JP5936372B2 - 植物育成方法および植物育成材料 - Google Patents
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- Cultivation Of Plants (AREA)
Description
光源より発せられる光を植物に照射して植物を育成する植物育成方法および植物育成材料に関する。
植物の育成を促進する育成方法として、従来から、植物の栽培施設において栽培量の増収および高品質化を目的として、太陽光または人工光源光を、植物の光合成に効果的な波長域の光に変換して植物に照射して植物の育成を促進する試みが多数行われている。
例えば、特開平５−２２７８４９号公報では光合成に適した波長域に応じた発光極大が６０５ｎｍである蛍光色素を含有した農業フィルムによる栽培が検討されており、特開平６−４６６８５号公報では、光源中の青色光（吸収極大が３８０〜５００ｎｍ）を吸収する色素と緑色光（吸収極大が４８０〜５５０ｎｍ）を吸収し、発光する蛍光色素とを含有するフィルムを用いた栽培法が検討されている。また、特開２００７−１３５５８３号公報では太陽光を光源とし紫外線波長域の光を吸収して波長域４５０〜７００ｎｍの蛍光を発する色素を含有する織編布により、光合成を促進して植物の育成を行っている。
例えば、特開平５−２２７８４９号公報では光合成に適した波長域に応じた発光極大が６０５ｎｍである蛍光色素を含有した農業フィルムによる栽培が検討されており、特開平６−４６６８５号公報では、光源中の青色光（吸収極大が３８０〜５００ｎｍ）を吸収する色素と緑色光（吸収極大が４８０〜５５０ｎｍ）を吸収し、発光する蛍光色素とを含有するフィルムを用いた栽培法が検討されている。また、特開２００７−１３５５８３号公報では太陽光を光源とし紫外線波長域の光を吸収して波長域４５０〜７００ｎｍの蛍光を発する色素を含有する織編布により、光合成を促進して植物の育成を行っている。
さらに、従来から、光源光そのものを光合成に効果的な波長域の光に限定して、植物の生育を促進する方法についても試みられており、例えば、特開平８−２４２６９４号公報では発光ダイオードなどの光半導体を光源として、照度３００〜５０００ＬＵＸ程度の範囲で、波長６００〜７５０ｎｍの赤色光を利用する栽培法について述べられている。特開平１１−１９６６７１号公報では、光源に半導体レーザーを使用し、波長６７０〜６８５ｎｍの赤色光を利用した栽培法が検討されている。
しかしながら、特許文献１および特許文献２には、太陽光または人工光源による光の波長を、植物の光合成に適した波長域に変換する技術が開示されているものの、これらの技術の効果を調査に係る開示内容においては、波長変換後の植物に照射された蛍光が、光合成に最も適した波長域から外れた波長域となっており、栽培効率が十分に向上されるものではなない。加えて、特許文献１には、吸収する光の波長が特定されておらず、太陽光とは異なり通常特定の波長の光のみが発光される人工光源にこの技術を適用することはできない。また、特許文献３には、太陽光中の紫外線を吸収することで、蛍光を放出する材料を利用する技術が開示されているが、人工光源による光には紫外線がほとんど含まれておらず、人工光源にこの技術を適用することはできない。
さらに、特許文献４および５では半導体光源により、光合成に適した波長域を設定する技術が開示されているが、植物栽培に必要な照度を維持するためには、半導体光源への投入エネルギーが大きく、コスト高となることが問題であった。
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、人工光源から発せられた光を、低コストで植物の光合成に適した波長を有する光に変換して、栽培効率を向上させることができる植物育成方法および植物育成材料を提供することにある。
上記目的を達成するための本発明に係る植物育成材料は、
光源としての蛍光灯から波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を発光し、前記光源光をナイルレッドを含有する透明フィルムで受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とし、当該照射光を植物に照射して植物を育成する育成方法で使用する植物育成材料であって、
前記ナイルレッドを透明フィルム内に分散して含有し、
前記透明フィルムの外気接触面側に、酸素の透過を防止する酸素非透過膜層が設けられている点にある。
光源としての蛍光灯から波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を発光し、前記光源光をナイルレッドを含有する透明フィルムで受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とし、当該照射光を植物に照射して植物を育成する育成方法で使用する植物育成材料であって、
前記ナイルレッドを透明フィルム内に分散して含有し、
前記透明フィルムの外気接触面側に、酸素の透過を防止する酸素非透過膜層が設けられている点にある。
上記特徴構成によれば、
蛍光灯から発光した波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を、ナイルレッドを含有する透明フィルムで受光することで、植物の光合成に適した波長である波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とすることができる。従って、蛍光灯およびナイルレッドを含有する透明フィルムのみを使用して、低コストで植物の光合成に適した波長を有する照射光に変換して、その照射光を植物に照射して栽培効率を向上させることができる。
