JP2014171465A - Plant cultivation method and irradiation device for plant cultivation used for the same - Google Patents

Plant cultivation method and irradiation device for plant cultivation used for the same Download PDF

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Tomokane Kono
智謙 河野
Yoji Fujita
曜示 藤田
Hiroaki Masago
宏章 真砂
So Fujiwara
宗 藤原
Yoshimasa Hieda
祥正 稗田
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New Japan Radio Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plant cultivation method capable of improving photosynthetic efficiency and an irradiation device for plant cultivation used for the same.SOLUTION: The present invention is a plant cultivation method for growing plants by irradiating with pulse light at a frequency of 100 Hz or more. Preferably, the frequency is between 100 kHz and 50 MHz. In another embodiment, an irradiation device for plant cultivation used for the plant cultivation method includes an artificial light source for irradiating with pulse light at a frequency of 100 Hz or more.

Description

本発明は、植物の栽培方法及びそれに用いる植物の栽培用照射装置に係り、詳しくは光合成効率を向上させることができる植物の栽培方法及びそれに用いる植物の栽培用照射装置に関する。   The present invention relates to a plant cultivation method and a plant cultivation irradiation device used therefor, and more particularly to a plant cultivation method capable of improving photosynthesis efficiency and a plant cultivation irradiation device used therefor.

現在、安全で付加価値の高い植物を効率的に生産・栽培する技術が求められている。一般に、植物(藻類及びシアノバクテリアを含む)は、太陽光照射条件下で光合成を行うが、照射する光エネルギーが効率よく利用されているわけではない。太陽光には、植物の生育に必要な光成分及び生育に必要のない光成分等の全ての光成分が含まれている。人工光源として、全ての光成分が含まれる光源、例えば昼白色光源を使用することは、エネルギー効率の観点から好ましくない。特に、人工光源を用いて人工的に植物を生育させる栽培装置や野菜工場の場合、より効率的な照射が求められている。   Currently, there is a demand for technology for efficiently producing and cultivating safe and high value-added plants. Generally, plants (including algae and cyanobacteria) perform photosynthesis under sunlight irradiation conditions, but the light energy to be irradiated is not efficiently utilized. Sunlight includes all light components such as light components necessary for plant growth and light components not necessary for growth. Use of a light source containing all light components, such as a daylight white light source, as an artificial light source is not preferable from the viewpoint of energy efficiency. In particular, in the case of a cultivation apparatus or a vegetable factory for artificially growing plants using an artificial light source, more efficient irradiation is required.

例えば、従来より、人工光源を用いた光合成装置において、光利用効率を向上させるために、特許文献1の植物の栽培方法が知られている。特許文献1は、有機培地上において栽培される植物に対し、人工光源として蛍光ランプと650〜660nmの発光ダイオード(LED)を備えてなる有機栽培式植物工場について開示する。   For example, conventionally, in order to improve the light utilization efficiency in a photosynthesis device using an artificial light source, the plant cultivation method of Patent Document 1 is known. Patent Document 1 discloses an organically cultivated plant factory comprising a fluorescent lamp and a light emitting diode (LED) of 650 to 660 nm as artificial light sources for plants cultivated on an organic medium.

一般に、太陽光スペクトルの内、光合成に利用される光は、660nmの赤色光等の限られた狭い領域の光のみである。また、自然条件下では、光の強度の変動が大きいため、連続光照射エネルギーと比較して、実際の光合成による生産性は低い傾向にある。また、植物における光合成反応は、光飽和点以上の光強度ではそれ以上光合成量が増大しない。したがって、人工光源の下で植物の生育を行う場合、光飽和点付近の光を安定的に照射することが光合成効率を高めるために必要である。引用文献1は、特定の単一又は限られた波長領域の光を人工光源として連続的に照射することで光合成のためのエネルギー効率の改善を図っている。   In general, the light used for photosynthesis in the sunlight spectrum is only light in a limited narrow region such as 660 nm red light. Further, under natural conditions, since the fluctuation of light intensity is large, productivity by actual photosynthesis tends to be lower than that of continuous light irradiation energy. Further, in the photosynthesis reaction in plants, the amount of photosynthesis does not increase any more at the light intensity above the light saturation point. Therefore, when growing a plant under an artificial light source, it is necessary to stably irradiate light near the light saturation point in order to increase photosynthesis efficiency. Cited Document 1 attempts to improve energy efficiency for photosynthesis by continuously irradiating light of a specific single or limited wavelength region as an artificial light source.

