JP2022516767A - 室内栽培植物の光源 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は全人工光で植物を栽培する光環境方法を提供する。【解決手段】本発明により、植物を成長させるための全人工光源を提供し、前記光源は波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光を含み、前記６２０－７６０ｎｍの光の光子数が光源全体の光子数に占める割合は６４－７６％である。本発明が採用する光源の混合比及び光源の組み合わせ方式は、従来の蛍光灯、高圧ナトリウムランプなどの光源に比べて、植物の収量を大幅に向上させることができる。本発明の光源の混合比の解決手段は従来のＬＥＤランプ光源の混合比の解決手段に比べて、選択される光源の波長帯域がより正確であり、他の植物の成長パラメータへの影響が小さく、植物の成長を促進する過程でより指向性を有し、正確な光の波長帯域、ピーク波長、さらには光量子の占める割合の正確な組み合わせと混合比を採用することで、植物の成長効果をより正確に制御し、植物の成長を促進することができる。【選択図】 図１

Description

本発明は人工光による植物栽培技術分野に関し、具体的には全人工光栽培植物の光源に関する。

光は植物を発育、成長させる基本的な環境因子である。それは光合成の基本的なエネルギーであるだけでなく、植物を発育、成長させる重要な調節因子であり、その形態構築、生殖と成長、二次代謝物質の制御に対して重要な役割を有し、植物の成長はその光質、光照射強度、光照射周期、光照射方式の影響を受ける。従来から知られている点として、万物の成長は太陽に依存しており、地球上で、太陽は主な可視（即ち光）及び不可視の電磁放射線源であり、且つ生命の存在を維持する主な要素である。地球に到達する正味の日平均太陽エネルギーは約２８×１０^２３Ｊ（すなわち２６５ＥＢｔｕ）であり、該値は、２００７年に推測された世界の１年間の一次エネルギー消費量４７９ＰＢｔｕより５５００倍大きい。地球表面で測定可能な太陽放射のスペクトル分布は約３００ｎｍから１０００ｎｍの間の広い帯域を有する。しかしながら、地表に到達する放射の５０％だけが光合成有効放射（ＰＡＲ）、すなわち４００－７００ｎｍの放射エネルギーである。植物における光エネルギーの吸収と変換は主に光合成システムによって実施され、その感光体は主に植物の葉に存在する活性元素であり、それは光子を吸収して光子エネルギーを化学エネルギーに変換するために用いられる。

人工光源時代はトマス・エジソンが１８７９年に開発したエジソン電球、即ち白熱灯から始まった。従って人工光源の植物照明分野における応用はまず白熱灯によって始まり、主に蛍光灯、高圧ナトリウムランプ（ＨＰＳ）を経て、現在のＬＥＤランプに至る。白熱灯は全ＰＡＲの約６０％に達する大量の遠赤外線放射を特徴とするが、可視スペクトル範囲で消費される電気エネルギー（入力）と放出される光エネルギー（出力）との間の変換効率によって定義される白熱灯の電気的な効率は依然として低く、通常約１０％であり、また白熱ランプの寿命は１０００時間以下であり、寿命が短いため、植物の成長におけるその応用は限定的である。蛍光灯は白熱電球に比べて、電気から光へのエネルギー変換効率が向上しており、出力は一般的に４０Ｗ未満であり、国際ブランドＴ８又はＴ５蛍光灯の電気から光への変換効率は３０％に近く、一般的な製品は２０－３０％の間である。その中では９０％以上の放射光子がＰＡＲ範囲内にあり、そのうち青色光エネルギーはランプの相関色温度（ＣＣＴ）に依存しており、ＰＡＲ範囲内の全光子放射の１０％以上に達することから、弱い光でなければならない植物品種又は近距離での応用シーンについて言えば、蛍光ランプは、密閉された成長室及び人工気候ボックスにおいて太陽光を完全に代替し幅広く応用されている。高圧ナトリウムランプ（ＨＰＳ）はガス放電灯に属し、出力は一般的に４００－１０００Ｗであり、電気光変換効率は３０－３５％である。その中では約７０％の放射光子がＰＡＲ範囲内にあり、一般的に強い光を必要とする植物又は温室における年間を通した農作物生産の好ましい光源として用いられる。しかしながら、蛍光灯であっても、又は高圧ナトリウム灯であってもそのスペクトル設計の制限により、実現可能なスペクトルエネルギー分布は限られており、スペクトルの品質は光合成及び光形態形成の促進に対して最適とはいえず、葉及び茎の過度な成長を引き起こす。これはクロロフィルａ、クロロフィルｂおよびβカロテンなどの重要な光合成色素の吸収ピークに関連する不均衡なスペクトル発光によるものである。また、異なる種類の植物の光環境に対する要件が異なるため、効率的な変換をもたらすエネルギー効率が極めて低くなり且つエネルギーを大量に浪費して、人工光による室内植物栽培のランニングコストの悪化を引き起こす。

