JP2013226132A

JP2013226132A - 完全制御型植物工場におけるミツバチを利用した園芸植物の栽培方法

Info

Publication number: JP2013226132A
Application number: JP2013069226A
Authority: JP
Inventors: Tadatoshi Manabe; 忠利真鍋; Yasuyo Mizote; 康代溝手
Original assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Current assignee: Nisshinbo Holdings Inc
Priority date: 2012-03-30
Filing date: 2013-03-28
Publication date: 2013-11-07

Abstract

【課題】完全人工光の植物工場でも、ミツバチによる受粉活動を可能にし、ミツバチを利用した園芸植物の栽培方法を提供する。
【解決手段】完全制御型植物工場１におけるミツバチを利用した園芸植物Ｐを栽培する上で、受粉期に、園芸植物Ｐの花に照射する波長２９０〜３９０ｎｍの近紫外線量を２０μＷ／ｃｍ²／秒以上に制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、太陽光を完全に遮断した人工光環境下で、受粉にミツバチを使用して栽培を行う、園芸植物の栽培方法に関する。

近年、野菜、果物、花卉類のハウス栽培は盛んになっており、季節を問わず収穫できるようになったが、その中でもイチゴは、ミツバチによる花粉の媒介が略人手に役立っているだけでなく、良品の収穫率の向上に役立っている。こうした実績をふまえて、他の作物栽培、例えばメロン、柿、スイカ、梨、キウイ、桃、等の栽培においてもミツバチを主体とする虫による花粉媒介（虫媒）が拡大している。

しかしながら、ハウス内は高温で、多湿になるため栽培植物に灰カビ病などの病害が発生しやすい。そのため、ハウスの被覆材を透過する光線のうち近紫外線のみをカットして病害の発生を抑制する方法が実施されている。しかし、ハウスの屋根材に紫外線吸収剤を添加した有機樹脂フィルムを使用した農業用ハウス内では、ミツバチの活動に必要な３４０ｎｍを中心とする近紫外線が不足し、ミツバチは媒介活動を満足に行わないことが判ってきた。
このことから、屋根材として波長３４０ｎｍの分光透過率が波長５５０ｎｍの分光透過率の７０％であり、かつ全光線透過率が７０％以上のフィルムを展張した農業用ハウスであって、波長３１０〜３８０ｎｍの近紫外線を含む光をハウス内の作物に照射する手段を設けた農業用ハウスが提案されている（特許文献１）。
また、近紫外線をカットしたハウスで、発光ダイオードを利用し、紫外光３３０〜３９０ｎｍをミツバチの受粉活動期間だけ照射する方法が特許文献２に記されている。
しかしながら、これらの文献では、紫外光の線量はどれぐらいが適当かについては言及されていない。また、ハウス全体に近紫外線を照射するため、作業時の人体への影響が懸念される。

完全制御型植物工場は温度や光を制御できる点で優れているが、完全制御型植物工場でもミツバチの受粉活動は十分に行われないと考えられるため、園芸植物の栽培においては、近紫外線をカットした環境下でも何とか飛翔させることのできるマルハナバチを受粉目的にのみ飼育し、受粉させているのが現状である。しかし、人手による受粉は労力を要するばかりではなく不完全であり、奇形果を発生し易い。

特開平７−２３６６８号公報特開２００５−１２４５３４号公報

本発明は、完全人工光の植物工場でも、ミツバチによる受粉活動を可能にし、ミツバチを利用した園芸植物の栽培ができるようにすることである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討を行った。その結果、完全制御型植物工場において、園芸植物の花に当たる波長２９０〜３９０ｎｍの近紫外線量を２０μＷ／ｃｍ²／秒以上に制御することで、ミツバチによる受粉活動を利用した園芸植物の栽培が
可能であることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、以下のとおりである。
[１]完全制御型植物工場におけるミツバチを利用した園芸植物の栽培方法であって、受粉期に、園芸植物の花に照射する波長２９０〜３９０ｎｍの近紫外線量を２０μＷ／ｃｍ²／秒以上に制御することを特徴とする、完全制御型植物工場におけるミツバチを利用した園芸植物の栽培方法。
[２]園芸植物の花に照射する波長２９０〜３９０ｎｍの近紫外線量を２０〜３５０μＷ／ｃｍ²／秒に制御することを特徴とする、[１]に記載の完全制御型植物工場におけるミツバチを利用した園芸植物の栽培方法。
[３]園芸植物がイチゴである、[１]または[２]に記載の完全制御型植物工場におけるミツバチを利用した園芸植物の栽培方法。

