JP2022022299A - なす科の苗栽培装置及び栽培方法 - Google Patents

Abstract

【課題】生育障害「葉こぶ症」を抑制し、品質の良いなす科の苗を安定して生産することができる苗栽培装置及び栽培方法を提供する。【解決手段】生育障害「葉こぶ症」が抑制され、品質の良いなす科の苗が安定して生産される苗栽培装置及び栽培方法が提供される。なす科の植物の苗を栽培する、照明装置を備えた栽培装置であって、前記照明装置は、少なくとも４５０～６６０ｎｍの波長領域の光を照射する半導体照明装置を含み、該照明装置は、苗の栽培面における２９５ｎｍ以上、３２０ｎｍ未満の波長領域のＵＶ強度が２．５μＷ／ｃｍ２以上である苗栽培装置。照明装置は、前記苗の栽培面で測定する光合成有効光量子束密度が好ましくは５０μｍｏｌ／ｍ２／ｓｅｃ以上である。【選択図】図１

Description

本発明は、なす科の苗を栽培するための栽培装置及び栽培方法に関し、より詳しくは、なす科の苗を栽培する際の生育障害を抑制する栽培装置及び栽培方法に関する。

各種植物の苗の生産は、従来は、園芸作物農家では自家生産が主流であった。しかしながら、各種植物の苗の生産に要する技術が高度であり、手間がかかり繁雑であることから、購入苗を利用するように変化してきた。これは、近年の農家の高齢化や労働力不足の進行、園芸作物農家の企業化や規模の拡大化の進行に起因しており、農業は購入苗の利用による省力化や、園芸作物の生産のみに専念する専業化の傾向が同時に進んでいるからである。このような状況下で、近年、購入苗に対する需要が増加しており、苗の生産のみに専念する農家や苗の生産を業とする企業も増加してきた。

苗生産者が専業農家や大規模な企業であっても、苗の生産は、（Ａ）屋外で自然光を利用して生産する方法、（Ｂ）温室内で自然光を利用して生産する方法、および、（Ｃ）閉鎖型環境下で生産する方法（特許文献１または２）、などによって行われている。（Ａ）および（Ｂ）の方法で苗を生産する際には、天候、特に日射量の多寡によって大きな影響を受けていた。例えば、夏季の強い日射と高温は苗生産を困難とし、それを避けるために高冷地で育苗しなければならない植物もある。また、（Ｂ）の方法では、夏季の強い日射で温室内が高温となり、苗の順調な生産が困難となり、苗の商品化率、温室の稼働率などが低下し、ひいては苗の生産コストが上昇する。このように、苗の生産及び苗質は、天候の影響を受け易い。

上記（Ｃ）の苗生産方法は、自然光を透過しない断熱壁で閉鎖された構造物の中で、空調装置、人工光源、炭酸ガス施肥装置や灌水装置を備えた閉鎖型の人工的な環境下で、高品質な苗を生産する方法である。閉鎖型環境下では、苗生産に必要な空間は、光質、光照射強度、照射時間、温度、湿度、炭酸ガス濃度、灌水量、施肥濃度などの種々の環境条件を、苗の生育に最適な状態に調節することが可能である。

近年、なす科の苗の栽培においても、上記（Ｃ）の生産方法の普及が進みつつあるなかで、さまざまな生育障害が発生することが報告され始めている。なかでも、原因が明確となっていない生育障害として、苗の葉や茎などに突起状のこぶが生じ、重症化すると葉の縮れや、葉の黄化から落葉にいたる症状が見られる生育障害である、いわゆる「葉こぶ症」が報告されるようになってきた。

特開２００１－３４６４５０号公報 特開２００８－２１２０７８号公報

本発明は、上記の問題を解決し、生育障害「葉こぶ症」を抑制し、品質の良いなす科の苗を安定して生産することができる苗栽培装置及び栽培方法を提供することを目的とする。

本発明者は、上記課題を解決すべく研究を重ねた結果、苗の栽培面において、照明装置が少なくとも４５０～６６０ｎｍの波長領域を照射する半導体照明装置を備え、２９５ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の波長領域のＵＶ強度が２．５μＷ／ｃｍ^２以上の照明装置を用いることにより、なす科の苗の葉や茎に発生する葉こぶ症が抑制されることを見出した。本発明はかかる知見に基づくものであり、下記を要旨とする。

［１］ なす科の植物の苗を栽培する、照明装置を備えた栽培装置であって、該照明装置は、少なくとも４５０～６６０ｎｍの波長領域の光を照射する半導体照明装置を含み、前記照明装置は、苗の栽培面における２９５ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の波長領域のＵＶ強度が２．５μＷ／ｃｍ^２以上である苗栽培装置。

［２］ 前記照明装置は、前記苗の栽培面で測定される光合成有効光量子束密度が５０μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃ以上である［１］に記載の苗栽培装置。

［３］ 前記栽培装置は、閉鎖型構造物の中に配置されており、前記閉鎖型構造物内を空調する空調装置が設けられており、前記苗に灌水する灌水装置が設けられている［１］または［２］に記載の苗栽培装置。