また、ナイルレッドを透明フィルム内に分散して含有されるので、蛍光灯から発光する波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を照射する事で、その光源光を透明フィルム内に分散したナイルレッドが受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光として植物に照射することができるとともに、光源光をこの透明フィルムを通過させて植物に照射することができる。これにより、蛍光灯から発光する光源光およびナイルレッドから照射される照射光によって植物（特に葉物野菜）の栽培効率を向上させることができる。
さらに、ナイルレッドを含有する透明フィルムの外気接触面側に、酸素の透過を防止する酸素非透過膜層が設けられているので、透明フィルムに含まれるナイルレッドが空気中の酸素に暴露されることを防止して、透明フィルムに含まれるナイルレッドの退色、透明フィルムの白濁劣化を防止して、照射光を発光するナイルレッドを含有する透明フィルムの長寿命化を図ることができる。
蛍光灯から発光した波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を、ナイルレッドを含有する透明フィルムで受光することで、植物の光合成に適した波長である波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とすることができる。従って、蛍光灯およびナイルレッドを含有する透明フィルムのみを使用して、低コストで植物の光合成に適した波長を有する照射光に変換して、その照射光を植物に照射して栽培効率を向上させることができる。
また、ナイルレッドを透明フィルム内に分散して含有されるので、蛍光灯から発光する波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を照射する事で、その光源光を透明フィルム内に分散したナイルレッドが受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光として植物に照射することができるとともに、光源光をこの透明フィルムを通過させて植物に照射することができる。これにより、蛍光灯から発光する光源光およびナイルレッドから照射される照射光によって植物（特に葉物野菜）の栽培効率を向上させることができる。
さらに、ナイルレッドを含有する透明フィルムの外気接触面側に、酸素の透過を防止する酸素非透過膜層が設けられているので、透明フィルムに含まれるナイルレッドが空気中の酸素に暴露されることを防止して、透明フィルムに含まれるナイルレッドの退色、透明フィルムの白濁劣化を防止して、照射光を発光するナイルレッドを含有する透明フィルムの長寿命化を図ることができる。
上記目的を達成するための本発明に係る植物育成材料は、
光源としての蛍光灯から波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を発光し、前記光源光をナイルレッドを含有する透明フィルムで受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とし、当該照射光を植物に照射して植物を育成する育成方法で使用する植物育成材料であって、
前記ナイルレッドを透明フィルム内に分散して含有するフィルム材が透明板上に形成されてなり、
前記透明フィルムの外気接触面側に、酸素の透過を防止する酸素非透過膜層が設けられている点にある。
光源としての蛍光灯から波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を発光し、前記光源光をナイルレッドを含有する透明フィルムで受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とし、当該照射光を植物に照射して植物を育成する育成方法で使用する植物育成材料であって、
前記ナイルレッドを透明フィルム内に分散して含有するフィルム材が透明板上に形成されてなり、
前記透明フィルムの外気接触面側に、酸素の透過を防止する酸素非透過膜層が設けられている点にある。
上記特徴構成によれば、
蛍光灯から発光した波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を、ナイルレッドを含有する透明フィルムで受光することで、植物の光合成に適した波長である波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とすることができる。従って、蛍光灯およびナイルレッドを含有する透明フィルムのみを使用して、低コストで植物の光合成に適した波長を有する照射光に変換して、その照射光を植物に照射して栽培効率を向上させることができる。
また、フィルム材が透明板上に形成されるので、フィルム材の形状を固定することができ、フィルム材を透明板上に固定した良好な支持状態で植物の育成を図ることができる。また、透明板を使用することで、蛍光灯からの光源光およびナイルレッドを分散して含有するフィルム材からの照射光を遮ることなく植物に照射することができる。
さらに、ナイルレッドを含有する透明フィルムの外気接触面側に、酸素の透過を防止する酸素非透過膜層が設けられているので、透明フィルムに含まれるナイルレッドが空気中の酸素に暴露されることを防止して、透明フィルムに含まれるナイルレッドの退色、透明フィルムの白濁劣化を防止して、照射光を発光するナイルレッドを含有する透明フィルムの長寿命化を図ることができる。