従って、上記理由に基づき、発光ダイオード（ＬＥＤ）及び関連する固体照明（ＳＳＬ）は植物照明における潜在的に実現可能で且つ有望なツールであり、ＬＥＤは高い光効率、長寿命、狭いスペクトル、スペクトル選択性が高い等の多くの利点を有しているが、新規の商用高輝度ＬＥＤ製品は、主なエネルギーが５００ｎｍ～６００ｎｍの緑黄色光の波長範囲にあり、人間の目の視覚に対する優れた効率応答を有していても、光合成作用に効果的に応答することができないため、技術原理に基づいて、ＧａＮ、ＧａＡｓ、ＧａＰのような異なるタイプの半導体又はフォトルミネッセンス材料を組み合わせて利用することにより光合成に高効率に応答するスペクトルを実現することができる。

現在、人工光栽培植物は主に葉菜類野菜、ナス類野菜、薬用植物、麻類植物、花卉植物、モデル植物、大量の商品作物、価値の高い低木等が含まれ、従来技術においては異なる植物の異なる成長段階における、ピーク波長、Ｒ／Ｂ、Ｒ／ＦＲなどのスペクトルエネルギー分布の特徴が開示されており、さらに特定の植物の特定の成長段階についての具体的なエネルギー分布のデータを有するが、上記複数種の植物に共通の、健康的な成長の要件を満たすことができるスペクトルは提供されていない。

本発明の第一の目的は、複数種の植物の全人工光による健康的な成長の要件を満たすことができる光源を提供することであり、その健康的な成長は発育と成長における全ての過程を含む。

本発明の第二の目的は、提供されるスペクトルが高効率な光合成の進行の要件を満たし、それが従来の蛍光灯又はＨＰＳに比べて抽出及び品質改善における明らかな機能を有することである。

本発明の第三の目的は、提供されるスペクトルが相当数の科学研究実験により最適化され、植物の光合成、形態形成、生殖や発育等に有利なスペクトルエネルギーを向上させ、植物の利用率が低く、植物への影響が少ないスペクトルエネルギーを低下させることである。

本発明の第四の目的は、提供されるスペクトルがＬＥＤ技術を採用することで実現され、同時に該スペクトルを実現する照明装置の電気光変換効率を向上させ、より省エネルギーとすることである。

上記目的を実現するために、より正確で、調整パラメータの種類がより少なく、多すぎる種類のパラメータ調整により植物の成長過程でより頻繁なパラメータ制御を必要とする状況を防ぎ、且つ正確な単一のパラメータ制御により、植物の成長効果をより正確に制御し、植物の成長を促進することが求められる。

上記目的を実現するために、本発明は全人工光による植物栽培のスペクトルを提供し、植物を成長させる全人工光源を提供し、前記光源は波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光を含み、前記６２０－７６０ｎｍの光の光子数が光源の光子数全体に占める割合は６４－７６％である。
一般的に、上記植物は室内で培養され、ハウス栽培の形態を使用することができる。
好ましくは、前記光源中の波長帯域が７００－７６０ｎｍの光子数は、波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光子数の３－３８％を占める。
好ましくは、前記波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光のピーク波長は、好ましくは６５０－７００ｎｍ又は７３０－７４０ｎｍである。

さらに好ましくは、前記波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光のピーク波長は、好ましくは６５０ｎｍ、６６０ｎｍ、６８０ｎｍ、６９５ｎｍ、７３５ｎｍのうちの１つ又は２つ又は３つの組み合わせである。
好ましくは、波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光はＬＥＤ光源を用いて実現される。
好ましくは、６５０－７００ｎｍ又は７３０－７４０ｎｍ範囲内のピーク波長に対応する光の半値幅は３５ｎｍ未満である。

