JP2023501700A - 植物栽培用光源及び植物栽培方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、植物栽培用光源及び植物栽培方法に関する。本発明の一実施例に係る植物栽培方法は、発芽した植物の種子が定植される段階と、植物に光処理が行われることを含む植物が栽培される段階とを含む。植物が栽培される段階では、植物に主光が提供される主光処理と、植物への主光提供が中断される暗処理とが繰り返し行われ得る。主光は、可視光波長帯で少なくとも２個のピーク波長を有することができる。また、主光の光量は、９２ＰＰＦＤ（μｍｏｌ／ｍ２／ｓ）より大きく１９８ＰＰＦＤ未満であり得る。

Description

本発明は、植物栽培用光源及び植物栽培方法に関する。

植物は、光エネルギーを用いて二酸化炭素と水から有機物を合成する光合成作用をする。植物は、光合成作用で得られた有機物の化学エネルギーを生長などのための栄養分として使用している。

葉菜類及び果菜類の植物を栽培するとき、最も問題となる生理障害症状の一つは、植物の葉の組織が怪死する現象であるチップバーン（Ｔｉｐ ｂｕｒｎ）である。チップバーンが発生すると、植物の葉縁が陥没又は褐変し、結局、葉が枯死することになる。

植物のチップバーン発生を減少させるために、主に、養液濃度、温度などの植物の栽培環境を制御する方法が研究されている。

しかし、温度制御においては、植物を栽培する空間全体の温度を制御しなければならないので、多くの費用及びエネルギーが必要である。また、養液濃度制御においては、養液内のそれぞれのイオンを分析するための装備が必要である。

このように、温度を制御する方法及び養液濃度を制御する方法は、いずれも多くの費用が必要であるという点で、チップバーン発生を減少させるための実用的な解決策が未だに不備な状態であると言える。

本背景技術に開示された前記情報は、本発明の概念の背景を理解するためのものに過ぎないので、先行技術を構成しない情報を含み得る。

本発明の解決しようとする課題は、植物のチップバーン（Ｔｉｐ ｂｕｒｎ）発生を最小化できる植物栽培用光源及び植物栽培方法を提供することにある。

また、本発明の解決しようとする他の課題は、チップバーン発生を最小化しながら、植物の機能性物質の含量を増加させる植物栽培用光源及び植物栽培方法を提供することにある。

本発明の一実施例によると、発芽した植物の種子が定植される段階と、前記植物に光処理が行われることを含む前記植物が栽培される段階とを含む植物栽培方法が提供される。

前記植物が栽培される段階では、前記植物に主光が提供される主光処理と、前記植物への前記光処理が中断される暗処理とが繰り返し行われてもよい。

前記主光は、可視光波長帯で少なくとも２個のピーク波長を有することができる。また、前記主光の光量は、９２ＰＰＦＤ（μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ）より大きく１９８ＰＰＦＤ未満であってもよい。

例えば、前記植物はレタスであってもよい。

前記主光は、第１ピーク波長及び第２ピーク波長を有することができる。前記第１ピーク波長の光度は、前記第２ピーク波長の光度と同一であってもよい。

前記第１ピーク波長は赤色光波長帯に含まれ、前記第２ピーク波長は青色光波長帯に含まれてもよい。

前記植物が栽培される段階において、前記主光処理が行われる時間は１日当たり１６時間であり、前記暗処理が行われる時間は１日当たり８時間であってもよい。

前記植物が栽培される段階は、前記植物に紫外線波長帯の補助光が提供される段階をさらに含むことができる。

前記補助光が提供される段階は、最後に主光処理が行われる間に行われてもよい。

前記補助光が提供される段階では、前記植物に補助光が提供される補助光処理と、前記植物に補助光が提供されない補助光遮断とが繰り返し行われてもよい。

前記補助光が処理される段階において、前記補助光処理と前記補助光遮断はそれぞれ１時間ずつ行われてもよい。

前記補助光は、ＵＶＢ波長帯に含まれる第３ピーク波長を有することができる。

前記第３ピーク波長の光度は、前記可視光波長帯のピーク波長の光度より小さくてもよい。

本発明の他の実施例によると、可視光波長帯で少なくとも２個のピーク波長を有し、９２ＰＰＦＤ（μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ）より大きく１９８ＰＰＦＤ未満の光量の主光を植物に向かって放出する主光源を含む植物栽培用光源が提供される。

