JP4684444B2

JP4684444B2 - 人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置および花芽分化促進方法

Info

Publication number: JP4684444B2
Application number: JP2001083096A
Authority: JP
Inventors: 政和勝又
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2001-03-22
Publication date: 2011-05-18
Anticipated expiration: 2021-03-22
Also published as: JP2002272272A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主としてアブラナ科植物の苗に人工光を照射することにより開花を促進する人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置および花芽分化促進方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から植物苗に人工光を照射し、育苗を促す技術が植物栽培の分野に取り入れられている。この種の発明として例えば次の▲１▼〜▲４▼の公報に記載されたものがある。▲１▼特開平９−１４９７２９号公報に記載された植物の育苗方法は、植物の育苗段階において波長６７０〜９５０ｎｍの赤色光または赤外光を補光するというものである。▲２▼特開平９−８７１５号公報に記載された育苗照射方法とその装置は、光源にランプを用いて補光しながら植物苗を生産し、苗の形質を良くするというものである。▲３▼特開平７−３６８１１号公報に記載された短日性植物の電照栽培法は、長日条件で花芽分化が遅くなる短日性植物において半導体光源からの光を補光することにより花芽分化を制御するというものである。▲４▼特許３０１８１４８号公報に記載された花卉の栽培方法は、ペニチュアの栽培時に育苗期以降に異なる複数の波長を制御しながら照射するというものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の人工光を利用した育苗方法による植物栽培の分野で、今後需要が見込まれる利用方法の１つとして野菜や花卉の苗生産が挙げられる。花卉の中でもアブラナ科植物のシロイヌナズナは、植物ゲノム研究の中心となっている植物で、品種改良や遺伝子解析のための対象として価値があると共に、アブラナ科植物のナタネにおいては種子に食用油（菜種油）としての大きな産業的価値があり、菜種油の生産性向上のためには生育期間の短縮が必須である。このためアブラナ科植物の花芽分化を天候に左右されない人工光のみの照射で促進する苗生産技術があれば生育期間を短縮することができると考えられる。
【０００４】
しかし、上記従来の▲１▼〜▲３▼の方法は、太陽光に対する人工光による補光であり全て人工光の照射により行うものではない。また▲４▼の方法は、ペチュニアの他にゼラニウムおよびポインセチアの栽培法に関するもので草丈や花に関する形および蕾の数などを制御することが目的であって、アブラナ科植物の花芽分化を促進する目的とは異なる。
【０００５】
そこで本発明は、主にアブラナ科植物の花芽分化を促進することができる人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置および花芽分化促進方法を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置は、アブラナ科植物の苗を生育する環境条件を整え、外部光を遮蔽して人工光のみを苗に照射可能な人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置において、苗に人工光として青色光および遠赤色光の双方のみを選択して照射することが可能な光源手段を備えたことを特徴としている。
【０００７】
アブラナ科植物の苗に、青色光および遠赤色光の双方のみを同時に照射することによって、花芽形成が促進されることが実験で得られた。
【０００８】
また、本発明の人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置においては、苗の生育状態を検知する検知手段と、検知された生育状態に応じて光源手段からの青色光および遠赤色光の照射期間を制御する制御手段とを備えたことを特徴とすることが好適である。
【０００９】
アブラナ科植物苗の生育状態、一例として葉数が１〜３の間に青色光および遠赤色光の双方のみを照射すれば効果的に花芽形成が促進されることが実験で得られた。
【００１０】
また、本発明の人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置においては、光源手段からの青色光および遠赤色光を苗に照射する際に、遠赤色光の照射は所定期間のみとすることを特徴とすることが好適である。
【００１１】
