JPH0734691B2 - 植物の栽培方法及び栽培装置 - Google Patents

植物の栽培方法及び栽培装置

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JPH0734691B2
JPH0734691B2 JP63115812A JP11581288A JPH0734691B2 JP H0734691 B2 JPH0734691 B2 JP H0734691B2 JP 63115812 A JP63115812 A JP 63115812A JP 11581288 A JP11581288 A JP 11581288A JP H0734691 B2 JPH0734691 B2 JP H0734691B2
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plant
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善昭 北宅
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  • Cultivation Receptacles Or Flower-Pots, Or Pots For Seedlings (AREA)
  • Cultivation Of Plants (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は人工光源の照明によって、野菜などの植物を栽
培する方法及び装置に関するものである。
従来の技術 気温、湿度、風速、CO2濃度などの環境条件を制御し
て、野菜などの植物を短時間、高能率で育成する、いわ
ゆる植物工場の研究が活発に行われ、又一部では実施さ
れている。光源として太陽光を利用するものがあるが、
光の照射条件を最適に設定制御できる人工光源型植物工
場が主流を占めるに至っている。
第3図は人工光源型植物工場の従来例を示す。この従来
例は人工光源として螢光灯100を用い、その下方に螢光
灯100の長さ方向に沿って栽培床101を配して、そこに野
菜102を栽培している。
発明が解決しようとする課題 人工光源型植物工場では、生産費の中で照明用電力費の
占める割合いが大きいので、生産費を下げるためには照
明効率を高めることが重要である。上記従来例において
も、螢光灯100の上方に反射鏡103を配して、上方に逃げ
る光を下方に向け反射させて、野菜102に照射される光
量を増大させるようにしている。しかし反射効率を高く
するため螢光灯100の上方及び両側方を囲むように前記
反射鏡103を形成すれば、螢光灯100の寸法に比較して反
射鏡103の寸法が大きくなり、配設できる螢光灯100の数
が少なくなって、照射光量が少なくなる。他方複数本の
螢光灯100を接近させて並べた場合には、反射鏡103の反
射効率が低くなる。このように反射鏡103による効果は
必ずしも充分でなく、又植物工場の栽培室の上方空間を
占拠して植物栽培の有効スペースを減じるという問題が
ある。
本発明は人工光源から放射される光の利用率を2倍近く
に高めることができると共に栽培空間を有効に利用でき
る植物の栽培方法及び栽培装置を提供することを目的と
する。
課題を解決するための手段 本発明の植物の栽培方法は、人工光源の反重力方向側に
保水性を備えた栽培床を配し、この栽培床の前記人工光
源側から重力と同じ方向に生育するように植物を栽培
し、且つ前記人工光源から前記植物に光趨性が優勢とな
って反重力趨性が無視できる光合成有効光量子束密度
(PPFD)の光を照射することを特徴としている。
作用 人工光源としては、螢光灯、高圧ナトリウムランプ、メ
タルハライドランプなどが用いられる。栽培床として
は、ロックウールブロックを用いるとよいが、ウレタン
フォームブロックなどを用いることもできる。この栽培
床の栽培面は下方に向いているが、栽培床の保水性によ
り浸潤された培養液が滴下することがない。
本発明方法は上記のように人工光源の上方即ち反重力方
向側に栽培床を配して、この栽培床に下向き即ち重力方
向に生育するように植物を栽培しているという点に斬新
な着想があるが、単なる着想に終わっているものではな