前記主光源は、前記主光を前記植物に提供する主光処理と、前記植物への主光提供を中断する暗処理とを繰り返し行うことができる。

例えば、前記植物はレタスであってもよい。

前記主光は、第１ピーク波長及び第２ピーク波長を有することができる。また、前記第１ピーク波長の光度は、前記第２ピーク波長の光度と同一であってもよい。

前記第１ピーク波長は赤色光波長帯に含まれ、前記第２ピーク波長は青色光波長帯に含まれてもよい。

前記主光源の前記主光処理を行う時間は１日当たり１６時間であり、前記暗処理を行う時間は１日当たり８時間であってもよい。

前記植物栽培用光源は、前記植物に紫外線波長帯の補助光を放出する補助光源をさらに含むことができる。

前記補助光は、ＵＶＢ波長帯に含まれる第３ピーク波長を有する紫外線であってもよい。

前記第３ピーク波長の光度は、前記可視光波長帯のピーク波長の光度より小さくてもよい。

前記補助光源は、前記主光源の最後の主光処理を行う間に前記補助光を放出することができる。

前記補助光源は、前記植物に補助光を提供する補助光処理と、前記植物に補助光を提供しない補助光遮断とを繰り返し行うことができる。

前記補助光源は、前記補助光処理と前記補助光遮断をそれぞれ１時間ずつ行うことができる。

本発明の実施例に係る植物栽培用光源及び植物栽培方法は、植物を栽培するとき、植物に可視光波長帯の光を提供し、チップバーン発生を最小化することができる。

また、本発明の実施例に係る植物栽培用光源及び植物栽培方法は、可視光波長帯の光が植物に提供される間の任意の期間に紫外線波長帯の光をさらに提供し、チップバーン発生を最小化すると同時に、植物の機能性物質の含量を増加させることができる。

本発明の追加的な理解を提供するために含まれ、本明細書に統合され、本明細書の一部を構成する添付の図面は、本発明の実施例を図示し、以下の詳細な説明と共に本発明の概念を説明する役割をする。

実験１で使用された主光源の光スペクトルを示した図である。 実験１で使用された主光源の光スペクトルを示した図である。 実験１で使用された主光源の光スペクトルを示した図である。 実験１で使用された主光源の光スペクトルを示した図である。 実験１の各実験群の生長を比較するための各実験群に含まれた一部のレタスの写真である。 実験１の各実験群の生長を比較するための各実験群に含まれた一部のレタスの写真である。 実験１の各実験群の生長を比較するための各実験群に含まれた一部のレタスの写真である。 実験１の各実験群の生長を比較するための各実験群に含まれた一部のレタスの写真である。 実験１の各実験群に含まれた各レタスの葉の平均個数を示したグラフである。 実験１の各実験群の平均生体重を示したグラフである。 実験１の各実験群におけるクロロフィルの含量を示したグラフである。 実験１の各実験群におけるアントシアニン（Ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ）の含量を示したグラフである。 実験１の各実験群におけるフラボノール（Ｆｌａｖｏｎｏｌ）の含量を示したグラフである。 実験１のそれぞれの実験群でチップバーンが発生した個体数を示した図である。 実験１のそれぞれの実験群でチップバーンが発生した個体数を示した図である。 実験１のそれぞれの実験群でチップバーンが発生した個体数を示した図である。 実験１のそれぞれの実験群でチップバーンが発生した個体数を示した図である。 実験２で使用された主光と補助光が混合された光のスペクトルを示した図である。 実験２におけるクロロフィルの含量を示したグラフである。 実験２におけるフラボノールの含量を示したグラフである。 実験２におけるアントシアニンの含量を示したグラフである。 １９８ＰＰＦＤ以上の可視光を放出する主光源のスペクトルを示した図である。 １９８ＰＰＦＤ以上の主光と、２８０ｎｍ～２９０ｎｍ波長でピークＰ３を有する補助光とが混合された光のスペクトルを示した図である。 １９８ＰＰＦＤ以上の主光と、３０５ｎｍ～３１５ｎｍ波長でピークＰ４を有する補助光とが混合された光のスペクトルを示した図である。 １９８ＰＰＦＤ以上の主光と、２８０ｎｍ～２９０ｎｍ波長でピークＰ３を有する補助光と、３０５ｎｍ～３１５ｎｍ波長でピークＰ４を有する補助光とが混合された光のスペクトルを示した図である。

以下の説明において、説明の目的のために、本発明の多様な実施例又は具現例の完全な理解を提供するために数多くの特定の細部事項を説明する。本明細書に使用される「実施例」及び「具現例」は、本明細書に開示した本発明の概念の一つ以上を用いるデバイス又は方法の非制限的な例を示す相互交替可能な単語である。しかし、多様な実施例がこれらの特定の細部事項を用いないか、一つ以上の等価配列体を用いて実施され得ることが明確に分かる。他の例において、公知の構造及びデバイスは、多様な実施例を必要以上に不明瞭にすることを避けるために、ブロック図の形態で示す。また、多様な実施例は、互いに異なり得るが、排他的である必要はない。例えば、実施例の特定の形状、構成及び特性は、本発明の概念の範囲を逸脱しない限度内で他の実施例で使用又は具現され得る。

