JPH048009B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、植物育成方法、特に、太陽光を回
転多面体鏡で反射させて植物を間歇照射すること
によつて植物の育成を図る方法に関する。[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to a method for growing plants, particularly a method for growing plants by reflecting sunlight with a rotating polyhedral mirror and irradiating the plants intermittently. .
（従来の技術）
光合成は、明反応、すなわち光を吸収して水を
酸素と水素に分解する反応と、暗反応、すなわ
ち、その水素と空気中より取り入れた炭酸ガスと
を結合して、炭水化物等の生体構成物質を合成す
る反応とが交互に進行していることは広く認めら
れているところである。そして、明反応は10-3〜
10-4秒程度の短時間で完結し、暗反応は10-1〜
10-2秒程度の時間を必要とすると言われている。
暗反応が行なわれている期間は光を必要としない
ので、光合成には連続光よりもむしろ明滅する間
歇光を与えたほうが光合成量が多いことは古くよ
りウオーバーグ（Warburg）やエマーソン
（Emerson）等により実証されている。(Prior art) Photosynthesis combines a light reaction, that is, a reaction that absorbs light and decomposes water into oxygen and hydrogen, and a dark reaction, that is, a reaction that combines that hydrogen with carbon dioxide gas taken in from the air to produce carbohydrates. It is widely accepted that reactions for synthesizing biological constituents such as And the light reaction is 10 -3 ~
It is completed in a short time of about 10 -4 seconds, and the dark reaction is 10 -1 ~
It is said that it takes about 10 -2 seconds.
Since light is not required during the period when dark reactions are taking place, Warburg and Emerson have long shown that the amount of photosynthesis is greater when intermittent light is provided rather than continuous light. It has been proven by
従来より、太陽光を植物に間歇的に照射するこ
とが植物の光合成促進に効果があることは、例え
ば特公昭54−33978号公報からも周知である。 It has been well known from, for example, Japanese Patent Publication No. 54-33978, that intermittent irradiation of plants with sunlight is effective in promoting photosynthesis of plants.
ところで、植物の種類によつて差はあるが、一
般に明反応は千分の一秒ないし万分の一秒程度の
短時間で完結し、また、暗反応はその百倍程度の
時間が必要であるといわれている。また、明反応
と暗反応に必要な照射時間の比率も光合成促進の
ためには重要な因子となつている。 By the way, although there are differences depending on the type of plant, light reactions are generally completed in a short time of about 1/1000th to 1/10,000th of a second, and dark reactions require about 100 times that time. It is said. Furthermore, the ratio of irradiation time required for light and dark reactions is also an important factor for promoting photosynthesis.
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、従来技術では、この明反応およ
び暗反応に必要な時間を制御する方法が未解決で
あつた。(Problem to be Solved by the Invention) However, in the prior art, a method for controlling the time required for this light reaction and dark reaction has not been solved.
そこでこの発流明の目的は、植物育成に充分な
光を、太陽光を利用して植物に、時間制御できる
方法で、間歇的に照射できるようにした、植物育
成方法を提供することにある。 Therefore, the purpose of this invention is to provide a plant growing method that makes it possible to intermittently irradiate plants with sufficient light for plant growth using sunlight in a time-controlled manner.
（課題を解決するための手段）
この目的の達成を図るため、この発明による植
物育成方法によれば、
表面が平坦或いは曲率をもつた鏡面で構成され
ている多面体鏡を特定の軸を中心として回転さ
せ、回転する多面体鏡に太陽光を直接照射するか
或は、集光反射鏡によよつて太陽光のエネルギー
密度を高めてから、照射し、該多面体鏡からの反
射光で植物の葉面を走査することにより、植物を
間歇的に照明することを特徴とする。(Means for Solving the Problem) In order to achieve this object, according to the plant growing method according to the present invention, a polyhedral mirror consisting of a mirror surface with a flat or curved surface is centered around a specific axis. The rotating polyhedral mirror is rotated and sunlight is irradiated directly onto the rotating polyhedral mirror, or the energy density of the sunlight is increased using a condensing reflector before irradiation, and the reflected light from the polyhedral mirror is used to illuminate plant leaves. It is characterized by intermittent illumination of plants by scanning the surface.