［４］ 前記閉鎖構造物内の湿度は３０～１００％である［３］に記載の苗栽培装置。

［５］ 前記照明装置は、苗の栽培面における２９５ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の波長領域のＵＶ強度が５００μＷ／ｃｍ^２以下である［１］～［４］のいずれかに記載の苗栽培装置。

［６］ 前記照明装置は、苗の栽培面における２９５ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の波長領域のＵＶ強度Ｉ_１と、苗の栽培面における４５０～６６０ｎｍの波長領域の光強度Ｉ_２との比Ｉ_１／Ｉ_２が０．０００１～０．０１である［１］～［５］のいずれかに記載の苗栽培装置。

［７］ ［１］～［６］のいずれかに記載の苗栽培装置を使用して、なす科の苗を栽培する苗栽培方法。

［８］ 前記苗は、トマト、ピーマン又はナスの苗である［７］に記載の苗栽培方法。

本発明のなす科の苗栽培装置によると、なす科の苗の葉や茎に発生する葉こぶ症を抑制し、高品質な苗を安定して生産することができる。

図１ａ，１ｂは、実施の形態に係る栽培装置の水平断面図であり、図１ａは 図２ｂのIa－Ia線断面図、図１ｂは図２ｂのIb－Ib線断面図である。 図２ａは図１ａのIIa－IIa線断面図、図２ｂは図１ａのIIb－IIb線断面図で ある。 図３は実施の形態に係る多段棚式植物育成装置の正面図である。 図４は図３のIV－IV線断面図である。 図５は実施の形態に係る多段棚式植物育成装置のトレイの平面図である。 図６は図５のトレイの斜視図である。 図７は図５のVII－VII線断面図である。 図８は人工照明器の底面図である。 図９は図８のIX－IX線断面図である。 図１０は別の実施の形態に係る多段棚式植物育成装置のトレイの断面図で ある。

本発明の苗栽培装置は、なす科の植物の苗を栽培するためのものであり、照明装置を備える。該照明装置は、少なくとも４５０～６６０ｎｍの波長領域を照射する半導体照明装置を備え、苗の栽培面における２９５ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の波長領域のＵＶ強度が２．５μＷ／ｃｍ^２以上である。
本発明では、ＵＶ光等の「苗の栽培面における光強度」（以下、「栽培面ＵＶ強度」又は「栽培面光強度」ということがある。）は、苗の葉の位置に分光放射照度計の受光面を水平かつ上向きに配置して測定された値である。
照明装置による苗への光の照射時間は、１日当り８～２０時間、特に１２～１８時間程度が好ましい。

なす科の植物としては、トマト、ナス、ピーマン、パプリカ、シシトウ、トウガラシ、ハバネロ、ハラペーニョなどが挙げられるが、特にトマト、ピーマン及びナスとりわけトマトが好適である。

本発明の苗栽培装置で用いる照明装置は、２９５ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の波長領域における栽培面ＵＶ強度が２．５μＷ／ｃｍ^２以上であり、３．０μＷ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、４．０μＷ／ｃｍ^２以上であることがより好ましく、６．０μＷ／ｃｍ^２以上であることが更に好ましく、１０μＷ／ｃｍ^２以上であることが特に好ましい。２９５ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の波長領域の栽培面ＵＶ強度を上記範囲とすることで、なす科の苗の葉や茎に発生する葉こぶ症を抑制し、正常な苗を安定して生産することができる。

２９５ｎｍ以上３２０ｎｍ未満の波長領域における栽培面ＵＶ強度の上限は、特に限定されないが、紫外線による苗へのダメージや栽培作業中の作業者の眼や皮膚への影響を考慮すると、５００μＷ／ｃｍ^２以下であることが好ましく、４００μＷ／ｃｍ^２以下であることがより好ましく、３００μＷ／ｃｍ^２以下であることが更に好ましく、２００μＷ／ｃｍ^２以下であることが特に好ましい。

本発明の苗栽培装置で用いる照明装置は、波長が３２０ｎｍ以上、具体的には３２０ｎｍ以上３４０ｎｍ未満の波長領域における栽培面ＵＶ強度が０．５μＷ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、１．０μＷ／ｃｍ^２以上であることがより好ましく、１．５μＷ／ｃｍ^２以上であることが更に好ましく、２．０μＷ／ｃｍ^２以上であることが特に好ましい。３２０ｎｍ以上３４０ｎｍ未満の波長領域の栽培面ＵＶ強度を上記範囲とすることで、苗の葉や茎に発生する葉こぶ症をさらに抑制することができる。

３２０ｎｍ以上３４０ｎｍ未満の波長領域の栽培面ＵＶ強度の上限は、特に規定することはないが、栽培作業中の作業者の眼や皮膚への影響を考慮すると、３００μＷ／ｃｍ^２以下であることが好ましく、２５０μＷ／ｃｍ^２以下であることがより好ましく、２００μＷ／ｃｍ^２以下であることが更に好ましい。

