JP5375510B2 - 蛍光放射性資材を用いた農作物栽培方法およびそれに用いる資材 - Google Patents
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Description
しかし、このような方法は、計画栽培が可能である反面、栽培を行うために大量の電力を消費し、地球温暖化や化石燃料の枯渇化等、環境・エネルギー問題に大きな影響を与えることが懸念されている。
また、路地栽培等では、野菜等の品質を管理するために農薬散布が一般に行われる。しかし、大量の農薬を使用することによる周辺の大気汚染や、雨水に農薬が混入することによる水質汚染が深刻になっている。
植物の光合成反応は、太陽光、CO2、水の三要素によって行われることがよく知られている。ここで、太陽光は、幅広い波長帯域(約200〜4000nm)から成り立っているが、光合成反応に寄与する波長帯域は青色波長帯域(450〜550nm)と赤色波長帯域(550〜750nm)であると考えられている。
一般に植物の光合成反応は、太陽光の照射によって行われており、さらに光合成反応を積極的に促すには、赤色波長帯域の成分を重畳させることによって実現できる。
なお、りんご、ぶどう等の果物あるいは野菜の実の表皮には、光合成に大きく貢献するほど葉緑素を含んでいないものと考えられるが、葉緑素以外の前記表皮等に含まれていると考えられる光受容体が成長に寄与していることが推察されるため、本発明においては、このような成長への寄与も含めたあらゆる農作物の成長を一括して、「光合成」と表現し説明する。
すなわち、本発明の農作物栽培方法は、農作物栽培用資材として、蛍光放射性ネット及び蛍光放射性シート(このネットとシートを必要に応じて以後「蛍光放射性資材」と総称し、また蛍光ネット、蛍光シートとも言う)のいずれかを単独で又は両者を組合わせて、あるいは光反射性資材と蛍光放射性ネット及び/又は蛍光放射性シートとを組合わせて用いた農作物栽培方法であって、自然光あるいは人工光(総称して単に「光」とも言う)を受けて前記蛍光放射性ネット又は蛍光放射性シートから放射される蛍光を農作物に複数方向から照射し、また照射後、ネットの空隙部を通過し、あるいはシートを透過した「光」が光合成に有効に活かされるように上記資材を設置することを特徴とするものである。
3種類の資材のうちの2種類を組み合わせて用いる場合には、これら2種の資材の間に農作物が位置するように設置することが好ましい。
また、蛍光ネットまたは蛍光シートは、農地に敷く資材として、また農作物を覆う資材として、同種あるいは異種のものを2枚以上重ねて使用することもできる。
さらに、本発明においては、蛍光放射性資材を単独で設置し使用することができるが、例えば、一枚の蛍光放射性資材を角度を付けて折って設置したり、あるいは、農作物を中にしてその周囲を囲むように設置したりすることで、複数方向から蛍光を農作物に放射するようにすることができる。
また、これらの前記蛍光放射性ネットと前記蛍光放射性シートは、有害な波長域280〜320nm(UV−B)の紫外線ばかりでなく、特に有害な波長域250〜280nm(UV−C)の紫外線をカットするものであり、波長域280〜320nm(UV−B)の減衰率が5.5〜12.0%で、波長域250〜280nm(UV−C)の減衰率が17.5〜28.0%であるものが好ましく用いられる。
本発明は、前記蛍光放射性ネット及び前記蛍光放射性シートが有するこのような特性を有効に活かした農作物栽培方法である。
ここで、温室とは、一般的な意味としては、植物の栽培を目的とし、骨組みした外側をガラスやプラスチック、またはビニールシートで覆ってある建物であるが、本発明においてはこれらのガラス、プラスチック、ビニールシートに換えて、蛍光放射性資材を使用することも可能である。
図1は、従来の栽培方法として、農作物を蛍光放射性資材で覆うことのみ行い、別の蛍光放射性資材や光反射性資材を併用しない場合を示す模式図である。図1に記載された栽培方法では、光(自然光又は人工光)を吸収して蛍光を放射する蛍光放射性資材1aで農作物4を覆うことによって、入射した光(図1及び後述する図2では、説明のために「太陽光」と表示している。以下、同様である。)の一部を農作物4の光合成や果実の成熟に好ましい波長の蛍光(赤色光)に変換することができる。
その結果、蛍光放射性資材を通過又は透過した透過光と波長変換されて放射された蛍光との和である光が農作物4の光合成や成熟のために利用されることになる。しかし、これらの光のうち、有効利用されるのは農作物4の表面に照射された光のみであり、農作物4に照射されなかった未利用光(太陽光と蛍光)は、地面に照射されることになる。地面に照射された未利用光は、大部分が地面に吸収されてしまうので農作物4の光合成や成熟に活用することができず、ロスとなる。
本発明の第一の実施態様を説明する。
該第一の実施態様は、農作物を栽培する農地に前記光反射性資材としての光反射性シートあるいは蛍光放射性ネット又は蛍光放射性シートを敷き、かつ該農作物を覆うように前記蛍光放射性ネット又は前記蛍光放射性シートを設置する方法であるが、図2の模式図を参照しながら説明する。