別に明示しない限り、図示した実施例は、本発明の概念が実際に具現され得るいくつかの方式の変化する細部事項の例示的な特徴を提供するものと理解しなければならない。そのため、別に明示しない限り、多様な実施例の特徴部、構成要素、モジュール、層、膜、パネル、領域及び／又は様態など（以下、個別的に又は集合的に「要素」と称する）は、本発明の概念の範囲を逸脱しない限度内で異なる形に組み合わされ、分離され、相互交替され、そして／又は再配列され得る。

添付の図面での断面－ハッチング及び／又は陰影の使用は、一般的に隣接した要素間の境界を明確にするために提供される。このように、断面－ハッチング又は陰影の存在のみならず、部材も、明示しない限り、要素の特定の材料、材料状態量、寸法、比率、例示した要素間の共通性及び／又は任意の他の特性、属性、状態量などに対する如何なる選好度又は要求度も意味したり示していない。また、添付の図面において、要素の大きさ及び相対的な大きさは、明確性及び／又は説明的な目的のために誇張する場合がある。実施例が異なる形に具現され得る場合、特定の工程順序は、説明した順序とは異なる順序で行われ得る。例えば、二つの連続的に説明した工程は、実質的に同時に行われてもよく、説明した順序と反対の順序で行われてもよい。また、同一の参照符号は同一の要素を示す。

層などの要素が他の要素又は層「上にあったり」、それ「に連結されたり」又はそれ「に結合される」と言及する場合、前記要素は、他の要素又は層上に直接あったり、それに連結されたり、それに結合されてもよく、又は、介在要素又は層が存在してもよい。しかし、一つの要素又は層が他の要素又は層「上に直接あったり」、それ「に直接連結されたり」、又はそれ「に直接結合される」と言及する場合、介在要素又は層が存在しない。このために、「連結された」という用語は、介在要素がある状態又は介在要素がない状態で、物理的、電気的及び／又は流体的な連結を称することができる。また、Ｄ１－軸、Ｄ２－軸及びＤ３－軸は、ｘ、ｙ及びｚ－軸などの直交座標系の３つの軸に制限されなく、さらに広い意味で解釈され得る。例えば、Ｄ１－軸、Ｄ２－軸及びＤ３－軸は、互いに直角であってもよく、又は、互いに直角ではない互いに異なる方向を示すことができる。本発明の目的のために、「Ｘ、Ｙ及びＺのうち一つ以上」及び「Ｘ、Ｙ及びＺからなるグループから選ばれた一つ以上」は、Ｘのみ、Ｙのみ、Ｚのみ、又は、例えば、ＸＹＺ、ＸＹＹ、ＹＺ及びＺＺのような、Ｘ、Ｙ及びＺのうち２個以上の任意の組み合わせと解釈され得る。本明細書に使用される用語である「及び／又は」は、連関したリスト物品のうち一つ以上の任意の組み合わせ及び全ての組み合わせを含む。

「第１」、「第２」などの用語は、多様な形態の要素を説明するために本明細書で使用され得るが、これらの要素がこれらの用語によって限定されてはならない。これらの用語は、一つの要素を他の一つの要素と区別するために使用される。そのため、以下で論議される第１要素は、本発明の教示から離脱しない限度内で第２要素と命名され得る。

「下に」、「直下に」、「下部の」、「上に」、「上部の」、「上方に」、「より高い」、（例えば、「側壁」のように）「側部」などの空間的に相対的な用語は、説明的な目的のために、そして、それによって、図面に示した一つの要素と他の要素との関係を説明するために、本明細書で使用され得る。空間的に相対的な用語は、図面に示した方位に加えて、使用、作動及び／又は製造中の装置の互いに異なる方位を含むように意図される。例えば、図面での装置がひっくり返されると、他の要素又は特徴部の「下に」と説明した要素は、他の要素又は特徴部の「上に」配向され得る。そのため、「下に」という例示的な用語は、上及び下の方位を全て含むことができる。また、装置は、異なる形に配向されてもよく（例えば、９０゜回転したり、他の方位に配向されたりし得る）、このように、本明細書で使用される空間的に相対的な叙述語は対応的に解釈され得る。

本明細書で使用される専門用語は、特定の実施例を説明するためのものであって、限定的なものではない。本明細書で使用される単数の形態は、文脈上明確に異なる形に指示しない限り、複数の形態も含む。また、本明細書で使用される「備える」、及び／又は「含む」という用語は、言及した特徴、整数、段階、作動、要素、構成要素及び／又はそのグループの存在を明示するが、一つ以上の他の特徴、整数、段階、作動、要素、構成要素及び／又はそのグループの存在又は付加は排除しない。また、本明細書で使用される「実質的に」、「約」という用語及びその他の類似する用語は、程度を示す用語ではない近似度を示す用語として使用され、このように、当業界で通常の知識を有する者によって認識され得る、測定された、計算された、そして／又は提供された値の固有な偏差を説明するために使用される。