蛍光灯から発光した波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を、ナイルレッドを含有する透明フィルムで受光することで、植物の光合成に適した波長である波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とすることができる。従って、蛍光灯およびナイルレッドを含有する透明フィルムのみを使用して、低コストで植物の光合成に適した波長を有する照射光に変換して、その照射光を植物に照射して栽培効率を向上させることができる。
また、フィルム材が透明板上に形成されるので、フィルム材の形状を固定することができ、フィルム材を透明板上に固定した良好な支持状態で植物の育成を図ることができる。また、透明板を使用することで、蛍光灯からの光源光およびナイルレッドを分散して含有するフィルム材からの照射光を遮ることなく植物に照射することができる。
さらに、ナイルレッドを含有する透明フィルムの外気接触面側に、酸素の透過を防止する酸素非透過膜層が設けられているので、透明フィルムに含まれるナイルレッドが空気中の酸素に暴露されることを防止して、透明フィルムに含まれるナイルレッドの退色、透明フィルムの白濁劣化を防止して、照射光を発光するナイルレッドを含有する透明フィルムの長寿命化を図ることができる。
本発明に係る植物育成材料の更なる特徴構成は、
前記透明フィルムが、ポリスチレンフィルム或いはポリメタクリル酸メチルフィルムである点にある。
前記透明フィルムが、ポリスチレンフィルム或いはポリメタクリル酸メチルフィルムである点にある。
上記特徴構成によれば、
透明フィルムが、ポリスチレンフィルム或いはポリメタクリル酸メチルフィルムで構成されているので、そのような高分子材料によって変形可能な透明フィルムとして、透明フィルムを平面状に限らず、曲面状にも変形させることができる。例えば、透明フィルムに光源光を照射する蛍光灯の形状および透明フィルムからの照射光を受ける植物の形状に適応させて透明フィルムの形状を変形させることができる。
また、本発明に係る植物育成材料の更なる特徴構成は、前記植物が、葉物野菜である点にある。
この特徴構成によれば、植物が、光合成を行なう葉物野菜とされるので、ナイルレッドを含有する透明フィルムから照射される植物の光合成に適した波長である波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の光によって葉物野菜の栽培効率を向上させることができる。このような葉物野菜としては、後に説明するリーフレタス、小松菜に加え、レタス、グリーンリーフ、サンチュ、ほうれん草、春菜、サラダ菜等が含まれる。
透明フィルムが、ポリスチレンフィルム或いはポリメタクリル酸メチルフィルムで構成されているので、そのような高分子材料によって変形可能な透明フィルムとして、透明フィルムを平面状に限らず、曲面状にも変形させることができる。例えば、透明フィルムに光源光を照射する蛍光灯の形状および透明フィルムからの照射光を受ける植物の形状に適応させて透明フィルムの形状を変形させることができる。
また、本発明に係る植物育成材料の更なる特徴構成は、前記植物が、葉物野菜である点にある。
この特徴構成によれば、植物が、光合成を行なう葉物野菜とされるので、ナイルレッドを含有する透明フィルムから照射される植物の光合成に適した波長である波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の光によって葉物野菜の栽培効率を向上させることができる。このような葉物野菜としては、後に説明するリーフレタス、小松菜に加え、レタス、グリーンリーフ、サンチュ、ほうれん草、春菜、サラダ菜等が含まれる。
上記目的を達成するための本発明に係る植物育成材料の製造方法は、
光源としての蛍光灯から波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を発光し、前記光源光をナイルレッドを含有する透明フィルムで受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とし、当該照射光を植物に照射して植物を育成する育成方法で使用する植物育成材料を製造するための植物育成材料の製造方法であって、
前記ナイルレッドをトリクロロエチレンに溶解させ、フィルム化用高分子材料を混合させて原料液を得て、透明板を前記原料液に含浸させた後、前記トリクロロエチレンを揮発させて、前記透明板表面に、フィルム化用高分子材料の前記透明フィルムを形成して、前記ナイルレッドを前記透明フィルム内に分散して含有するフィルム材が前記透明板上に形成された前記植物育成材料を製造する点にある。
光源としての蛍光灯から波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を発光し、前記光源光をナイルレッドを含有する透明フィルムで受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とし、当該照射光を植物に照射して植物を育成する育成方法で使用する植物育成材料を製造するための植物育成材料の製造方法であって、
前記ナイルレッドをトリクロロエチレンに溶解させ、フィルム化用高分子材料を混合させて原料液を得て、透明板を前記原料液に含浸させた後、前記トリクロロエチレンを揮発させて、前記透明板表面に、フィルム化用高分子材料の前記透明フィルムを形成して、前記ナイルレッドを前記透明フィルム内に分散して含有するフィルム材が前記透明板上に形成された前記植物育成材料を製造する点にある。
