であり、栽培容器5の上方(例えば、栽培容器5の上方約30cm)に配置されている。人工の植物栽培では、エネルギーを有効的に利用するため、植物が必要とする光だけを与えることが一般的である。照明装置1においても、イチゴの生育に必要な波長範囲の光のみをイチゴ20に照射する。この照明装置1は、光源ユニット2および冷却板3を備えている。
光源ユニット2は、例えば、波長640〜690nmの光を出射する赤色LED(赤色光源)および波長420〜500nmの光を出射する青色LED(青色光源)を基板上に備えている。赤色LEDは、例えば、650nmにピークを有する赤色光を出射する。青色LEDは、例えば、470nmにピークを有する青色光を出射する。
図1に示すように、照明装置1の、光源ユニット2が搭載されている側の面とは反対側の面には、冷却板3が配設されている。冷却板3は、赤色LEDおよび青色LEDが発した熱を放散させるための部材であり、金属(例えば、鉄、銅、アルミニウム)など、熱伝導性の高い物質からなるものである。
空調装置4は、栽培室7の内部の温度を調節するエアコンある。また、空調装置4は、栽培室7の内部の空気を循環させる送風機としても機能する。
栽培容器5は、培養土または栽培用の固形培地(ロックウール、ウレタン、スポンジなど)を入れるためのプランターであってもよいし、イチゴ20を保持するとともに水耕栽培用の培養液を貯める水槽であってもよい。
制御装置6は、照明装置1の照度および空調装置4の空調温度および風量を制御する。イチゴは短日植物であるため、特に制御装置6は、照明装置1を制御することにより短日条件の光環境を実現する。昼夜のサイクル(明期および暗期の長さ)および、明期および暗期のそれぞれにおける空調温度は、特に限定されず、イチゴに適した公知の栽培条件を用いればよい。
UV−A照射装置8は、UV−A紫外線(例えば、波長域315〜400nm)を出射する光源装置であり、栽培容器5の側面に配設されている。すなわち、UV−A照射装置8は、イチゴが栽培される栽培容器5の側面に垂れたイチゴ20の果実21の近傍に配置されている。
図3は、(a)は、UV−A照射装置8の変更例を示す平面図であり、(b)は、UV−A照射装置8の変更例を示す側面図である。図3(a)および(b)に示すように、UV−A照射装置8が備えるLEDは、UV−A紫外線の指向性を高めるレンズが配された砲弾型のLED(光源)83であってもよい。すなわち、UV−A照射装置8が備えるLEDには、UV−A紫外線の指向性を高めるレンズが配されていてもよい。
図4(a)および(b)は、UV−A照射装置8の配置方法の好ましい例を示す図である。図4(a)に示す例では、UV−A照射装置8は、イチゴの果実21が垂れ下がる、栽培容器5の底部付近の側面に配設されており、横方向(水平方向)にUV−A紫外線を出射する。
図5(a)および(b)は、UV−A照射装置8の配置方法の比較例を示す図である。図5(a)に示すように、UV−A照射装置8を栽培容器5が設置されている床等に配置し、鉛直上向きにUV−A紫外線を出射した場合には、UV−A紫外線をイチゴに果実に照射することはできる。しかし、UV−A紫外線は、イチゴ20の葉や茎にも照射されるため、イチゴ20の生育を阻害する可能性がある。また、作業者にUV−A紫外線が照射される恐れもある。
UV−A照射装置8は、栽培容器5の側面に固定されている必要は必ずしもなく、スタンドなど、栽培容器5以外の部材によってその位置が固定されていてもよい。
次にイチゴ栽培システム10を用いたイチゴ栽培方法の概要について説明する。当該イチゴ栽培方法では、人工光を利用する植物栽用の空間である栽培室7において、光合成に必要な波長範囲の光(波長400〜700nmの光)を主にイチゴ20の葉に照射することに加え、UV−A紫外線(波長域340〜400nm)をイチゴ20の果実21に照射する。
次にイチゴ栽培システム10におけるイチゴ栽培方法の一例について説明する。イチゴ20として「とちおとめ」を栽培容器5の中に入れたロックウールに定植し、照明装置1の下方に設置した。また、栽培容器5の側面には、図4(a)に示すように、UV−A照射装置8を配設した。また、イチゴ栽培用の培養液として園芸試験場処方を使用し、栽培容器5に注入した。
図6(a)は、UV―A照射がイチゴ果実の総ポリフェノール生産に及ぼす影響を示すグラフであり、図6(b)はUV―A照射がイチゴ果実の総アントシアニン生産に及ぼす影響を示すグラフである。誤差線は標準誤差(n=4)を示し、P値はt検定によって求めた。
次に、UV−A紫外線をイチゴの果実に集中的に照射することにより、UV−A紫外線の照射によってイチゴの収穫量が減少することを防止できることを説明する。図7は、イチゴ果実へのUV―A照射がイチゴの収穫量に影響を及ぼさないことを示すグラフである。図7に示す実験では、上述のように「とちおとめ」を栽培し、UV−A紫外線をイチゴの果実に集中的に照射した場合と、UV−A紫外線を照射しなかった場合とにおいて、一株当たりの平均収量を測定した。各栽培区において4株を用い、170日間収穫を行った。
以上のように、イチゴ栽培システム10では、UV−A紫外線が光源から出射され、イチゴの果実21に集中的に照射される。そのため、葉および茎など他の部分にUV−A紫外線が照射されることにより植物の生育が妨げられることを防止しつつ、イチゴの果実21における色素、栄養素または機能性成分の蓄積を促進できる。
上述の実施形態では、イチゴの果実にUV−A紫外線を照射したが、イチゴの果実に青色光(波長域420〜470nm)を照射しても、機能性成分(ポリフェノールおよびアントシアニン)が効果的に蓄積誘導されることを確認している。
本発明の他の実施形態について図8〜図12に基づいて説明すれば、以下のとおりである。なお、実施の形態1と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。
2 光源ユニット(主光源装置)
5 栽培容器
8 UV−A照射装置(光照射装置)
9 送風管(放熱部)
10 イチゴ栽培システム
20 イチゴ
21 果実
30 イチゴ栽培システム
82 LED(光源)
83 LED(光源)
Claims (10)
- イチゴ栽培用の光照射装置であって、
青色光またはUV−A紫外線を出射する光源を備え、
上記光源から出射される青色光またはUV−A紫外線が、イチゴの果実に集中的に照射されるように上記光源が配置されていることを特徴とする光照射装置。 - 上記光源は、上記果実の近傍に配置されていることを特徴とする請求項1に記載の光照射装置。
- 上記光源は、イチゴが栽培される栽培容器の側面に垂れた上記果実の近傍に配置されていることを特徴とする請求項1または2に記載の光照射装置。
- 上記光源は、イチゴが栽培される栽培容器の側面に配設されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の光照射装置。
- 上記光源の光軸は、水平方向または水平方向よりも鉛直下方向を向いていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の光照射装置。
- 上記光源には、上記青色光または上記UV−A紫外線の指向性を高めるレンズが配されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の光照射装置。
- 上記光源の放熱効率を高める放熱部がさらに備えられていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の光照射装置。
- 上記放熱部は、上記光源またはその近傍に風を送る送風管を含むことを特徴とする請求項7に記載の光照射装置。
- 請求項1〜8のいずれか1項に記載の光照射装置と、
光合成に必要な波長範囲の光を出射する主光源装置とを含むことを特徴とするイチゴ栽培システム。 - 光源から出射される青色光またはUV−A紫外線を、イチゴの果実に集中的に照射する工程を含むことを特徴とするイチゴ栽培方法。
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