特開2008−118957号公報JP 2008-118957 A

ところで、光合成には、明反応と暗反応があり、明反応で得られた還元力を利用する暗反応には直接的な光照射は必要ない。自然界では、日中に明反応の活性が高く、暗反応は主に夜間に進行する。人工光源を用いた植物の光合成装置においても、入射してくる光が連続して利用されるわけではない。例えば、光が電子伝達系で光励起に利用された後、生産される還元力が植物の細胞内で処理(利用)されるまでの間に入射してくる光は、光合成反応に利用することができない。よって、光が利用されない期間は消灯しても光合成効率が低下しないことが予測される。   By the way, there are a light reaction and a dark reaction in photosynthesis, and a direct light irradiation is not necessary for a dark reaction utilizing the reducing power obtained by the light reaction. In nature, the light reaction is highly active during the day, and the dark reaction proceeds mainly at night. Even in a plant photosynthesis apparatus using an artificial light source, incident light is not used continuously. For example, the incident light after light is used for photoexcitation in the electron transport system and before the reducing power produced is processed (utilized) in plant cells can be used for the photosynthetic reaction. Can not. Therefore, it is predicted that the photosynthetic efficiency does not decrease even if the light is not used during the period when the light is not used.

本発明において、自然界での概日リズムによる明暗の周期以外に、明反応の速度制御(間接的な暗反応の速度制御)に着目し、明暗が繰り返すパルス処理による光合成反応の制御を試みた。   In the present invention, focusing on light reaction speed control (indirect dark reaction speed control) in addition to the light-dark cycle due to the circadian rhythm in nature, we attempted to control the photosynthetic reaction by pulse processing that repeats light and dark.

本発明は、本発明者らの鋭意研究の結果、人工光源として所定の周波数におけるパルス光源を使用することにより、光合成効率を向上できることを見出したことによりなされたものである。   The present invention has been made by finding that, as a result of diligent research by the present inventors, it is possible to improve the photosynthetic efficiency by using a pulse light source at a predetermined frequency as an artificial light source.

本発明の目的とするところは、光合成効率を向上させることができる植物の栽培方法及びそれに用いる植物の栽培用照射装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a plant cultivation method capable of improving photosynthesis efficiency and a plant cultivation irradiation apparatus used therefor.

上記目的を達成するために本発明の一態様では、周波数100Hz以上のパルス光を照射することにより植物を栽培することを特徴とする発明の植物の栽培方法が提供される。前記周波数は、100kHz〜50MHzであることが好ましい。   In order to achieve the above object, according to one aspect of the present invention, there is provided a plant cultivation method according to the invention, wherein the plant is cultivated by irradiation with pulsed light having a frequency of 100 Hz or more. The frequency is preferably 100 kHz to 50 MHz.

また、本発明の別の一様態では、前記植物の栽培方法に用いる植物の栽培用照射装置において、周波数100Hz以上のパルス光を照射するための人工光源を備えてなることを特徴とする植物の栽培用照射装置が提供される。   In another aspect of the present invention, an irradiation apparatus for plant cultivation used in the plant cultivation method includes an artificial light source for irradiating pulsed light having a frequency of 100 Hz or more. An irradiation apparatus for cultivation is provided.

前記人工光源は、発光ダイオード(LED)、ハロゲンランプ、白熱電球、蛍光灯、アーク灯、無電極放電灯、低圧放電灯、冷陰極型蛍光管、外部電極型蛍光管、エレクトロルミネセンスライト及びHIDランプ、並びにプリズム又は光学フィルタを介する光源から選ばれる少なくとも一種であることが好ましい。   The artificial light source includes a light emitting diode (LED), a halogen lamp, an incandescent lamp, a fluorescent lamp, an arc lamp, an electrodeless discharge lamp, a low pressure discharge lamp, a cold cathode fluorescent lamp, an external electrode fluorescent lamp, an electroluminescent light, and an HID. Preferably, the light source is at least one selected from a lamp and a light source via a prism or an optical filter.

本発明によれば、植物の栽培方法及びそれに用いる植物の栽培用照射装置によって、光合成効率を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, photosynthesis efficiency can be improved with the cultivation method of a plant, and the irradiation apparatus for cultivation of a plant used therefor.

試験例1において用いたLED光の発光スペクトルを示すグラフ。The graph which shows the emission spectrum of LED light used in Test Example 1.

