JP4841479B2 - 植物の弱光順化方法 - Google Patents

Description

本発明は、植物の弱光順化を良好に誘導し、弱光下でも植物の状態を良好に保つ栽培方法であって、屋内における園芸植物の栽培方法として好適に用いられるものに関する。

通常、人の生活環境は植物の生育に充分は光条件を満たしていないため、観葉植物等を屋内で栽培すると、その植物は置かれた環境に適応しようとして弱光下に順化する反応を生じる。このような弱光順化反応では、一般的に光補償点の低下とともに、葉肉細胞当たりの葉緑体が減る一方で、葉緑体当たりのクロロフィル含有量は増加することが観察される。例えば、ベンジャミンゴムにおいて光補償点の低下とともに弱光順化反応が進行した場合は、葉肉細胞当たりの葉緑体が半減する一方で、葉緑体当たりのクロロフィル含有量は約３．６倍まで増加する。これらの弱光順化反応は比較的早く進行し、弱光下に移動後４週間でほぼ完了する（非特許文献１）。

しかしながら、例えば、蛍光灯のような一般に屋内照明として用いられる人工光源を用いて屋内で植物を栽培する場合、弱光に順化させるのは必ずしも容易ではなく、順化が遅れると徒長したり落葉したりする。
園芸学会誌６７巻、別冊２号、３８０頁

このような現象が生じると観葉植物の価値は低下してしまうので、屋内の弱光下でも観葉植物の状態を良好に保って栽培する方法が求められている。

本発明はかかる問題点に鑑みなされたものであって、弱光下でも植物の状態を良好に保つ栽培方法を提供することをその主たる所期課題としたものである。

すなわち本発明に係る弱光順化方法は、屋内において人工光源から発した光を照射して植物を栽培する方法であって、青色光を、３００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ以下の強度で照射するか、又は、赤色光を、１００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ以下の強度で照射することを特徴とする。なお、本発明において、「青色光」とは約４７０ｎｍ±１５ｎｍ程度の波長を有する光であり、「赤色光」とは約６６０ｎｍ±１５ｎｍ程度の波長を有する光である。また、青色光及び赤色光はそれぞれ単独で照射するものである。

本発明で用いる人工光源としては、青色又は赤色光を照射することができるものであれば特に限定されないが、なかでもＬＥＤは、他の光源でみられる輝線スペクトルの混入や紫外及び赤外域の放射がなく、フィルタ等を用いずともスペクトル半値幅の小さい単色光を照射することが可能で、ほぼ自由に発光色を選択することができるうえ、比較的廉価であり、他の光源に比べ発光効率がよく、熱放射に係る問題点が少なく、寿命が長い等の効果を奏し得ることより、好適に用いられる。

本発明において植物に照射する光の強度は、青色光の場合、３００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ以下に調整し、赤色光の場合、１００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ以下に調整する。一般に屋内の光の強度は園芸植物の生産用温室の光の強度（約１０００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ）の数分の１から数百分の１であるが、このような弱光として青色光又は赤色光を用いることにより、弱光への順化を良好に誘導することができ、細胞当たりの葉緑体数は減少するものの、それを補うために葉緑体当たりのクロロフィル含有量を増加させたり、新たに展開した葉の数やそのクロロフィル含有量を高水準に維持したりすることが可能となる。

すなわち、既存葉の弱光順化を良好に誘導することを主たる目的とする場合は、青色光又は赤色光を１００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ以下の強度で照射することが好ましく、青色光又は赤色光を１０μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ以下の強度で照射することがより好ましい。

また、新展開葉の着生とその弱光順化を良好に誘導することを主たる目的とする場合は、青色光を１００〜３００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤの強度で照射することが好ましく、一方、既存葉とともに新展開葉の弱光順化の誘導も良好に行うことを主たる目的とする場合は、赤色光を１００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ以下の強度で照射することが好ましく、赤色光を１０μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ以下の強度で照射することがより好ましい。