上記特徴構成によれば、
ナイルレッドをトリクロロエチレンに溶解させるとともに、フィルム化用高分子材料を混合させて原料液を得て、透明板を原料液に含浸させた後、前記トリクロロエチレンを揮発させるので、フィルム化用高分子材料によって構成される透明フィルム中にナイルレッドが一様に分散したフィルム材を、透明板表面に容易に形成することができる。
ナイルレッドをトリクロロエチレンに溶解させるとともに、フィルム化用高分子材料を混合させて原料液を得て、透明板を原料液に含浸させた後、前記トリクロロエチレンを揮発させるので、フィルム化用高分子材料によって構成される透明フィルム中にナイルレッドが一様に分散したフィルム材を、透明板表面に容易に形成することができる。
本発明に係る植物育成材料を用いた植物育成装置について、図面に基づいて説明する。図１に示す植物育成装置１は、光源としての蛍光灯３から波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光４を発光し、光源光４をナイルレッドが透明フィルム内に分散して含有されているフィルム材５で受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光６とし、この照射光６を培養ケース１１内の植物２に照射して、その植物２を育成するものである。そして、植物２が収容された培養ケース１１の上部開口に、そのフィルム材５を有する植物育成材料Ｍを載置して、植物育成装置１が形成されている。
ここで、光源光４は蛍光灯３により照射される波長５３０〜５７０ｎｍの範囲内の光で、ナイルレッドに吸収される光であって、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の光に変換される光である。一方、照射光６は、上記波長５３０〜５７０ｎｍの範囲内の光をナイルレッドが吸収して発する光である。従って、光源光４が波長５３０〜５７０ｎｍの全範囲の光を含んでいる必要は必ずしもなく、照射光６に関しても波長６２０〜６６０ｎｍの全範囲内の光を含んでいる必要は必ずしもない。
ここで、光源光４は蛍光灯３により照射される波長５３０〜５７０ｎｍの範囲内の光で、ナイルレッドに吸収される光であって、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の光に変換される光である。一方、照射光６は、上記波長５３０〜５７０ｎｍの範囲内の光をナイルレッドが吸収して発する光である。従って、光源光４が波長５３０〜５７０ｎｍの全範囲の光を含んでいる必要は必ずしもなく、照射光６に関しても波長６２０〜６６０ｎｍの全範囲内の光を含んでいる必要は必ずしもない。
そして、植物２は培養ケース１１中において、支持体１０に支持された状態で収容されている。その支持体１０は培養ケース１１の底部を満たした培養液１２に浮かべた状態で設けられている。そして、植物２は、この培養液１２から育成に必要となる水分および養分を吸収するように構成されている。また、培養ケース１１の側面には図示しない通気口が設けられており、植物２が光合成するために必要となる二酸化炭素が培養ケース１１の内部に取り込まれるように構成されている。
光源としての蛍光灯３は、３波長形昼白色の光源光４を発光するものであり、図２に示すような波長分布を有する光源光４を発光する。通常、この蛍光灯３による光源光４は、波長５５０ｎｍ付近にピーク波長を有している。また、図示しない制御装置によって、この蛍光灯３からの光源光４の発光時期を自在に制御できるように構成されている。
一方、その光源光４を受光するフィルム材５に含有されるナイルレッドは、波長５５０ｎｍ付近の光を吸収して波長６４０ｎｍ付近の光に変換して発することを可能にする蛍光色素であり、例えば、励起光として波長５５３ｎｍの光を受光した場合、蛍光として波長６３７ｎｍの光を発するものである。また、光源光４は５５０ｎｍ付近にピーク波長を有するため、より多くの光が波長６４０ｎｍ付近の光に変換される。
一方、その光源光４を受光するフィルム材５に含有されるナイルレッドは、波長５５０ｎｍ付近の光を吸収して波長６４０ｎｍ付近の光に変換して発することを可能にする蛍光色素であり、例えば、励起光として波長５５３ｎｍの光を受光した場合、蛍光として波長６３７ｎｍの光を発するものである。また、光源光４は５５０ｎｍ付近にピーク波長を有するため、より多くの光が波長６４０ｎｍ付近の光に変換される。
これにより、フィルム材５に含有されるナイルレッドが光源光４を受光すると、光源光４のピーク波長である波長５５０ｎｍ付近の光が吸収されるとともに、波長６４０ｎｍ付近の光を発する。一方、光源光４のその他の波長域の光はフィルム材５をナイルレッドに吸収されることなく通過する。従って、フィルム材５からは、光源光４から波長５５０ｎｍ付近の光が減少されるとともに、波長６４０ｎｍ付近の光が増加された光である照射光６が照射される。よって、照射光６には、植物２の光合成に適した光の波長である波長６２０〜６６０ｎｍの光が多く含まれることとなるので、その照射光６を植物２に照射することで、植物２の栽培効率を向上させることができる。
以下に、本願発明に係る植物育成材料Ｍ、植物育成材料Ｍの製造方法、植物育成方法、および、この植物育成材料Ｍを使用した植物育成実験の順に具体的に説明する。
〔植物育成材料〕
〔植物育成材料〕