(第1実施形態)
以下、本発明を植物の栽培方法に具体化した第1実施形態を説明する。
本実施形態の植物の栽培方法は、所定のパルス光を光源として植物に照射することにより行われる。パルス光は、周波数100Hz以上、好ましくは100kHz以上、より好ましくは200kHz以上、さらに好ましくは500kHz以上が用いられる。パルス光の周波数が増加するに伴い光合成効率を向上させることができる。一方、パルス光を照射する光源の入手の容易性の観点からパルス光は、好ましくは周波数50MHz以下、より好ましくは10MHz以下、さらに好ましくは5MHz以下である。また、パルス光の周波数が50MHzを超える場合、光合成効率が飽和する傾向にある。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment in which the present invention is embodied in a plant cultivation method will be described.
The plant cultivation method of this embodiment is performed by irradiating a plant with a predetermined pulsed light as a light source. For the pulsed light, a frequency of 100 Hz or more, preferably 100 kHz or more, more preferably 200 kHz or more, and further preferably 500 kHz or more is used. As the frequency of the pulsed light increases, the photosynthesis efficiency can be improved. On the other hand, from the viewpoint of easy availability of a light source that emits pulsed light, the pulsed light preferably has a frequency of 50 MHz or less, more preferably 10 MHz or less, and even more preferably 5 MHz or less. Further, when the frequency of the pulsed light exceeds 50 MHz, the photosynthetic efficiency tends to be saturated.

光源としては、全ての光成分が含まれる光源、例えば昼白色光源を使用してもよく、光合成に用いられる単一の波長又は限られた波長領域の光を用いることができる。エネルギー効率の向上の観点から、光合成に用いられる単一の波長又は限られた波長領域の光が好ましい。光合成に用いられる波長は、植物の種類、植物が有する光合成色素の種類、植物の生育段階、及び光合成色素の含有比率等により適宜決定される。例えば、一般的に植物の光合成のピーク波長として、450nm付近、550nm付近、及び660nm付近が挙げられる。450nm付近の波長を含む波長領域として、400〜500nmが好ましく、420〜480nmがより好ましい。550nm付近の波長を含む波長領域として、500〜600nmが好ましく、520〜580nmがより好ましい。660nm付近の波長を含む波長領域として、600〜700nmが好ましく、640〜680nmがより好ましい。   As the light source, a light source including all light components, for example, a daylight white light source may be used, and light having a single wavelength or a limited wavelength region used for photosynthesis can be used. From the viewpoint of improving energy efficiency, light of a single wavelength or a limited wavelength region used for photosynthesis is preferable. The wavelength used for photosynthesis is appropriately determined depending on the type of plant, the type of photosynthetic pigment that the plant has, the growth stage of the plant, the content ratio of the photosynthetic pigment, and the like. For example, the peak wavelength of photosynthesis in plants generally includes around 450 nm, around 550 nm, and around 660 nm. As a wavelength region including a wavelength near 450 nm, 400 to 500 nm is preferable, and 420 to 480 nm is more preferable. The wavelength region including a wavelength around 550 nm is preferably 500 to 600 nm, and more preferably 520 to 580 nm. The wavelength region including a wavelength near 660 nm is preferably 600 to 700 nm, and more preferably 640 to 680 nm.

本実施形態の植物の栽培方法が適用される植物は、広く光合成をする生物一般を示し、陸上植物の他、藻類、藍藻(シアノバクテリア)を含む概念である。陸上植物としては、特に限定されず、例えば食用の蔬菜及び穀物、園芸作物、並びに観賞用の植物(観葉植物)が挙げられる。具体例としては、アブラナ科、キク科、アカザ科、マメ科、タデ科、ナス科、ウリ科、及びイネ科の植物が挙げられる。   The plant to which the plant cultivation method of the present embodiment is applied is a concept including widely living organisms that carry out photosynthesis, and includes algae and cyanobacteria in addition to land plants. The land plant is not particularly limited, and examples thereof include edible sugar beets and grains, horticultural crops, and ornamental plants (houseplants). Specific examples include plants of the Brassicaceae, Asteraceae, Rabbitaceae, Legumes, Rubiaceae, Eggplants, Cucurbitaceae, and Gramineae.

次に、上記のように構成された植物の栽培方法の作用について説明する。
本実施形態の植物の栽培方法は、周波数100Hz以上のパルス光が用いられる。それにより、例えばデューティ比100%の光を照射した場合に比べて光合成効率を向上させることができる。一般に植物の行う光合成反応には、反応の進行に光が必要な光化学系I、光化学系II及びそれらを結ぶ電子伝達系が存在する。これらの反応はマイクロ秒オーダーで進行するため、2つの光化学系を駆動するために必要な光を高周波数、例えばキロヘルツオーダー及びメガヘルツオーダーのパルス光照射を行うことで、光合成効率の向上が図られるものと考えられる。
Next, the effect | action of the cultivation method of the plant comprised as mentioned above is demonstrated.
The plant cultivation method of this embodiment uses pulsed light with a frequency of 100 Hz or more. Thereby, for example, it is possible to improve the photosynthetic efficiency as compared with the case where light having a duty ratio of 100% is irradiated. In general, a photosynthesis reaction performed by a plant includes a photochemical system I and a photochemical system II that require light for the progress of the reaction, and an electron transfer system that connects them. Since these reactions proceed in the order of microseconds, the light synthesis efficiency can be improved by irradiating light necessary for driving the two photosystems with high frequency, for example, kilohertz order and megahertz order pulse light. It is considered a thing.