本発明に係る方法を適用する植物としては特に限定されないが、本発明は一般的に屋内で生育される観葉植物等の園芸植物に好適に用いられる。このような園芸植物の中でも、アコウ、インドゴムノキ、カシワバゴムノキ、ガジュマル、コバンボダイジュ、ショウナンゴム、フィカス・アルティッシマ、フィカス・ウイルデマニアナ、フィカス・ウンベラータ、フィカス・サギッタタ、フィカス・トリアングラリス、フィカス・ベンジャミナ（ベンジャミンゴム）、フィカス・プミラ、フィカス・ペティオラリス、フランスゴムノキ、ベンガルボダイジュ等のフィクス属や、パンノキ等のパンノキ属が含まれるクワ科の観葉植物が好ましく、とりわけベンジャミンゴム等のフィクス属が好適である。

本発明を用いて屋内で植物を栽培するためには、例えば、光源としてＬＥＤと、その光強度を調節する手段とを備えている光照射装置を用いる。しかして、本発明に係る弱光順化方法に用いるこのような光照射装置もまた、本発明の１つである。

本発明に係る光照射装置の一実施形態を図１に例示する。
図１に例示する光照射装置１は、光を射出する光射出部２と、その光射出部２に対し射出される光の強度を変更可能に電力を供給する電力供給部３とを備えたものである。更に植物の生育状況に応じて、よりきめ細かい制御を行うためには、判別部４及び光強度設定部５を備えていることが好ましい。

各部を詳述する。光射出部２は、図２に示すように、平板状の基板２２の一方の面にＬＥＤ２１を多数敷設したもので、ＬＥＤ２１から射出される光が植物の方を向くように設置してある。ＬＥＤ２１は、青色ＬＥＤ又は赤色ＬＥＤであり、例えば砲弾型のものである。

電力供給部３は、各ＬＥＤ２１毎に、独立して発光強度を変更可能に電力を供給するものである。具体的な電力供給態様として、本実施形態では、例えばＰＷＭ方式を採用しており、外部制御信号の受信又は入力を受け付けることによって、各ＬＥＤ２１毎に、供給電力波形におけるデューティ比を設定できるようにしてある。そしてそのデューティ比の設定により、各ＬＥＤ２１毎の発光強度を変更し、光射出部２全体から射出される光の強度を変更できるように構成してある。

判別部４は、例えばオペレータによる入力により、栽培対象の植物６の生育状況を判別するものである。

光強度設定部５は、植物６の生育状況に応じて、前記光のオン・オフ及び強度を設定するための外部制御信号を生成し、その外部制御信号を前記電力供給部３に送信するものである。具体的には、例えば植物６の生育状況を示す識別子と外部制御信号の識別子とを対にして格納している制御信号特定データ格納部Ｄ１にアクセスし、植物６の生育状況に対応する外部制御信号を特定するとともに、その外部制御信号を前記電力供給部３に送信する。

なお、前記判別部４、光強度設定部５、制御信号特定データ格納部Ｄ１等は、本実施形態では情報処理装置７を利用して構成している。この情報処理装置７は、図３に示すように、ＣＰＵ１０１、内部メモリ１０２、ＨＤＤ等の外部記憶装置１０３、モデム等の通信インタフェース１０４、ディスプレイ１０５、マウスやキーボードといった入力手段１０６等を有する。そして、前記内部メモリ１０２や外部記憶装置１０３等の所定領域に設定したプログラムにしたがってＣＰＵ１０１やその周辺機器を作動させることにより、前記判別部４、光強度設定部５、制御信号特定データ格納部Ｄ１として機能するように構成してある。かかる情報処理装置７は、汎用のコンピュータであってもよく、専用のものであってもよい。