植物育成材料Ｍは、上述のフィルム材５を透明なアクリル板７（透明板に相当）の上面に形成するとともに、このフィルム材５のアクリル板７と接触する面と反対側の空気接触面側に、酸素の透過を防止する酸素非透過膜層８が設けられて構成されている。これにより、アクリル板７によって、フィルム材５の形状を安定させることができる。また、アクリル板７が透明であるのでフィルム材５からの照射光６を遮ることなく植物２に照射することができる。そして、酸素非透過膜層８によってフィルム材５が空気中の酸素に暴露されることを防止して、フィルム材５の酸化を防止して、フィルム材５の波長変換能を長期間維持することが可能となる。
ここで、フィルム材５を構成する透明フィルムは高分子材料で構成されており、例えば、ポリスチレンフィルム或いはポリメタクリル酸メチルフィルムとされる。これらの透明フィルムは、光源光４およびナイルレッドの蛍光による照射光６を吸収することなく、植物２の光合成に必要となる光を減少させずに植物２に照射することができる。
また、酸素非透過膜層８の材質については、光源光４の透過性を有するものであって、例えば、酸素透過性の低いポリビニルアルコール、ナイロンなどとされる。また、この酸素非透過膜層８の材質を、透明フィルムの材質と同じポリメタクリル酸メチルとすることで、フィルム材５の上面に酸素非透過膜層８を接着させて加工することが容易となる。
〔植物育成材料の製造方法〕
また、酸素非透過膜層８の材質については、光源光４の透過性を有するものであって、例えば、酸素透過性の低いポリビニルアルコール、ナイロンなどとされる。また、この酸素非透過膜層８の材質を、透明フィルムの材質と同じポリメタクリル酸メチルとすることで、フィルム材５の上面に酸素非透過膜層８を接着させて加工することが容易となる。
〔植物育成材料の製造方法〕
次に、植物育成材料Ｍの製造方法について説明する。
植物育成材料Ｍは、ナイルレッドをトリクロロエチレンに溶解させ、フィルム化用高分子材料としてのポリスチレンまたはポリメタクリル酸メチルを混合させてフィルム材形成用原料液（原料液に相当）を得る。そして、このフィルム材形成用原料液をさらにトリクロロエチレンで希釈して、希釈したフィルム材形成用原料液とし、アクリル板７をこの希釈したフィルム材形成用原料液に含浸させた後、トリクロロエチレンを揮発させて、アクリル板７の表面に、フィルム化用高分子材料による透明フィルム内にナイルレッドが分散して含有したフィルム材５が形成される。そして、酸素非透過膜層８としての高分子材料膜をフィルム材５の表面に加工する。このような製造方法にて植物育成材料Ｍを形成する。
植物育成材料Ｍは、ナイルレッドをトリクロロエチレンに溶解させ、フィルム化用高分子材料としてのポリスチレンまたはポリメタクリル酸メチルを混合させてフィルム材形成用原料液（原料液に相当）を得る。そして、このフィルム材形成用原料液をさらにトリクロロエチレンで希釈して、希釈したフィルム材形成用原料液とし、アクリル板７をこの希釈したフィルム材形成用原料液に含浸させた後、トリクロロエチレンを揮発させて、アクリル板７の表面に、フィルム化用高分子材料による透明フィルム内にナイルレッドが分散して含有したフィルム材５が形成される。そして、酸素非透過膜層８としての高分子材料膜をフィルム材５の表面に加工する。このような製造方法にて植物育成材料Ｍを形成する。
なお、フィルム材形成用原料液中にアクリル板７を含浸する際に、アクリル板７においてフィルム材５を形成しない面にマスク処理をすることで、アクリル板７の一方面のみにフィルム材５を形成することができる。そして、酸素非透過膜層８としての高分子材料膜をフィルム材５の表面に加工する。フィルム材５の表面への酸素非透過膜層８の加工は、例えば、ポリメタクリル酸メチルをトリクロロエチレンに溶かして、その溶液を酸素非透過膜層８の表面へ塗布することによって加工することができる。これによりアクリル板７の表面に透明フィルム内にナイルレッドが一様に分散されたフィルム材５が加工された植物育成材料Ｍを容易に形成することができる。
〔植物育成方法〕
〔植物育成方法〕
また、本発明に係る植物育成方法は、光源としての蛍光灯３から波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光４を発光し、光源光４をナイルレッドを含有する透明フィルムで受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光６とし、この照射光６を植物２に照射して植物２を育成するものである。上述の図１に示す植物育成装置１によって実施することが可能に構成されている。
そして、植物２の発芽期、その発芽期に引き続く成長期に、照射光６を植物２に照射するものであり、例えば、植物２が葉物野菜である場合は、発芽期および成長期に照射光６を植物２に照射することで、その照射時期において光合成を促進することができるとともに、葉物野菜を大きく成長させることができる。また、これにより照射時期が限定されることとなり、照射時間が短くなるので、照射光６を発光する透明フィルムに含まれるナイルレッドの退色の進行を防止して、フィルム材５の波長変換能の長寿命化を図ることができる。従って、植物育成装置１は、図示しない制御装置によって、蛍光灯３からの光源光４の照射時期を自在に制御できるように構成されている。
植物２を、例えば、リーフレタスや小松菜などの葉物野菜とすることで、光合成を促進することができるとともに、リーフレタスや小松菜を大きく成長させることができ、栽培効率を向上させることができる。従って、葉物野菜栽培工場などで本実施形態に係る植物育成装置１を使用することで、葉物野菜の収穫量や収穫サイクルを向上させて、生産性を向上させることができる。
〔植物育成実験〕
〔植物育成実験〕
次に、上述の植物育成装置１を使用して行なった実験の実験装置、実験方法および実験結果について説明する。まず、実験装置および実験方法について説明する。