本実施形態の植物の栽培方法によれば、以下のような効果を得ることができる。
(1)本実施形態の植物の栽培方法では、周波数100Hz以上のパルス光を照射することにより植物を栽培する。したがって、例えばデューティ比100%の光を照射した場合に比べて光合成効率を向上させることができる。
According to the plant cultivation method of the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the plant cultivation method of this embodiment, plants are cultivated by irradiating pulsed light with a frequency of 100 Hz or higher. Therefore, for example, it is possible to improve the photosynthetic efficiency as compared with the case where light with a duty ratio of 100% is irradiated.

(2)好ましくは、パルス光として、450nm付近、550nm付近、又は660nm付近の光が用いられる。したがって、光合成効率をより向上させることができる。
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
(2) Preferably, light having a wavelength in the vicinity of 450 nm, 550 nm, or 660 nm is used as the pulsed light. Therefore, the photosynthetic efficiency can be further improved.
In addition, you may change the said embodiment as follows.

・上記実施形態において、照射される光の強さ及び光の照射時間は植物の種類、照射目的、植物の生育段階、及び光源等に応じ、適宜設定される。光飽和点付近の光を安定的に照射することが光合成効率を高める観点から好ましい。より具体的には、照射される光は、好ましくは0.1〜100mW/cm、より好ましくは0.5〜20mW/cmである。かかる範囲内において、より効率的な光合成が期待される。 -In the said embodiment, the intensity | strength of irradiated light and the irradiation time of light are suitably set according to the kind of plant, the irradiation objective, the growth stage of a plant, a light source, etc. It is preferable to stably irradiate light in the vicinity of the light saturation point from the viewpoint of increasing photosynthesis efficiency. More specifically, the light irradiated is preferably 0.1~100mW / cm 2, more preferably 0.5~20mW / cm 2. Within this range, more efficient photosynthesis is expected.

・本実施形態において、デューティ比(duty比)は植物の種類、照射目的、植物の生育段階、及び光源等に応じ、適宜設定される。例えば、デューティ比(duty比)は、エネルギー効率の向上の観点から、好ましくは20〜80%、より好ましくは40〜60%である。   In the present embodiment, the duty ratio (duty ratio) is appropriately set according to the type of plant, the purpose of irradiation, the growth stage of the plant, the light source, and the like. For example, the duty ratio (duty ratio) is preferably 20 to 80%, more preferably 40 to 60%, from the viewpoint of improving energy efficiency.

(第2実施形態)
以下、この発明の上記第1実施形態の植物の栽培方法を実施するための植物の栽培用照射装置を詳細に説明する。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
(Second Embodiment)
Hereinafter, the plant cultivation irradiation device for carrying out the plant cultivation method of the first embodiment of the present invention will be described in detail. Hereinafter, the difference from the first embodiment will be mainly described.

本実施形態の植物の栽培用照射装置は、光合成効率の向上の観点から周波数100Hz以上、好ましくは100kHz以上、より好ましくは200kHz以上、さらに好ましくは500kHz以上のパルス光を照射するための人工光源を備えてなる。一方、入手の容易性の観点から人工光源のパルス光は、好ましくは周波数50MHz以下、より好ましくは10MHz以下、さらに好ましくは5MHz以下である。   The irradiation apparatus for plant cultivation of this embodiment is an artificial light source for irradiating pulsed light with a frequency of 100 Hz or more, preferably 100 kHz or more, more preferably 200 kHz or more, and further preferably 500 kHz or more from the viewpoint of improving photosynthesis efficiency. Prepare. On the other hand, from the viewpoint of easy availability, the pulsed light of the artificial light source preferably has a frequency of 50 MHz or less, more preferably 10 MHz or less, and even more preferably 5 MHz or less.