好ましくは、前記光源はさらに波長帯域が４００－４９９ｎｍの光を含み、波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光子総数と前記波長帯域が４００－４９９ｎｍの光子総数の比は４～７：１である。
好ましくは、前記波長帯域が４００－４９９ｎｍの光のピーク波長は、好ましくは４３０－４６０ｎｍである。

さらに好ましくは、前記波長帯域が４００－４９９ｎｍの光のピーク波長は、好ましくは４３５ｎｍ、４４０ｎｍ、４５０ｎｍ、４６０ｎｍのうちの１つ、又はそのうちの任意の２つ又は３つの組み合わせである。
好ましくは４３０～４６０ｎｍ範囲内のピーク波長に対応する光の半値幅は３５ｎｍ未満である。

好ましくは、前記光源はさらに波長帯域が５００－５９９ｎｍの光を含み、波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光の光子総数と波長帯域が５００－５９９ｎｍの光の光子総数の比は３～８：１である。
好ましくは、前記植物はトマト、キュウリ、ピーマン、レタス、稲、小麦、綿花、トウモロコシのうちの少なくとも一種から選択される。

好ましくは、前記方法は具体的に播種及び成長管理を含み、前記播種は従来技術を用い、前記成長管理とは発芽後の植物に必要な管理であり、例えば施肥、灌水、光源及び環境条件の設定を指す。
好ましくは、前記植物は薬用材料、麻類植物であってもよい。
トマト（学名：Ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｏｎ ｅｓｃｕｌｅｎｔｕｍ Ｍｉｌｌ．）はシソ目、ナス科、トマト属の一年生又は多年生草本植物である。
キュウリ（学名：Ｃｕｃｕｍｉｓ ｓａｔｉｖｕｓ Ｌ．）はウリ科の一年生つる性草本植物である。

ピーマン（学名：Ｃａｐｓｉｃｕｍ ａｎｎｕｕｍ ｖａｒ．ｇｒｏｓｓｕｍ）はパプリカとも呼ばれ、台湾の言葉では大筒仔とも呼ばれるものであり、ナス科トウガラシ属トウガラシの変種であり、中国大陸の南北各地に分布し、「非人為的導入品種栽培」タイプの植物に属する。
レタス（学名：Ｌａｃｔｕｃａ ｓａｔｉｖａ Ｌｉｎｎ．）はキク科であり、一年生又は二年生草本に属する。
水稲は草本イネ属の一種であり、穀類に属し、イネ属の中で糧食とされる最も主要で最も歴史ある種類であり、陸稲とは区別される。

小麦は小麦系植物の総称で、単子葉植物であり、世界各地で広く栽培されているイネ科植物であり、小麦の頴果は人類の主食の一つであり、製粉後にパン、中華まんじゅう、ビスケット、麺等の食品を製造することができ、発酵させることでビール、アルコール、白酒（ウォッカなど）、バイオマス燃料を製造することができる。
綿花はアオイ科（Ｍａｌｖａｃｅａｅ）ワタ属（Ｇｏｓｓｙｐｉｕｍ）植物の種子繊維であり、亜熱帯原産である。
トウモロコシ（ラテン名：Ｚｅａ ｍａｙｓ Ｌ．）はイネ科トウモロコシ属の一年生草本植物である。
好ましくは、前記方法はさらに成長環境条件を含み、環境温度は昼間が２１～２４℃、夜間が１８～２０℃、湿度が６０～８０％である。
好ましくは、前記植物の栽培基質は土壌であってもよく、栄養液であってもよい。

栄養液を用いて栽培する場合、幼苗を水耕栽培モジュールに植え付けて、根系の２／３が栄養液に浸漬するように保持し、植物の違いに応じて異なる栄養液を用い、例えばレタスの栄養液にはホグランド栄養液を用いる。栄養液のＥＣは１．６～１．８、ｐＨは５．５～７．５、栄養液の温度は１８～２２℃、溶存酸素量は５～６ｍｇ／Ｌとする。

好ましくは、前記方法はさらに播種と催芽を含む。例えばレタスの播種及び催芽の方法は以下のとおりである。粒がふっくらしたレタス種子を選択し、５０～５５℃の温水に入れて１５～２０ｍｉｎ浸漬してから、２５～３０℃の清水に入れて７～８ｈ浸漬する。浸漬した種子を育苗スポンジブロックに播種し、各穴に１粒の種子であり、下のトレイに純水を加え、純水の液面はスポンジの下表面と面一になるようにして、播種が完了した後、霧吹きで種子に水を噴霧して表面湿度を保持し、その後に２２～２５℃の催芽ボックスに入れて催芽を行い、湿度を７０～８０％に保持する。水は１２時間毎に種子に噴霧する。