図2(a)は、農作物を覆う資材として蛍光放射性ネット及び農地に敷く資材として光反射性シートを組み合わせた例であり、(b)は、農作物を覆う資材として蛍光放射性ネット及び農地に敷く資材として蛍光放射性シートを組み合わせた例であり、(c)は、農作物を覆う資材として蛍光放射性ネット並びに農地に敷く資材として光反射性シート及び蛍光放射性シートを組み合わせた例である。
このような状態で、蛍光放射性ネット1に太陽光があたると、蛍光放射性ネット1から蛍光が放射されると共に、該太陽光の一部は蛍光放射性ネット1の空隙部を通過し、この通過した太陽光と、農作物を照射しないで通過した蛍光(いずれも未利用光)とを、光反射性シート2が受けて反射すると、反射された光(太陽光と蛍光)は、農作物4を照射する。
従って、農作物は、蛍光放射性ネット1から放射される蛍光と、光反射性シート2で反射される蛍光とが照射され、すなわち、2方向から蛍光を受けることになり、こうして蛍光と太陽光が有効に活かされて、農作物の光合成を活性化することができる。
なお、本発明における「農地」とは、農作物の苗が植えられている農地、農作物の種が蒔かれている農地、果物の実がなる木が植えられている農地等を含み、何らかの農作物が栽培されていれば農地に該当するものとする。
したがって、図2の(a)に示されるような、光反射性シートと蛍光放射性ネットを組合せた場合は、蛍光放射性ネット1を使用せずに光反射性シート又は蛍光放射性シートのみを用いて農地に敷いた場合、あるいは光反射性シートを農地に敷かずに、蛍光放射性ネット1又は蛍光放射性シートで農作物を覆った場合に比較して、格段に光合成の効率を高めることができる。
一般的には、農地に敷く場合にはその表面状態に合うような、柔軟性・可撓性の比較的薄膜のものを好ましく用いられ、少なくとも熱可塑性樹脂を含む原料組成物を成形したもの、熱可塑性樹脂に白色顔料を分散混合したものや、熱可塑性樹脂の表面にアルミ蒸着を施したものが例示される。また、白色のマルチングシートのような入手容易性やコストの面で好ましく使用される。
しかしながら、本発明においては、光反射性資材として、光反射率が95%以上でありさえすれば、柔軟性・可撓性のシート状のものに限らず、剛性の板状ものも使用することができる。例えば、剛性の光反射性シートを農地に立てて蛍光放射性資材と組み合わせて使用することにより、農作物に蛍光を複数方向から照射させ、図2(a)の栽培方法と同様な効果を得ることができる。
この例は、農作物を栽培する農地に蛍光放射性ネット又は蛍光放射性シートを敷き、かつ該農作物を覆うのに用いる資材としても、蛍光放射性ネット又は蛍光放射性シートを使用する。この実施態様は、前記蛍光放射性ネット又は前記蛍光放射性シートが光を受けて放射される蛍光と農作物を覆う蛍光放射性資材を透過する光とを、農作物に直接照射させると共に、透過する光が前記蛍光放射性ネット又は前記蛍光放射性シートを照射し放射される蛍光を農作物に照射するようにした方法である。
蛍光放射性ネット1が光照射されると、該ネット1から蛍光が放射され、ネット1の空隙を通過した光と共に農作物を照射する。さらに該ネット1から放射され農作物を照射しない蛍光と、ネット1の空隙部を通過した太陽光とが蛍光放射性シート3に到達すると、蛍光放射性シート3が太陽光を波長変換して新たな蛍光を放射し、該蛍光が農作物4を照射する。
従って、農作物は、2方向からの蛍光と蛍光放射性ネット1の空隙部を通過した太陽光とを受けて、光合成を活性化させている。さらに、蛍光放射性ネット1から放射され、農作物を照射しない蛍光が、農地に敷かれた蛍光放射性シート3に到達した後に反射して農作物を照射することも可能性として考えられる。
この例は、図2の(c)に示すように、光反射性シート2の上に蛍光放射性シート3を敷いたものである。この場合、図2の(a)で既に述べた光反射性シート2による光の有効活用効果と、図2の(b)で既に述べた蛍光放射性シート3による光の有効活用効果を併せて享受することができる。また、蛍光放射性シート3として、既に述べた蛍光放射性ネットを使用してもよい。
すなわち、蛍光放射性シートには蛍光放射性ネットのような空隙部はないが、後述するように、光透過率が80〜95%程度であるため、照射された光が全て蛍光に変換されるわけではなく、照射された光の一部が透過して、蛍光放射性ネットを用いた場合と同様に、農作物を直接照射しかつ農地に敷かれた資材に到達して、光合成の促進に有効に機能する。
また、蛍光放射性ネットあるいは蛍光放射性シートは、一枚のみで使用されてもよいし、複数枚を重ねて使用されてもよい。
第二の実施態様は、蛍光放射性ネット又は蛍光放射性シートを素材とする円筒状又は袋状の資材(袋状資材と総称する)を用い、該袋状資材を生育途上の実あるいは果物に被せて、実あるいは果物が周囲から蛍光を受けるようにした栽培方法であり、さらに、前記蛍光放射性シートを素材としてなる傘状資材を用い、前記袋状資材を被せた実あるいは果物の上方に前記傘状資材を取付けて行う栽培方法である。
図3は、本発明の第二の実施態様を示す模式図であり、蛍光放射性ネットを素材とする袋状資材1’を被せた農作物4’の実の上方に蛍光放射性シートを素材としてなる傘状資材3’が設置される。