人工光源は、特に限定されないが、公知の光源、例えばLED、ハロゲンランプ、白熱電球、蛍光灯、アーク灯、無電極放電灯、低圧放電灯、冷陰極型蛍光管、外部電極型蛍光管、エレクトロルミネセンスライト及びHIDランプを使用することができる。HIDランプとしては、例えば高圧水銀ランプ、メタルハライドランプ、及び高圧ナトリウムランプが挙げられる。また、人工光源は、人工的に作られた光の他、自然光をプリズム又は光学フィルタを介して得られる特定波長からなる光源も含まれるものとする。これらの人工光源は1種類のみ使用してもよく、2種以上を組み合わせて使用してもよい。   The artificial light source is not particularly limited, but known light sources such as LEDs, halogen lamps, incandescent lamps, fluorescent lamps, arc lamps, electrodeless discharge lamps, low-pressure discharge lamps, cold cathode fluorescent tubes, external electrode fluorescent tubes, electro Luminescent lights and HID lamps can be used. Examples of the HID lamp include a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, and a high-pressure sodium lamp. The artificial light source includes a light source having a specific wavelength obtained through natural light through a prism or an optical filter in addition to artificially produced light. These artificial light sources may be used alone or in combination of two or more.

これらの人工光源の中で、単一の波長又は狭い波長域の光の照射が容易であり、パルス点滅による調光が容易である観点からLEDが好ましい。LEDの形状は特に限定されず、例えば砲弾型及び表面実装型が挙げられ、シングルチップでもマルチチップでもいずれの形態でもよい。また、LEDとして高輝度LEDを採用してもよい。人工光源を保持する構成、例えばスタンド、及び配線等は、公知の構成を適宜採用することができる。   Among these artificial light sources, an LED is preferable from the viewpoint that it is easy to irradiate light of a single wavelength or a narrow wavelength region, and light adjustment by pulse blinking is easy. The shape of the LED is not particularly limited, and examples thereof include a shell type and a surface mount type, and may be either a single chip or a multichip. Moreover, you may employ | adopt high brightness LED as LED. Known configurations can be appropriately adopted as the configuration for holding the artificial light source, for example, the stand and the wiring.

植物の栽培用照射装置が設置される場所は、特に限定されず、植物の光合成が必要な場所であればどこでも設置することができる。例えば、圃場、温室、植物工場、貯蔵設備、搬送車、及び陳列棚が挙げられる。貯蔵設備としては、例えば、冷蔵庫、定温室、倉庫、及びコンテナが挙げられる。搬送車としては、例えば台車、貨車の荷台、及びコンテナ貨物が挙げられる。これらの中で、高効率な運用が求められる観点から、好ましくは完全人工光源型の植物工場に適用される。   The place where the irradiation device for plant cultivation is installed is not particularly limited, and it can be installed anywhere where photosynthesis of the plant is necessary. Examples include farms, greenhouses, plant factories, storage facilities, transport vehicles, and display shelves. Examples of the storage facility include a refrigerator, a constant greenhouse, a warehouse, and a container. As a conveyance vehicle, a trolley | bogie, the loading platform of a wagon, and a container cargo are mentioned, for example. Among these, it is preferably applied to a fully artificial light source type plant factory from the viewpoint of requiring highly efficient operation.

本実施形態によって発揮される効果について、以下に記載する。
(3)本実施形態の植物の栽培用照射装置によれば、周波数100Hz以上のパルス光を照射するための人工光源を備えてなる。したがって、かかる装置により、光合成効率を向上させることができる。
The effects exhibited by this embodiment will be described below.
(3) According to the plant cultivation irradiation apparatus of the present embodiment, an artificial light source for irradiating pulsed light having a frequency of 100 Hz or more is provided. Therefore, the photosynthesis efficiency can be improved by such an apparatus.

(4)本実施形態において、光源として人工光源が用いられる。したがって、特定の波長領域の光を容易に選択して照射することができる。また、太陽光のように気象条件に左右されることなく、制御環境下において、より効率的な光合成による植物の生長促進を行うことができる。   (4) In this embodiment, an artificial light source is used as the light source. Therefore, it is possible to easily select and irradiate light in a specific wavelength region. Moreover, the growth of plants can be promoted by more efficient photosynthesis in a controlled environment without being influenced by weather conditions like sunlight.

(5)本実施形態の植物の栽培用照射装置によれば、LED及びハロゲンランプ等の公知の光源を採用することができる。したがって、光の照射を容易に且つ安価に実施することができる。   (5) According to the plant cultivation irradiation device of the present embodiment, known light sources such as LEDs and halogen lamps can be employed. Therefore, light irradiation can be performed easily and inexpensively.

