JP3990618B2

JP3990618B2 - 植物育成照明方法

Info

Publication number: JP3990618B2
Application number: JP2002293888A
Authority: JP
Inventors: 正紀石渡; 慎一安部; 章英工藤; 和土屋; 暁夫中南; 順也布施; 勝美岡部
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2002-10-07
Filing date: 2002-10-07
Publication date: 2007-10-17
Anticipated expiration: 2022-10-07
Also published as: JP2004121172A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、野菜や花卉のような植物を育成する期間において植物に照射する光の波長成分を調整することによって植物の生長を制御する植物育成照明方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、植物の育成には植物に照射する光に含まれる波長成分の比率が影響することが知られている。学会などにおいて報告されている事例では、４００〜５００ｎｍの波長領域と６００〜７００ｎｍの波長領域と７００〜８００ｎｍの波長領域とに区分し、各波長領域のエネルギ積算値（それぞれＢ，Ｒ，ＦＲとする）の比率（Ｒ／Ｂ，Ｒ／ＦＲ）を変化させたときに、Ｒ／Ｂの値が大きいほど、またＲ／ＦＲの値が小さいほど、植物が伸長する傾向があると言われている
さらに、植物の育成に際して、６００〜７００ｎｍの放射量を７００〜８００ｎｍの放射量より大きくすることで植物の形態を伸長方向に形成する技術が知られており（たとえば、特許文献１参照）、発光ダイオードを光源として、Ｂ：Ｒ：ＦＲ＝０〜１５：４０〜１００：０〜１０としたときに、植物を良好に育成することができるという報告もある（たとえば、特許文献２参照）。
【０００３】
しかしながら、本発明者らは以下の実験によって植物の伸長に影響する要因が、必ずしも各波長領域のエネルギ積算値の比率Ｒ／Ｂ，Ｒ／ＦＲであるとは言えないという知見を得た。実験は以下の条件で行った。対象植物としては、接木用の台木および穂木をそれぞれ育成した。台木はカボチャ（商品名：シェルパ（タキイ種苗））を用い、穂木はキュウリ（商品名：夏すずみ（タキイ種苗））を用いた。これらの植物を、市販の用土（商品名：ベストミックス（ニチアス））を培地に用いてセルトレイで育成した。この用土は、ピートモス、バーミキュライト、ロックウールを混合したものである。また、表１に示す６種類の光源を用い、各光源について１０個ずつの標本を用い、２４時間周期で植物に光を照射する明期間と光を照射しない暗期間とを交互に繰り返して８日間の育成を行った。明期間は９：００〜２１：００の１２時間として気温を２７℃に保ち、ＣＯ_２濃度を１０００ｐｐｍに制御した。また、暗期間は２１：００〜９：００の１２時間として気温を２５℃に保ち、ＣＯ_２濃度の制御は行わなかった。なお、灌水は明期間の開始と同時に１日１回だけ行い、灌水時に液肥による施肥を行った。
【０００４】
表１に示す１番の白色ランプには、高周波点灯専用形蛍光ランプ（ＥＸ−Ｎ：３波長域発光形昼光色）を用いた。この白色ランプは、４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギに対して４００〜４５０ｎｍの波長領域の放射エネルギの割合が約１２％であり、３番、４番、６番の各ランプは同割合が白色ランプよりも少なく、黄色フィルタは４００〜４５０ｎｍの波長領域の光を略完全に遮断するものを用いている。１番、３番、４番、６番の各ランプの分光特性（Ａ）を図４ないし図７に示してある。また、各図には黄色フィルタの分光特性（Ｂ）も付記してある。
【０００５】
【表１】