アブラナ科植物苗に青色光および遠赤色光の双方のみを照射した場合と、その際に遠赤色光を暗期前に任意時間のみ（昼夜１サイクルの間で最も花芽分化の促進に効果のある時間のみ）照射した場合とで、花芽分化に至る日数が殆ど変わらないことが実験で得られた。このことから遠赤色光の照射を所定期間のみとすることができる。
【００１２】
上記課題を解決するために、本発明の花芽分化促進方法は、植物苗を生育する環境条件を整え、植物苗に青色光および遠赤色光の双方のみを照射することを特徴としている。
【００１３】
植物苗に青色光および遠赤色光を同時に照射することによって花芽形成が促進される。
【００１４】
また、本発明の花芽分化促進方法においては、植物苗の生育状態に応じて青色光および遠赤色光のみを照射する期間を可変することを特徴とすることが好適である。
【００１５】
植物苗の生育状態が所定の状態の場合に青色光および遠赤色光の双方のみを照射すれば効果的に花芽形成が促進される。
【００１６】
また、本発明の花芽分化促進方法においては、青色光および遠赤色光を植物苗に照射する際に、遠赤色光の照射は一定期間のみとすることを特徴とすることが好適である。
【００１７】
植物苗に青色光および遠赤色光の双方のみを照射した場合と、その際に遠赤色光を暗期前に任意時間のみ（昼夜１サイクルの間で最も花芽分化の促進に効果のある時間のみ）照射した場合とで、花芽分化に至る日数は殆ど変わらない。このことから遠赤色光の照射を所定期間のみとすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態にかかる人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置および花芽分化促進方法について図面を参照して説明する。
【００１９】
図１は実施形態にかかる人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置としての育苗装置の構成図である。この図１に示す育苗装置１０は、外部光を遮蔽する遮蔽容器１１の内部に、アブラナ科植物１２を栽培する植物栽培槽１３と、光源パネル１４と、植物観測装置１５と、温度センサ１６と、湿度センサ１７と、炭酸ガスセンサ１８とを備え、遮蔽容器１１の外部に、養液成分分析装置２０と、光源制御装置２１と、温度制御装置２２と、湿度制御装置２３と、炭酸ガス濃度制御装置２４とを備えて構成される。以下、各構成要素について詳細に説明する。
【００２０】
植物栽培槽１３は、アブラナ科植物栽培用の養液をアブラナ科植物１２に供給し、その養液成分の制御が可能な機構となっており、例えば一般的にイネの育苗に用いられるロックウールなどに栽培養液潅水装置を組み合わせたものや、水耕栽培装置や、ＮＦＴ（サンスイ式水耕）型養液栽培装置、噴霧式養液栽培装置など様々な栽培装置が適用される。
【００２１】
養液成分分析装置２０は、植物栽培槽１３の養液成分を測定するものであり、例えばｐＨ測定装置、ＥＣ測定装置や、イオンクロマトグラフィー、液体クロマトグラフィー、原子吸光測定装置なとが適用される。
【００２２】
植物観測装置１５は、アブラナ科植物１２の生育状態を観測するものであり、カメラと画像処理装置を組み合わせた装置、蛍光測定装置、サーモグラフィーなどが適用される。また生育状態は、葉齢（葉数）、草丈、葉色（蛍光情報を含む）、葉面温度などから判断される。
【００２３】
光源パネル１４は、アブラナ科植物１２の栽培の最小単位ごとに赤色光、青色光および遠赤色光の何れか、又はそれら光を組み合わせて照射するものである。この光源パネル１４の光源には、単色性に優れた半導体レーザーや発光ダイオードの他に波長特性の異なるランプ、又は蛍光灯に所定波長の光を通過させるフィルタを取り付けたもの等が用いられる。また光源パネル１４の上記各種光の照射および出力は個別に調整することができ、青色光の波長は４３０〜４９０ｎｍ、遠赤色光の波長は７００〜７８０ｎｍであるとする。これら波長はアブラナ科植物の光受容体に対応したものである。
【００２４】
光源制御装置２１は、養液成分分析装置２０での養液成分測定結果および植物観測装置１５での生育状態観測結果に応じて光源パネル１４の照射および出力のレベルを制御するものである。
【００２５】
温度制御装置２２は、養液成分測定結果および生育状態観測結果に応じて遮蔽容器１１内の温度を制御するものであり、この制御は温度センサ１６で検出される温度が目標温度となるように遮蔽容器１１内に配置された図示せぬ加熱／冷却器を制御することによって行われる。
【００２６】
湿度制御装置２３は、養液成分測定結果および生育状態観測結果に応じて遮蔽容器１１内の湿度を制御するものであり、この制御は湿度センサ１７で検出される湿度が目標湿度となるように遮蔽容器１１内に配置された図示せぬ加湿器を制御することによって行われる。
【００２７】
炭酸ガス濃度制御装置２４は、養液成分測定結果および生育状態観測結果に応じて遮蔽容器１１内の炭酸ガス濃度を制御するものであり、この制御は炭酸ガスセンサ１８で検出される温度が目標温度となるように遮蔽容器１１内に配置された図示せぬ炭酸ガス発生器を制御することによって行われる。
