JP2014176374A - 電照栽培装置 - Google Patents

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Suezo Moriya
末三 森屋
Yasuji Morotomi
保司 諸富
Yoshihiro Kanazawa
美浩 金澤
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Green Laboratory Kk
有限会社グリーンラボラトリー
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Abstract

【課題】自然な太陽光の照射を妨げることがなく、栽培植物の上部および下部の葉の光合成能力を十分に発揮向上させ、生産性および品質の向上を図る効率的な電照栽培装置を提供すること。
【解決手段】栽培植物1の伸長・生長部や花部および結実部に相当する上方と、栽培植物1の茎部もしくは株元部に相当する下方に機械的・電気的には直列的接続されたLED素子6と7よりなる植物栽培用照明器具4と5を配設し、栽培植物の上下から光照射するように構成したものである。また、栽培植物の上方に配設された植物栽培用照明器具4からの光照射照度が、下方の植物栽培用照明器具5からの光照射照度よりも大としたものである。また、下方に配設した植物栽培用照明器具5が栽培植物の茎部もしくは株元部および葉裏から上向きに光照射するように構成したものである。
【選択図】図1

Description

本発明は、薔薇、菊、蘭等の花や、イチゴ等の果物、野菜等の植物栽培において、栽培床に植栽された栽培植物に人工光を照射して生産性の向上等の量的変化や花芽分化の抑制や開花促進など植物の質的変化の調節を図る電照栽培装置に関する。
近年、季節変動や自然災害等で花や果物、野菜等の栽培植物が被害を受け、生産性が低下したり、外国産生産物の大量流入によって極端な価格低下をきたしたりなどと厳しい経営を余儀なくされている。その状態を打開すべく、特に栽培植物の生育促進や品質改善、すなわち単位収量の増収や促成栽培等に懸命に取り組んでいるが、その一つが人工光照射を活用した栽培取組である。基本的には、地表に届く太陽光の量や質は植物の生育に大きく影響を及ぼしている。すなわち植物は太陽光が照射される葉で最も盛んに光合成しているが、太陽光の到達光エネルギーの弱い冬季や曇雨天時あるいは梅雨期さらには温度上昇を防ぐために軽く遮光したビニールハウス等においては植物の光合成能力を満たすために必要な光量が不足し、生育促進等を阻害している。一例をあげれば、薔薇やトルコギキョウ等の花き類では落蕾やブラスチング、ブラインド枝の発生などを誘発し著しく生産性の低下や品質の低下を招いている。
さらに、太陽光が十分に到達する時期や晴天時においても太陽光が直接照射される上部の葉の間隙を通過した太陽光エネルギーは、かなり減衰した状態で下部の葉に届くことになるために、特に葉数が多い植物では上部表面の葉以外の下部の葉の光合成作用は極めて低くなっている。
一方、植物栽培において、人工光を照射する目的は生産性の向上等の量的変化を求めるだけではなく、花芽分化の抑制や開花促進など植物の質的変化を調節するための場合もある。これまでの研究から薔薇やスイートピーでは430および660ナノメータの波長域を中心に発光するLEDを用いた補光で、生育促進や品質向上効果が確認されている。また、農業生産の現場では植物の生産性向上や花芽分化の調節をするために人為的に光照射する場合、白熱電球や蛍光灯あるいは高圧ナトリウムランプ等の光源を使用する場合が多かったが消費電力が大きく、また設備も大きくなるためコストアップに繋がっていた。
そこでこれらに左右されずに安定供給を可能とすべく上記した花や果物、野菜等の植物栽培を屋内で行う植物工場が普及しつつあり、自然光に代えてLED等の人工光を利用して生産性の向上等を図る試行と実用化がなされている。一例として、栽培植物の上方と側面あるいは栽培植物全体を覆うようにLED照明器具を配設して、任意の局所照射もしくは全体照射を可能とした植物栽培方法が開示されている。また、この例においてはLED照明器具は赤、青、緑色等のLEDを適当に配色配置した混合照射パネルを使用して対象植物に適宜の配色光を照射する構成ともなっている。
(例えば、特許文献1参照)
特開2012−130312号 公報
しかしながら上記従来の構成では、栽培植物の上方と側面あるいは栽培植物全体を覆うように配設されたLEDで光照射する目的は、単に栽培植物全体に太陽光に代わる光を照射することであり、特に側面照射は補光するのみであって、栽培植物の短期日での生育促進や品質向上を図るうえで効率的とは言えず、消費電力大・ロスコスト大となっていることが多い。そこで、赤、青、緑色等のLEDを適当に配色配置した混合照射パネルを使用して対象植物に必要な配色光を照射するようにしているが、LED照明器具すなわち混合照射パネルが大型となってコスト負荷が大になると共に、照射パネルの陰になって自然な太陽光の照射を妨げることになる。また、これを日中取外すことにするとすれば大きな労働力を必要とし、労働コスト大となる。さらにまた、各色の混合照射ということで不要な色照射が行われるし、必要な色照射を行う場合は選択制御を行う必要が生じることになり、別途制御器が必要になるといったような多くの課題を有していた。