多様な実施例は、理想化された実施例及び／又は中間構造物の概略的な例示図である、断面及び／又は分解例示図を参照して以下で説明する。このように、例えば、製造技法及び／又は公差の結果として、例示図の形状からの変形が予想され得る。そのため、本明細書に開示した実施例は、必ずしも特定の図示した領域の形状に限定されるものと解釈してはならなく、例えば、製造に起因して発生する形状における偏差を含むものと解釈しなければならない。このような方式で、図面に示した領域は本質的に概略的であってもよく、この領域の形状は、デバイスの領域の実際の形状を反映しなくてもよく、このように、必ずしも限定的な意味を有するものとは意図されない。

当分野での通常通り、一部の実施例は、機能ブロック、ユニット及び／又はモジュールの観点で添付の図面に図示されて説明され得る。当業者は、このような各ブロック、各ユニット、及び／又は各モジュールが半導体基盤の製造技術又は他の製造技術を用いて形成された論理回路、各個別部品、各マイクロプロセッサ、各配線回路、各メモリ素子、各配線接続などの各電子（又は光学）回路によって物理的に具現されることを理解するだろう。マイクロプロセッサ又は他の類似するハードウェアによってブロック、ユニット及び／又はモジュールが具現される場合、これらは、本明細書で論議された多様な機能を行うためにソフトウェア（例えば、マイクロコード）を使用してプログラミングされ、制御されてもよく、選択的にファームウェア及び／又はソフトウェアによって駆動してもよい。また、それぞれのブロック、ユニット及び／又はモジュールは、専用ハードウェアによって、又は、一部の機能を行う専用ハードウェア及び他の機能を行うためのプロセッサ（例えば、一つ以上のプログラムされたプロセッサ及び関連回路）の組み合わせとして具現され得る。また、一部の実施例のそれぞれのブロック、ユニット及び／又はモジュールは、本発明の概念を逸脱しない範囲で、物理的に二つ以上の相互作用及び個別ブロック、ユニット及び／又はモジュールに分離され得る。また、一部の実施例のブロック、ユニット及び／又はモジュールは、本発明の概念を逸脱しない範囲で、さらに複雑なブロック、ユニット及び／又はモジュールに物理的に結合され得る。

別に定義しない限り、本明細書で使用される（技術的又は科学的な用語を含む）全ての用語は、本発明の属する技術分野で通常の知識を有する者によって通常的に理解されるものと同一の意味を有する。通常的に使用される辞典で定義された用語は、関連技術の脈絡で、その意味と一致する意味を有するものと解釈しなければならなく、本明細書で明示的に定義しない限り、理想的又は過度に形式的な観点で解釈してはならない。

図面及び実験を通じて、植物のチップバーンを最小化できる植物栽培光源及び植物栽培方法に対して説明する。

本発明の実験に使用された植物は、サニーレタスである。

サニーレタスの消毒された種子を栽培用スポンジに播種し、精製水のみを用いて生育した。播種後、種子を３日間暗条件で生育し、その後、７日間（播種してから４日から１０日まで）６９．８ＰＰＦＤ（μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ）光量の弱い光条件で生育して発芽させた。発芽した種子は、養液が循環供給される湛液型水耕（Ｄｅｅｐ ｆｌｏｗ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ；ＤＦＴ）栽培システムに定植して２０日間栽培した。養液は、ホーグランド（Ｈｏａｇｌａｎｄ）養液を希釈したものであって、酸度（ｐＨ）が５．５～６．５で、総塩類濃度（ＥＣ）が１．２ｍＳ／ｃｍ～１．３ｍＳ／ｃｍである。

２０日の栽培期間中、レタスは、温度２２±１℃、湿度７０±５％の環境下で栽培された。また、栽培期間中、レタスに１日当たり８時間の暗処理期間及び１６時間の光処理期間を提供した。光処理は、植物に光を提供することであり、暗処理は、植物に提供されていた光を遮断することである。本実験において、光処理期間に植物に光を提供する主光源は、ＬＥＤからなる光源であってもよい。また、主光源から放出してからレタスに提供される主光は、赤色光：白色光：青色光が１１：４：３で混合された可視光である。

実験１

実験１は、レタスの栽培時に用いられる可視光の光量によるレタスの生長、機能性物質の含量及びチップバーン発生を確認するための実験である。

実験１は、湛液型水耕栽培システムでの栽培期間中、複数のレタスグループに互いに異なる光量の光露出環境を提供した。すなわち、１日当たり１６時間の光処理期間に使用される可視光の光量を複数のレタスグループごとに異なる形に設定した。複数のレタスグループは、それぞれ３０個体のレタスを含む。