トマト、スイカ、キュウリ等の野菜の実や、リンゴ、桃、杏、葡萄、梨等の果物の実は、赤色帯の光が照射されると結実が向上し、実の重量、実の糖度、実に含まれる栄養分等を増加させることができると一般に言われており、本発明の栽培方法は、このような目的に対しても有効である。特に、例えば、トマト、スイカ、ピンクグレープフルーツのような赤色系の野菜や果物の栽培においてこのような袋状資材を使用することにより、これらの野菜や果物に含まれる抗酸化成分のリコピンを増加させることができるので、これらの野菜や果物の付加価値を高めることができる。
また、蛍光放射性シートを素材としてなる傘状資材3’は、袋状資材1’を被せた野菜又は果物の実4’の上方に設置されるか、袋状資材1’と別個に実4’等に取り付けられることにより、袋状資材1’及び傘状資材3’によって得られる光合成促進効果と合わせて、果物等に対する“日焼け防止効果”も期待される。
この傘状資材3’及び/又は袋状資材1’を用いる農作物栽培方法において、例えば、その農作物が樹木に付く実の場合には、その樹木が植わる農地表面に、第一の実施態様と同様な効果を得るために、光反射性シートあるいは蛍光放射性資材を敷くこともできる。
第三の実施態様は、蛍光放射性ネット及び/又は蛍光放射性シートを用いたハウス栽培である。
その一具体例として、蛍光放射性ネット及び/又は蛍光放射性シートを外壁材料として屋根部や壁面に設置したハウスを用いる方法が挙げられる。
本実施形態におけるハウスの躯体としては、亜鉛メッキが施されたパイプなどが例示されるが、特に限定されない。また、ハウスの構造、大きさ、形状などについても、特に限定されず、従来のビニールハウスに使用されているものを使用できる。
本発明のハウスの屋根部や壁面を構成する外壁材料として、蛍光放射性ネットと蛍光放射性シートのいずれを使用するかについては、環境、農作物の種類等に応じて、適宜選択することができる。
例えば、屋根部の材料として、雨雪を避けるためには空隙のない蛍光シートが適当であるが、空隙率の低い蛍光ネットを選択することもできる。このような例としては、ハウス内の通気性を考慮して蛍光ネットを使用する場合が挙げられる。
このようなハウス内に設けた農地には、蛍光放射性資材から放射される蛍光が屋根部や壁面の多方向から照射され、かつ太陽光もバランス良く照射されるため、光合成が活性化されて、所期の農産物を栽培することができる。
ハウス内の農地表面には、第一の実施態様と同様な効果を得るために、光反射性シートあるいは蛍光放射性資材を敷くこともできる。
この具体例は、従来のビニールハウスを使用し、その中で栽培される農作物あるいは農地を覆うように、蛍光放射性資材を設置して行なう栽培方法である。
この栽培方法は、前記第一の実施態様に類似するが、ハウス内に入る太陽光は、外壁のビニールを透過したものであるため、そうでない場合に較べて光量が低くなり、それに伴って、太陽光の照射によって蛍光放射性資材から放射されて農作物に到達する蛍光や、蛍光放射性資材を透過して農作物に到達する太陽光の量も総じて弱くなる。
従って、蛍光放射性ネット及び蛍光放射性シートを選択するにも、この点を考慮し、さらに、蛍光放射性資材から放射される蛍光を最大限に有効に活かして、農作物に可能な限り多方向から蛍光が照射されるように、蛍光放射性資材を設置することが必要である。
例えば、大面積の蛍光放射性資材を折った上で農作物に向けて設置したり、複数枚の蛍光放射性資材を農作物に向けて設置したりするように、蛍光放射性資材に角度を付けて設置することが好ましい。
他の具体例として、農産物に太陽光が多量に照射するように、空隙率が比較的高い蛍光ネットを選択した上で、大面積の該蛍光ネットをハウスの天井から吊すように固定して、その固定部が頂点とするほぼ二等辺三角形を形造るようにネットの両端部を固定して、農地を覆うように取り付けると、二等辺三角形の2つの斜辺部のネットから、すなわち2方向から放射される蛍光が農産物を照射することができる。
特に、本発明に用いる前記蛍光放射性ネットと前記蛍光放射性シートは、有害な紫外線の波長域280〜320nm(UV−B)ばかりでなく、特に有害な波長域250〜280nm(UV−C)の紫外線をカットするものであり、波長域280〜320nm(UV−B)の減衰率が5.5〜12.0%で、波長域250〜280nm(UV−C)の減衰率が17.5〜28.0%であるものが好ましく用いられる。
本発明の農作物栽培方法によって、特にトマト等の赤色系の野菜や果物に含まれるリコピン量が増加する要因は、このUV−Cが減衰されることによるものと推察される。
これは、本発明に用いる蛍光シートが短波長領域の光を減衰するために、ハウス内に取り込むエネルギーを大幅に減少させていることが考えられ、約30〜40%のエネルギーが減少されるものと推察される。
さらに、本発明者等の検証によれば、この蛍光放射性資材は、土壌の殺菌効果を有し、例えば、パセリのうどんこ病の駆除の効果があることを確認した。
本発明で使用される蛍光放射性資材は、後述するように、薄い又は細い素材であるので元から表面には微細な凹凸が存在するものであるが、蛍光をさらに効率良く外部に取り出すために、意図的にこれらを構成する素材の表面に凹凸を設けてもよい。
空隙率とは、ネット全体の面積に占める空隙部の面積の割合をいう。