本発明の苗栽培装置で用いる照明装置は、波長が２９５ｎｍ未満、具体的には２８０ｎｍ以上２９５ｎｍ未満における栽培面ＵＶ強度が５．０μＷ／ｃｍ^２以下であることが好ましく、３．０μＷ／ｃｍ^２以下であることがより好ましく、１．５μＷ／ｃｍ^２以下であることが更に好ましく、１．０μＷ／ｃｍ^２以下であることが特に好ましい。２８０ｎｍ以上２９５ｎｍ未満の波長領域の栽培面ＵＶ強度を上記範囲とすることで、紫外線による苗へのダメージにより、葉の丸まり、縮れ、死滅などのＵＶ障害の発生を抑制することができる。

２８０ｎｍ以上２９５ｎｍ未満の波長領域の栽培面ＵＶ強度の下限値は、特に限定されることはなく、ゼロに近い程好ましい。

本発明の苗栽培装置で用いる照明装置は、４５０～６６０ｎｍの波長領域の栽培面光強度が４０００μＷ／ｃｍ^２以上であることが好ましく、４５００μＷ／ｃｍ^２以上であることがより好ましく、５０００μＷ／ｃｍ^２以上であることが更に好ましく、６０００μＷ／ｃｍ^２以上であることが特に好ましい。また、４５０～６６０ｎｍの波長領域において光強度がゼロとなる波長領域がないことが好ましい。波長４５０～６６０ｎｍの栽培面光強度を上記範囲とすることで、苗の葉や茎への葉こぶ症の発症を抑制しつつ、苗の形態形成に異常をきたすことを抑制し、正常な苗をより安定して栽培することが可能となる。

波長４５０～６６０ｎｍの栽培面光強度の上限は、特に限定されないが、葉焼けなどの生育障害の発生を抑制するという観点から、６００００μＷ／ｃｍ^２以下であることが好ましく、５００００μＷ／ｃｍ^２以下であることがより好ましく、４００００μＷ／ｃｍ^２以下であることが更に好ましく、３００００μｍＷ／ｃｍ^２以下であることが特に好ましい。

本発明の苗栽培装置で用いる照明装置は、２９５ｎｍ以上、３２０ｎｍ未満の波長領域における栽培面ＵＶ強度Ｉ_１と、４５０～６６０ｎｍの波長領域における栽培面光強度Ｉ_２との比Ｋの値が、１／１００００～１／１００すなわち０．０００１～０．０１であることが好ましい。Ｋを上記の範囲とすることで、苗の葉や茎への葉こぶ症の発症を抑制しつつ、苗の形態形成に異常をきたすことを抑制し、より正常な苗を栽培することが可能となり好ましい。Ｋは下記式で表される。
Ｋ ＝Ｉ_１／Ｉ_２

本発明の苗栽培装置で用いる照明装置は、少なくとも４５０～６６０ｎｍの波長領域の光を照射する半導体照明装置を備えている。該半導体照明装置は、４００～４８０ｎｍの範囲に第１発光ピーク波長を有していることが好ましい。４００～４８０ｎｍの範囲に第１の発光ピーク波長を有することで、苗の節間伸長を抑制し、胚軸が短くしっかりした苗を栽培することが可能となる。

該半導体照明装置は、好ましくは、５００～６２０ｎｍの範囲、より好ましくは５００～６１０ｎｍの範囲、更に好ましくは５００～６００ｎｍの範囲に第２の発光ピーク波長を有する。第２の発光ピーク波長は、半値幅が１００ｎｍ以上であることが好ましく、１２０ｎｍ以上であることがより好ましく、１４０ｎｍ以上であることが更に好ましい。半導体照明装置の第２の発光ピーク波長を上記の範囲とすることで、苗の形態形成に異常をきたすことを抑制し、正常な苗をより効率よく栽培することが可能となる。

本発明の苗栽培装置は、少なくとも一部の照明装置が上述するＵＶ光を照射する照明装置であればよい。例えば、使用する照明装置の全てが上述するＵＶ照射機能を有する照明装置であってもよく、使用する照明装置のうち、いくつかの照明装置は上述するＵＶ照射機能を有するものとし、残りの照明装置は上述のＵＶ照射機能を有しないものであってもよい。ＵＶ強度が高い照明装置と、ＵＶ強度が低い又はＵＶ光を照射しない照明装置とを併用してもよい。

本発明の苗栽培装置は、前記苗の栽培面で測定される光合成有効光量子束密度が、５０μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃ以上であることが好ましく、１００μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃ以上であることがより好ましく、２００μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃ以上であることが更に好ましい。栽培面の光合成有効光量子束密度を上記下限以上とすることで、苗の光合成をより効率よくすることができ、葉こぶ症の発生をより抑制することができ好ましい。

本発明の苗栽培装置に使用する照明装置は、特に限定されるものではなく、蛍光灯や、半導体照明である有機ＥＬ、レーザーやＬＥＤなどの照明装置を利用することができる。電力の消費量や、より細かい波長の制御を行い易い点を考慮すると、ＬＥＤを使用することが好ましい。

栽培装置は、閉鎖型構造物の中に配置され、前記閉鎖型構造物内を空調する空調装置を備え、前記苗に灌水する灌水装置を備えることが好ましい。

この閉鎖構造物内の湿度は、３０～１００％の範囲であることが好ましく、４０～９９％の範囲であることがより好ましく、４０～９５％の範囲であることが更に好ましい。閉鎖構造内の湿度を上記範囲とすることで、なす科の苗に発生するさまざまな生育障害の発生を抑制することができる。