互いに異なる光量で栽培された複数のレタスグループを収穫した後、各グループ別に、葉の個数、チップバーンの個数、生体重、クロロフィル（ｃｈｌｏｒｏｐｈｙｌｌ）の含量及び機能性物質の含量を測定した。

実験群１は９２ＰＰＦＤの光量で栽培されたレタスグループで、実験群２は１５２ＰＰＦＤの光量で栽培されたレタスグループで、実験群３は１９８ＰＰＦＤの光量で栽培されたレタスグループで、実験群４は２６８ＰＰＦＤの光量で栽培されたレタスグループである。

図１乃至図４は、実験１で使用された主光源の光スペクトルを示した図である。

図１は、主光源から放出される光量が９２ＰＰＦＤである主光の光スペクトルである。図２は、主光源から放出される光量が１５２ＰＰＦＤである主光の光スペクトルである。図３は、主光源から放出される光量が１９８ＰＰＦＤである主光の光スペクトルである。また、図４は、主光源から放出される光量が２６８ＰＰＦＤである主光の光スペクトルである。

図１乃至図４を参考にすると、主光源から放出される主光は、約４５０ｎｍの波長で第１ピーク波長Ｐ１を有し、約６５０ｎｍの波長で第２ピーク波長Ｐ２を有する。また、第１ピーク波長Ｐ１と第２ピーク波長Ｐ２は同一の光度を有する。すなわち、主光源から放出される主光においては、赤色光と青色光の光度が同一である。

図５乃至図１１は、実験１の実験結果を示した図である。

図５ａ乃至図５ｄは、各実験群の生長を比較するための各実験群に含まれた一部のレタスの写真である。図６は、各実験群に含まれた各レタスの葉の平均個数を示す。また、図７は、各実験群の平均生体重を示す。

図５ａ乃至図５ｄを参考にすると、実験群１から実験群４に行くほど葉が大きくなることが分かる。また、実験群１から実験群４に行くほどチップバーンＴの個数が多くなることを確認することができる。すなわち、レタスは、光量が大きくなるほどさらに大きく成長するが、チップバーン発生が増加することを確認することができる。

図６を参考にすると、葉の平均個数は、実験群１の場合は１６．６０枚で、実験群２の場合は１９．１０枚で、実験群３の場合は２１．５３枚で、実験群４の場合は２２．２７枚である。すなわち、葉の個数は、光量が大きくなるほど増加する傾向を示す。しかし、実験群１、実験群２及び実験群３は互いに有意差を示すが、実験群３と実験群４は互いに有意差を示さない。

図７を参考にすると、平均生体重は、実験群１の場合は２２．８３ｇで、実験群２の場合は３０．６８ｇで、実験群３の場合は３２．９５ｇで、実験群４の場合は３９．３０ｇである。すなわち、平均生体重は、光量が大きくなるほど増加する傾向を示す。しかし、実験群１と実験群２は互いに有意差を示すが、実験群２、実験群３及び実験群４は互いに有意差を示さない。

図６及び図７を参考にすると、共通的に実験群１と実験群２との間で互いに葉の個数や生体重の有意な増加を示す。すなわち、レタスの有意な生長向上のためには、光量が９２ＰＰＦＤを超えなければならない。

図８は、各実験群におけるクロロフィルの含量を示す。図９及び図１０は、各実験群の機能性物質の含量を示す。詳細には、図９は、各実験群におけるアントシアニン（Ａｎｔｈｏｃｙａｎｉｎ）の含量を示す。また、図１０は、各実験群におけるフラボノール（Ｆｌａｖｏｎｏｌ）の含量を示す。

図８を参考にすると、クロロフィルの含量は、実験群１の場合は１４．６９ｍｇ／ｍ^２で、実験群２の場合は１６．１７ｍｇ／ｍ^２で、実験群３の場合は１６．７３ｍｇ／ｍ^２で、実験群４の場合は１７．５１ｍｇ／ｍ^２である。クロロフィルの含量の場合、実験群１と実験群２は互いに有意差を示すが、実験群２、実験群３及び実験群４は互いに有意差を示さない。すなわち、レタスの光合成効率の有意な増加のためには、光量が９２ＰＰＦＤを超えなければならない。

図９を参考にすると、アントシアニンの含量（ｕｎｉｔ）は、実験群１の場合は０．２８で、実験群２の場合は０．２７で、実験群３の場合は０．２６で、実験群４の場合は０．２８である。すなわち、光量が変わっても、アントシアニンの含量は有意な変化を示さなかった。