本発明は上記技術的解決手段を採用することにより、以下の有益な効果を有する。
１． 本発明が採用する光源の配合比率及び光源の組み合わせ方式は、従来の蛍光灯、ＨＰＳなどの光源に比べて、植物の収量を大幅に向上させることができる。

２． 本発明の光源の配合比率の解決手段は従来のＬＥＤランプ光源の配合比率の解決手段に比べて、選択される光源の波長帯域がより正確であり、他の植物の成長パラメータへの影響が小さく、植物の成長を促進する過程でより指向性及び安定性を有し、正確な光の波長帯域、ピーク波長及び光量子が占める割合の正確な組み合わせ及び配合比率を採用することで、植物の成長効果をより正確に制御して、植物の成長を促進することができる。

はＬＥＤランプ１のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ２のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ３のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ４のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ５のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ６のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ７のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ８のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ９のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ１０のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ１１のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ１２のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ１３のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ１４のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ１５のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ１６のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ１７のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ１８のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ１９のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ２０のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ２１のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ２２のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ２３のピーク波長の概略図である。

はＬＥＤランプ２４のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ２５のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ２６のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ２７のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ２８のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ２９のピーク波長の概略図である。 はＬＥＤランプ３０のピーク波長の概略図である。

技術的解決手段の技術的内容、構造の特徴、実現する目的及び効果について詳細に説明するために、以下に具体的な実施例を参照しながら詳細に説明する。

表１ 材料及びメーカー

１．葉菜類野菜については以下のとおりである。粒がふっくらしたグリーンリーフレタス種子を選択し、５０℃の温水に入れて１０ｍｉｎ浸漬してから、３０℃の清水に入れて８ｈ浸漬する。浸漬した種子を育苗スポンジブロックに播種し、各穴に１粒の種子であり、下のトレイに純水を加え、純水の液面はスポンジの下表面と面一になるようにして、播種が完了した後、霧吹きで種子に水を噴霧して表面湿度を保持し、その後に２５℃の催芽ボックスに入れて催芽を行い、湿度を８０％に保持する。水は１２時間毎に種子に噴霧し、レタス苗が一本あたり４～５葉になるまで成長したなら、レタス苗を水耕栽培モジュールに植え付けて、根系の２／３が栄養液に浸漬するように保持し、栄養液のＥＣは１．８、ｐＨは６．０－７．０、栄養液の温度は２２℃、溶存酸素量は６ｍｇ／Ｌとする。周囲温度条件は、昼間２３℃、夜間１８℃である。光源は蛍光灯を対照（ＣＫ）とし、２つの対照例及び２つの実施例のスペクトルを設定し、光強度は２５０μｍｏｌ／ｍ^２・ｓ、光周期は９ｈであり、２０ｄ栽培する。上記栽培方法に従ってレタスを培養し、光源パラメータを各実施例及び対照例に使用し、各実施例及び対照例で得られた単株の新鮮重量を秤量し、平均重量を得て，且つ状態を評価した。実験結果は表２に示すとおりである。

表２

試験データから、実施例の光源手段による収率は従来の蛍光ランプより少なくとも１８．８％向上し、且つ状態が良好であることが分かる。

２．根菜類野菜については以下のとおりである。粒がふっくらしたラディッシュ種子を選択し、種子を育苗スポンジブロックに播種し、各穴に１粒の種子であり、下のトレイに純水を加え、純水の液面はスポンジの下表面と面一になるようにして、播種が完了した後、霧吹きで種子に水を噴霧して表面湿度を保持し、その後に２５℃の催芽ボックスに入れて催芽を行い、湿度を８０％に保持する。白い芽が出たらＬＥＤランプ下に移して、育苗処理を行い、苗が一本あたり２葉になるまで成長したなら、ラディッシュ苗を水耕栽培モジュールに植え付けて、根系の２／３が栄養液に浸漬するように保持し、栄養液のＥＣは１．８、ｐＨは６．０－７．０、栄養液の温度は２２℃、溶存酸素量は６ｍｇ／Ｌとする。周囲温度条件は、昼間２３℃、夜間１８℃である。光源は蛍光灯を対照（ＣＫ）とし、２つの対照例及び２つの実施例のスペクトルを設定し、光強度は２５０μｍｏｌ／ｍ^２・ｓ、光周期は１２ｈであり、１８ｄ栽培する。上記栽培方法に従ってラディッシュを培養し、光源パラメータを各実施例及び対照例に使用し、各実施例及び対照例で得られた単株の新鮮重量を秤量した。実験結果は表３に示すとおりである。