（作 用）
上述したこの発明の植物育成方法によれば、高
速で回転する多面体鏡に太陽光を直接或いは集光
させた太陽光を照射する。回転する多面体鏡から
の太陽光の反射光は、太陽光の、回転に伴う各鏡
面に対する入射角が時間的に連続的に変化するの
で、反射角も時間的に変化し、よつて植物を太陽
光が走査することとなる。(Function) According to the above-described plant growing method of the present invention, a polyhedral mirror rotating at high speed is irradiated with sunlight directly or with concentrated sunlight. When sunlight is reflected from a rotating polyhedral mirror, the angle of incidence of sunlight on each mirror surface changes continuously over time as it rotates, so the angle of reflection also changes over time. The light will scan.
また、多面体鏡は、鏡面が不連続面となつてい
るため、反射光も時間的に不連続となるため、太
陽光を植物に多面体鏡の回転速度に応じた時間間
隔で間歇的に照明する。この場合、多面体鏡の回
転数およびまたは回転方向の鏡面の幅を設定する
ことにより明反応に必要な照明時間を簡単に制御
できると共に、多面体鏡の鏡面の数により明暗比
を簡単に制御できる。 In addition, since the mirror surface of a polyhedral mirror is discontinuous, the reflected light is also temporally discontinuous, so sunlight illuminates plants intermittently at time intervals that correspond to the rotation speed of the polyhedral mirror. . In this case, by setting the rotation speed of the polygonal mirror and/or the width of the mirror surface in the rotation direction, the illumination time required for the light reaction can be easily controlled, and the brightness ratio can be easily controlled by the number of mirror surfaces of the polygonal mirror.
このように、この発明の方法によれば、太陽光
を高速度で断続的に植物に照明することになり、
従つて、既に説明した植物の光合成の特性を利用
することにより、少量の強い太陽光を用いてその
植物の連続光における光飽和点以上の光合成量を
得る。 In this way, according to the method of this invention, sunlight is illuminated on plants intermittently at high speed,
Therefore, by utilizing the above-described photosynthetic characteristics of plants, a small amount of strong sunlight can be used to obtain an amount of photosynthesis above the light saturation point of the plant under continuous light.
（実施例）
以下、図面を参照して、この発明の植物育成方
法の実施例につき説明する。(Example) Hereinafter, an example of the plant growing method of the present invention will be described with reference to the drawings.
尚、図は、この発明が理解できる程度に概略的
に示してあるにすぎず、また、以下に説明する数
値的およびその他の条件は単なる好適実施例であ
るにすぎないので、この発明はこの実施例にのみ
何等限定されるものではない。 Note that the drawings are only schematically shown to the extent that the present invention can be understood, and the numerical and other conditions described below are merely preferred embodiments. The present invention is not limited to the examples in any way.
第１図は、この発明の植物育成方法の実施例の
説明に供する、植物育成システムを示す図であ
る。 FIG. 1 is a diagram showing a plant growing system for explaining an embodiment of the plant growing method of the present invention.
第１図において、１０は太陽光エネルギーを高
めるための曲面鏡であり、この実施例ではその反
射面を長焦点の放物面鏡とする。１２は表面が平
坦な或いは曲率をもつた鏡面で構成されている多
面体鏡であり、この実施例では、この多面体鏡１
２を平坦面とした柱状六面体とし、その回転中心
軸をＯとし、このＯ軸を中心に回転させている。
回転数は、この実施例では1500rpmを用いた。本
来この回転数は、育成植物の光合成の明・暗反応
時間、および反射鏡１０と回転多面体鏡１２の植
物との関係位置より定められるべきものである。
１４は育成しようとする植物である。 In FIG. 1, numeral 10 is a curved mirror for increasing sunlight energy, and in this embodiment, its reflecting surface is a parabolic mirror with a long focal point. Reference numeral 12 denotes a polyhedral mirror having a flat or curved surface; in this embodiment, this polyhedral mirror 1
2 is a columnar hexahedron with a flat surface, and its rotation center axis is O, and it is rotated around this O axis.
In this example, the rotation speed was 1500 rpm. Originally, this rotational speed should be determined based on the light/dark reaction time of photosynthesis of the growing plant and the relative position of the reflecting mirror 10 and the rotating polyhedral mirror 12 with respect to the plant.