実験で用いた実験装置３０は、図３に示すように、アクリル板７の上面にフィルム材５を形成した植物育成装置１と、その植物育成装置１に併設したアクリル板７にフィルム材５が形成されておらず、照射光６が発光されない比較用育成装置２０とによって構成されている。そして、植物育成装置１および比較用育成装置２０の実験結果を比較して植物育成装置１の植物育成効果を確認した。
なお、植物育成装置１および比較用育成装置２０において、光源光４の光量を等しい条件として実験を行なうために蛍光灯３は共通として、植物育成装置１および比較用育成装置２０に光源光４を照射するように構成されるとともに、さらに、培養液１２が共通となるように、それぞれの培養ケース１１の側面下部に連通口１３を設けて構成した。なお、蛍光灯３から植物２を支持する支持体１０までの距離を１０ｃｍとし、培養ケース内の培養液１２の深さを４、５ｃｍとした。
実験で用いた実験装置３０は、図３に示すように、アクリル板７の上面にフィルム材５を形成した植物育成装置１と、その植物育成装置１に併設したアクリル板７にフィルム材５が形成されておらず、照射光６が発光されない比較用育成装置２０とによって構成されている。そして、植物育成装置１および比較用育成装置２０の実験結果を比較して植物育成装置１の植物育成効果を確認した。
なお、植物育成装置１および比較用育成装置２０において、光源光４の光量を等しい条件として実験を行なうために蛍光灯３は共通として、植物育成装置１および比較用育成装置２０に光源光４を照射するように構成されるとともに、さらに、培養液１２が共通となるように、それぞれの培養ケース１１の側面下部に連通口１３を設けて構成した。なお、蛍光灯３から植物２を支持する支持体１０までの距離を１０ｃｍとし、培養ケース内の培養液１２の深さを４、５ｃｍとした。
次に、実験で使用したフィルム材５について説明する。
実験で使用したフィルム材５は、図４に示す、条件１〜３のフィルム材形成用原料液（図４において原料液と表示）を用いて製造した。
いずれの条件においてもナイルレッド（東京化成工業製）を１０ｍＬのトリクロロエチレン（ナカライテスク社製）に溶解させ、同時にフィルム化用高分子材料であるポリスチレン（ナカライテスク社製）またはポリメタクリル酸メチル（ナカライテスク社製）を混合した。条件１は、ナイルレッド１０ｍｇおよびポリスチレン３００ｍｇを混合したものである。条件２は、ナイルレッド１０ｍｇおよびポリメタクリル酸メチル３００ｍｇを混合したものである。条件３は、ナイルレッド１００ｍｇおよびポリメタクリル酸メチル３００ｍｇを混合したものである。
そして、それぞれのフィルム材形成用原料液について、ホーロー製バット内にてフィルム材形成用原料液１ｍＬに対して１００ｍＬのトリクロロエチレンで希釈して、その希釈したフィルム材形成用原料液中にアクリル板７を含浸して、その後、トリクロロエチレンを揮発させることで、アクリル板７の表面に、ナイルレッドが含有したフィルム化用高分子材料のフィルム材５を形成した。
実験で使用したフィルム材５は、図４に示す、条件１〜３のフィルム材形成用原料液（図４において原料液と表示）を用いて製造した。
いずれの条件においてもナイルレッド（東京化成工業製）を１０ｍＬのトリクロロエチレン（ナカライテスク社製）に溶解させ、同時にフィルム化用高分子材料であるポリスチレン（ナカライテスク社製）またはポリメタクリル酸メチル（ナカライテスク社製）を混合した。条件１は、ナイルレッド１０ｍｇおよびポリスチレン３００ｍｇを混合したものである。条件２は、ナイルレッド１０ｍｇおよびポリメタクリル酸メチル３００ｍｇを混合したものである。条件３は、ナイルレッド１００ｍｇおよびポリメタクリル酸メチル３００ｍｇを混合したものである。
そして、それぞれのフィルム材形成用原料液について、ホーロー製バット内にてフィルム材形成用原料液１ｍＬに対して１００ｍＬのトリクロロエチレンで希釈して、その希釈したフィルム材形成用原料液中にアクリル板７を含浸して、その後、トリクロロエチレンを揮発させることで、アクリル板７の表面に、ナイルレッドが含有したフィルム化用高分子材料のフィルム材５を形成した。
ここで、フィルム材５中のナイルレッドの含有量が多くなる条件３のフィルム材形成用原料液でフィルム材５を製造すると、ナイルレッドによって光源光４が遮られ、フィルム材５を通過する光量が減少する傾向があり照射光６の照度を考慮して、条件１または条件２のフィルム材形成用原料液がフィルム材５が好適であると判断した。
さらに、本実施形態においては、フィルム材５が形成されるアクリル板７との接着を考慮し、アクリル板７と同じアクリル樹脂である、ポリメタクリル酸メチルを用いた条件２のフィルム材形成用原料液にてフィルム材５を形成した。
さらに、本実施形態においては、フィルム材５が形成されるアクリル板７との接着を考慮し、アクリル板７と同じアクリル樹脂である、ポリメタクリル酸メチルを用いた条件２のフィルム材形成用原料液にてフィルム材５を形成した。
育成対象は葉物野菜としての、リーフレタス（ハワイ２号：横浜植木社）および小松菜（楽天：タキイ種苗社）とし、植物育成装置１および比較用育成装置２０のそれぞれの培養ケース１１内の支持体１０に、縦方向および横方向に等間隔に２０個の種子を播種した。なお、それぞれの培養ケース１１内の寸法は、それぞれ横２０ｃｍ、縦３０ｃｍである。従って、支持体１０はその培養ケース１１内に収まる寸法に形成されている。
また、培養液１２は、ハイポネックス原液（ハイポネックスジャパン社製）２０ｍＬを水道水で約１０Ｌに希釈して使用した。なお、１週間に一度、水深を確認し、蒸散分の水を水道水にて供給した。