【００２８】
このような構成の育苗装置１０によるアブラナ科植物の育苗を、図２に示すフローチャートを参照して説明する。但し、アブラナ科植物１２はシロイヌナズナであるとする。
【００２９】
図２のステップＳ１において、シロイヌナズナの苗を通常の環境で栽培する。但し、通常の環境とは太陽光だけでなく、各種ランプおよび半導体光源、その他植物を生育できる環境であれば種類を問わない。この場合、遮蔽容器１１を解放して太陽光を植物栽培槽１３のシロイヌナズナに照射するか、外部光遮蔽状態で光源パネル１４から一般的な蛍光灯と同様な光を照射する。
【００３０】
次にステップＳ２において、シロイヌナズナの苗が照射開始条件に達したか否かを判断する。照射開始条件に達したか否かは、播種後日数や、前述した植物観測装置１５で観測される生育状態、又は養液成分分析装置２０の測定で得られる養液成分中の養分吸収量の変化などにより判断される。ここでは生育状態の葉数から判断されるものとする。但し、葉数は、子葉も本葉と同様に計数し、子葉半展開状態を葉数１、子葉完全展開状態を葉数２として定義する。
【００３１】
従って照射開始条件に達していなければステップＳ１に戻り、達した場合、ステップＳ３において本育苗装置１０による光照射を行う。この照射は遮蔽容器１１で外部光を完全に遮蔽し、また温度制御装置２２、湿度制御装置２３および炭酸ガス濃度制御装置２４で遮蔽容器１１内の温度、湿度および炭酸ガス濃度を目標値に制御する状態で、光源パネル１４から青色光および遠赤色光の双方のみを照射する。
【００３２】
このように照射を行う根拠を、図３〜図６を参照して説明する。図３は、青色光および遠赤色光照射、青色光のみ照射、一般的な蛍光灯光のみ照射の各条件において生育したシロイヌナズナの花芽分化に至るまでの日数の違いを示す図である。但し、照射の条件は、１２時間日長、光量１２０μｍｏｌ／ｍ²ｓで、青色光および遠赤色光の出力比（青色光１２００μＷ／ｃｍ²：遠赤色光６００μＷ／ｃｍ²）とした。
【００３３】
この図３に示すように、（ａ）の青色光および遠赤色光を照射した場合はシロイヌナズナの花芽分化に至る日数が１６日、（ｂ）の青色光のみを照射した場合が２５日、（ｃ）の一般的な蛍光灯光のみを照射した場合が４１日となる。このことから青色光および遠赤色光を同時に照射することが花芽形成の促進に有効であることがわかる。
【００３４】
図４は、一般的な蛍光灯光（１２時間日長、光量１２０μｍｏｌ／ｍ²ｓ）での生育を標準とし、シロイヌナズナの葉数に応じて青色光および遠赤色光の照射期間を変化させた条件において生育したシロイヌナズナの花芽分化に至るまでの日数の違いを示す図である。
【００３５】
この図４に示すように青色光および遠赤色光の照射は、（ｄ）の場合は葉数２〜６の間に行われ、（ｅ）の場合は葉数２〜９の間に行われ、（ｆ）の場合は葉数０〜２の間に行われ、（ｇ）の場合は葉数１〜３の間に行われ、（ｈ）の場合は葉数２〜３の間に行われている。また青色光および遠赤色光の照射なしの場合を（ｉ）に示した。
【００３６】
この図４に示す結果からシロイヌナズナにおいては葉数が１〜３の間に青色光および遠赤色光を同時に照射することが花芽分化の促進に最も効果的であることがわかる。このことから図２のステップＳ２の照射開始条件を葉数１とし、ステップＳ４の照射終了条件を葉数３とすることによって少ない照射期間で効果が得られることがわかる。従って、本実施形態でのステップＳ２の照射開始条件は葉数１とし、ステップＳ４の照射終了条件は葉数３とする。
【００３７】
但し、照射開始および終了条件は、各植物種によって最適の値を設定することができ、この場合もその条件を葉数だけでなく、例えば生育日数や草丈、葉色（蛍光情報を含む）、葉面温度、養液成分の変化などを基準として行うことができる。
【００３８】
図５は、青色光および遠赤色光に更に赤色光を加えた条件において生育したシロイヌナズナの花芽分化に至るまでの日数の違いを示す図である。この図５に示すように、（ｊ）の青色光および遠赤色光のみを照射した場合はシロイヌナズナの花芽分化に至る日数が２０日、（ｋ）の青色光および遠赤色光に赤色光を加えて照射した場合は２６日となる。このことから赤色光を照射した場合、花芽分化の誘導への効果が弱くなることがわかる。言い換えれば、青色光および遠赤色光のみを照射することが花芽分化の促進に有効であることがわかる。
【００３９】
これらのことから図２のステップＳ３において、光源パネル１４から青色光および遠赤色光の双方のみを照射し、ステップＳ４において、上記した照射終了条件に達したか否かを判断する。この判断結果、達していなければステップＳ３に戻って照射を続け、達していればシロイヌナズナの育苗が完了となる。
【００４０】
以上説明した本実施形態の育苗装置１０によれば、温度制御装置２２、湿度制御装置２３および炭酸ガス濃度制御装置２４で、アブラナ科植物の苗を生育する環境条件を整え、外部光を遮蔽して光源パネル１４からの人工光を苗に照射する際に、青色光および遠赤色光の双方のみを照射するようにした。アブラナ科植物の苗に、青色光および遠赤色光を同時に照射することによって、花芽形成が促進されることが実験で得られた。従って、青色光および遠赤色光の双方のみを照射することによってアブラナ科植物の花芽分化を促進することが可能となる。