【０００６】
さらに、８日間の育成の後にセルトレイの全体および植物体ごとの外観を確認するとともに、穂木および台木について、それぞれ茎の下胚軸径および下胚軸長、子葉の長さ（子葉長）および幅（子葉幅）、本葉の長さ（本葉長）および幅（本葉幅）、生体の質量（生重）を測定した。その結果を表２〜表５に示す。表２、表４は穂木に関する結果、表３、表５は台木に関する結果を示している。また、表２、表３はＰＰＦＤ（光合成有効光量子密度）が２８０［μｍｏｌｍ^−２ｓ^−１］、表４、表５はＰＰＦＤが２５０［μｍｏｌｍ^−２ｓ^−１］である場合を示している。ここに、ｍｏｌは６．０２×１０^２３であって、アボガドロ数を意味している。各表中においてアスタリスクを付与した数値は、有意性検定の結果を示しており、「＊＊」を付した数値は有意水準０．０１の検定であり、「＊」を付した数値は有意水準０．０５の検定である。有意性検定は下胚軸径と下胚軸長についてのみ実施した。
【０００７】
【表２】

【０００８】
【表３】

【０００９】
【表４】

【００１０】
【表５】

【００１１】
表２〜表５の結果から、穂木および台木ともに光源番号２、光源番号５、光源番号６の光源を用いたときに、下胚軸長が有意で伸長するという知見が得られた。下胚軸径については穂木および台木ともに光源番号１の光源（白色ランプ）を用いる場合とほとんど変わらなかった。
【００１２】
すなわち、植物の育成期間において植物に照射する４００〜８００ｎｍの波長領域の光の放射エネルギに対して４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの占める割合を白色ランプよりも低減したほうが下胚軸長が伸長する。
【００１３】
ここで、白色ランプに黄色フィルタを組み合わせた光源（光源番号２）では、エネルギ積算値の比率Ｒ／Ｂ，Ｒ／ＦＲが、Ｒ／Ｂ＝２．５、Ｒ／ＦＲ＝１２．３であり、この光源を用いて８日間の育成したときの穂木の下胚軸長は表２によれば３９．３ｍｍになっている。また、赤色ランプを光源（光源番号４）に用いた場合には、Ｒ／Ｂ＝７．０、Ｒ／ＦＲ＝１０．３であり、穂木の下胚軸長は表２によれば２９．５ｍｍになっている。つまり、Ｒ／Ｂが大きく、かつＲ／ＦＲが小さくなっているにもかかわらず、下胚軸長は短くなっており、従来から報告されていた関係とは相反する結果が得られた。
【００１４】
【特許文献１】
特開２００１−２７５４８８号公報（第３頁）
【特許文献２】
特開平１０−１７８８９９号公報（第７頁）
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、植物の育成にあたり、とくに接木苗では、接木作業を容易にするとともに台木と穂木との接木部分を地面から遠ざけて、土の付着による穂木からの発根を防止したり病害の危険性を低減するために、下胚軸の長い台木を用いるのが望ましい。しかしながら、室内において蛍光ランプなどを用いて人工光を照射するとともに空調装置により温湿度を制御した状態で台木を育成すると、台木の茎長や下胚軸長などが短くなりやすい。このことは、上述した実験結果において白色ランプを用いたときに下胚軸長が比較的短くなっていることからもわかる。
【００１６】
一方、温湿度の高い環境下において植物を育成すれば、茎長や下胚軸長を大きくすることができるが、高湿度の環境で人工照明を行おうとすれば病害の危険性が高まる可能性がある。そこで、温湿度以外の条件を制御することによって、茎長および下胚軸長を大きくすることが要求されている。
【００１７】
ここで、上述のように、植物の茎長や下胚軸長を大きくするには、Ｒ／Ｂを大きくし、Ｒ／ＦＲを小さくすることが有効とされてきたが、今般の実験によって、Ｒ／Ｂを大きくし、Ｒ／ＦＲを小さくしても必ずしも下胚軸長が大きくならず、逆に小さくなる場合もあるという結果が得られた。
【００１８】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、植物の育成に際して白色の光源を用いる場合に比較して茎長や下胚軸長を大きくすることができる植物育成照明方法を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、植物の育成期間において植物に白色の蛍光ランプからの人工光を照射し、照射する４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を、定植前の育苗期間において、栽培前期には蛍光ランプから放射された光をフィルタに通すことにより０〜１０％とし、栽培後期には蛍光ランプから放射された光を波長選択しないことにより１０％以上に調整することを特徴とする。
【００２５】