空隙率を小さくして、すなわちネットの網目を狭めてネット素材量を多くすれば、放射される蛍光量が多くなる反面、ネットを透過する自然光あるいは人工光の量が少なくなることになるため、空隙率は、農作物の栽培地、環境、種類に応じて適宜選定することが好ましい。
例えば、蛍光ネットで直接農作物を覆ってあるいはドーム状の支持体で支持して農作物を覆って栽培するような場合には、空隙率を70〜90%に設計することが好ましい。その一方で、先述のハウス栽培のように大規模に蛍光ネットを使用する場合には、風雪、通気性等を考慮して、空隙率を30〜50%としても良い。
蛍光色素の含有量が不十分な場合には、太陽光等の光の吸収量が少なくなるのに伴って放射(蛍光)光量が少なくなるので好ましくない。また、蛍光色素の含有量が過剰である場合には、太陽光等の光の吸収量が増大する反面、濃度消光によって放射(蛍光)光量が少なくなるので好ましくない。
従って、熱可塑性樹脂として、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネート、ポリアクリレート、ポリメタクリレート、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル等が挙げられるが、上記の観点からは、上記の熱可塑性樹脂のうち、ポリエステル、ナイロン、ポリオレフィン系樹脂が好ましく使用され、ポリエステルが特に好ましく使用される。
一般的なビニールハウスの外壁材料には、熱可塑性樹脂としてポリオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、フッ素樹脂などが使用されるが、本発明のような蛍光色素が含有する蛍光放射性シートあるいは蛍光ネットの場合には、上記のように、熱可塑性樹脂と蛍光色素との分散性及び相溶性を検討した上で、適宜選択使用することができる。
なお、蛍光放射性資材を用いると、当然のことながら農作物に到達する自然光あるいは人工光の照射光量が最大20%程度減少するが、本発明者らの実験結果によれば、この程度照射光が減少(減光)しても、収穫量が大きく減ることがないことが確認された。
(1)赤色の蛍光色素を使用した場合
本発明者らは、赤色の蛍光色素を含む蛍光放射性ネット様資材や蛍光放射性シートを用いた場合には、赤色の普通色素(非蛍光色素)を含むネット様資材やシートを使用した場合に比べて、ヒトの目に与える刺激(明るい場所での刺激でヒトの明所視の特性)は、約3.0倍になることを確認した。
従って、害虫が感じる波長範囲の蛍光を放射する蛍光色素を選択して蛍光放射性ネット様資材や蛍光放射性シートに使用すれば、害虫にとって刺激が強くなるので、害虫が野菜や果実に寄ってくることを防止することができる。
黄色、橙色の蛍光染料を使用した蛍光放射性ネット様資材や蛍光放射性シートを使用した場合も同様で、ヒトの目に与える刺激(明るい場所での刺激でヒトの明所視の特性)は、約3.2倍になることが本発明者らによって確認されている。
しかしながら、前述のような、色素を樹脂に混練して作製したものの方が「付着したもの」より耐久性の面で好ましい。
(1)蛍光放射性ネットの素材フィルムの作製
熱可塑性樹脂として、グリコール成分としてエチレングリコール/1,4−シクロヘキサンジメタノール=60/40(質量比)と、酸性分としてテレフタル酸とを縮重合させて得られるポリエステル樹脂(SK Chemicals社製、商品名:PET−G、銘柄:S2008)を用意した。このポリエステル樹脂に、蛍光色素としてペリレン系色素(ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト社製、商品名:Lumogen F Red300)をポリエステル樹脂に対して0.02質量%配合し、ヘンシェルミキサーで混練して樹脂組成物を作製した。次いで、65mmφ押出機を用いて、Tダイ法(溶融温度260℃)により得られた樹脂組成物をフィルム状に成形し、30℃にて冷却固化して厚さ60μmのフィルムを作製した。なお、使用したペリレン系蛍光色素は、約520〜約590nmの波長領域の光を吸収し(最大吸収波長は578nm)、約600〜約680nmの波長領域の蛍光を発するものである(最大蛍光波長は613nm)。
上記(1)のフィルムをスリットして得られた長尺フィルムから、直径約0.4mmの縒り糸を作製し、この縒り糸を3本束ねたものをネット作製用の素材とした。次に、この素材を縦糸と横糸として用いて、ラッセル編機により、網目が1.5cm×1.5cm(空隙率約83%)である蛍光放射性ネットAと、網目が0.5cm×0.5cmの蛍光放射性ネットB(空隙率約40%)を作製した。
蛍光色素としてペリレン系色素(ビーエーエスエフ アクチェンゲゼルシャフト社製、商品名:Lumogen F Red305)を用いる以外、上記(1)と同様にしてフィルムを作製した。作製したフィルムを巾5mmにスリットした後延伸し、繊度が600dtのフラットヤーン(蛍光色素含有)を得た。
一方、高密度ポリエチレン(MFR=0.7g/10分、密度=0.957g/cm3、Tm=129℃)をモノフィラメント成形ダイスにより溶融押出し、次いで20℃で冷却固化した後に延伸処理して繊度700dtのモノフィラメント(蛍光色素不含)を得た。