(6)本実施形態として、好ましくは、人工光源としてLEDが用いられる。LEDは、単一の波長又は狭い波長域の光の照射が容易であり、パルス点滅による調光が容易である。したがって、本実施形態において、目的とする特定の波長領域のパルス光の照射を容易に実施することができ、生産・生育活動においてより効率的な運用が可能となる。また、LEDは、長寿命及び低消費電力であるため、低コストで実施することができる。   (6) As this embodiment, Preferably, LED is used as an artificial light source. An LED can be easily irradiated with light of a single wavelength or a narrow wavelength range, and light control by pulse blinking is easy. Therefore, in the present embodiment, it is possible to easily irradiate pulse light in a specific wavelength region of interest, and it is possible to operate more efficiently in production / growth activities. Moreover, since LED has a long life and low power consumption, it can be implemented at low cost.

(7)本実施形態として、好ましくは、圃場、温室、植物工場、貯蔵設備、搬送車、及び陳列棚から選ばれる少なくとも一種に備えられる。植物の栽培用照射装置を制御する技術は、例えば植物工場での利用のみならず、農業分野、食品流通分野、及び小売分野において利用することができる。例えば、植物の栽培中、収穫物の収穫後、流通過程、保蔵期間、及び店頭販売期間における鮮度保持において、光合成の制御技術の応用が期待される。   (7) As this embodiment, Preferably, it is provided with at least 1 type chosen from a farm field, a greenhouse, a plant factory, a storage facility, a conveyance vehicle, and a display shelf. The technique for controlling the irradiation apparatus for plant cultivation can be used not only in a plant factory, but also in the agricultural field, food distribution field, and retail field. For example, the application of photosynthesis control technology is expected during cultivation of plants, after harvesting of harvested products, and in maintaining freshness in the distribution process, storage period, and over-the-counter sales period.

(8)本実施形態として、好ましくは、完全人工光源型の植物工場に適用される。したがって、幅広い植物に対し、生育環境を制御しながら、安全で付加価値の高い生産物を効率的に生産・栽培することが期待される。   (8) The present embodiment is preferably applied to a fully artificial light source type plant factory. Therefore, it is expected to efficiently produce and cultivate safe and high value-added products for a wide range of plants while controlling the growth environment.

尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態において、人工光源より光を直接植物に照射してもよく、光学装置、例えば光ファイバー、レンズ、及び反射鏡を介して照射してもよい。かかる構成により、光源と照射部位を離間させる構成を採用することができる。また、集光等により照射光を容易に増強させることができる。よって、より効率的な光合成による植物の生長促進を行うことができる。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
-In the said embodiment, light may be irradiated to a plant directly from an artificial light source, and you may irradiate through an optical apparatus, for example, an optical fiber, a lens, and a reflective mirror. With this configuration, it is possible to employ a configuration in which the light source and the irradiation site are separated. Further, the irradiation light can be easily increased by condensing light or the like. Therefore, plant growth can be promoted by more efficient photosynthesis.

・上記実施形態の植物の栽培用照射装置は、人工光源を照射する照射部位が棚状に構成されてもよい。かかる構成により、一度に多くの植物に対し照射処理することができるため、効率的な運用が可能となる。   -As for the irradiation apparatus for cultivation of the plant of the said embodiment, the irradiation site | part which irradiates an artificial light source may be comprised by shelf shape. With such a configuration, since many plants can be irradiated at a time, efficient operation is possible.

・上記実施形態の植物の栽培用照射装置は、人工光源を保持する保持手段に車輪を取り付けることにより可動式として構成してもよい。
・上記実施形態の植物の栽培用照射装置は、人工光源を照射する照射部位の下にコンベアを取り付けることにより、移動する植物に対し、連続的に照射してもよい。かかる構成により、数少ない光源であっても、多くの植物に対し効率的に照射することができる。
-You may comprise the irradiation apparatus for cultivation of the plant of the said embodiment as a movable type by attaching a wheel to the holding means holding an artificial light source.
-The irradiation apparatus for cultivation of the plant of the said embodiment may irradiate continuously to the moving plant by attaching a conveyor under the irradiation part which irradiates an artificial light source. With such a configuration, even a few light sources can efficiently irradiate many plants.

次に、実施例を挙げて前記実施形態を更に具体的に説明する。
(試験例1)
日本において主食とされるイネ科植物に対し、パルス光を照射した場合の光合成効率について試験した。
Next, the embodiment will be described more specifically with reference to examples.
(Test Example 1)
The photosynthesis efficiency when irradiating pulsed light to grasses, which are staple foods in Japan, was tested.