蛍光灯３からの光源光４の照射条件は、照射時間を１２時間として、その後非照射時間１２時間とし、その後に、再度照射時間を１２時間とするサイクルとして実験を行なった。この植物育成実験は、植物２の発芽期およびその発芽期に引き続く成長期に、照射光６を植物２に照射する実験であり、播種から所定の日数にわたって行われた。
照度は、蛍光灯３下端から、１０ｃｍ下方に位置する発泡スチロールで形成した支持体１０の中央部において、植物２の育成に必要な照度である５０００ルクスを確保できているかどうかの確認を、照度計（ＬＸ−１０００，カスタム社製）によって計測を行った。その結果、植物育成装置１においては６３１０ルクスが確認され、比較用育成装置２０においては７０１５ルクスが確認され、いずれも植物２の育成に必要な照度を確保できていることを確認した。
照度は、蛍光灯３下端から、１０ｃｍ下方に位置する発泡スチロールで形成した支持体１０の中央部において、植物２の育成に必要な照度である５０００ルクスを確保できているかどうかの確認を、照度計（ＬＸ−１０００，カスタム社製）によって計測を行った。その結果、植物育成装置１においては６３１０ルクスが確認され、比較用育成装置２０においては７０１５ルクスが確認され、いずれも植物２の育成に必要な照度を確保できていることを確認した。
次に、リーフレタスの育成実験結果について説明する。
この植物育成実験は、播種から３週間にわたって行われ、植物２としてのリーフレタスの発芽期およびその発芽期に引き続く成長期に、照射光６を植物２に照射する実験である。
この植物育成実験の期間中に、カメラにて育成状況を撮影するとともに、試験終了直後に、リーフレタスを回収し、電子天秤にて秤量し、リーフレタスの重量等を評価した。リーフレタスの実験開始後（播種後）の１週間経過時点および３週間経過時点（試験終了時点）における生育状態を示す観察写真を図５に示す。３週間経過時点の植物育成装置１における植物２としてのリーフレタスの葉の数が、３週間経過時点の比較用育成装置２０におけるリーフレタスの葉の数より多いことを観察することができる。
この植物育成実験は、播種から３週間にわたって行われ、植物２としてのリーフレタスの発芽期およびその発芽期に引き続く成長期に、照射光６を植物２に照射する実験である。
この植物育成実験の期間中に、カメラにて育成状況を撮影するとともに、試験終了直後に、リーフレタスを回収し、電子天秤にて秤量し、リーフレタスの重量等を評価した。リーフレタスの実験開始後（播種後）の１週間経過時点および３週間経過時点（試験終了時点）における生育状態を示す観察写真を図５に示す。３週間経過時点の植物育成装置１における植物２としてのリーフレタスの葉の数が、３週間経過時点の比較用育成装置２０におけるリーフレタスの葉の数より多いことを観察することができる。
図６に示す播種から３週間経過時点（試験終了時点）の生育量の評価では、植物育成装置１から収穫された１株あたりの平均重量は、比較用育成装置２０のそれと比較して、約２０％程度増量している。また、図７に示した生育率の評価についても、比較用育成装置２０の生育率と比較して上昇している。さらに、図８に示すように、比較用育成装置２０によるリーフレタスの収穫総重量（総重量）は、比較用育成装置２０の収穫総重量に対して４５％増加した。ここで、生育率とは播種数（２０株）に対する３週間経過時点での生育株数の割合を示したものである。
以上の結果より、少なくとも植物２としてのリーフレタスの栽培の初期段階（播種〜３週間程度）において、植物育成装置１によってリーフレタスの栽培が促進、健全化されることがわかった。
以上の結果より、少なくとも植物２としてのリーフレタスの栽培の初期段階（播種〜３週間程度）において、植物育成装置１によってリーフレタスの栽培が促進、健全化されることがわかった。
次に、小松菜の植物育成実験結果について説明する。
この植物育成実験は、播種から１０日間にわたって行われたものであり、上述のリーフレタスの植物育成実験と同様に植物２としての小松菜の発芽期およびその発芽期に引き続く成長期に、照射光６を植物２に照射する実験である。
この植物育成実験についても、リーフレタスの実験と同様に、実験期間中にカメラにて育成状況の撮影を行い、１０日間の試験終了直後に、小松菜を回収し、電子天秤にて秤量し、重量等を評価した。
この植物育成実験は、播種から１０日間にわたって行われたものであり、上述のリーフレタスの植物育成実験と同様に植物２としての小松菜の発芽期およびその発芽期に引き続く成長期に、照射光６を植物２に照射する実験である。
この植物育成実験についても、リーフレタスの実験と同様に、実験期間中にカメラにて育成状況の撮影を行い、１０日間の試験終了直後に、小松菜を回収し、電子天秤にて秤量し、重量等を評価した。
小松菜の実験開始後７日経過時点および１０日経過時点（試験終了時点）の生育状況を示す観察写真を図９に示す。また、試験終了直後の一株あたりの平均重量を図１０、総重量を図１２に示した。さらに、生育率を図１１に示した。
図９に示す観察写真および図１１に示す生育率については植物育成装置１と比較用育成装置２０との実験結果において差が明確に認められないが、図１０に示す平均重量および図１２に示す総重量については、植物育成装置１の実験結果を比較用育成装置２０の実験結果と比較すると、植物育成装置１の実験結果は約２０％増加することが確認できた。これらの結果から、小松菜に対しても収穫量を増加できることがわかった。
〔別実施形態〕