本発明の一つの態様では、苗栽培装置は、前面が解放している育成モジュールを有し、該育成モジュールは、育苗棚を上下方向に多段に配置して育苗空間を形成する。

図１ａ～９及び図１０を参照して、かかる栽培装置の好ましい形態を説明する。図１ａ～２ｂの通り、断熱性壁面で囲まれた完全遮光性とされた閉鎖型建物構造物１の部屋内に、箱形の複数個（図示の例では６個）の多段棚式植物育成装置（苗育成モジュール）３～８が設置されている。部屋１は平面視形状が長方形であり、一方の短手方向壁面１ｉにドア２が設けられている。

この形態では、３個の多段棚式植物育成装置３～５をそれらの開放前面が同方向を向くように配列して１列とし、３個の多段棚式植物育成装置６～８もそれらの開放前面が同方向を向くように配列して１列とし、開放前面が互いに対向するように二つの列を部屋内に配置している。以下、多段棚式植物育成装置３～５及び６～８の列の延在方向（部屋の長手方向）をＹ方向といい、部屋の短手方向（多段棚式植物育成装置３～５と多段棚式植物育成装置６～８とが対面する方向）をＸ方向と言うことがある。これら二つの列の多段棚式植物育成装置３～５及び６～８間に、一人または複数の作業者が作業できる程度のスペースＡを設けてある。部屋の長手方向壁面１ｊ，１ｋと各多段棚式植物育成装置３～８の背面との間に、５０～５００ｍｍ程度の幅のスペースＢを設けて、多段棚式植物育成装置３～８を通過した空気の通路を形成する。

多段棚式植物育成装置３～５，６～８の列の一端側は、ドア２と反対側の建物壁面１ｈに当接している。多段棚式植物育成装置３～５，６～８の列の他端側は、ドア２側の壁面１ｉから若干離反している。

前述するドア２側の壁面１ｉの離反スペースから、温められた空気がスペースＡに流れてくる場合は、この流れを抑制するための制御板を適切な場所に設けることもできる。

部屋に出入りするためのドア２の内側にエアーカーテンを設置すると、作業者が出入りする際に外気が入らないようにできるので好ましい。

多段棚式植物育成装置３～８は、図３，４に示すように、それぞれ台座３ｃ、左右の側面パネル３ａ、背面の背面パネル３ｂ及び天頂部のトップパネル３ｅを有し、前面は開放した箱形構造体を備えている。この箱形構造体の内部に、複数の育苗棚１２が上下方向に一定間隔で多段に配置されている。

各多段棚式植物育成装置３～８の高さは、作業者が作業できる程度の高さである２０００ｍｍ程度とし、育苗棚１２の幅は、数十から数百個のセル（小鉢）を格子状に配列させた樹脂製のセルトレイを複数枚並べて載置できるとともに、各棚１２の上側スペースの温度・湿度を一定に調節できる幅、例えば１０００ｍｍ～２０００ｍｍ程度とし、育苗棚１２の奥行きは５００ｍｍ～１０００ｍｍとするのが好ましい。各育苗棚１２には複数枚のセルトレイ４０（図１ｂ参照）がほぼ水平に載置されている。セルトレイ１枚の寸法は、一般的には幅が３００ｍｍ、奥行きが６００ｍｍ程度である。

最下段の育苗棚１２は、台座３ｃに載置されている。台座３ｃに設けたアジャスター（図示略）によって育苗棚１２の水平度を調整できるよう構成されている。

各育苗棚１２には、後述する潅水装置３０が設けられている。

下から２段目以上の各育苗棚１２及びトップパネル３ｅの下面には、人工照明器１３が設置され、各人工照明器１３の直下の育苗棚１２のセルトレイ４０で生育する植物に光を照射するよう構成されている。この実施の形態では、最上部以外の人工照明器１３は後述の潅水トレイ３１の下面に取り付けられている。

この人工照明器１３の構成の詳細を図８，９に示す。なお、図８は人工照明器１３の底面図、図９は図８のIX－IX線断面図である。この人工照明器１３は、ボックス１３ａの下面に複数対（この実施の形態では６対）のソケット１３ｂを取り付け、蛍光灯１３ｃの両端をソケット１３ｂ，１３ｂに装着したものである。ボックス１３ａの下面にスイッチ１３ｓが設置されている。

ボックス１３ａは、天板１３ｄ及び底板１３ｅを有した箱状体であり、底板１３ｅは蛍光灯１３ｃの光を反射する反射板を兼ねている。このボックス１３ａ内に、安定器、インバータ、定電流回路、定電圧回路、電流制限抵抗等の電気回路部材１３ｆを内蔵した電源ユニット１３ｇが設置されている。この実施の形態では、３個の電源ユニット１３ｇが蛍光灯１３ｃ同士の間、すなわち１列目と２列目の蛍光灯１３ｃの間、３列目と４列目の蛍光灯１３ｃの間及び５列目と６列目の蛍光灯１３ｃの間に配置されている。各電源ユニット１３ｇはボックス１３ａの底板１３ｅに取り付けられている。各電源ユニット１３ｇとボックス１３ａの天板１３ｄとの間には３～３０ｍｍ程度の隙間があいている。この人工照明器１３にあっては、電源ユニット１３ｇで発生する熱は、底板１３ｅに伝わり、該底板１３ｅから放散される。即ち、人工照明器１３の下側の育苗スペースを流れる空気に伝達される。なお、蛍光灯１３ｃからの熱もこの空気の流れに伝達される。