なお、本発明に係る光照射装置は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能である

例えば、赤色光や青色光が照射されていると人がくつろぐための空間として不適当になる場合は、さらに光センサを設け、光を感知して屋内照明が点灯するとオフになり屋内照明が消灯するとオンになるように構成したり、赤外線センサ、超音波センサ、光電センサ等を利用した人感センサをさらに設け、人を感知して人が入室するとオフになり人が退室するとオンになるように構成しておくと好ましい。

前記赤外線センサを利用した人感センサは、例えば人体のように周囲より高い温度から発せられる赤外線を受光し、さらにその物体が移動したときにそれを人と検知して作動するものである。また超音波センサ式の人感センサは、センサ近傍に物体（人）が存在すると、それを超音波の反射で検知して作動するものである。部屋の出入口などに設置される。また、植物の側から部屋の出入口に向けてこれら人感センサを配置することで、人の入退室や、植物への人の接近を確実に捉えることができる。

前記光電センサ式の人感センサには、投光器と受光器のある透過形のものと、投受光器一体型の拡散反射形のものがあり、検出光には赤色と赤外がある。いずれも物体（人）が光を遮った時に作動するもので、やはり部屋の出入口などに設置される。また、植物の側から部屋の出入口に向けてこれら人感センサを配置することで、人の入退室や、植物への人の接近を確実に捉えることができる。

前記人感センサとして赤外線センサを用いる場合、人が動いていないときにセンサがオフになり光源が点灯してしまう可能性もあるので、その場合はタイマを設け、センサが一度反応したら一定時間内は光照射装置がオフを継続するように構成してあることが好ましい。

前記人感センサとして拡散反射形の光電センサを用いる場合は、センサを植物に付けておけば、植物に人が近づくと、投光器から出た光が人により反射され、その光が受光器に入るので、植物の側に人がいる限り光照射装置をオフにすることができる。

このような構成の本発明によれば、園芸植物の弱光への順化を良好に誘導することができ、屋内で栽培する場合であっても園芸植物の状態を良好に保ち、その商品価値を高く維持することができる。

以下に実施例を掲げて本発明を更に詳細に説明するが、本発明はこれら実施例によって何ら限定されるものではない。

＜試験材料＞
慣行法により挿し木繁殖し、２号プラ鉢に定植したベンジャミンゴム（Ｆｉｃｕｓ ｂｅｎｊａｍｉｎａ）を、通常の温室環境下で少なくとも２ヶ月栽培した後、試験開始直前に、植物体の高さを一定にそろえて側枝を除去し、完全展開葉が９〜１０枚となるように下位葉を調整した。

＜試験方法＞
人工光源として、光源４区（白色蛍光灯、青ＬＥＤ（ピーク波長４７０ｎｍ）、緑ＬＥＤ（５００ｎｍ）、赤ＬＥＤ（６６０ｎｍ））と光強度２区（５又は２００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ）を組み合わせた８区と、温室でそのまま栽培を継続する温室区の計９区を設け、各区に５個体を供した。

人工光源を用いる８区は、空調された実験室に棚を組み、そこに蛍光灯照射器具（ミツヤ製作所社製）又はＬＥＤ照射パネル（ＩＳＬ型、シーシーエス社製）を組み込み、各照射区内側は超微細発泡光反射板（ＭＣＰＥＴ、古河電工社製）で囲み、その外側は黒色遮光布で覆い、外部からの光の混入を防いだ。また、それぞれの光源の側方に送風ファンを設置し、光源から生じる熱の放散を促した。

それぞれの人工光下に移した後、４及び１４日目に葉緑体数を測定した。葉緑体数の測定は、個々の株の最上位にある完全展開葉を採取し、常法（例えば、園芸学会誌６７巻、別冊２号、３８０頁に記載の方法）に準じて行った。また、試験開始から５０日目に、上位２枚の完全展開葉の中肋を避けた中央部の２ヶ所について、ＳＰＡＤ−５０２（ミノルタ社製）を用いてＳＰＡＤ値を測定した。その後、中間的な１個体を同環境に残し、他の４個体はストレス後の生長を評価するため、温室環境に戻して栽培を続けた。試験開始から１００日目に人工光下に残した１個体について、葉身長１０ｍｍ以上の全ての葉を数え、再びＳＰＡＤ値を測定した。