図９に示す観察写真および図１１に示す生育率については植物育成装置１と比較用育成装置２０との実験結果において差が明確に認められないが、図１０に示す平均重量および図１２に示す総重量については、植物育成装置１の実験結果を比較用育成装置２０の実験結果と比較すると、植物育成装置１の実験結果は約２０％増加することが確認できた。これらの結果から、小松菜に対しても収穫量を増加できることがわかった。
〔別実施形態〕
上記実施形態においては、アクリル板７の上面にフィルム材５を形成して植物育成材料Ｍを構成したが、これに限らず、アクリル板７を設けずに、フィルム材５のみを植物育成材料Ｍとして培養ケース１１の上部開口に設けてもよい。
上記実施形態においては、フィルム材５が表面に形成される透明板をアクリル製としたが、これに限らず、透明板は植物２の生育に必要な光が通過可能な樹脂またはガラス等で構成してもよい。
上記実施形態においては、ナイルレッドを含有する透明フィルムの材質をポリスチレンまたはポリメタクリル酸メチルとしたが、これに限らず、植物２の生育に必要な光が通過可能な樹脂またはガラス等で構成してもよい。
上記実施形態においては、植物２として葉物野菜であるリーフレタスおよび小松菜が栽培されたが、これに限らず、植物２をワサビ菜や春菊などの葉物野菜、トマトやナスなどの果菜、ラディッシュやかぶなどの根菜としてもよい。
上記実施形態においては、植物２の発芽期および成長期に照射光６を植物２に照射したが、これに限らず、開花期に照射光６を植物２に照射してもかまわない。
また、開花後における植物２が最も成長する所定の期間において照射光６を植物２に照射してもかまわない。これにより、その照射時期において光合成を促進することができるとともに、植物２が果菜である場合は、果実を大きく成長させることができる。また、このように照射時期が限定されることで、照射時間が短くなるので、フィルム材５において照射光６を発光するナイルレッドの退色の進行を防止して、照射光６を発光するフィルム材５の長寿命化を図ることができる。
また、開花後における植物２が最も成長する所定の期間において照射光６を植物２に照射してもかまわない。これにより、その照射時期において光合成を促進することができるとともに、植物２が果菜である場合は、果実を大きく成長させることができる。また、このように照射時期が限定されることで、照射時間が短くなるので、フィルム材５において照射光６を発光するナイルレッドの退色の進行を防止して、照射光６を発光するフィルム材５の長寿命化を図ることができる。
以上説明したように、人工光源から発せられる光を、低コストで植物の光合成に適した波長を有する光に変換して、栽培効率を向上させることができる植物育成方法および植物育成材料を提供することができる。
１ ：植物育成装置
２ ：植物
３ ：蛍光灯
４ ：光源光
５ ：フィルム材
６ ：照射光
７ ：アクリル板
８ ：酸素非透過膜層
１０ ：支持体
１１ ：培養ケース
１２ ：培養液
１３ ：連通口
２０ ：比較用育成装置
３０ ：実験装置
Ｍ ：植物育成材料
２ ：植物
３ ：蛍光灯
４ ：光源光
５ ：フィルム材
６ ：照射光
７ ：アクリル板
８ ：酸素非透過膜層
１０ ：支持体
１１ ：培養ケース
１２ ：培養液
１３ ：連通口
２０ ：比較用育成装置
３０ ：実験装置
Ｍ ：植物育成材料
Claims (5)
- 光源としての蛍光灯から波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を発光し、前記光源光をナイルレッドを含有する透明フィルムで受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とし、当該照射光を植物に照射して植物を育成する育成方法で使用する植物育成材料であって、
前記ナイルレッドを透明フィルム内に分散して含有し、
前記透明フィルムの外気接触面側に、酸素の透過を防止する酸素非透過膜層が設けられている植物育成材料。 - 光源としての蛍光灯から波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を発光し、前記光源光をナイルレッドを含有する透明フィルムで受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とし、当該照射光を植物に照射して植物を育成する育成方法で使用する植物育成材料であって、
前記ナイルレッドを透明フィルム内に分散して含有するフィルム材が透明板上に形成されてなり、
前記透明フィルムの外気接触面側に、酸素の透過を防止する酸素非透過膜層が設けられている植物育成材料。 - 前記透明フィルムが、ポリスチレンフィルム或いはポリメタクリル酸メチルフィルムである請求項１又は２に記載の植物育成材料。
- 前記植物が、葉物野菜である請求項１〜３の何れか一項に記載の植物育成材料。
- 光源としての蛍光灯から波長５３０〜５７０ｎｍの光を含む光源光を発光し、前記光源光をナイルレッドを含有する透明フィルムで受光して、波長６２０〜６６０ｎｍの範囲内の照射光とし、当該照射光を植物に照射して植物を育成する育成方法で使用する植物育成材料を製造するための植物育成材料の製造方法であって、
前記ナイルレッドをトリクロロエチレンに溶解させ、フィルム化用高分子材料を混合させて原料液を得て、透明板を前記原料液に含浸させた後、前記トリクロロエチレンを揮発させて、前記透明板表面に、フィルム化用高分子材料の前記透明フィルムを形成して、前記ナイルレッドを前記透明フィルム内に分散して含有するフィルム材が前記透明板上に形成された前記植物育成材料を製造する植物育成材料の製造方法。
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