電源ユニット１３ｇとボックス天板１３ｄとの間には隙間があいているため、電源ユニット１３ｇから天板１３ｄに伝わる熱は著しく少ない。そのため、潅水トレイ３１上を流れる養液、およびセルトレイ４０に植えられた植物の根圏部が人工照明器１３の熱で温められることが防止される。

図４の通り、各育苗棚１２同士の間、及び最上段の育苗棚１２と天板パネル３ｅとの間のスペース（育苗スペース）の後方の背面パネル３ｂに通気口が設けられ、各通気口にそれぞれ空気ファン１５が取り付けられている。

このように各育苗スペースの背面側にそれぞれ空気ファン１５を設けることにより、育苗スペースにおける気流が均一になり好ましい。

部屋の上部には、部屋内の空気を調温調湿し、設定条件に調温調湿した空気を循環させる機能を備えた空調装置９が設置されている。この空調装置９は、熱交換器を有した空調装置本体（エアコン）９Ａと、この空調装置本体９Ａの下面に取付けられた風向制御板１０とを有する。空調装置本体９Ａのコンプレッサは建物構造物１外に設置されている。

この実施の形態では、空調装置本体９Ａは、部屋の平面視において、部屋の中心の上部に位置している。空調装置本体９Ａの取込口９ａは空調装置本体９Ａの下面に設けられており、風向制御板１０には、取込口９ａと重なる位置に開口１０ａが設けられている。

前記空調装置本体９Ａは、建物構造物の天井１ｔに取り付けられ、その側面が部屋内に露呈した構造となっている。空調装置本体９Ａの４個の側面にそれぞれ空気の吐出口９ｂが設けられている。

前記風向制御板１０は、開口１０ａの周囲部分が空調装置本体９Ａの取込口９ａの周囲に重なっている。開口１０ａは取込口９ａと同一大きさか、又はそれよりも大きい。

風向制御板１０は、吊具（図示略）によって天井１ｔに支持されている。

風向制御板１０のＹ方向の一端側は壁面１ｈに当接している。風向制御板１０のＹ方向の他端側は、多段棚式植物育成装置３～５及び６～８よりも壁面１ｉ側にまで延在しているが、壁面１ｉから若干離反している。風向制御板１０の該他端側の辺部の全長にわたって、起立板１０ｒが立設されており、この起立板１０ｒの上端が天井１ｔに当接している。

風向制御板１０は、天井１ｔと多段棚式植物育成装置３～８の上面との間にまでＸ方向に延在している。

図２ａの通り、風向制御板１０のＸ方向の両端は、多段棚式植物育成装置３～５、多段棚式植物育成装置６～８のスペースＡ側の前面の鉛直上方又はそれよりも後方すなわちスペースＢ側に位置している。風向制御板１０のＸ方向の両端と各多段棚式植物育成装置３～５，６～８の前面との水平方向距離Ｌは０ｍｍであってもよいが、好ましくは３０ｍｍ以上、さらに好ましくは４０ｍｍ以上、さらに好ましくは９０ｍｍ以上、さらに好ましくは１４０ｍｍ以上である。

この実施の形態では、この風向制御板１０のＸ方向の両端と天井１ｔとの間が空調装置９の吹出口９ｆとなっている。吹出口９ｆは、栽培装置の平面視において、多段棚式植物育成装置３～８の前面と重なってもよいが、好ましくはそれよりも前記距離Ｌだけ後方に位置している。

この実施の形態では、空調装置本体９Ａの取込口９ａが空調装置９の吸気口となっている。この吸気口は、栽培装置の平面視において、多段棚式植物育成装置３～８の前面よりも前方すなわちスペースＡ側に位置する。

空気ファン１５を稼働させることにより、部屋内に図２ａの矢印で示したような空気の循環流が生じる。すなわち、空調装置９によって調温調湿された空気は、多段棚式植物育成装置３～８の開放前面側のスペースＡより育苗棚１２各段の育苗スペース内に吸引され、空気ファン１５から背面パネル３ｂの後方へ排出され、背面パネル３ｂの後方と建物壁面との間のスペースＢを通って上昇し、多段棚式植物育成装置３～８の上側スペースＣを通過し、空調装置９から吹出された空気と混合され調温調湿されたのち、風向制御板１０と多段棚式植物育成装置３～８との間を通って再び多段棚式植物育成装置３～８の開放前面側のスペースＡに吹き出される。

また、風向制御板１０と多段棚式植物育成装置３～８との間を通ってスペースＡに流れ込もうとする空気の一部は、開口１０ａを通り、空調装置本体９Ａの取込口９ａから吸い込まれ、調温調湿された後、吐出口９ｂを経て吹出口９ｆから吹き出される。