＜試験結果＞
得られた結果を表１、図４及び図５に示した。

＊１：上位２枚の完全展開葉を個体について測定。
＊２：処理５０日目に実験条件を継続した１個体についての測定値。

表１に記載のとおり、柵状組織細胞当たりの葉緑体数については、いずれの人工光下でも急速に減少し、温室区と比較して、試験開始後４日目で８５．５〜９３．１％、１４日目で６９．８〜８３％となったが、光源種及び光強度の間で比較しても、各人工光源区の間に顕著な差はなかった。

一方、ＳＰＡＤ値には光源種及び光強度により差異が見られ、既存葉についての処理５０日目のＳＰＡＤ値と１００日目のＳＰＡＤ値とを比較すると、青ＬＥＤ５μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ区と赤５μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ区において、ＳＰＡＤ値が増加しており、このことより、青ＬＥＤ５μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ区と赤５μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ区において、既存葉の弱光順化が良好に誘導されたことが明らかとなった。

また、新展開葉について検討すると、ＳＰＡＤ値は青ＬＥＤ２００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ区と赤５μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ区が高く、着生葉の枚数は青ＬＥＤ２００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ区が高かった。このことより、青ＬＥＤ２００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ区は新展開葉の着生とその弱光順化の誘導に適しており、赤５μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ区は既存葉とともに新展開葉の弱光順化の誘導にも適していることが判明した。これらの結果は図４及び図５に示した写真からも明らかである。

このように本発明によれば、植物の弱光順化を良好に誘導することができ、弱光下でも植物の状態を良好に保つことができる。したがって屋内における園芸植物の栽培方法として極めて好適なものである。

本発明の一実施形態における光照射装置を示す模式的構成図。 同実施形態における光照射部を示す平面図。 同実施形態における情報処理装置の機器構成図。 処理５０日目（ａ）と処理１００日目（ｂ）の各光区の個体を比較して示す写真。 処理１００日目の赤ＬＥＤ２００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ区（ａ）と温室区（ｂ）の個体を比較した写真（さらに比較のため温室区の５０日目の写真も掲載している）。

符号の説明

１・・・光照射装置
２・・・光射出部
２１・・・ＬＥＤ
３・・・電力供給部
４・・・判別部
５・・・光強度設定部
６・・・植物

Claims (9)

1. 屋内において人工光源から発した光を照射して植物を弱光順化する方法であって、
   青色光を、３００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ以下の強度で照射するか、又は、
   赤色光を、１００μｍｏｌｍ−２ｓ−１ＰＰＦＤ以下の強度で照射することを特徴とする弱光順化方法。
2. 前記人工光源が、ＬＥＤである請求項１記載の弱光順化方法。
3. 前記植物が、園芸植物である請求項１又は２記載の弱光順化方法。
4. 前記園芸植物が、クワ科の植物である請求項３記載の弱光順化方法。
5. 前記クワ科の植物が、フィクス属の植物である請求項４記載の弱光順化方法。
6. 前記フィクス属の植物が、ベンジャミンゴム（Ｆｉｃｕｓ ｂｅｎｊａｍｉｎａ）である請求項５記載の弱光順化方法。
7. 請求項１、２、３、４、５又は６記載の弱光順化方法に用いることを特徴とする光照射装置であって、
   光センサを備えており、屋内照明が点灯するとオフになり、屋内照明が消灯するとオンになるように構成してある光照射装置。
8. 人感センサを備えており、人が入室するとオフになり、人が退室するとオンになるように構成してある請求項７記載の光照射装置。
9. 前記人感センサは、赤外線センサ、超音波センサ、又は、光電センサである請求項８記載の光照射装置。