本発明は上記従来の課題を解決するもので、簡単な構成で電照栽培全般の管理が容易となり、自然な太陽光の照射を妨げることも実質的にはほとんど無く、栽培植物下部の葉の光合成能力をも十分に発揮向上させ、生産性および品質の向上を図る電照栽培装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために本発明の電照栽培装置は、栽培植物に光照射して生育を促進させる電照栽培装置であって、前記栽培植物の伸長・生長部や花部および結実部に相当する上方と、栽培植物の茎部もしくは株元部に相当する下方に植物栽培用照明器具を配設し、前記栽培植物の上下から光照射するようにした構成としたものである。従って、栽培植物の生育段階において、必要な時期に必要な波長の光を必要な量だけ容易に照射して栽培植物の生育促進や品質向上を果たすようにしたものである。
また本発明の第2の電照栽培装置は、前記栽培植物の上方に配設された植物栽培用照明器具からの光照射照度が、下方の植物栽培用照明器具からの光照射照度よりも大としたものである。従って、自然の太陽光照射と同様の採光環境が作れ、下方の植物栽培用照明器具からの光照射が補光の役割を果たして効率の良い生育促進や品質向上を図ることができるという作用を有することとなる。
さらに本発明の第3の電照栽培装置は、前記下方に配設した植物栽培用照明器具が栽培植物の茎部もしくは株元部および葉裏から上向きに光照射するようにした構成としたものである。従って、葉数が多い植物であっても表面の葉以外の下方の葉の光合成能力が補助されて高まり、その結果栽培植物の生育が飛躍的に高まるという効果をもたらすことになる。
さらに本発明の第4の電照栽培装置は、前記植物栽培用照明器具を機械的・電気的に直列的に接続した複数のLED素子で構成したものである。当該装置は、昼間は太陽光と共に使用される補光の役割を果たし、夜間は太陽光に代わる光照射手段となるため昼夜を問わず栽培植物に光照射することができるし、栽培植物の植栽ピッチに合わせたLEDの照射帯も構成することができるためコスト低減も図れ、栽培植物の生育促進や品質向上を図ることができる作用を有することとなる。
本発明の電照栽培装置は、上記構成を備えたことにより、栽培植物の伸長・生長部や花部および結実部に相当する上方と、栽培植物の茎部もしくは株元部に相当する下方に植物栽培用照明器具を配設し、前記栽培植物の上下から光照射するようにしているため、栽培植物の任意の箇所の光照射あるいは栽培植物の生育段階における必要な光照射が可能となり、生育促進や品質向上を図ることができる。また、栽培植物の上方に配設された植物栽培用照明器具からの光照射照度が、下方の植物栽培用照明器具からの光照射照度よりも大としたため、自然の太陽光照射と同様の採光環境が作れ、下方の植物栽培用照明器具からの光照射が補光の役割を果たして効率の良い生育促進が図れる。また、下方に配設した植物栽培用照明器具が栽培植物の茎部もしくは株元部および葉裏から上向きに光照射するようにしたため、葉数が多い植物であっても表面の葉以外の下方の葉が本来保有している光合成能力も十分引き出されることになる。さらには、植物栽培用照明器具に配置した複数のLED素子は太陽光に代わる光照射手段となるため昼夜を問わず光照射することができるし、栽培植物の植栽ピッチに合わせて配置したLED素子の照射帯も構成できるため、必要以上の無駄なLEDを無くすることによってコスト低減も図れ、栽培植物の生育促進や品質向上を図ることができるといったような多くの作用効果が得られる。
本発明の電照栽培装置に係る断面図 本発明の帯状LEDの斜視図
以下本発明の一実施の形態について、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の電照栽培装置の断面図である。図において、1は薔薇、菊、蘭等の花や、イチゴ等の果物あるいは野菜等の栽培植物で、栽培トレイ2に設けられた栽培畝3に植えられている。この栽培畝3は路地植えであれば土壌を使用するが、屋内で行う植物工場では水耕栽培として養液を用いることもできる。4は栽培植物1の上方に配設された植物栽培用照明器具で、5も同様に栽培植物1の茎部もしくは株元部に相当する下方に配設された植物栽培用照明器具である。
この植物栽培用照明器具4と5は内部に電気的に通電接続された複数のLED素子6およびLED素子7を使用した照明器具で、防水性に優れ、かつ耐食性のあるテープ状もしくは帯状に形成されている。照明効果を損なわないよう透明でかつ柔軟性のある樹脂材料でLED素子6およびLED素子7をモールドしたり、透明なビニール材等で包み込んで構成すれば容易に製作することができる。また、内部に照明用のLED素子6を複数個内在させた植物栽培用照明器具4の両端に接続部を構成しておけば任意の長さに接続して使用することができ、栽培畝3の長さに対応して使用することができる。また、植物栽培用照明器具4と5の内部に設けるLED素子6およびLED素子7は、LED素子を連続的に並べてもよく、栽培植物の植栽ピッチに合わせて配置しても良い。さらに光量的に不足するようであれば複数のLED素子を集合させても良く、また異なる波長域のLEDを集合させても良いが、いずれもテープ状もしくは帯状に構成して使用する。なお、8は電源コンセントである。