表３

試験データから、実施例の光源手段による収率は従来の蛍光ランプより少なくとも３６．８％向上したことが分かる。

３．大麻草の栽培管理は以下のとおりである。発根状況が良好なF品種の挿し木苗を基質又はロックウールに移植し、１平方メートルあたり４－８株であり、人工光源を用い、光強度は３００μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、光照射時間は１８ｈとして、Ｔ＝２４－２６℃及びＴ＝ＲＨ７０％である。植物が高さ約２０ｃｍになった時に上部を摘んで、側枝の成長を促し、側枝を２週間成長させた後に再び上部を摘んで処理し、より多くの枝を得る。栄養成長期が終了した後に一週間の花成処理を行い、雌雄の花を選別して、雄花を除去し、雌性植物を引き続き培養する。光源はＨＰＳを対照として、２つの対照例及び２つの実施例のスペクトルを設定し、光強度は７５０μｍｏｌ／ｍ^２・ｓ、光周期は１２ｈとして、１００ｄ栽培する。上記栽培方法に従って大麻草を培養し、光源パラメータを各実施例及び対照例に使用し、各実施例及び対照例で得られた大麻草のＴＨＣの総含有量を得た。実験結果は表4に示すとおりである。

表４

試験データから、実施例の光源手段によりＴＨＣの総含有量は従来の高圧ナトリウムランプより少なくとも２２．７％向上したことが分かる。

４．キュウリの栽培管理は以下のとおりである。粒がふっくらした８３－１６いぼなしキュウリ種子を選択し、５５℃の温水に入れて１０ｍｉｎ浸漬してから、３０℃の清水に入れて８ｈ浸漬する。ガーゼに包んで、３０℃の恒温ボックスに入れて催芽を行い、白い芽が出たら、種子を育苗スポンジブロックに播種し、各穴に１粒の種子であり、下のトレイに純水を加え、純水の液面はスポンジの下表面と面一になるようにして、播種が完了した後、霧吹きで種子に水を噴霧して表面湿度を保持し、その後に通常の育苗ランプのもとで照射処理を行う。キュウリ苗が一本あたり４～５葉になるまで成長したなら、キュウリ苗を水耕栽培モジュールに植え付けて、定植密度は８株／m²として、根系の２／３が栄養液に浸漬するように保持し、栄養液のＥＣは２．２、ｐＨは６．０－７．０、栄養液の温度は２２℃、溶存酸素量は６ｍｇ／Ｌとする。周囲温度条件は、昼間２８℃、夜間１８℃である。光源はＨＰＳを対照とし、２つの対照例及び２つの実施例のスペクトルを設定し、光強度は４００μｍｏｌ／ｍ^２・ｓ、光周期は１２ｈであり、５０ｄ栽培する。上記栽培方法に従ってキュウリを培養し、光源パラメータを各実施例及び対照例に使用し、各実施例及び対照例で得られたキュウリの単位面積当たりの収量を得る。実験結果は表５に示すとおりである。

表５

試験データから、実施例の光源手段によりキュウリの収量は従来の高圧ナトリウムランプより少なくとも２２．６％向上したことが分かる。

５．ピーマンの栽培管理は以下のとおりである。粒がふっくらした金華星ピーマン種子を選択し、５５℃の温水に入れて１０ｍｉｎ浸漬してから、３０℃の清水に入れて８ｈ浸漬する。ガーゼに包んで、３０℃の恒温ボックスに入れて催芽を行い、白い芽が出たら、種子を育苗スポンジブロックに播種し、各穴に１粒の種子であり、下のトレイに純水を加え、純水の液面はスポンジの下表面と面一になるようにして、播種が完了した後、霧吹きで種子に水を噴霧して表面湿度を保持し、その後に通常の育苗ランプのもとで照射処理を行う。ピーマン苗が一本あたり６～７葉になるまで成長したなら、ピーマン苗を水耕栽培モジュールに植え付けて、定植密度は８株／m²として、根系の２／３が栄養液に浸漬するように保持し、栄養液のＥＣは２．２、ｐＨは６．０－７．０、栄養液の温度は２２℃、溶存酸素量は６ｍｇ／Ｌとする。周囲温度条件は、昼間２６℃、夜間１８℃である。光源は蛍光灯を対照とし、２つの対照例及び２つの実施例のスペクトルを設定し、光強度は４００μｍｏｌ／ｍ^２・ｓ、光周期は１２ｈであり、１２０ｄ栽培する。上記栽培方法に従ってピーマンを培養し、光源パラメータを各実施例及び対照例に使用し、各実施例及び対照例で得られたピーマンの単位面積当たりの収量を得る。実験結果は表６に示すとおりである。