図１０を参考にすると、フラボノールの含量（ｕｎｉｔ）は、実験群１の場合は０．２７で、実験群２の場合は０．２８で、実験群３の場合は０．２８で、実験群４の場合は０．３８である。フラボノールの含量は、実験群１、試験群２及び実験群３では大きな変化がないが、実験群４では増加することを確認することができる。すなわち、光量は、９２ＰＰＦＤ以上１９８ＰＰＦＤ以下では大きな変化がなく、２６８ＰＰＦＤでは１９８ＰＰＦＤを基準にして有意に増加することが分かる。

図１１ａ乃至図１１ｄは、それぞれの実験群でチップバーンが発生した個体数を示す。

図１１ａ乃至図１１ｄを参考にすると、それぞれの実験群に含まれたレタス３０個体のうち、チップバーンが発生した個体Ｉの数は、実験群１の場合は２個体で、実験群２の場合は４個体で、実験群３の場合は９個体で、実験群４の場合は２３個体である。ここで、実験群１及び実験群２では、チップバーンが発生した各個体においてそれぞれ１個のチップバーンが発生した。しかし、実験群３では１個体当たり１個乃至６個のチップバーンが発見され、実験群４では１個体当たり１個乃至７個のチップバーンが発見された。

図５乃至図１１を参考にすると、レタスの生長向上のためには９２ＰＰＦＤを超える光量が必要である。また、機能性物質の含量を維持するためには９２ＰＰＦＤ以上の光量が必要であり、特に、フラボノールの含量の増加のためには１９８ＰＰＦＤを超える光量が必要である。また、チップバーンの発生を最小化するためには１９８ＰＰＦＤ未満の光量が必要である。

したがって、レタスを栽培するための光の光量が９２ＰＰＦＤより大きく１９８ＰＰＦＤ未満である場合、レタスの生長、機能性物質の含量維持及びチップバーン発生の最小化を全て満足することができる。

実験２

実験２は、レタスの栽培時、補助光源によるレタスの生長及び機能性物質の含量の変化を確認するための実験である。

実験２では、主光源は、湛液型水耕栽培システムで１日当たり１６時間レタスに照射される主光である可視光を放出する光源である。主光源は、実験１を通じてレタスの生長、機能性物質の含量及びチップバーン発生の最小化を考慮した光量の可視光を放出する。すなわち、実験２において、主光源の光量は、９２ＰＰＦＤの光量より大きく、１９８ＰＰＦＤの光量より小さい１２５ＰＰＦＤである。

主光源から放出する主光は、赤色光波長帯と青色光波長帯でそれぞれピーク波長を有する。主光源から放出する主光に対する詳細なスペクトルは、図２を参考にすることができる。

実験２の補助光源は、ＵＶＢ波長帯の紫外線を放出する光源である。補助光源は、レタスを収穫する直前の、最後の光処理期間にレタスに補助光である紫外線を提供する。このとき、レタスが紫外線である補助光に連続的に露出して損傷することを防止するために、補助光処理と補助光遮断を繰り返し行った。ここで、補助光処理は、レタスに補助光を提供することであり、補助光遮断は、レタスに補助光を提供しないことである。

実験２では、１時間ずつ補助光源の点滅動作を繰り返した。すなわち、レタスに１時間紫外線を照射し、１時間紫外線の照射を中断する過程を繰り返した。このとき、レタスに照射される紫外線の累積総照射量は４．０３ｋＪ／ｍ^２である。

図１２は、実験２で使用された主光と補助光が混合された光のスペクトルを示した図である。図１２を見ると、主光と補助光の混合光は、約４５０ｎｍ波長での第１ピーク波長Ｐ１、約６５０ｎｍの波長での第２ピーク波長Ｐ２、及びＵＶＢ波長帯である２９０ｎｍ乃至３２０ｎｍの波長での第３ピーク波長Ｐ３を有する。このとき、第３ピーク波長Ｐ３は、第１ピーク波長Ｐ１及び第２ピーク波長Ｐ２より小さい光度を有する。

実験２は、湛液型水耕栽培システムでの栽培期間中、レタスへの補助光の提供有無によるレタスの生体重、クロロフィルの含量、フラボノールの含量及びアントシニアンの含量を比較した。

対照群は、栽培期間中、主光源による光処理が行われたレタスグループである。

実験群は、栽培期間中、主光源による光処理及び補助光源による光処理が行われたレタスグループである。

実験の結果、対照群と実験群との間の生体重においては有意差を示さなかった。すなわち、実験２の紫外線波長帯及び紫外線照射量はレタスの生長を阻害しないことが分かる。

図１３乃至図１５は、実験２の機能性物質の含量に対する実験結果を示した図である。

図１３は、クロロフィルの含量を示したグラフである。図１４は、フラボノールの含量を示したグラフである。また、図１５は、アントシアニンの含量を示したグラフである。

図１３を参考にすると、クロロフィルの含量は、対照群の場合は１７．１１ｍｇ／ｍ^２で、実験群の場合は１９．８１ｍｇ／ｍ^２である。すなわち、クロロフィルの含量は、実験群の場合に対照群より１５．８％増加した。