ここに、各請求項に係る発明において、植物に照射する光について４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を０〜１０％に調整するとは、植物に照射する光が４００ｎｍ以上かつ４５０ｎｍ以下の波長領域の光を含まないか、あるいは当該波長領域の光を含む場合でも、植物に照射する光のエネルギ積算値に対して４００ｎｍ以上かつ４５０ｎｍ以下の波長領域のエネルギ積算値を１０％以下とすることを意味している。このような分光分布を有する光は、光源を選択することにより得ることができ、あるいはまた波長選択性を有する適宜の光学要素を光源と組み合わせることによって得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本実施形態では、植物の育成期間として播種後に苗を育成する期間について例示するが、苗から成体を育成する期間にも本発明の技術を適用可能である。すなわち、図２に示すように、育苗棚１０に設けた複数段の棚板１１に育苗用のセルトレイ１２を載置し、棚板１１の下方に配置した照射装置としての照明器具１によりセルトレイ１２に植えた苗１３に光を照射する例を示す。育苗棚１０は外光および外気を略遮断した部屋Ｒ内に配置される。ここに、外光を遮断するには、育苗棚１０を配置した部屋Ｒ全体を遮光するほか、育苗棚１０の周囲に遮光部材を設けて外光を遮断する構成としてもよい。
【００２７】
育苗棚１０に設けた照明器具１は、図１に示すように、１ないし複数個の光源２を配列したものであって、ここでは光源２から放射する４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の放射エネルギが０〜１０％であるような分光特性を有した光源２を用い、照明器具１は光源２から放射された光の分光分布を変化させることなく苗１３に照射するように構成される。つまり、光源２の背面側に白色の拡散反射面を配置するか反射鏡を配置する。
【００２８】
光源２としては、たとえばカラー蛍光ランプを用いることができる。また、複数種類の光源２を組み合わせて用いることも可能である。いずれにしても、４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギのうち４００〜４５０ｎｍのエネルギの割合が０〜１０％であるような光源２を用いればよい。また、光源２から苗１３に光を照射する経路上に、苗１３に照射される４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合が０〜１０％となるように波長を選択する光学要素としてのフィルタを配置してもよい。この種のフィルタとしては黄色のフィルタを用いることができ、この場合の光源２としては、白色蛍光ランプ、赤色蛍光ランプなどを用いることができる。さらにまた、光源２からの光を光ファイバやホローライトガイド（中空円筒状のライトガイド）を介して苗１３に導くように照明器具１を構成し、光源２からの光を苗１３に導く経路上に配置している光学要素としての光ファイバやホローライトガイドに波長選択性を付与したり、光ファイバやホローライトガイドとは別に光学要素としてのフィルタを設けたりしてもよい。
【００２９】
上述した構成の育苗棚１０を用いることによって、植物の育成期間において植物に照射する４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち、４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの割合を０〜１０％に調整することが可能になる。つまり、植物の育成期間において植物の茎長や下胚軸長を大きくすることが可能になる。ところで、ウリ科植物のように台木に穂木を接木した接木苗では、接木の作業性を向上させ、土の付着による穂木の発根や病害を減少させるために下胚軸長を大きくするのが望ましいが、一般的に、軸長を伸ばすと徒長して軸径が細くなりやすい。
【００３０】
そこで、本実施形態では、植物の育成期間における栽培前期においては、上述のようにして植物に照射する４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギに対する４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの割合を０〜１０％と小さくして下胚軸長を伸長させ、下胚軸長が所望程度まで大きくなった後の栽培後期においては、４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの割合を１０％以上に増加させることによって下胚軸長の成長率を低減し、結果的に下胚軸長に対する下胚軸径の増加率を相対的に大きくしている。
【００３１】
たとえば、接木苗の育成の際に、接木前には苗に照射する４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギに対する４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの割合を０〜１０％とすれば、台木および穂木を短時間で比較的大きく成長させることができ、結果的に接木作業が容易になるとともに、穂木に土が付着することによる穂木の発根を防止することができ、さらに病害が低減するなどの効果が得られる。また、接木後には苗に照射する４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギに対する４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの割合を１０％以上とすることにより、胚軸を伸長させることなく育成することができるから、輸送時のスペースを低減させて輸送費を低減することができ、しかも本葉数葉程度に苗を育成しても苗を小型に保つことができるから、輸送後に２次育苗することなく定植することが可能になる。
【００３２】