14 is a plant to be grown.
第２図はこの発明を炭酸ガス施用のハウス栽培
に応用した例で、上述した第１図の植物育成シス
テムをハウス２０に設けている。この場合には、
植物育成システムの構成は第１図の場合と変わら
ないが、ハウス２０内に炭酸ガスを供給するの
で、好ましくは、ハウス２０の例えば内壁面、窓
等に断熱カーテン２２を設けて、ハウス２０内の
温度を調節できるように構成しておくのが良い。 FIG. 2 shows an example in which the present invention is applied to greenhouse cultivation using carbon dioxide gas application, in which the above-described plant cultivation system shown in FIG. 1 is installed in a greenhouse 20. In this case,
The configuration of the plant growing system is the same as that shown in FIG. 1, but since carbon dioxide gas is supplied into the house 20, it is preferable to provide heat insulating curtains 22 on the inner walls, windows, etc. of the house 20, It is best to configure the system so that the temperature can be adjusted.
さらに、上述した各実施例では、太陽光を一旦
太陽光エネルギー密度を高めるための反射鏡１０
で集光させた後、多面体鏡１２に照射している
が、この反射鏡１０を用いずに、直接太陽光を多
面体鏡１２へ照射する構成としてもよいこと明ら
かである。 Furthermore, in each of the embodiments described above, the reflecting mirror 10 for once increasing the sunlight energy density
Although the sunlight is focused and then irradiated onto the polyhedral mirror 12, it is clear that a configuration in which the sunlight is directly irradiated onto the polyhedral mirror 12 without using the reflecting mirror 10 is also possible.
次に、第１図の植物育成システムを用いて、育
成植物として小松菜を用い、個葉のCO2とり込み
速度により光合成速度を測定した実験結果につき
説明する。 Next, the results of an experiment in which the plant growing system shown in FIG. 1 was used, Komatsuna was used as a growing plant, and the photosynthetic rate was measured based on the CO 2 uptake rate of individual leaves will be explained.
第３図は、小松菜に対し、この発明の方法を適
用した場合の実験測定結果を示す図である。 FIG. 3 is a diagram showing experimental measurement results when the method of the present invention is applied to Komatsuna.
この実験データは、光の強さに対する光合成速
度の関係、すなわち、光−光合成曲線を表わした
ものである。縦軸には、光合成速度をMgCO2／
ｄm2・hrにて目盛り、横軸には光の強さを、照度
（キロ・ルツクス）にて目盛つた。間歇光の場合
は、時間平均照度をとつた。 This experimental data represents the relationship between photosynthesis rate and light intensity, that is, a light-photosynthesis curve. On the vertical axis, the photosynthetic rate is expressed as MgCO 2 /
The scale is in dm 2 · hr, and the horizontal axis is the intensity of light, which is scaled in illuminance (kilolux). In the case of intermittent light, the time average illuminance was taken.
測定は、連続光、すなわち直射日光のもとにお
ける光−光合成曲線と、もう一方は、間歇光、
すなわちこの発明による第１図の方式による光−
光合成曲線とを測定し、双方の結果を対比して
第３図に示した。CO2濃度は何れも300ppmの場
合の数値である。 The measurements are based on the light-photosynthesis curve under continuous light, i.e. direct sunlight, and on the other hand, under intermittent light,
That is, the light according to the method of FIG. 1 according to the present invention -
The photosynthetic curve was measured and the results are shown in FIG. 3 in comparison. All values for CO 2 concentration are 300 ppm.
結論として、間歇光の光−光合成曲線は、連続
光のものより遥かに上方に移動した。その結果、
飽和光合成速度が非常に大きい値となり、本測定
条件の範囲では飽和値に到達しなかつた。このよ
うな高い飽和光合成速度は今まで會て報告されて
いない領域である。 In conclusion, the light-photosynthesis curve of intermittent light moved much higher than that of continuous light. the result,
The saturated photosynthetic rate became a very large value, and did not reach the saturated value within the range of the measurement conditions. Such a high saturated photosynthetic rate has never been reported before.
第３図に示した２つの光−光合成曲線および
から、次のことが結論づけられる。 From the two light-photosynthesis curves shown in FIG. 3, the following can be concluded.