図１ａ～２ｂのように、２列の多段棚式植物育成装置３～５と多段棚式植物育成装置６～８をそれらの間に作業空間が形成されるように配列した場合には、この作業空間が空気の循環用のスペースＡとしても機能し、効果的な循環流が形成される。

循環流が多段棚式植物育成装置３～８の各育苗スペースを通過する際に、潅水装置、培地、植物などから蒸発した水蒸気や人工照明器１３から放出される熱が循環流に同伴され、この循環流を空調装置９によって調温調湿して絶えず循環させることによって、部屋内を植物体生育に最適な温度湿度環境に保つことができる。育苗スペースを流れる空気の流速は、０．１ｍ／ｓｅｃ以上であることが好ましく、０．２ｍ／ｓｅｃ以上であることがより好ましく、０．３ｍ／ｓｅｃ以上が更に好ましい。気流の速度が速すぎると、植物の育成に問題が生じるおそれがあるため、一般的には２．０ｍ／ｓｅｃ以下であることが好ましい。

この実施の形態では、気流を育苗スペースの前面からファン１５を経て棚背面側のスペースＢへ負圧の状態で流しているが、逆に棚背面側から前面側へ正圧の状態で流してもよい。ただし、前面側から負圧の状態で棚背面側へ流す方が、育苗スペースにおける気流が均一になる。

この実施の形態では、潅水装置（底面潅水装置）３０の潅水トレイ３１によって各育苗棚１２の棚板が構成され、該潅水トレイ３１に載置されたセルトレイ４０の底面から潅水を行うよう構成されている。この潅水装置３０の構成例を図５～７を参照して説明する。なお、図５は潅水装置の平面図、図６は斜視図、図７は図５のVII－VII線断面図である。

この潅水装置３０は、後辺及び左右両側辺に側壁３１ａ、３１ｂ、３１ｃが立設された底版３１ｄを有する四角形の潅水トレイ３１を備えている。潅水トレイ３１の側壁のない前辺には底版３１ｄに連接して排水溝３２が設けられており、排水溝３２の一端には排水口３２ａが形成されている。排水溝３２と底版３１ｄとは堰３４により仕切られ、堰３４の両端部の切欠部３４ａから養液が排水溝３２に流出するよう構成されている。また、潅水トレイ３１の後辺の側壁３１ａに沿って、養液を潅水トレイ３１内に供給する給水管３３が設けられており、給水管３３に設けた複数の小孔３３ａから養液がトレイ３１上に供給されるようになっている。

潅水トレイ底版３１ｄの上面に高さ約７ｍｍ程度の複数のリブ３５が、排水溝３２に向って互いに平行に延設されており、これらリブ３５の上にセルトレイ４０が載置されるようになっている。

この潅水装置３０は、図４の通り、潅水トレイ３１を多段棚式植物育成装置３～８の育苗棚１２に載置したときに、排水溝３２が育成装置３～８の開放前面から突出する寸法とされている。排水溝３２を育成装置の開放前面から突出させることにより、育苗棚１２各段に載置した潅水トレイ３１の排水溝３２の排水口３２ａから排出される養液を集めて建物構造物１外部へ排出しやすくなる。

潅水装置３０の給水管３３に設けた小孔３３ａから養液を連続的に供給すると、養液は堰３４によって堰き止められて所定水位まで溜まりプール状態となる。給水管３３から養液を供給している間、切欠部３４ａから養液が少しずつ排水溝３２へ流出する。養液供給量と切欠部３４ａからの流出量を調節することによって、潅水トレイ３１内に例えば１０～１２ｍｍ程度の水位のプール状態が維持されるようにするのが好ましい。リブ３５の上に載置されているセルトレイ４０の各セル４１底面に形成されたセル穴４２からセル内の培地へ毛管作用により水が吸い上げられ、短時間ですべてのセル４１内の培地が水分飽和状態になる。

この潅水トレイ３１の底版３１ｄの下面に人工照明器１３が取り付けられている。この実施の形態では、人工照明器１３のボックス１３ａの天板１３ｄが潅水トレイ３１の下面に直接に当接しているが、スペーサや断熱材を介在させてもよい。

この潅水装置３０では、図７の通り、潅水トレイ３１の底版３１ｄの上面を排水溝３２の方向へ傾斜させている。これにより、潅水停止時に養液を排水溝３２へ短時間で排出させることができる。また、底版３１ｄの上面に傾斜をもたせた場合には、リブ３５の高さを変化させてリブの頂部３５ａが水平となるようにすることにより、リブ３５の上に載置したセルトレイ４０を水平に保持できる。

図１０は、本発明で用いる潅水装置の別例を示すものであり、図５～図７における部材と同じ部材には、同じ符号を付してある。この潅水装置３０’においては、潅水トレイ３１の底版３１ｄにセルトレイ４０を載置する際に、底版３１ｄとセルトレイ４０との間にアンダートレイ５０を介在させる。このアンダートレイ５０は各セル４１内に培地を入れたセルトレイ４０を支持し得る程度の剛性を備えており、その底壁面には複数の小孔５１が形成されているとともに、その裏面には複数の突起５２が形成されている。これらの突起５２は、セルトレイ４０をアンダートレイ５０とともに潅水トレイ３１内に収容するときに、底版３１ｄとセルトレイ４０底面との間に間隙を保持する間隙保持手段として機能する。