い。周知のように、植物は重力方向と逆方向に生長しよ
うとする反重力趨性を備えると共に、光の方向に生長し
ようとする光趨性を備えている。従って、反重力趨性が
優勢な場合には、前記栽培床の植物は生長するにつれ
て、J字状に曲がり生長方向を下向きから上向きに変更
することとなり、その十分な生育を期することができな
いと共に商品価値の低い野菜などが得られることにな
る。これに反し、光趨性が優勢となって反重力趨性が無
視できるようになると、人工光源の上方に配された栽培
床の植物は下方に向けて正常な生長を行うことができ
る。そして幾多の実験より光源の植物に対する光量が或
る値以上になると、光趨性が優勢となって反重力趨性が
無視できるようになることが確認された。
植物の生育は光合成と密接な関係をもっており、植物に
照射される光量の評価は光合成に寄与する程度をもって
行うと合理的である。そこでクロロフィルが吸収する波
長域、すなわち400〜700nmの波長域の光量子密度、すな
わち光合成有効光量子束密度(Photosynthetic Photon
Flux Density:PPFD)に着目して、このPPFDと光趨性・
反重力趨性との関係を研究した。そして人工光源から前
記植物に所定値以上のPPFDの光を照射することによっ
て、人工光源の上方に配された栽培床の植物も下方に向
けて正常な生育が可能になることが解明されたものであ
る。
植物の種類や環境条件によって、PPFDをどの値以上にす
るかは異なってくる。しかし各種植物について各種条件
下で実験を行うことにより、夫々に対応する実験値が求
められる。例えばレタスについては後述する条件下でPP
FD200μE/m2/s、好ましくは300μE/m2/sという値が求め
られた。なおPPFDは人工光源の光放射強度、人工光源と
栽培床との間の距離を変えることによって調整できる。
本発明の植物の栽培方法は上記構成によって、人工光源
の上方に放射される光を有効利用することができる。そ
して、上記構成に加えて、従来の場合と同様に、人工光
源の下方にも栽培床を配して、この栽培床に上向きに生
育するように植物を栽培することにより、人工光源から
放射される光の利用率を従来の場合に比較して2倍近く
に高めることができるのである。
本発明の植物の栽培装置は上記原理に基づき、しかも人
工光源として螢光灯を用いたものであって、蛍光灯の重
力方向および反重力方向のそれぞれに前記蛍光灯の長さ
方向に沿って、保水性を備えた栽培床を、その栽培面が
前記蛍光灯に向くように配設するとともに、前記蛍光灯
の光放射強度を栽培植物に光趨性が優勢となって反重力
趨性が無視できる程度に設定したことを特徴とする。
螢光灯として3波長域発光型螢光灯(FL−EX)、昼光色
螢光灯(FL−D)、植物用螢光灯(FL−PG)などがあ
り、いずれを用いてもよいが、PPFDとの関係ではFL−EX
が効率が良い。
又本発明の植物の栽培装置は、植物の種類、植物の生長
程度に応じてPPFDを調整できるように、栽培床の螢光灯
に対する遠近位置を調整可能に構成すると好適である。
更に本発明の植物の栽培装置は、上方の栽培床が下方の
栽培床に比較して螢光灯に接近した位置に配されるよう
に構成されると合理的である。すなわち上方の栽培床に
栽培した植物には反重力趨性の影響があるが、これを無
視しうる程度に光趨性を優勢にするためには、上方の栽
培床に栽培した植物に強い光を照射する必要があり、こ
れを実現するために光源と植物との間の距離を上方の栽
培床のものと下方の栽培床のものとで上記のように異な
らしめたのである。
本発明の適用植物は、レタス、サラダ菜、ホウレンソ
ウ、ピーマン、トマト、キュウリなどがある。なお、人
工光源の上方とは真上方向のみならず、斜上側方をも意
味しており、又人工光源の上方に配した栽培床は必ずし
も真下を向いているものに限定されず、その栽培面が斜
下側で且つ人工光源側に向いていてもよい。
実施例 第1図及び第2図は本発明の植物栽培装置の一実施例を
示している。
風洞型グロースキャビネット1内には栽培室2と空気を
循環させるための風洞3とが設けられ、ファン4によっ
て空気が循環されると共に風速が調整される。温度調整
手段5、湿度調整手段6、CO2濃度調整手段7が設けら