下胚軸長が所望長になった時点から４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギを増加させるために、本実施形態では図３に示す照明器具１を照射装置として採用している。この照明器具１では、棚板１１の下面に取り付けた器具本体３に光源としての直管状の複数本の白色蛍光ランプ４を棚板１１の下面に沿う面内で並設してあり、白色蛍光ランプ４から放射された光はフィルタ５に通して苗１３に照射されるようになっている。フィルタ５は無端ベルト状であって器具本体３内で白色蛍光ランプ４の周囲に配置された４本のローラ６に掛け回されている。フィルタ５には４００〜４５０ｎｍの波長領域の光の透過量を低減させる黄色領域と、透過光に対する波長選択性を持たない無色領域とが設けられており、ローラ６の回転によって白色蛍光ランプ４の下面側に黄色領域が位置する状態と無色領域が位置する状態とが選択可能になっている。ローラ６は、手動で回転させても、またモータのような動力源を用いて回転させてもよい。フィルタ５により囲まれた範囲内で白色蛍光ランプ４の上方には白色蛍光ランプ４から放射した光を下方に反射させる反射板７が配置される。したがって、フィルタ５の黄色領域が白色蛍光ランプ４の上方に位置する状態であってもフィルタ５での反射光が苗１３に照射されることはない。
【００３３】
なお、植物の栽培前記において４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギに対して４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を０〜１０％に調整しておき、下胚軸長が所望長になった時点からは４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギを増加させる照射装置の構成としては、上述のように無端ベルト状のフィルタ５を用いる構成のほか、光源に対してフィルタが着脱自在になる構成を採用してもよい。この場合、育苗期間の初期にはフィルタを装着しておき、下胚軸長が所望長になった時点でフィルタを取り外すのである。また、育苗棚１０を２種類用意しておき、一方の育苗棚１０では苗１３に照射する４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギに対して４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの割合を０〜１０％に調整した光を照射し、他方の育苗棚１０では４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギに対して４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの割合が１０％を越えるように調整した光を照射するようにしてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
請求項１の発明では、植物の育成期間において植物に白色の蛍光ランプからの人工光を照射する際に、４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を、定植前の育苗期間において、栽培前期には蛍光ランプから放射された光をフィルタに通すことにより０〜１０％とし、栽培後期には蛍光ランプから放射された光を波長選択しないことにより１０％以上に調整するので、栽培前期においては茎長や下胚軸長の成長率を大きくし、栽培後期には下胚軸径を大きくして丈夫な苗を育てることができる。とくに、接木苗の場合には接木前には台木および穂木を短時間で比較的大きく成長させて接木作業の容易化、発根の防止、病害の低減などの効果が期待できる。
【００３９】
しかも、接木後には胚軸を伸長させることなく育成させるから、輸送時のスペースの低減によって輸送費が低減され、しかも本葉数葉程度に育苗しても苗を小型に保つことができるから、輸送後に２次育苗することなく定植することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示し、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は要部側面図である。
【図２】同上を用いた育苗棚を示す斜視図である。
【図３】同上の他例を示し、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は要部側面図である。
【図４】実験に用いた光源の分光特性を示す図である。
【図５】実験に用いた光源の分光特性を示す図である。
【図６】実験に用いた光源の分光特性を示す図である。
【図７】実験に用いた光源の分光特性を示す図である。
【符号の説明】
１照明器具
２光源
３器具本体
４白色蛍光ランプ
５フィルタ
６ローラ
７反射板
１０育苗棚
１１棚板
１２セルトレイ
１３苗

Claims

植物の育成期間において植物に白色の蛍光ランプからの人工光を照射し、照射する４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を、定植前の育苗期間において、栽培前期には蛍光ランプから放射された光をフィルタに通すことにより０〜１０％とし、栽培後期には蛍光ランプから放射された光を波長選択しないことにより１０％以上に調整することを特徴とする植物育成照明方法。