【００４１】
また、植物観測装置１５および養液成分分析装置２０によって生育状態を検知し、この検知された生育状態に応じて光源パネル１４からの青色光および遠赤色光の照射期間を光源制御装置２１で制御するようにした。アブラナ科植物苗の生育状態、一例として葉数が１〜３の間に青色光および遠赤色光を照射すれば効果的に花芽形成が促進されることが実験で得られた。従って、アブラナ科植物苗の生育状態に応じて青色光および遠赤色光を照射すれば、効率よく花芽分化を促進させることができ、照射期間を抑えることができるので、その分、電力コストを低減することが可能となる。
【００４２】
更に、青色光および遠赤色光を照射する場合、遠赤色光は一定期間照射するのみでもシロイヌナズナの花芽分化を促進する効果がある。この効果を図６に示す。図６は、青色光および遠赤色光を照射する際に遠赤色光の照射を一定期間のみ行う条件において生育したシロイヌナズナの花芽分化に至るまでの日数の違いを示す図である。この図６に示すように、（ｌ）の青色光および遠赤色光を照射した場合はシロイヌナズナの花芽分化に至る日数が１６日、（ｍ）の青色光および遠赤色光を照射する際に遠赤色光を暗期前に３０分程度照射した場合が１７日、（ｎ）の青色光のみを照射した場合が２８日となる。このことから遠赤色光は必ずしも青色光と同一時間に照射されている必要はなく、昼夜１サイクルの間で最も花芽分化の促進に効果のある時間だけ照射することが、栽培効果、コストの面からも有効である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明の人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置および花芽分化促進方法は、植物苗（主としてアブラナ科植物の苗）を生育する環境条件を整え、外部光を遮蔽して人工光のみを苗に照射する際に、その人工光として青色光および遠赤色光の双方のみを照射するようにした。アブラナ科植物の苗に、青色光および遠赤色光を同時に照射することによって花芽形成が促進されるので、アブラナ科植物の花芽分化を促進することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】育苗装置の構成図である。
【図２】育苗装置によるアブラナ科植物の育苗を説明するためのフローチャートである。
【図３】青色光および遠赤色光照射、青色光のみ照射、一般的な蛍光灯光のみ照射の各条件において生育したシロイヌナズナの花芽分化に至るまでの日数の違いを示す図である。
【図４】一般的な蛍光灯光での生育を標準とし、シロイヌナズナの葉数に応じて青色光および遠赤色光の照射期間を変化させた条件において生育したシロイヌナズナの花芽分化に至るまでの日数の違いを示す図である。
【図５】青色光および遠赤色光に更に赤色光を加えた条件において生育したシロイヌナズナの花芽分化に至るまでの日数の違いを示す図である。
【図６】青色光および遠赤色光を照射する際に遠赤色光の照射を一定期間のみ行う条件において生育したシロイヌナズナの花芽分化に至るまでの日数の違いを示す図である。
【符号の説明】
１０…育苗装置、１１…遮蔽容器、１２…アブラナ科植物、１３…植物栽培槽、１４…光源パネル、１５…植物観測装置、１６…温度センサ、１７…湿度センサ、１８…炭酸ガスセンサ、２０…養液成分分析装置、２１…光源制御装置、２２…温度制御装置、２３…湿度制御装置、２４…炭酸ガス濃度制御装置

Claims

アブラナ科植物の苗を生育する環境条件を整え、外部光を遮蔽して人工光のみを前記苗に照射可能な人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置において、
前記苗に前記人工光として青色光および遠赤色光の双方のみを選択して照射することが可能な光源手段を備えたことを特徴とする人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置。
前記苗の生育状態を検知する検知手段と、
前記検知された生育状態に応じて前記光源手段からの青色光および遠赤色光の照射期間を制御する制御手段とを備えたことを特徴とする請求項１に記載の人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置。
前記光源手段からの青色光および遠赤色光を前記苗に照射する際に、前記遠赤色光の照射は所定期間のみとすることを特徴とする請求項１又は２に記載の人工光を用いたアブラナ科植物の花芽分化促進装置。
植物苗を生育する環境条件を整え、植物苗に青色光および遠赤色光の双方のみを照射することを特徴とする花芽分化促進方法。
前記植物苗の生育状態に応じて前記青色光および遠赤色光のみを照射する期間を可変することを特徴とする請求項４に記載の花芽分化促進方法。
前記青色光および遠赤色光を前記植物苗に照射する際に、前記遠赤色光の照射は一定期間のみとすることを特徴とする請求項４又は５に記載の花芽分化促進方法。