れ、グロースキャビネット1内の温度、湿度、CO2濃度
が調整される。
前記栽培室2内の中間高さ位置には複数本の螢光灯(人
工光源)8が、水平且つ並列に配置されている。この螢
光灯8の下方及び上方の夫々に保水性を備えた栽培床
9、10が配されている。各螢光灯8に対し、各栽培床
9、10は螢光灯8の長さ方向に沿って配置されている。
栽培床9、10はロックウールブロック9a、10aを支持板1
1、12に固定して構成されている。ロックウールは培養
液の保水性にすぐれると共に植物Aの根の生長にも好適
である(空隙率は90%程度である。)。そしてロックウ
ールブロック10aを上方の栽培床10として用いた場合で
も、ロックール内に培養液をたくわえ、その滴下を防ぐ
ことができる。図示する例では前記支持板11、12は固定
されているが、螢光灯8に対する遠近位置を調整可能と
すると好適である。下方の栽培床9の栽培面は上向きに
あり、上方の栽培床10の栽培面は下向きにあり、いずれ
も螢光灯8側に向いている。そしてこれら栽培床9、10
には点滴方式で所定量の培養液が与えられ、栽培床9、
10に栽培された植物Aに水分と栄養が供給される。
螢光灯8と各栽培床9、10の栽培面との距離はPPFDとの
関係で植物生長の重要因子となり、特に上方の栽培床10
に栽培された植物Aにとっては反重力趨性の影響に打勝
つ必要性があるので、前記距離は螢光灯8の光放射強度
と共に非常に重要であって、すでに述べたように前記植
物Aに所定値以上のPPFDの光が照射されるように定めら
れることが必要である。次に述べる実験では、上方の栽
培床10の栽培面と螢光灯8との距離を、下方の栽培床9
の栽培面と螢光灯8との距離と同一に定めているが、よ
り合理的には前者を後者より短く定めるとよい。
次に上記装置を用いて植物栽培を行った実験例につき説
明する。
栽培植物Aとしてレタスを用い、グロースキャビネット
1内には10本の螢光灯8を並列に並べ、その下方及び上
方にロックウールブロック9a、10aを夫々8×10個並
べ、各ロックウールブロック9a、10aに1本づつのレタ
スを下記の条件下で15日間栽培した。
・気温 25℃ ・相対湿度 75% ・風速 1m/S ・CO2濃度 350ppm ・栽培床 ロックウールブロック (グローダン社製) 栽培面積10×10cm2/ブロッ
ク ・潅水、施肥 大塚ハウス1号および2号の標準濃度培
養液を用い、レタスの生長に合わせてレタス1本当り1
日に100〜200cc供給。
・螢光灯 昼光色螢光灯 ・螢光灯と栽培面との距離 上下共に23cm 実験は日長24時間(すなわち連続照明)の条件下でPPFD
を異ならしめた3つの実験例と、日長12時間(7:00〜1
7:00に照明)とした1つの実験例について行った。PPFD
は螢光灯と対象レタスとの間に遮光膜として寒冷紗を張
り、光透過量を調節することによって定め、その測定は
ライトメータ(モデルLI185,LICOR社製)で行った。日
長12時間の実験例に対して、その暗期にはレタスを箱で
覆った。この際箱の側面には寒冷紗(光透過率約5%)
を取り付け、通気性を良好に保った。
レタスの重量測定には電子天秤(1413,MP8−1,Zwiss社
製)、葉面積の測定には自動面積計(AAM−7,林電工
製)を夫々用いた。
各実験例の条件は次のとおりである。
・第1実験例 PPFD 300,日長 24h ・第2実験例 PPFD 170,日長 24h ・第3実験例 PPFD 130,日長 24h ・第4実験例 PPFD 270,日長 12h 第1実施例〜第4実施例の15日間栽培した後の実験結果
を次頁の表に示す。ここで(上)とは上方の栽培床に下
向きにレタスを生育させたものであり、(下)とは下方
の栽培床に上向きにレタスを生育させたものである。
この表より明らかなように、第1実験例においては
(上)と(下)との間に、茎葉部生重量、茎該部乾燥重
量、含水率、葉の数、葉の面積についての顕著な差が認
められない。茎に関しては(上)の方が若干細長くなっ
ているが、これも顕著な差ではない。すなわち日長24時
間、PPFD300の条件下ではレタスの生育状態は(上)と
(下)とで顕著な差がないことが解明された。
これに対し第3実験例では、(上)の方の茎葉部生重量
が(下)の方の茎葉部生重量より約25%減少している。