表６

試験データから、実施例の光源手段によりピーマンの収量は従来の蛍光灯より少なくとも１８．１％向上したことが分かる。

６．小麦の栽培管理は以下のとおりである。粒がふっくらした農第２１２小麦種子を選択して、清水に浸漬し、十分に浸漬してからそれに種子の春化処理を行い、温度は4℃で、期間は１５ｄである。春化処理後の種子を３０ｃｍ×３０ｃｍのトレイに播種し、栽培基質は泥炭：バーミキュライト＝２Ｖ：１Ｖである。基質に乾燥が見られたら灌水し、乾燥していなければ灌水する必要がない。約二週間に一度複合肥料を注入し、濃度は８００－１０００倍である。出穂時にリン酸二水素カリウムを噴霧して、葉面に追肥し、その他の管理はいずれも通常の管理を行う。周囲温度条件は昼間２５℃、夜間18℃である。光源はＨＰＳを対照とし、２つの対照例及び２つの実施例のスペクトルを設定し、光強度は５００μｍｏｌ／ｍ^２・ｓ、光周期は１２ｈであり、１００ｄ栽培する。上記栽培方法に従って小麦を培養し、光源パラメータを各実施例及び対照例に使用し、各実施例及び対照例で得られた小麦の百粒重を得る。実験結果は表７に示すとおりである。

表７

試験データから、実施例の光源手段により小麦の百粒重は従来の高圧ナトリウムランプより少なくとも３４．６％向上したことが分かる。

７．トウモロコシの栽培管理は以下のとおりである。トウモロコシ種子をガーゼで包み、清水に浸漬し、催芽温度は３０℃～３５℃であり、期間中は毎日一度清水を交換する。泥炭土:バーミキュライト＝２：１で攪拌し、３２穴育苗トレイに入れる。白い芽が出たら、各穴に１粒入れて、播種深さは約２ｃｍとし、覆土し、清水を栽培土に浸透させて、鮮度保持フィルムを被せ、出芽後に鮮度保持フィルムを剥がす。苗が一本に２枚の葉になったときに３０ｃｍ×３０ｃｍの栄養袋に移し、栽培基質は泥炭:バーミキュライト＝２Ｖ：１Ｖである。鉢植えを使用することで、水分が多すぎて根腐れすることを防止し、乾燥していたら灌水し、乾燥していなければ灌水しない。節間伸長開始期に節間伸長肥料を施用し、約二週間に一回８００～１０００倍の液体複合肥料を施用する。周囲温度条件は昼間２５℃、夜間18℃である。光源はＨＰＳを対照とし、２つの対照例及び２つの実施例のスペクトルを設定し、光強度は５００μｍｏｌ／ｍ^２・ｓ、光周期は１２ｈであり、１００ｄ栽培する。上記栽培方法に従ってトウモロコシを培養し、光源パラメータを各実施例及び対照例に使用し、各実施例及び対照例で得られたトウモロコシの収量を得る。実験結果は表８に示すとおりである。