１） 間歇光を用いれば、連続光の数分の一の照
度で同じ光合成速度が得られる（第３図におけ
るAB／AC）。これは照明エネルギーの節約と
なる。1) If intermittent light is used, the same photosynthesis rate can be obtained with a fraction of the illuminance of continuous light (AB/AC in Figure 3). This saves lighting energy.
２） 間歇光を用いれば、同じ照明エネルギーに
より連続光を用いた場合の数倍の光合成速度が
得られる（第３図におけるFD／ED）。これは
育成の促進となる。2) When using intermittent light, the photosynthesis rate can be several times higher than when using continuous light with the same illumination energy (FD/ED in Figure 3). This will promote growth.
以上２点は、この発明のもたらした効果その
ものである。 The above two points are the effects brought about by this invention.
この発明の方法によれば、さらに、上述した
効果に加えて、種々の工夫をこらすことによ
り、次の効果を追加して得ることができる。 According to the method of the present invention, in addition to the above-mentioned effects, the following effects can be additionally obtained by making various efforts.
３） 反射鏡の表面、或いは回転多面体鏡の表面
を透明膜にて着色することにより、照射する光
の波長を容易に変えることができる。多くの植
物は光の波長により植物が合成する（すなわち
含有する）特定化学成分の量を変化させること
ができる。3) By coloring the surface of the reflecting mirror or the surface of the rotating polyhedral mirror with a transparent film, the wavelength of the irradiated light can be easily changed. Many plants can change the amount of specific chemical components they synthesize (ie, contain) depending on the wavelength of light.
４） 反射光Ａの面積を広くすること、或いは反
射鏡および回転多面体鏡面の曲率を調整するこ
とにより、集光の倍率を変えることができる。
高い集光倍率の光を間歇照射することにより、
曇天の日の光合成速度をも向上させることがで
きる。4) The magnification of light condensation can be changed by increasing the area of reflected light A or by adjusting the curvature of the reflecting mirror and the mirror surface of the rotating polyhedron.
By intermittent irradiation of light with high focusing magnification,
It can also improve the rate of photosynthesis on cloudy days.
５） 炭酸ガスを施用して光合成を促進させる場
合、高い集光倍率の光を間歇照射することによ
り、単に炭酸ガスの施用効率をあげるのみなら
ず、より高濃度の炭酸ガスの施用が可能とな
る。5) When applying carbon dioxide gas to promote photosynthesis, by intermittent irradiation with light with a high concentration magnification, it is possible to not only increase the efficiency of applying carbon dioxide gas but also to apply carbon dioxide gas at a higher concentration. Become.
６） 炭酸ガスを施用する場合、温室の温度が上
がりすぎて温室を開放し、炭酸ガスの施用を中
止せねばならない場合が多いが、この発明の間
歇光を用いた場合、効果１）に述べた如く、連
続光の数分の一の照明エネルギーにて連続光の
場合と同じ程度の光合成速度が得られる。従つ
て、温室の壁をほとんど断熱材にて遮蔽し、数
分の一開かれた採光部分より取り入れた太陽光
を集光し、間歇照射することにより温室の過度
の昇温を防ぐことができる。6) When applying carbon dioxide gas, there are many cases where the temperature of the greenhouse rises too much and it is necessary to open the greenhouse and stop applying carbon dioxide gas, but when using the intermittent light of this invention, the effect described in 1) can be achieved. Thus, the same photosynthesis rate as continuous light can be obtained with a fraction of the illumination energy of continuous light. Therefore, it is possible to prevent excessive temperature rise in the greenhouse by shielding most of the walls of the greenhouse with heat insulating material, concentrating the sunlight taken in through the sunlight part that is opened a few times, and irradiating it intermittently. .
また、上述した実施例では植物の例として小松
菜につき説明したが、これに何ら限定されるもの
ではなく、例えば藻類に適用しても小松菜の場合
と同様な効果を期待できる。 Further, in the above-mentioned embodiments, komatsuna was used as an example of a plant, but the present invention is not limited to this in any way. For example, the same effects as in the case of komatsuna can be expected even if the present invention is applied to algae.