得られた上記モノフィラメントを鎖編糸とし、得られた上記フラットヤーンを挿入糸として、ラッセル編機を使用して、網目が2.0×2.0cm、面積が1.5m2のラッセル網の蛍光放射性ネットCを作製した。
ポリエステル樹脂として東洋紡社製のバイロンSI−173を用い、これに蛍光色素として上記蛍光放射性ネットA、Bの作製に用いたペリレン系色素を0.02質量%配合した後、インフレーション成形法によってフィルム化し、蛍光放射性シートSを作製した。この蛍光放射性シートSの光透過率は約85%であった。
上記製法で作製した蛍光放射性ネットAの紫外線遮蔽効果を測定するために、キセノンランプを光源として、1枚のネットAを透過する前後のUV−B及びUV−Cの積算光量を測定し、ネットAによるUV−B及びUV−Cのカット率(減衰率%)を算出した。
使用ネット : ネットA
光源 : キセノンランプ 10秒100発
積算光量測定装置 : EIT社製 PowerPuck
(蛍光放射性ネットと光反射性シートとの組合わせによる、廿日大根の露地栽培試験)
長野県茅野市宮川西山地区の農地に、東西方向約120cm、南北方向約90cmの畝を140cmあるいは200cmの間隔を設けて4つ(以下、畝A、畝B、畝C、畝Dという。)準備して、廿日大根の露地栽培試験を行った。栽培期間は、平成20年5月28日〜平成20年6月21日の25日間で、その間の平均気温は18.0℃、平均日照時間は5.9時間、入射光の積算値は114.3kWh/m2だった。
栽培試験は、約3cm×約3cmの大きさの穴を約18cmの間隔で24箇所開けて行った。また、光反射性シートとして、24株栽培可能な白マルチングシート(以下、「白マルチ」ともいう。)を畝A、畝B及び畝Dに1枚ずつ敷いた。その後、白マルチを敷いた畝A、畝B及び畝Dの24箇所の穴に、廿日大根の種(サカタのタネ社製、アブラナ科ダイコン属)を蒔いた。白マルチを敷いていない畝Cについても、同様に24箇所の穴を開けて種を蒔いた。
(廿日大根の栽培試験)
長野県茅野市にある諏訪東京理科大学キャンパス内で平成21年6月3日〜6月30日の28日間に廿日大根の栽培試験を行った。その間の平均外気温度は23.0℃、平均日照時間は6.1時間、入射光の積算値は105Wh/m2であった。
栽培試験は、幅約50cm、長さ約120cm、高さ約50cmのプランターを8つ準備し(プランターA、B、C、D、E、F、G、Hという。)、また、農業資材として蛍光放射性ネットB(網目:約0.5cm×0.5cm、空隙率:約40%。蛍光ネットBともいう。)、蛍光放射性シートS(蛍光シートSともいう。)および実施例1で用いたものと同じ光反射性シート(白マルチともいう。)を用いた。
また、プランターA、B、C、D及びE内の土壌の表面に敷く資材として、白マルチ又は蛍光シートSのそれぞれ12箇所に約3cm×約3cmの大きさの穴をほぼ等間隔で開けたもの(表2に示す)を準備した。各プランター内の土壌の表面に各資材を敷いた後、各穴に廿日大根の種(アメリカ産、アブラナ科ダイコン属、発芽率85%以上)を蒔いた。
プランターEには、覆う資材を用いなかった(比較例3)。
またプランターF、Gには、土壌の表面に敷く資材を用いず、12箇所に上記の種を蒔いた後、アルミ製支持体を固定した後、表2に示す資材で覆い(比較例4、5)、さらに。プランターHには、敷く資材も覆う資材も用いず、12箇所に上記の種を蒔いた(比較例6)。なお、プランターF,G及びHには、土壌の表面に資材が敷かれていないが、土壌の表面に資材が敷かれたプランターと同様の間隔にて上記の種を蒔いた。
収穫した廿日大根について実と葉を含む総重量を計量し、重量の大きい上位10株について、平均値を算出した。また、当該上位10株について、実の糖度を測定した上、糖度の平均値を算出し、さらに糖度についてのバラツキ(当該上位10株について、実の最小及び最大糖度、並びに最大糖度に対する最小糖度の比)を観察した。
糖度(レフブリックス)は、Abbe屈折計法によって測定した。
結果を表2に示す。なお、表1において、「○」は、その資材が使用されていることを示し、「×」は、その資材が使用されていないことを示す。
実施例4は、白マルチと蛍光シートSとを組み合わせて行った栽培試験であるが、蛍光シートS単独で行った結果(比較例5)と比較すると、総重量が18%増加しており、また、白マルチ単独で行った結果(比較例3)と比較しても、総重量が27%増加しており、白マルチと蛍光シートSとの組み合わせによって相乗効果が得られていることが分かる。
また、実施例5は、蛍光ネットBと蛍光シートSとを組み合わせて行った栽培試験であるが、蛍光ネットB又は蛍光シートSをそれぞれ単独で用いて行った結果(比較例4、比較例5)と比較すると、総重量が前者に対して25%、後者に対して22%増加しており、また、糖度については、比較例3又は6に対して30%以上増加しており、蛍光ネットBと蛍光シートSとの組み合わせによる相乗効果が得られていることが分かる。
さらに実施例6は、プランターに蛍光シートSを敷き、蛍光シートSで作物を覆って行った栽培試験であるが、蛍光シートSで作物を覆うだけで行った試験(比較例5)に比べて、27%総重量が増加していることが分かる。