表８

試験データから、実施例の光源手段により小麦の百粒重は従来の高圧ナトリウムランプより少なくとも１１．５％向上したことが分かる。

８．水稲は以下のとおりである。水稲種子をガーゼで包み、清水に浸漬し、温度３５℃で催芽し、期間中は毎日一回清水を交換する。泥炭土:バーミキュライト＝２：１で攪拌して、７２穴育苗トレイに入れる。白い芽が出たら、各穴に１粒入れて、１．５ｃｍで浅播きして、覆土し、清水を栽培土に浸透させ、鮮度保持フィルムを被せて、育苗灯の下に置き,発芽後に鮮度保持フィルムを剥がす。育苗光の照射周期は１２ｈ／ｄ、光強度は２５０～３００μｍｏｌ／ｍ２・ｓであり、自社製の栄養液２００倍液、又は８００～１０００倍液複合肥料を用い、１０ｄごとに一回施肥する。周囲昼夜温度は２５／２１℃であり、水稲苗の出芽を待ち４５ｄ後に栽培ポットに移植してから、水稲栽培ランプの下で栽培し、２０～２５ｄに一回施肥し、そのうち分げつ期には１０００倍の窒素液肥を２回追加し、開花登熟期には１０ｄに一回施肥し、穂の変色成熟期には施肥せず、周囲の昼夜温度は２５～２８℃／２１℃である。光源はＨＰＳを対照とし、２つの対照例及び２つの実施例のスペクトルを設定し、光強度は４５０μｍｏｌ／ｍ^２・ｓ、光周期は１２ｈであり、１００ｄ栽培する。上記栽培方法に従って水稲を培養し、光源パラメータを各実施例及び対照例に使用し、各実施例及び対照例で得られた水稲の千粒重及び稔実率を得る。実験結果は表９に示すとおりである。

表９

試験データから、実施例の光源手段により水稲の千粒重は従来の高圧ナトリウムランプより少なくとも１１.１向上し、稔実率は少なくとも４．２％向上したことが分かる。

９．金線蓮については以下のとおりである。金線蓮苗を組織培養瓶から取り出して、清水で基質をきれいに洗浄し、洗浄過程で茎と根が整っていることを確認し、きれいに洗浄した後に濃度０. １％の過マンガン酸カリウム溶液に入れて５ｍｉｎ浸漬して、消毒滅菌を行い、滅菌後の苗を無菌ポットに入れて使用に備える。金線蓮の葉の表面の過マンガン酸カリウムが蒸発した後、泥炭土：バーミキュライト：川砂＝１：１：１で配合された混合基質(基質は高圧滅菌済み)に植え付けて、滅菌水の代わりに特定の栄養液で攪拌し、土壌の湿度は８０％とする。 基質を２５ｃｍ×２５ｃｍ×２５ｃｍの栽培ポットに分配する。株の間隔を一定の２ｃｍとして金線蓮苗を植え付けた後、人工光環境に移して栽培する。光源は蛍光灯を対照とし、２つの対照例及び２つの実施例のスペクトルを設定し、光強度は６０±５Ｍｍｏｌ／ｍ^２・ｓ、光周期は１４ｈ／ｄであり、１２０ｄ栽培する。上記栽培方法に従って金線蓮を培養し、光源パラメータを各実施例及び対照例に使用し、各実施例及び対照例で得られた金線蓮の新鮮重量と乾燥重量を得る。実験結果は表１０に示すとおりである。

表１０

試験データから、実施例の光源手段により金線蓮の新鮮重量と乾燥重量は従来の蛍光灯より少なくとも３０．６％、２５．２％向上したことが分かる。

１０. セッコクについては以下のとおりである。セッコク苗を組織培養瓶から取り出して、清水で基質をきれいに洗浄し、洗浄過程で茎と根が整っていることを確認し、きれいに洗浄した後に濃度１０００倍のクロロタロニルに入れて消毒滅菌を行い、滅菌後の苗を無菌ポットに入れて使用に備える。セッコク苗に生気が出て白い根が出たら、松の樹皮の基質に植え付けて、基質は事前に清水に１日浸漬しておく。株の間隔を一定の３ｃｍとしてセッコク苗を植え付けた後、栽培ポットを人工光環境に移して栽培し、移植２週間後に葉面に肥料を噴霧して葉が黄変するのを防ぐ。栽培過程全体で、１５ｄに一回特定の栄養液を噴霧し、基質の湿度は７０％に保持し、栽培温度は昼夜温度２８／２１℃とする。光源は蛍光灯を対照とし、２つの対照例及び２つの実施例のスペクトルを設定し、光強度は６０±５Ｍｍｏｌ／ｍ^２・ｓ、光周期は１６ｈ／ｄであり、１２０ｄ栽培する。上記栽培方法に従ってセッコクを培養し、光源パラメータを各実施例及び対照例に使用し、各実施例及び対照例で得られたセッコクの新鮮重量と乾燥重量を得る。実験結果は表１１に示すとおりである。