図１０の潅水装置３０’においても、給水管３３から養液を供給して所定水位のプール状態となった場合には、アンダートレイ５０の小孔５１からアンダートレイ５０内に養液が導かれ、セルトレイ４０の各セル４１底面に形成されたセル穴４２からセル内の培地へ毛管作用により水が吸い上げられる。

図１０においても、潅水トレイ３１の底版３１ｄの下面に人工照明器１３が取り付けられている。

潅水トレイ３１に載置されるセルトレイ４０は、前述したように、数十から数百のセル４１を格子状に配列させてトレイ形状に一体化したものであり、セルトレイ１枚の寸法は幅が３００ｍｍ、奥行きが６００ｍｍ前後とされているが、これに限定されない。

苗が光合成で消費する炭酸ガスを人為的に供給するために、図１ａ，１ｂに示すように、建物構造物１の外部に液化炭酸ガスボンベ１６を設置し、炭酸ガス濃度計測装置により計測した部屋内の炭酸ガス濃度が一定濃度となるように、炭酸ガスボンベ１６から炭酸ガスを供給する。

この苗栽培装置を使用して苗を栽培することによって、苗の生育に好適な光量、温度、湿度、炭酸ガス、水分などの環境条件を自動的に調節することが可能である。また、各育苗棚の苗は全て同一環境下で生育することができるので、得られた苗質の均一性を高めることができる。

この実施の形態では、空調装置９の吹出口９ｆは、多段棚式植物育成装置３～８の前面よりも３０ｍｍ以上後側にあるので、多段棚式植物育成装置３～８（育成モジュール）を通過して温められた空気と空調装置９で冷やされた空気が混合された状態で、スペースＡに流れ込む。これにより、スペースＡに流れ込む空気は、均一な温度の空気となり、各多段棚式植物育成装置３～８内に取り込まれることとなる。

空調装置９で冷やされた空気が直接スペースＡに流れると、部分的に冷たい空気が多段棚式植物育成装置３～８の前面から取り込まれるため、多段棚式植物育成装置３～８間で温度のムラが発生してしまい、植物の成長が均一とならない。

この実施の形態では、空調装置本体９と風向制御板１０とが一体となっているので、ダクト配管等を多く設置する必要がなく好ましい。

この多段棚式植物育成装置では、人工照明器１３の熱が反射板を兼ねるボックス底板１３ｅに伝達され、該底板１３ｅから育苗スペースを流れる空気に伝わる。人工照明器１３から上側の潅水トレイ３１に伝わる熱は著しく少ない。そのため、潅水トレイ３１上の養液の温度が所定範囲にコントロールされる。

本発明では、すべての空調装置９の合計の冷房能力（Ｗｂ）とすべての照明装置（上記実施の形態では蛍光灯１３ｃ）の合計の消費電力（Ｗａ）との比Ｗｂ／Ｗａが１以上５以下であることが好ましく、１以上４以下であることがより好ましく、１以上３以下であることが更に好ましく、１以上２以下であることが特に好ましい。Ｗｂ／Ｗａを上記の範囲とすることで、閉鎖空間内の環境を適正かつ一定に保つことが可能となり、さらに、空調のオンオフによる環境変化もより少なくすることが可能となる。蛍光灯などの照明装置１本当りの消費電力をＷｓとし、照明装置の本数をｎとし、１基の空調装置の冷房能力をＷｋとし、空調装置の設置台数をｍとした場合、Ｗｂ／Ｗａは下記式のＡで表わされる。

Ａ＝Ｗｂ／Ｗａ
＝（Ｗｋ×ｍ）／（Ｗｓ×ｎ）
ｍ：空調装置の台数（基）
ｎ：照明装置の本数（本）

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、閉鎖型建物構造物の部屋の大きさや、多段棚式植物育成装置の設置数は前記以外であってもよい。また、空調装置本体は、中心部以外に設置されてもよい。空調装置本体は２台以上設置されてもよいが、なるべく少数であることが好ましい。

以下、実施例及び比較例について説明する。以下の実施例及び比較例では、図１ａ～９に示す構造を有した苗栽培装置を用いて、閉鎖型建物構造物内の湿度を３０～１００％となるように設定し、トマトの苗を栽培した。

［ＵＶ強度、光強度、光合成有効光量子束密度の測定］
相馬光学株式会社製、分光放射照度計（製品名：Ｓ－２４３１ ｍｏｄｅｌＩＩ）を使用し、栽培面における各波長領域の範囲におけるＵＶ強度、光強度、光合成有効光量子束密度を測定した。分光放射照度計の受光面を、苗の葉の位置に、水平上向きに配置して測定を行った。