図１４を参考にすると、フラボノールの含量（ｕｎｉｔ）は、対照群の場合は０．３０で、実験群の場合は０．４７である。すなわち、フラボノールの含量は、実験群の場合に対照群より５６．７％増加した。

また、図１５を参考にすると、アントシアニンの含量（ｕｎｉｔ）は、対照群の場合は０．２５で、実験群の場合は０．３０である。すなわち、アントシアニンの含量は、実験群の場合に対照群より２０．０％増加した。

実験２を通じて、ＵＶＢ波長帯の紫外線により、レタスの生長が低下することなく、機能性物質の含量を増加できることが分かる。

実験１及び実験２を通じて、レタスの栽培時、９２ＰＰＦＤより大きく１９８ＰＰＦＤ未満の光量の可視光とＵＶＢ波長帯の紫外線を放出する光源を用いると、生長が低下することなく、機能性物質の含量が増加しながらチップバーン発生を最小化できることを確認した。

実験３

水耕栽培によると、植物の根が水を通じて速く栄養素を受けることができる。このとき、植物に１９８ＰＰＦＤ以上の光量の主光が提供されると、植物は、速い栄養素供給及び高い光量の主光供給によって生長速度が急激に増加しながら、微量元素や生長に必要な他の元素の供給が円滑に行われないのでチップバーンが発生し得る。

太陽光の場合、光量が１９８ＰＰＦＤ以上であるので、太陽光を用いて水耕栽培をする場合、植物にチップバーンが発生するようになる。

紫外線の場合、植物にストレス要因として作用し、植物の生長を抑制し得る。

植物に１９８ＰＰＦＤ以上の可視光が照射される場合、ＵＶＢをさらに照射することによって、植物の過剰生長を抑制したり、急激な生長速度の増加によって発生するチップバーン現象を抑制したりすることができる。

したがって、実験３では、１９８ＰＰＦＤ以上の光量を有する主光を植物に提供しながら、ＵＶＢを補助光としてさらに提供した。

１９８ＰＰＦＤ以上の可視光によって植物の生長速度が急激に速くなると、植物に損傷を与えない水準で紫外線を提供し、植物の生長速度を調節することによってチップバーン発生を防止することができる。

実験３の植物栽培用光源は、１９８ＰＰＦＤ以上の可視光である主光を放出する主光源と、ＵＶＢである補助光を放出する補助光源とを含むことができる。

図１６は、１９８ＰＰＦＤ以上の可視光を放出する主光源のスペクトルである。

図１６を参考にすると、主光源から放出される主光は、約４５０ｎｍの波長で第１ピーク波長Ｐ１を有し、約６５０ｎｍの波長で第２ピーク波長Ｐ２を有する。

補助光源は、２８０ｎｍ～２９０ｎｍの範囲でピークが存在したり、３０５ｎｍ～３１５ｎｍの範囲でピークが存在したりするＵＶＢである補助光を植物に提供することができる。

例えば、植物栽培用光源は、主光が植物に照射されている状態で一つの波長帯の補助光を植物に照射することができる。

このとき、植物に照射される光スペクトルは、図１７及び図１８に示す通りである。

図１７は、１９８ＰＰＦＤ以上の主光と、２８０ｎｍ～２９０ｎｍ波長でピークＰ３を有する補助光とが混合された光のスペクトルを示す。

図１８は、１９８ＰＰＦＤ以上の主光と、３０５ｎｍ～３１５ｎｍ波長でピークＰ４を有する補助光とが混合された光のスペクトルを示す。

また、植物栽培用光源は、主光が植物に照射されている状態で互いに異なる波長帯の光を混合して植物に照射することができる。

図１９は、１９８ＰＰＦＤ以上の主光と、２８０ｎｍ～２９０ｎｍ波長でピークＰ３を有する補助光と、３０５ｎｍ～３１５ｎｍ波長でピークＰ４を有する補助光とが混合された光のスペクトルを示す。

補助光源は、互いに異なる波長帯の補助光を同時に植物に照射することもできる。

又は、補助光源は、高い波長帯の光から低い波長帯の光の順に植物に補助光を照射することができる。

光の波長帯が低いほどポテンシャルエネルギー（ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｅｎｅｒｇｙ）が高くなる。植物に照射される光のポテンシャルエネルギーが高いほど、植物が損傷する危険も高くなる。