表１１

試験データから、実施例の光源手段によりセッコクの新鮮重量と乾燥重量は従来の蛍光灯より少なくとも１１．７％、１１．１％向上したことが分かる。

１１．サンショクスミレについては以下のとおりである。粒がふっくらしたサンショクスミレ種子を選択し、４ｈ浸漬してから、種子を事前に湿潤させた育苗スポンジブロックに播種し、各穴に１粒の種子であり、下のトレイに純水を加え、純水の液面はスポンジの下表面と面一になるようにして、播種が完了したら２４℃の催芽ボックスに入れて催芽し、湿度は７０％に保持して、２４ｈごとに一回水を噴霧する。サンショクスミレ苗が一本あたり４～５葉になるまで成長したなら、サンショクスミレ苗を水耕栽培モジュールに植え付けて、根系の２／３が栄養液に浸漬するように保持し、栄養液のＥＣは１．６、ｐＨは６．０として、栄養液の温度は２０℃、溶存酸素量は５ｍｇ／Ｌとする。周囲温度条件は、昼間２３℃、夜間１８℃である。光源は蛍光灯を対照とし、２つの対照例及び２つの実施例のスペクトルを設定し、光強度は３００μｍｏｌ／ｍ^２・ｓ、光周期は１２ｈであり、２５ｄ栽培する。上記栽培方法に従ってサンショクスミレを培養し、光源パラメータを各実施例及び対照例に使用し、各実施例及び対照例で得られたサンショクスミレの開花数を得る。実験結果は表１２に示すとおりである。

表１２

試験データから、実施例の光源手段によりサンショクスミレの開花数は従来の蛍光灯より少なくとも１８．１％向上したことが分かる。

上記各実施例を説明したが、当業者は基本的な創造的概念を把握した後に、これらの実施例に対してさらに変更及び修正を行うことができ、従って以上の記述は本発明の実施例に過ぎず、且つ本発明の特許保護範囲を限定するものではなく、本発明の明細書の内容を利用してなされる等価構造又は等価フロー変換、又は他の関連する技術分野における直接又は間接的な運用は、いずれも本発明の特許保護範囲に含まれる。

Claims (10)

1. 室内栽培植物の光源であって、前記光源は波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光を含み、前記６２０－７６０ｎｍの光の光子数が光源の光子数全体に占める割合は６４－７６％であることを特徴とする、室内栽培植物の光源。
2. 前記光源中の波長帯域が７００－７６０ｎｍの光子数は、波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光子数の３－３８％を占めることを特徴とする、請求項１に記載の室内栽培植物の光源。
3. 前記波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光のピーク波長は、好ましくは６５０－７００ｎｍ又は７３０－７４０ｎｍであることを特徴とする、請求項２に記載の光源。
4. 前記波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光のピーク波長は、好ましくは６５０ｎｍ、６６０ｎｍ、６８０ｎｍ、６９５ｎｍ、７３５ｎｍのうちの１つ又は２つ又は３つの組み合わせであることを特徴とする、請求項３に記載の光源。
5. ６５０－７００ｎｍ又は７３０－７４０ｎｍ範囲内のピーク波長に対応する光の半値幅は３５ｎｍ未満であることを特徴とする、請求項３に記載の光源。
6. 前記光源はさらに波長帯域が４００－４９９ｎｍの光を含み、波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光子総数と前記波長帯域が４００－４９９ｎｍの光子総数の比は４～７：１であることを特徴とする、請求項２に記載の光源。
7. 前記波長帯域が４００－４９９ｎｍの光のピーク波長は、好ましくは４３０－４６０ｎｍであることを特徴とする、請求項５に記載の光源。
8. 前記波長帯域が４００－４９９ｎｍの光のピーク波長は、好ましくは４３５ｎｍ、４４０ｎｍ、４５０ｎｍ、４６０ｎｍのうちの１つ又はそのうちの任意の２つ又は３つの組み合わせであることを特徴とする、請求項５に記載の光源。
9. ４３０～４６０ｎｍ範囲内のピーク波長に対応する光の半値幅は３５ｎｍ未満であることを特徴とする、請求項６に記載の光源。
10. 前記光源はさらに波長帯域が５００－５９９ｎｍの光を含み、波長帯域が６２０－７６０ｎｍの光の光子総数と波長帯域が５００－５９９ｎｍの光の光子総数の比は３～８：１であることを特徴とする、請求項５に記載の光源。
    
    

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