本発明により、完全人工光の植物工場でも、ミツバチを利用した園芸植物の栽培ができるようになった。よって、季節や天候に左右されずに栽培、収穫をすることができる。また、近紫外線量を制御することで、灰色カビ病等の病害抑制効果もある。

植物工場の一部省略全体外観斜視図である。植物工場の内部を一部省略して示す斜視図である。図２のI-I線断面図である。

完全制御型の植物工場は、太陽光を遮断した断熱・密閉性の室内で、人工光を植物に当てて栽培する植物栽培システムである。
植物工場内では、園芸植物が栽培され、該園芸植物には人工光によって近紫外線が照射される。
園芸植物は、栽培棚を有する栽培ラックにおいて栽培されることが好ましい。栽培ラックには複数の栽培棚が設けられることが好ましい。例えば、水平または傾斜させた栽培棚の上方に、天井パネルを栽培棚と平行に配列し、天井パネルに適宜の間隔で光源を配置することが好ましく、これを多段で配置させることがより好ましい。光源は、天井パネルから昇降可能に吊り下げ、栽培植物群の生育に応じて上下方向に移動させてもよい。

植物の生育に必要な光の波長は３８０〜７００ｎｍの可視光であり、この可視光を放射する人工光源は、蛍光灯、ＬＥＤ、有機ＥＬなどが例示される。昼夜のサイクルに合わせて、点灯および消灯することが好ましい。

２９０〜３９０ｎｍの範囲の波長を有する近紫外線を照射するための光源は、この範囲の波長を有する近紫外線を照射できるものであれば特に制限されないが、蛍光灯、キセノンランプ、ブラックライト、有機ＥＬ、ＬＥＤなどが挙げられる。この中では、蛍光灯、ＬＥＤが好ましく、三波長型蛍光灯がより好ましい。
蛍光灯、有機ＥＬ、ＬＥＤは、可視光も発するので、蛍光灯、有機ＥＬを人工光源として用いると別途近紫外線光源を使用しなくてもよいので有利である。
また、紫外線を発しないタイプのＬＥＤなどの人工光源と近紫外線光源を併用してもよい。

近紫外線の照射量は、２９０〜３９０ｎｍの範囲の波長を有する近紫外線の総量として、２０μＷ／ｃｍ²／秒以上、好ましくは５０μＷ／ｃｍ²／秒以上である。この範囲であると、ミツバチが訪花し、花粉媒介を行うので果実を結実させることができる。上限は特
に制限されないが、園芸植物の病害を防ぐためには３５０μＷ／ｃｍ²／秒以下が好ましく、２５０μＷ／ｃｍ²／秒以下がより好ましく、１５０μＷ／ｃｍ²／秒以下がさらに好ましい。
近紫外線は前記波長及び量で一日あたり８時間以上当てることが好ましく、１０時間以上当てることがより好ましく、そして昼の時間（可視光を当てている期間）に同時に当てることが好ましい。

園芸植物の種類は、ミツバチによって花粉媒介され、果実を結ぶものであればよいが、具体的には、イチゴ、メロン、柿、スイカ、梨、キウイ、桃などが挙げられ、イチゴがより好ましい。

植物工場内は、栽培される園芸植物の栽培至適温度に調整されるが、ミツバチによる受粉時には、１５℃以上が好ましく、２０℃以上がより好ましい。
ミツバチの種類は花粉媒介するものであれば特に制限されないが、イチゴの花粉媒介用にはセイヨウミツバチおよびニホンミツバチが好ましく用いられる。
ミツバチの密集度合は特定されないが、１つの植物工場に、数千〜１万匹程度の巣箱１個が目安である。１アール当り１匹程度実働しておれば大体目的は達成できる。