(試料)
イネ科植物として、品種「ゆめつくし」を使用した。CO濃度測定器として、NDIR方式センサを用いるCOレコーダーTR−76Ui(ティアンドディ社製)を使用した。
(sample)
The cultivar “Yumetsukushi” was used as a gramineous plant. As the CO 2 concentration measuring device, a CO 2 recorder TR-76Ui (manufactured by T & D) using an NDIR type sensor was used.

(光源)
光源として、LED光源を使用した。LED光源は、3 in 1タイプの赤色光源を用いた。イネへの光照射は、イネ穂先から光源との距離22cmに調整し、1玉点灯で照射実験を行った。
(light source)
An LED light source was used as the light source. As the LED light source, a 3 in 1 type red light source was used. The light irradiation to the rice was adjusted to a distance of 22 cm from the tip of the rice to the light source, and an irradiation experiment was performed by lighting one ball.

まず、試験に用いた光源について、光スペクトル、光照射強度、及び光量子数を測定した。測定は、1玉全点灯(デューティ:100%)、光源間距離22cmの条件で行った。   First, the light spectrum, light irradiation intensity, and photon number were measured for the light source used in the test. The measurement was performed under the conditions that one ball was fully lit (duty: 100%) and the distance between the light sources was 22 cm.

光スペクトル及び光照射強度は、測定器として光ファイバー分光システム(USB 4000、Ocean Optics社製)及び解析ソフト(SpectraSuit、Ocean Optics社製)を使用した。測定条件は、以下の条件を採用した。   Optical spectrum and light irradiation intensity were measured using an optical fiber spectroscopy system (USB 4000, manufactured by Ocean Optics) and analysis software (SpectraSuit, manufactured by Ocean Optics). The following conditions were adopted as measurement conditions.

Integration Time:200ms
平均回数:1回
積算範囲:600nm〜700nm
光量子数測定は、測定器として光量子計(LI-250A Light Meter、LI-COR社製)を使用した。
Integration Time: 200ms
Average number of times: 1 Integration range: 600 nm to 700 nm
For photon number measurement, an optical quantum meter (LI-250A Light Meter, manufactured by LI-COR) was used as a measuring instrument.

光スペクトルの測定結果を図1に示す。図1に示されるように、660nm付近に発光極大を有する単一バンドの光源であることが確認される。
照射強度は、3800μW/cmであった。光量子数は、149μmol/s・mであることが確認された。
The measurement result of the optical spectrum is shown in FIG. As shown in FIG. 1, it is confirmed that the light source is a single band having a light emission maximum in the vicinity of 660 nm.
The irradiation intensity was 3800 μW / cm 2 . The photon number was confirmed to be 149 μmol / s · m 2 .

(方法)
LED光源を実装したデシケータ内にイネ(播種後、室温(25℃)において30日間生育)を投入し、デシケータ内を高CO濃度に誘導するためCO標準ガスプッシュ缶を用いてデシケータ内に注入した。
(Method)
Rice (growing for 30 days at room temperature (25 ° C) after sowing) is put into a desiccator equipped with an LED light source, and a CO 2 standard gas push can is used to induce high CO 2 concentration in the desiccator. Injected.

デシケータ内にて、注入COがよく循環し濃度が安定した後、イネに対しパルス光による光照射を行った。パルス調光は、1kHz、10kHz、100kHz、250kHz、500kHz、750kHzの各条件を採用した。デューティ比は、それぞれ50%とした。また、比較対照として、デューティ比100%の連続光を使用した。光照射は30分間行い、その後デシケータ内のCO濃度を測定した。その測定したCO濃度より、光照射によりイネが吸収したCO濃度を求めた。結果を表1に示す。尚、実験の再現性については、1kHzは2回、デューティ比100%は4回実験を行い、その他は1回実験を行った。1kHz、デューティ比100%の場合は、平均値±標準偏差を示し、その他は測定値を示す。 In the desiccator, the injected CO 2 was circulated well and the concentration was stabilized, and then light irradiation with pulsed light was performed on rice. For pulse dimming, conditions of 1 kHz, 10 kHz, 100 kHz, 250 kHz, 500 kHz, and 750 kHz were employed. The duty ratio was 50%. For comparison, continuous light with a duty ratio of 100% was used. Light irradiation was performed for 30 minutes, and then the CO 2 concentration in the desiccator was measured. From the measured CO 2 concentration, the CO 2 concentration absorbed by rice by light irradiation was determined. The results are shown in Table 1. The reproducibility of the experiment was 2 times for 1 kHz, 4 times for 100% duty ratio, and 1 time for others. In the case of 1 kHz and a duty ratio of 100%, an average value ± standard deviation is shown, and the others are measured values.