（発明の効果）
上述した説明からも明らかなように、この発明
の植物育成方法によれば、太陽光を回転する多面
体鏡を用いて育成植物に照射するので、育成植物
に対して、太陽光エネルギーを無駄なく、間歇的
にしかも所要に応じて照射エネルギー密度を高め
て、走査することができるので、また、多面体鏡
により育成植物に応じた照明時間および明暗比を
制御できるので、従来よりも著しく効率的に光合
成を行なわせることができる。(Effects of the Invention) As is clear from the above explanation, according to the plant growing method of the present invention, sunlight is irradiated onto the growing plants using a rotating polyhedral mirror. It is possible to scan intermittently and increase the irradiation energy density as needed without wasting energy, and the polyhedral mirror allows you to control the illumination time and brightness ratio according to the growing plants, making it easier to use than before. Photosynthesis can be carried out extremely efficiently.
そして、この発明の方法を実施する植物育成シ
ステムの設備も、構造が簡単であるため、設備の
設置スペースは従来よりも著しく狭くてすみ、そ
の設備およびその稼働経費も従来よりも著しく安
価となる。 Furthermore, since the equipment for the plant growing system that implements the method of this invention has a simple structure, the installation space for the equipment is significantly smaller than before, and the cost of the equipment and its operation is also significantly lower than before. .
第１図は、この発明の植物育成方法の説明に供
する、植物育成システムを示す概略図、第２図
は、この発明を炭酸ガス施用のハウス栽培に応用
した例を説明するための、植物育成システムを示
す概略図、第３図は、連続光によるものと、この
発明の実施例で説明した間歇光による光−光合成
曲線を対比して示した光−光合成曲線である。
１０…反射鏡、１２…多面体鏡、１４…植物、
２０…ハウス、２２…断熱カーテン。
Fig. 1 is a schematic diagram showing a plant growing system to explain the plant growing method of the present invention, and Fig. 2 is a schematic diagram showing a plant growing system to explain an example of applying the present invention to greenhouse cultivation using carbon dioxide gas. FIG. 3, a schematic diagram showing the system, is a light-photosynthesis curve showing a comparison between a light-photosynthesis curve using continuous light and a light-photosynthesis curve using intermittent light described in the embodiment of the present invention. 10...Reflector, 12...Polyhedral mirror, 14...Plant,
20...House, 22...Insulating curtain.
Claims (1)
れている多面体鏡を特定の軸を中心として回転さ
せ、回転する多面体鏡に太陽光を直接照射するか
或は、集光反射鏡によつて太陽光のエネルギー密
度を高めてから、照射し、該多面体鏡からの反射
光で植物の葉面を走査することにより、植物を間
歇的に照明することを特徴とする植物育成方法。1 A polyhedral mirror consisting of a mirror surface with a flat or curved surface is rotated around a specific axis, and sunlight is directly irradiated onto the rotating polyhedral mirror, or sunlight is irradiated by a condensing reflector. A method for growing plants, characterized in that the plants are intermittently illuminated by increasing the energy density of the light, then irradiating the light, and scanning the leaf surfaces of the plants with the light reflected from the polyhedral mirror.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1269758A JPH03130018A (en) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | Growth of plant |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP1269758A JPH03130018A (en) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | Growth of plant |
Publications (2)
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|---|---|
| JPH03130018A JPH03130018A (en) | 1991-06-03 |
| JPH048009B2 true JPH048009B2 (en) | 1992-02-13 |
Family
ID=17476742
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP1269758A Granted JPH03130018A (en) | 1989-10-17 | 1989-10-17 | Growth of plant |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03130018A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102086430A (en) * | 2011-02-09 | 2011-06-08 | 白玉清 | Cleaning agent for airplane runways |
Families Citing this family (2)
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|---|---|---|---|---|
| DE4205094C2 (en) * | 1991-02-25 | 1995-11-16 | Guenther Buechner | Process for improving plant growth and aeration and radiation arrangement for carrying out the process |
| JP6341546B2 (en) * | 2016-02-24 | 2018-06-13 | Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 | Light energy time division distribution device, plant factory, building, light energy time division distribution method and rotating cylinder |
-
1989
- 1989-10-17 JP JP1269758A patent/JPH03130018A/en active Granted
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN102086430A (en) * | 2011-02-09 | 2011-06-08 | 白玉清 | Cleaning agent for airplane runways |
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