植物の培養方式は、土壌栽培でもよいが、作業簡便化のため、水耕栽培（養液栽培）が好ましい。養液をポンプで循環するたん液またはかん液式の栽培方式が望ましい。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１に示すように、完全制御型植物工場１は、植物の育成環境が制御された栽培室２で園芸植物Ｐ（例えば、イチゴ）を栽培する工場である。植物工場１においては、安全な食料の供給、食材の周年供給を目的とした、環境保全型の生産システムが採用されている。

一般に、植物工場では、養液栽培を利用し、自然光または人工光を光源として植物を生育するが、図１の植物工場１では人工光を光源として園芸植物を生育する。また、温度・湿度の制御や二酸化炭素施用による二酸化炭素飢餓の防止なども行われる。これらの技術により、園芸植物の周年・計画生産が可能になる。

植物工場１には、外部と室内とを連通し、かつエアーシャワーの装備された出入り口扉４と、植物に空気（気体）を送り込むための空調機５と、園芸植物を栽培するために苗の置かれる場所である多段式の植物育成ラック６と、植物に可視光および近紫外線を照射する光源７と（図２〜図３参照）が設置されている。

図２〜図３に示すように、植物育成ラック６は、複数段（この実施例では３段）の植物設置棚６０１と、鉛直方向に延びて各植物設置棚６０１を支持する複数の脚６０２とを有する。また、植物育成ラック６は、棚と棚との間の間隔が固定されているものを例示した。しかしながら、棚の高さを自由に調節できるようなものでもよい。その場合、１台のラックで高さの違う植物の育成や、植物と光の距離を微調整でき安定した育成環境を作り上げることが可能である。

各植物設置棚６０１が複数の脚６０２により支持されることで、複数の植物設置棚６０１は上下方向に並列される（図２参照）。そして、これら複数の植物設置棚６０１には、植物設置棚６０１上に設置され、培養液Ｗが常時流れている栽培トレイ６５と、この栽培トレイ６５上に配設された栽培パネル６７とが備えられている。

栽培トレイ６５は、上部開口部を有する有底状のトレイであり（全体像を図示せず）、
栽培に必要な量の十分な培養液Ｗが常時流れている。なお、この培養液Ｗは、図示しない循環装置により循環され、常に新鮮な状態が維持される。培養液Ｗの中には、例えば園芸植物の根域部が入れられる。園芸植物は、栽培パネル６７に設けられた植え付け穴６８に対応した位置に来るように培養液Ｗの中に入れられる。栽培パネル６７の上部には、植物設置棚６０１毎に、前記植物を直に照射する蛍光ランプ等の光源７が設置されている（図２〜図３参照）。

複数の園芸植物Ｐは、この植え付け穴６８を通して、根域部が培養液Ｗ中に浸され、該培養液Ｗによって水耕栽培される。ただし、培養方法は水耕栽培には限定されない。

栽培パネル６７は、例えば発砲スチロール製であり、栽培トレイ６５の上部開口部を覆うように配設されている。

光源７からは、園芸植物を栽培するのに必要な可視光が照射されるとともに、２９０〜３９０ｎｍの範囲の波長を有する近紫外線の量が２０μＷ／ｃｍ²／秒以上となるような
線量で、近紫外線が園芸植物に対して照射される。

受粉期には、ミツバチの巣箱を植物工場内に設置し、ミツバチを園芸植物に訪花させ、花粉媒介させる。これにより、園芸植物は果実を結び、果実を収穫することができる。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されない。