上記した本発明の電照栽培装置では、栽培植物1の伸長・生長部や花部および結実部に相当する上方と、栽培植物1の茎部もしくは株元部に相当する下方に植物栽培用照明器具4と5を配設し、栽培植物1の上下から光照射するように構成している。上方に配設された植物栽培用照明器具4は、太陽光の到達光エネルギーの弱い冬季や曇雨天時あるいは梅雨期さらには温度上昇を防ぐために軽く遮光したビニールハウス等においては植物の光合成能力を満たすだけの光量が不足している場合に、太陽光と共に補光し、また、夜間においては主光源としての役割を果たし、一方、特に葉の多い栽培植物の下部に関しては、上部の葉1aの間隙を通過して下部に到達する太陽光の量は、上部のそれと比べてかなり減衰しており、植物が本来保有している光合成能力を十分引き出せない状況にある。下方に配設した植物栽培用照明器具5は、この課題を解決して光合成能力を十分に引き出し、栽培植物の生育等に格段の効果をもたらすことは言うまでもない。
このように栽培植物の伸長・生長部や花部および結実部に相当する上方と、下方に相当する茎部もしくは株元部、さらには下部の葉にも光照射を行うことによって、栽培植物全体に必要な光が届き、栽培植物が本来有している光合成能力を十分に発揮向上させて生産性および品質の向上を図ることが可能となる。ここで栽培植物1の上方に配設された植物栽培用照明器具4からの光照射照度が、下方の植物栽培用照明器具5からの光照射照度よりも大とすることが望ましい。なぜなら、ほとんどの植物において、相対的には上部の方が下部よりも多くの葉緑素を有する葉部分が多いからである。具体的には、このことによって上方においては自然の太陽光照射と同様の採光環境が作られ、また下方においては植物栽培用照明器具からの光照射が補光の役割を果たして効率の良い生育促進や品質向上が図れることを確認している。
また、栽培植物に人工光を使用することは生産性の向上等の量的変化を求めるだけではなく、花芽分化の抑制や開花促進など植物の質的変化を調節する上においても効果的に使用することができる。すなわち、LED照明の波長域を選択して適時適所に照射することによって、栽培植物の質的変化の調節が可能になる。例えば、短波長領域の450nm付近の青色から520nm付近の緑色LED照明と長波長領域の600nm付近の黄色から650nm付近の赤色等のLED照明を組み合わせて使用する。花部や結実部には上記短波長領域のLED照明と上記長波長領域のLED照明とを組み合わせ、葉物植物には上記短波長領域のLED照明を使用すると生育効果があることがわかっている。また、開花調節には長波長領域の赤色と遠赤外領域LED照明との組み合わせ、伸長抑制には紫外もしくは近紫外領域LEDを選択使用すれば、優れた量的変化や質的変化に関する効果が発揮されることがわかっている。
本発明の電照栽培装置では、栽培植物1の上方に配設された植物栽培用照明器具4に赤色もしくは赤色と青色の混色を使用し、下方に配設した植物栽培用照明器具5に青色を使用することとしたが、これに限定されることなく、上述したように植物栽培において合目的の波長を有すLEDを選択・組み合わせればよい。
本発明の電照栽培装置は、全面的にLED人工照明を用いた薔薇、菊、蘭等の花や、イチゴ等の果物、野菜等の植物栽培を行う植物生産工場あるいは植物生産システムとして有用である。
1 栽培植物
1a 葉
1b 葉
2 栽培トレイ
3 栽培畝
4 植物栽培用照明器具
5 植物栽培用照明器具
6 LED素子
7 LED素子
8 電源コンセント

Claims (4)

  1. 栽培植物に光照射して生育を促進させる電照栽培装置であって、前記栽培植物の伸長・生長部や花部および結実部に相当する上方と、栽培植物の茎部もしくは株元部に相当する下方に植物栽培用照明器具を配設し、前記栽培植物の上下から光照射するようにしたことを特徴とする電照栽培装置。
  2. 上記栽培植物の上方に配設された植物栽培用照明器具からの光照射照度が、下方の植物栽培用照明器具からの光照射照度よりも大としたことを特徴とする請求項1記載の電照栽培装置。
  3. 上記下方に配設した植物栽培用照明器具が栽培植物の茎部もしくは株元部および葉裏から上向きに光照射するようにしたことを特徴とする請求項1および請求項2記載の電照栽培装置。
  4. 上記植物栽培用照明器具を機械的・電気的に直列的に接続した複数のLED素子で構成したことを特徴とする請求項1記載の電照栽培装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104982213A (zh) * 2015-07-24 2015-10-21 苏州维登农业有限公司 一种怕晒花卉种植方法
WO2019026268A1 (ja) * 2017-08-04 2019-02-07 有限会社リビング館ホンダ 蘭の栽培装置

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