［苗の生育評価］
表１に示す条件で照明装置を使用した苗栽培装置を使用し、照明を１日あたり１６時間点灯し、トマトの苗を１２日育成した。生育状態について以下の基準で評価を行った。結果を表１に示す。
ＶＧ（非常に良い）：葉こぶ症の発生が見られない。
Ｇ（良好）：一部の苗に軽度の葉こぶ症の発生が見られる。（一部の苗の葉に突起状のこぶは発生するがその程度は軽微で、葉に重度の黄化や落葉は見られない。）
ＮＧ（不良）：多くの苗に葉こぶ症が発生し、重篤な症状が見られる。（多くの苗の葉に突起状のこぶが発生し、葉の縮れや重度の黄化、落葉が発生。）

＜実施例１～７、比較例１～４＞
閉鎖型建物構造物１（内法寸法：奥行４５０ｃｍ、横幅３００ｃｍ、高さ２４０ｃｍ）内の完全閉鎖された空間内に５段３棚の多段棚式植物育成装置３を２基設置して、トマトの苗を栽培した（セルトレイ４０の寸法：奥行６０ｃｍ、幅３０ｃｍ）。空調装置は、冷房能力１４ｋＷの空調装置を１台設置し、照明装置は、植物の栽培面において表１に示す波長特性を有する照明装置を使用した。得られた結果を表１に示す。

表１の通り、実施例１、２および７は、葉こぶ症が発症せず、極めて良好な生育状態の苗を栽培することができた。実施例３～６は、葉こぶ症を若干発症したが、葉の黄化や落葉にまでは至らず、軽微な症状にとどまる結果であった。一方、２９５ｎｍ以上、３２０ｎｍ未満の栽培面ＵＶ強度が２．５μＷ／ｃｍ^２よりも低い比較例１～４では、良好な結果は得られなかった。具体的には、比較例１、２および４では、葉こぶ症が発症し、葉が黄化し落葉に至る重篤な生育障害が発生し、比較例３は、２９５ｎｍ未満の紫外線強度が多いことも相俟って、葉が縮れて死滅する結果であった。

上記実施の形態は本発明の一例であり、本発明は図示以外の形態とされてもよい。
本出願は、２０１６年６月２日付で出願された日本特許出願２０１６－１１１０４３に基づいており、その全体が引用により援用される。

１ 閉鎖型建物構造物
３～８ 多段棚式植物育成装置
３ａ 側面パネル
３ｂ 背面パネル
３ｃ 台座
３ｅ トップパネル
９ 空調装置
９Ａ 空調装置本体
９ａ 取込口
９ｂ 吐出口
９ｆ 吹出口
１０ 風向制御板
１０ａ 開口
１２ 育苗棚
１３ 人工照明器
１３ａ ボックス
１３ｂ ソケット
１３ｃ 蛍光灯
１３ｄ 天板
１３ｅ 底板
１３ｆ 電気回路部材
１３ｇ 電源ユニット
１３ｓ スイッチ
１５ 空気ファン
１６ 炭酸ガスボンベ
３０，３０’ 潅水装置
３１ 潅水トレイ
３１ｄ 底版
３２ 排水溝
３２ａ 排水口
３３ 給水管
３３ａ 小孔
３４ 堰
３４ａ 切欠部
３５ リブ
４０ セルトレイ
４１ セル
４２ セル穴
５０ アンダートレイ
５１ 小孔
５２ 突起

Claims (8)

1. なす科の植物の苗を栽培する、照明装置を備えた栽培装置であって、
   該照明装置は、少なくとも４５０～６６０ｎｍの波長領域の光を照射する半導体照明装置を含み、
   前記照明装置は、苗の栽培面における２９５ｎｍ以上、３２０ｎｍ未満の波長領域のＵＶ強度が４．０μＷ／ｃｍ^２以上である苗栽培装置。
2. 前記照明装置は、前記苗の栽培面で測定される光合成有効光量子束密度が５０μｍｏｌ／ｍ^２／ｓｅｃ以上である請求項１に記載の苗栽培装置。
3. 前記栽培装置は、閉鎖型構造物の中に配置されており、
   前記閉鎖型構造物内を空調する空調装置が設けられており、
   前記苗に灌水する灌水装置が設けられている
   請求項１または２に記載の苗栽培装置。
4. 前記閉鎖構造物内の湿度は３０～１００％である請求項３に記載の苗栽培装置。
5. 前記照明装置は、苗の栽培面における２９５ｎｍ以上、３２０ｎｍ未満の波長領域のＵＶ強度が５００μＷ／ｃｍ^２以下である請求項１～４のいずれか１項に記載の苗栽培装置。
6. 前記照明装置は、苗の栽培面における２９５ｎｍ以上、３２０ｎｍ未満の波長領域のＵＶ強度Ｉ_１と、苗の栽培面における４５０～６６０ｎｍの波長領域の光強度Ｉ_２との比Ｉ_１／Ｉ_２が０．０００１～０．０１である請求項１～５のいずれか１項に記載の苗栽培装置。
7. 請求項１～６のいずれか１項に記載の苗栽培装置を使用して、なす科の苗を栽培する苗栽培方法。
8. 前記苗は、トマト、ピーマン又はナスの苗である請求項７に記載の苗栽培方法。
   

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