＜実施例１＞
図１に記載の植物工場において、三波長型蛍光灯（製品名NEC Hf蛍光ランプ）を光源として用い、６〜１８時：点灯／１８〜６時：消灯のサイクルで人工光を照射しながら、イチゴを水耕栽培した。植物工場内の温度は２０℃、湿度は７０％に制御した。イチゴが開花した後、ニホンミツバチを巣箱から解放し、花粉媒介させた。
このときの三波長型蛍光灯から照射される近紫外線（２９０〜３９０ｎｍ）の量を（測定機器名英弘精機株式会社製携帯型分光放射計MS-720）を用いて測定したところ、１００μＷ／ｃｍ²／秒であった。このとき、ミツバチは訪花し、受粉活動を行った。そして、イチゴの果実は非変形果であった。

＜比較例１＞
三波長型蛍光灯を近紫外線量が０μＷ／ｃｍ²／秒のＬＥＤに変えた以外は実施例１と同様にしてイチゴを栽培した。その結果、ミツバチは訪花せず、受粉は行われなかった。そして、果実は実が膨らまず、黒く変色して、その後、枯れた。

＜比較例２＞
三波長型蛍光灯を部分的に遮蔽して近紫外線量を１０μＷ／ｃｍ²／秒とした以外は実施例１と同様にしてイチゴを栽培した。その結果、わずかな数のミツバチしかイチゴの花に訪花しなかった。この場合、果実の一部が膨らむが、奇形果が多く得られた。

＜実施例２＞
三波長型蛍光灯を部分的に遮蔽して近紫外線量を３０μＷ／ｃｍ²／秒とした以外は実施例１と同様にしてイチゴを栽培した。その結果、ミツバチは、当初活動は活発ではなかったが、約１週間経過後から徐々に訪花し始め、約２週間後からは通常の受粉が行われるようになった。得られたイチゴの果実は非変形果であった。

＜実施例３＞
三波長型蛍光灯を部分的に遮蔽して近紫外線量を５０μＷ／ｃｍ²／秒とした以外は実施例１と同様にしてイチゴを栽培した。その結果、ミツバチはイチゴの花に訪花した。この場合、正常な果実が得られた。

＜実施例４＞
三波長型蛍光灯を部分的に遮蔽して近紫外線量を８０μＷ／ｃｍ²／秒とした以外は実施例１と同様にしてイチゴを栽培した。その結果、ミツバチはイチゴの花に訪花した。この場合、正常な果実が得られた。

＜実施例５＞
光源を近紫外線量が３０μＷ／ｃｍ^２／秒のＬＥＤ（日清紡メカトロニクス（株）製）に代えた以外は実施例１と同様にしてイチゴを栽培した。その結果、ミツバチは、当初活動は活発ではなかったが、約１週間経過後から徐々に訪花し始め、約２週間後からは通常の受粉が行われるようになった。得られたイチゴの果実は非変形果であった。

以上より、３０〜１００μＷ／ｃｍ²／秒では完全制御型植物工場におけるミツバチを利用した園芸植物の栽培が可能であることがわかった。従来は３５０μＷ／ｃｍ²／秒以下の近紫外線量ではミツバチは受粉活動ができないと考えられていたため、これは予想外の結果であった。３５０μＷ／ｃｍ²／秒以下の近紫外線量では灰色カビ病等の病害の抑制効果もあるので好ましい。

１完全制御型植物工場
２栽培室
４出入り口扉
５空調機
６植物育成ラック
７光源
６５栽培トレイ
６７栽培パネル
６８植え付け穴
６０１植物設置棚
６０２脚
Ｐ植物
Ｗ培養液

Claims

完全制御型植物工場におけるミツバチを利用した園芸植物の栽培方法であって、受粉期に、園芸植物の花に照射する波長２９０〜３９０ｎｍの近紫外線量を２０μＷ／ｃｍ²／秒以上に制御することを特徴とする、完全制御型植物工場におけるミツバチを利用した園芸植物の栽培方法。
園芸植物の花に照射する波長２９０〜３９０ｎｍの近紫外線量を２０〜３５０μＷ／ｃｍ²／秒に制御することを特徴とする、請求項１に記載の完全制御型植物工場におけるミツバチを利用した園芸植物の栽培方法。
園芸植物がイチゴである、請求項１または２に記載の完全制御型植物工場におけるミツバチを利用した園芸植物の栽培方法。