このような傾向は葉部乾燥重量、葉の面積にもみられ、
両者には顕著な差が認められる。なお、茎の長さは
(下)の方が(上)の方の倍近くになっている。このよ
うに日長24時間、PPFD130の条件下ではレタスの生育状
態は(上)と(下)とで顕著な差があり、(上)の方で
の栽培は実用に供しえないといえる。
第2実験例は第1実験例と第3実験例の中間に当たり、
(上)と(下)とで若干の差はあるものの、(上)の方
での栽培は実用に供しえないというのではない。
第4実験例は、日長12時間、PPFD270の条件下のもので
あるが、(上)と(下)との間で、茎の長さに関して大
きな差が認められるものの、茎葉部生重量、葉の面積な
どにおいては顕著な差が認められない。
なお、PPFD及び日長を大にすれば、レタスの収穫量(茎
葉部生重量)が増大することは、上記表から明らかであ
る。
以上の実験結果から、(上)と(下)との生育状況がPP
FDが所定値以上になると両者間に顕著な差異が認められ
ないことが判明した。この所定値は上記実験からPPFD30
0〜170の間にあり、PPFD170でも実用に供しえないとい
うことはないが、それより少し上の値、すなわちPPFD20
0周辺にあると考えることができる。
本発明は上記実施例に示す外、種々の態様に構成するこ
とができる。例えば栽培床を人工光源の上方及び下方に
配すると共にその側方にも配することが可能である。又
植物の生育状態に伴って、人工光源の光放射強度、人工
光源と栽培床との間の距離などを調整制御するとより好
適である。
発明の効果 本発明によれば、人工光源の上方に放射される光を有効
利用することができ、人工光源の光の利用率を2倍近く
に高めることができると共に植物栽培空間を有効に利用
できる結果、植物栽培コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例を示す概略側面図、第2図は第
1図のII−II線断面図、第3図は従来例の概略側面図で
ある。 8……人工光源 9……下方の栽培床 10……上方の栽培床 A……植物。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】人工光源の反重力方向側に保水性を備えた
    栽培床を配し、この栽培床の前記人工光源側から重力と
    同じ方向に生育するように植物を栽培し、且つ前記人工
    光源から前記植物に光趨性が優勢となって反重力趨性が
    無視できる光合成有効光量子束密度(PPFD)の光を照射
    することを特徴とする植物の栽培方法。
  2. 【請求項2】人工光源の重力方向側にも栽培床を配し、
    この栽培床に反重力方向に生育するように植物を栽培す
    ることを特徴とする請求項1記載の植物の栽培方法。
  3. 【請求項3】蛍光灯の重力方向および反重力方向のそれ
    ぞれに前記蛍光灯の長さ方向に沿って、保水性を備えた
    栽培床を、その栽培面が前記蛍光灯に向くように配設す
    るとともに、前記蛍光灯の光放射強度を栽培植物に光趨
    性が優勢となって反重力趨性が無視できる程度に設定し
    たことを特徴とする植物の栽培装置。
  4. 【請求項4】栽培床の蛍光灯に対する遠近位置を調整可
    能とした請求項3記載の植物の栽培装置。
  5. 【請求項5】反重力方向側の栽培床が重力方向側の栽培
    床に比較して蛍光灯に接近した位置に配置した請求項3
    記載の植物の栽培装置。
JP63115812A 1988-05-12 1988-05-12 植物の栽培方法及び栽培装置 Expired - Lifetime JPH0734691B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS59147303A (ja) * 1983-02-10 1984-08-23 Takashi Mori 光ラジエ−タ

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JPH01285126A (ja) 1989-11-16

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