以上述べた結果から、本発明の栽培方法によると、同一の栽培期間では実の重量の大きいものが得られるが、これは成長が早いため早期収穫ができることを示している。
さらに、糖度のバラツキを観ると、比較例3(白マルチだけを用いプランターに敷く)が極端に悪く、本発明の栽培方法によると、比較的バラツキが少なく品質の高いものが得られていることがわかる。
(ほうれん草の露地栽培試験(1))
廿日大根をほうれん草(タキイ交配種)に替え、蛍光放射性ネットB(網目:約2.0cm×約2.0cm、空隙率:約86%)を用いる以外、実施例1及び比較例1と同様にして実施例7及び比較例7の栽培試験を行った。ただし、このほうれん草の露地栽培試験(1)では、蛍光放射性ネットを1枚用いる試験のみを行い、3枚用いる試験は行わなかった。
なお、栽培地は長野県箕輪町、栽培期間は、平成19年5月28日〜平成19年6月21日の25日間で、その間の平均気温は23.0℃、平均日照時間は6.0時間、入射光の積算値は154.6kWh/m2だった。
その結果、蛍光放射性ネットBと白マルチを組み合わせることにより、蛍光放射性ネットBだけを用いた場合よりも2.3倍質量の大きなほうれん草が栽培できることがわかり、両者を併用することによって光合成の促進効果が著しく高くなることがわかった。
(ほうれん草の露地栽培試験(2))
栽培地は長野県箕輪町、栽培期間は、平成19年9月19日〜平成19年11月7日の50日間で、その間の平均気温は14.2℃、平均日照時間は4.8時間、入射光の積算値は118.1kWh/m2の条件にて、下記1)〜4)の条件で行う以外、ほうれん草の露地栽培試験(1)と同様にして、ほうれん草(タキイ交配種)の栽培試験を行った。
1)蛍光放射性ネットBを1枚及び白マルチを使用した。(実施例8)
2)蛍光放射性ネットBを3枚及び白マルチを使用した。(実施例9)
3)蛍光放射性ネットBを不使用で、白マルチのみを使用した。(比較例8)
4)蛍光放射性ネットB及び白マルチ共に不使用とした。(比較例9)
このことから、蛍光放射性ネットBを1枚及び白マルチを使用した1)は、白マルチのみを使用した3)に比べて約2.2倍多量に収穫できることがわかる。露地栽培試験(1)の結果を併せて考慮に入れると、蛍光放射性ネットと白マルチとを併用することが重要であり、それらのうちいずれか一つが欠けると、収量が大きく減少することがわかる。
(ジュース用トマトの露地栽培試験)
長野県千曲市の農地に設けた長さ25m、巾1.8mの畝を使用して、下記1)及び2)に示すようなジュース用トマトの露地栽培試験を行った。
1)(実施例10)平成20年5月中旬に、栽培用の畝全面に黒色マルチングシート(以下、「黒マルチ」とも言う。)及び蛍光放射性シートSを順次重ねて敷き、50〜60cmの間隔で開けた穴にジュース用トマトの苗50本を植えつけた。苗が成長して、青い実が付いた頃の平成20年7月3日に、畝の巾方向の中央付近において、畝の長さ方向約1m間隔になるように長さ約80cmのアルミ製の棒を支柱として立て、その支柱を使用して上から畝全体を蛍光放射性ネットAで覆った。平成20年7月28日から収穫を開始し、以降、8月16日と8月18日の3回収穫した。
また、平成20年8月18日収穫のトマトは、1)の場合(実施例10)リコピン含有量が7.48mg/100g、糖度が4.7度であるのに対して、2)の場合(比較例10)にはリコピン含有量が6.42mg/100g、糖度が4.5度であった。
なお、ジュース用トマトの商品出荷基準は、リコピン含有量が7.00mg/100g以上、糖度が5度以上であり、本発明によって栽培されたものはこの基準を十分満たしている。
(スイカの露地栽培試験)
長野県東筑魔郡並田町の農地に設けた長さ100m、巾2.0mの畝を使用して、平成20年3月初旬に蒔いた種から育てた苗8つを選定して、下記1)及び2)に示すようなスイカの露地栽培試験を行った。
1)(実施例11)平成20年5月31日に、畝全面に黒マルチ及び蛍光放射性シートSを順次重ねて敷き、8箇所の穴を開けて上記苗を1本ずつ植えつけた。苗が成長して実を付け始めた頃の平成20年6月末に、畝全体を蛍光放射性ネットBで覆った。そして、平成20年8月8日に収穫した。
2)(比較例11)蛍光放射性シートSと蛍光放射性ネットBを使用しないこと以外は、1)と同様に栽培し同日に収穫した。
(葡萄(巨峰ピオーネ)の露地栽培試験)
長野県千曲市の畑に植えられている17本の葡萄の木を用いて、下記1)及び2)に示すような葡萄の露地栽培試験を行なった。
1)(実施例12)平成20年5月下旬に実が付きはじめ、その後、実が成長した葡萄の木について、平成20年7月3日に同じ木に着いた10個の葡萄の房をランダムに選んで、葡萄の房毎に、袋状に加工した蛍光放射性ネットAを被せるとともに房の上方に直径20cm程度の傘状に加工した蛍光放射性シートSを取り付けた。
2)(比較例12)1)と同じ木についた10個の葡萄の房をランダムに選んで、蛍光放射性袋状ネットも蛍光放射性傘状シートを用いずに栽培試験を行なった。
巨峰葡萄の商品基準として、1房に36個以上の実が付いていることが要求されるが、1)(実施例12)によれば、1粒の実が大きいにも拘わらず割れることもなく、バラツキの少ない36個以上の実が付いており、商品価値として優れたものである。