表1に示されるように、高周波数のパルス照射によってCOの吸収が見られたことから、パルス照射によっても光合成が活性化することが確認された。デューティ比100%の比較対照の場合、COの吸収量が約125ppmであった。一方、本試験において用いた各パルス光の場合、デューティ比100%の場合のCO吸収量の半分の値よりも高いCO吸収量であった。デューティ比50%のパルス照射の場合、照射時間を積算した照射量又は照射エネルギーは、デューティ比100%の連続光の半分と考えられる。つまり、本試験において用いた各パルス光において、光合成効率の向上が確認された。また、周波数が高くなるにつれて、光合成効率の向上することが確認された。特に、750kHzのパルス光の照射においては、照射エネルギーが半分であるにもかかわらず、デューティ比100%の場合のCO吸収量と変わらない結果であった。以上により、パルス照射光を採用することで連続照射光よりも光合成効率をより向上できることが示唆された。 As shown in Table 1, since absorption of CO 2 was observed by high-frequency pulse irradiation, it was confirmed that photosynthesis was also activated by pulse irradiation. In the case of a control with a duty ratio of 100%, the amount of CO 2 absorbed was about 125 ppm. On the other hand, in the case of the pulsed light used in this study was a high CO 2 absorption amount than half the value of the CO 2 absorption amount of the 100% duty ratio. In the case of pulse irradiation with a duty ratio of 50%, the irradiation amount or irradiation energy obtained by integrating the irradiation time is considered to be half of continuous light with a duty ratio of 100%. That is, the improvement in photosynthetic efficiency was confirmed in each pulse light used in this test. It was also confirmed that the photosynthetic efficiency improved as the frequency increased. In particular, the irradiation with 750 kHz pulsed light was the same as the amount of CO 2 absorbed when the duty ratio was 100% even though the irradiation energy was half. From the above, it was suggested that the photosynthesis efficiency can be improved more than the continuous irradiation light by adopting the pulse irradiation light.

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
(a)前記植物は、イネ科である前記植物の栽培方法。従って、この(a)に記載の発明によれば、イネ科植物の栽培効率をより向上させることができる。
Next, technical ideas that can be grasped from the above-described embodiment and other examples will be described below together with their effects.
(A) The method for cultivating the plant, wherein the plant is Gramineae. Therefore, according to the invention described in (a), the cultivation efficiency of gramineous plants can be further improved.

(b)前記パルス光は、デューティ比20〜80%であって、照射波長640〜680nmである前記植物の栽培方法。従って、この(b)に記載の発明によれば、より光合成効率を向上させることができる。   (B) The method for cultivating the plant, wherein the pulsed light has a duty ratio of 20 to 80% and an irradiation wavelength of 640 to 680 nm. Therefore, according to the invention described in (b), the photosynthetic efficiency can be further improved.

Claims (4)

周波数100Hz以上のパルス光を照射することにより植物を栽培することを特徴とする植物の栽培方法。   A plant cultivation method comprising cultivating a plant by irradiating pulsed light having a frequency of 100 Hz or more. 前記周波数は、100kHz〜50MHzであることを特徴とする請求項1に記載の植物の栽培方法。   The said frequency is 100 kHz-50 MHz, The plant cultivation method of Claim 1 characterized by the above-mentioned. 請求項1又は請求項2に記載の植物の栽培方法に用いる植物の栽培用照射装置において、
周波数100Hz以上のパルス光を照射するための人工光源を備えてなることを特徴とする植物の栽培用照射装置。
In the irradiation apparatus for cultivation of the plant used for the cultivation method of the plant of Claim 1 or Claim 2,
An irradiation apparatus for cultivation of a plant, comprising an artificial light source for irradiating pulsed light having a frequency of 100 Hz or more.
前記人工光源は、発光ダイオード(LED)、ハロゲンランプ、白熱電球、蛍光灯、アーク灯、無電極放電灯、低圧放電灯、冷陰極型蛍光管、外部電極型蛍光管、エレクトロルミネセンスライト及びHIDランプ、並びにプリズム又は光学フィルタを介する光源から選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする請求項3に記載の植物の栽培用照射装置。   The artificial light source includes a light emitting diode (LED), a halogen lamp, an incandescent lamp, a fluorescent lamp, an arc lamp, an electrodeless discharge lamp, a low pressure discharge lamp, a cold cathode fluorescent lamp, an external electrode fluorescent lamp, an electroluminescent light, and an HID. The irradiation device for plant cultivation according to claim 3, wherein the irradiation device is at least one selected from a lamp and a light source via a prism or an optical filter.
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