したがって、まず、植物にポテンシャルエネルギーが低い光を照射し、植物が該当の光に対する耐性を持つようにした後、ポテンシャルエネルギーが高い光を照射することによって植物の損傷を最小化することができる。

したがって、補助光源は、植物に高い波長帯のＵＶＢを照射した後、低い波長帯のＵＶＢを照射することができる。

このように、実験３を通じて、太陽光を用いる水耕栽培システムでＵＶＢを補助光として用いてチップバーン発生及び生長低下を最小化しながら機能性物質を向上させることができる。

特定の実施例及び具現例を本願で説明したが、他の実施例及び変形例がこのような説明から明白であろう。よって、本発明の概念は、このような実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲のさらに広い範囲及び当業者にとって明白になる多様な変形例及び均等な配列体に限定される。

Claims (20)

1. 発芽した植物の種子が定植される段階；及び
   前記植物に主光が提供される主光処理と、前記植物への前記主光処理が中断される暗処理とが繰り返し行われ、前記植物が栽培される段階；
   を含み、
   前記主光は、可視光波長帯で少なくとも２個のピーク波長を有し、
   前記主光の光量は、９２ＰＰＦＤ（μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ）より大きく１９８ＰＰＦＤ未満であり、
   前記植物はレタスである、植物栽培方法。
2. 前記主光は、第１ピーク波長及び第２ピーク波長を有し、
   前記第１ピーク波長の光度は、前記第２ピーク波長の光度と同一である、請求項１に記載の植物栽培方法。
3. 前記第１ピーク波長は赤色光波長帯に含まれ、前記第２ピーク波長は青色光波長帯に含まれる、請求項２に記載の植物栽培方法。
4. 前記植物が栽培される段階において、前記主光処理が行われる時間は１日当たり１６時間であり、前記暗処理が行われる時間は１日当たり８時間である、請求項１に記載の植物栽培方法。
5. 前記植物が栽培される段階は、前記植物に紫外線波長帯の補助光が提供される段階をさらに含む、請求項１に記載の植物栽培方法。
6. 前記補助光が提供される段階は、最後に前記主光処理が行われる間に行われる、請求項５に記載の植物栽培方法。
7. 前記補助光が提供される段階では、前記植物に補助光が提供される補助光処理と、前記植物に補助光が提供されない補助光遮断とが繰り返し行われる、請求項５に記載の植物栽培方法。
8. 前記補助光が提供される段階において、前記補助光処理と前記補助光遮断はそれぞれ１時間ずつ行われる、請求項７に記載の植物栽培方法。
9. 前記補助光は、ＵＶＢ波長帯に含まれる第３ピーク波長を有する紫外線である、請求項５に記載の植物栽培方法。
10. 前記第３ピーク波長の光度は、前記可視光波長帯のピーク波長の光度より小さい、請求項９に記載の植物栽培方法。
11. 可視光波長帯で少なくとも２個のピーク波長を有し、９２ＰＰＦＤ（μｍｏｌ／ｍ^２／ｓ）より大きく１９８ＰＰＦＤ未満の光量の主光を植物に向かって放出する主光源；
    を含み、
    前記主光源は、前記主光を前記植物に提供する主光処理と、前記植物への主光提供を中断する暗処理とを繰り返し行い、
    前記植物はレタスである、植物栽培用光源。
12. 前記主光は、第１ピーク波長及び第２ピーク波長を有し、
    前記第１ピーク波長の光度は、前記第２ピーク波長の光度と同一である、請求項１１に記載の植物栽培用光源。
13. 前記第１ピーク波長は赤色光波長帯に含まれ、前記第２ピーク波長は青色光波長帯に含まれる、請求項１２に記載の植物栽培用光源。
14. 前記主光源の前記主光処理を行う時間は１日当たり１６時間であり、前記暗処理を行う時間は１日当たり８時間である、請求項１１に記載の植物栽培用光源。
15. 前記植物に紫外線波長帯の補助光を放出する補助光源をさらに含む、請求項１１に記載の植物栽培用光源。
16. 前記補助光は、ＵＶＢ波長帯に含まれる第３ピーク波長を有する紫外線である、請求項１５に記載の植物栽培用光源。
17. 前記第３ピーク波長の光度は、前記可視光波長帯のピーク波長の光度より小さい、請求項１６に記載の植物栽培用光源。
18. 前記補助光源は、前記主光源が最後の主光処理を行う間に前記補助光を放出する、請求項１５に記載の植物栽培用光源。
19. 前記補助光源は、前記植物に補助光を提供する補助光処理と、前記植物に補助光を提供しない補助光遮断とを繰り返し行う、請求項１５に記載の植物栽培用光源。
20. 前記補助光源は、前記補助光処理と前記補助光遮断をそれぞれ１時間ずつ行う、請求項１９に記載の植物栽培用光源。

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