(セロリのハウス栽培試験)
長野県諏訪郡原村の農地にある東西方向幅約8m、南北方向長さ約60m、高さ3mのハウスを使って、セロリのハウス栽培試験を行った。
該ハウスの長さ方向北側約20mの屋根部と壁部に蛍光放射性シートSを張り(ハウスAと言う)、残りの南側約40mの屋根部と壁部に白色透明のハウス用ビニールシートを張った(ハウスBと言う)。
ハウスAとハウスBのそれぞれに、約18mの畝を40cmの間隔を開けて6つ準備した。
栽培試験として径3cmの穴を約45cm間隔で、それぞれのハウスに40箇所開け、それぞれに苗(JA信州諏訪で育苗.約高さ15cmのもの)を植えた。なお、ハウスAで行った栽培試験を実施例13の栽培試験とし、ハウスBで行った栽培試験を比較例13の栽培試験とした。
栽培試験は、平成21年4月26日〜7月9日の45日間で、その間の平均気温は22.2℃、平均日照時間は6.15時間であった。
ハウスA、ハウスBで収穫したセロリから無作為に20株ずつ選んだ後、重量等6項目について検量し、平均値を算出した。その結果は表4に示す通りである。
(ほうれん草のハウス栽培試験)
長野県諏訪郡原村の農地にある東西方向幅約8m、南北方向長さ約34m、高さ3.0mのハウスを2つ使って、ほうれん草のハウス栽培試験を行った。
1つのハウスCは、外壁材料として屋根部と壁部に蛍光放射性シートSを張り(実施例14)、他方のハウスDは既存のビニールハウスを使った(比較例14)。
2つのハウス(ハウスC及びハウスD)の農地に、東西方向約7m、南北方向約30mの畝を40cmの間隔を設けて4つ準備し、夏蒔き用のほうれん草の種(サカタのタネ社製、品種ブライトン)を約12cmの間隔で機械蒔きをした。
栽培期間は平成21年7月1日〜平成21年8月3日の34日間で、その間の平均気温22.0℃、平均日照時間は6.0時間だった。
ハウスC及びハウスDで収穫したほうれん草からそれぞれ無作為に15株ずつ選んだ後、重量等4項目について検量し、平均値を算出した。その結果は表5に示す通りである。
(注2)100−(水分+蛋白質+脂質+灰分+硝酸イオン)
ここで、硝酸イオンは、ハウスC(実施例14)の場合には0.3g/100g
とし、ハウスD(比較例14)場合には0.5g/100gとした。
(トルコキキョウのハウス栽培試験)
長野県諏訪郡原村にある農地にて、東西方向約6m、南北方向約33m、高さ約3mのドーム型のハウスを使い、トルコキキョウのハウス栽培試験を行った。
先ず該ハウス全体を白色半透明のハウス用ビニールシートで覆った。
その後、約10m×約8.5mのほぼ長方形の蛍光放射性ネットAを準備し、ハウスの南側約3分の1の部分に、天井から約80cm下方で東西方向のほぼ中央の位置を頂点とし、ハウスの東西方向約6mを底辺とするほぼ二等辺三角形状を形造り、このネットAの約10mの辺部が南北方向の長さ部分となるように設置した(ここで、栽培試験に使用したハウスのうち、この蛍光放射性ネットAを設置した部分をハウスE、その以外の部分をハウスFと言う)。
ハウス内に東西方向約1m、南北方向約30mの畝を約40cmの間隔を設けて、4つ作製した後、約3cm×約3cmの大きさの穴を約12cmの間隔で穴を開け、トルコキキョウの苗、高さ約1cm(サカタのタネ社製で約60日間育苗したもの)を定植した。
栽培期間は平成21年5月10日〜平成21年9月20日であった。なお、ハウスEで行った栽培試験を実施例15の栽培試験とし、ハウスFで行った栽培試験を比較例15の栽培試験とした。
その結果、ハウスE(実施例15)では出荷10日程前から急に成長し、高さを測ったところ、ハウスF(比較例15)で栽培したものに比べて、平均約10cm長い商品価値の高いトルコキキョウを収穫することができた。
これは、蛍光放射性ネットAが二等辺三角形状に設置され、その2つ斜辺部の2方向から蛍光が苗に照射されるので、成長を促進しているものと考えられる。
(蛍光放射性ネットによる紫外線減衰効果試験)
本発明に用いる蛍光放射性資材が持つ紫外線減衰の効果を、次のようにして観察した。
インキュベータ内に、光源として(1)40Wの昼光蛍光灯15本、(2)40Wの昼光蛍光灯13本とブラックライト2本を設置して、それぞれに廿日大根の種を蒔いた後、蛍光放射性ネット2枚を重ねて覆った。
収穫後、実と葉を合わせた総重量の大きいもの上位6株選んだ後、その平均値を算出し、また糖度を計りその平均値を算出した。
その結果は、表7に示す通りである。
2 光反射性シート
3 蛍光放射性シート
4 農作物
Claims (13)
- 農作物栽培用資材として、蛍光放射性ネット及び蛍光放射性シートのいずれかを単独で又は両者を組合わせて、あるいは光反射性資材と蛍光放射性ネット及び/又は蛍光放射性シートとを組合わせて用いた農作物栽培方法であって、
前記蛍光放射性ネット及び前記蛍光放射性シートは、ペリレン系蛍光色素と熱可塑性樹脂とを含み、且つ、前記ペリレン系蛍光色素の濃度が前記熱可塑性樹脂に対して0.015〜0.03質量%であり、
光を受けて前記蛍光放射性ネット又は蛍光放射性シートから放射される蛍光が農作物を複数方向から照射可能なように前記農作物栽培用資材を設置して光合成を促進させることを特徴とする農作物栽培方法。 - 前記光反射性資材として光反射性シートを用い、農作物を栽培する農地に前記光反射性シートを敷き、かつ該農作物を覆うように前記蛍光放射性ネット又は前記蛍光放射性シートを設置して、該蛍光放射性ネット又は該蛍光放射性シートが光を受けて放射される蛍光と透過する光とを、直接農作物に照射させると共に、前記光反射性シートに反射させて農作物に照射させるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の農作物栽培方法。
- 農作物を栽培する農地に前記蛍光放射性ネット(1)又は前記蛍光放射性シート(1)を敷き、かつ該農作物を覆うように前記蛍光放射性ネット(2)又は前記蛍光放射性シート(2)を設置して、前記蛍光放射性ネット(2)又は前記蛍光放射性シート(2)が光を受けて放射される蛍光と透過する光とを、農作物に直接照射させると共に、透過する光が前記蛍光放射性ネット(1)又は前記蛍光放射性シート(1)を照射し放射される蛍光を農作物に照射するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の農作物栽培方法。
- 前記蛍光放射性ネット又は前記蛍光放射性シートを素材としてなる袋状資材を用い、該袋状資材を生育途上の実あるいは果物に被せることによって、実あるいは果物が周囲から蛍光を受けるようにしたことを特徴とする請求項1に記載の農作物栽培方法。
- 屋根部及び/又は壁部が前記蛍光放射性ネット及び/又は前記蛍光放射性シートで構成されたハウスを用い、太陽光の照射を受けて前記蛍光放射性ネット及び/又は前記蛍光放射性シートが放射する蛍光を、前記ハウス内の農地で栽培する農作物に照射するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の農作物栽培方法。
- 屋根部及び/又は壁部がビニールシートで構成されたハウスを用い、前記ビニールシートを透過する光によって蛍光が放射されるように、前記ハウス内に前記蛍光放射性ネット及び/又は前記蛍光放射性シートを設置して、前記ハウス内の農地で栽培する農作物に前記蛍光を照射するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の農作物栽培方法。
- 前記蛍光放射性シート及び前記蛍光放射性シートの、波長域280〜320nm(UV−B)の減衰率が5.5〜12.0%で、波長域250〜280nm(UV−C)の減衰率が17.5〜28.0%であることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1に記載の農作物栽培方法。
- 前記蛍光放射性ネット及び前記蛍光放射性シートが、250〜650nmの波長域の光を吸収し、かつ450〜700nmの波長域の蛍光を放射するものであることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1に記載の農作物栽培方法。
- 前記蛍光放射性シートの光透過率が80〜95%であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1に記載の農作物栽培方法。
- ペリレン系蛍光色素と熱可塑性樹脂とを含む蛍光放射性資材であって、
前記ペリレン系蛍光色素の濃度が前記熱可塑性樹脂に対して0.015〜0.03質量%であり、波長域280〜320nm(UV−B)の減衰率が5.5〜12.0%で、波長域250〜280nm(UV−C)の減衰率が17.5〜28.0%であることを特徴とする蛍光放射性資材。 - 屋根部及び/又は壁部が請求項10に記載の蛍光放射性資材で構成されたことを特徴とする農作物栽培用ハウス。
- 屋根部及び壁部が蛍光放射性シートで構成された農作物栽培用ハウスを用い、前記蛍光放射性シートが放射する蛍光を前記農作物栽培用ハウス内の農地で栽培する農作物に複数方向から照射するようにした農作物栽培方法であって、
前記蛍光放射性シートはペリレン系蛍光色素と熱可塑性樹脂とを含み、前記ペリレン系蛍光色素の濃度が前記熱可塑性樹脂に対して0.015〜0.03質量%であり、且つ、前記蛍光放射性シートが250〜650nmの波長域の光を吸収し、450〜700nmの波長域の蛍光を放射し、波長域280〜320nmの紫外線減衰率が5.5〜12.0%で、波長域250〜280nmの紫外線減衰率が17.5〜28.0%であることを特徴とする農作物栽培方法。 - 請求項12に記載の農作物栽培方法に用いられる温度降下効果及び保温性効果を有する農作物栽培用ハウスであって、
屋根部及び壁部が蛍光放射性シートで構成され、該蛍光放射性シートはペリレン系蛍光色素と熱可塑性樹脂とを含み、前記ペリレン系蛍光色素の濃度が前記熱可塑性樹脂に対して0.015〜0.03質量%であり、且つ、前記蛍光放射性シートが250〜650nmの波長域の光を吸収し、450〜700nmの波長域の蛍光を放射し、波長域280〜320nmの紫外線減衰率が5.5〜12.0%で、波長域250〜280nmの紫外線減衰率が17.5〜28.0%であることを特徴とする農作物栽培用ハウス。
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