JP2001028947A - 有用植物の育成方法 - Google Patents
有用植物の育成方法Info
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Abstract
せ安全で経済的な有用植物の育成方法を提供する。 【解決手段】 温室栽培等において、発光ダイオード
(LED)などの半導体光源を用いて、紫外光と、赤
色、青色、黄色の3色のうち少なくとも1色の光とを有
用植物に照射して有用植物を育成する。この結果、病虫
害が減少し、安全で経済的に有用植物を育成できる。
Description
工植物栽培において、発光ダイオード、レーザダイオー
ドなどの半導体光源を用いて、イチゴ、トマト、キノコ
などの有用植物を育成する有用植物の育成方法に関する
ものである。
室栽培などの人工栽培によって、1年を通して栽培され
ている。人工栽培によって育成された有用植物が露地栽
培された有用植物と同等の品質を保つためには、ビニル
ハウスなどの人工栽培装置内の環境条件を適切に制御す
る必要がある。とくに植物へ照射される光量の適切な制
御は植物の生長に最も大きな影響を持つ要素の1つであ
り、その人工栽培装置が完全人工光型であると太陽光併
用型であるとを問わず、照明装置は人工植物栽培に欠か
すことができない。
灯またはハロゲンランプなどが用いられていたが、これ
らの照明装置は、多量のエネルギーを必要とするため電
力コストが増大し、高湿下では電源系統に絶縁破壊を生
じる可能性があった。また、換気が不十分になりがちで
ある温室栽培などの人工栽培においては、病虫害が多発
するため、その防止策として多量の農薬を使用せざるを
得ないという問題があり、これは生産コストのみならず
食品衛生上および環境衛生上の危険性も増大させてい
た。そのため、経済性および安全性を確保することが、
人工栽培の分野における長年の課題となっていた。
照明装置として、発光ダイオード(LED)を用いた植
物栽培の可能性が提案されている。たとえば、特開平0
8−103167号には、LEDによって波長400n
m〜480nmおよび波長620nm〜700nmの光
を植物に照射する植物栽培装置が提案されており、ま
た、特開平08−242694号には、LEDによって
波長400nm〜500nmおよび波長600nm〜7
50nmのパルス光を植物に照射する植物栽培方法が提
案されている。しかしながら、これら提案の技術によっ
て一定の経済的効果は得られるものの、病虫害の多発に
よる経済性および安全性の問題は、いまだ解決されるに
至っていない。
特有の問題により、とくにオフシーズンの農産物栽培は
需要者に満足される価格および安全性を得ることが難し
く、それが温室栽培などの人工栽培の普及を阻害してい
た。
に、病虫害の発生を減少させる経済的かつ安全な有用植
物の育成方法を提供することを目的とする。
的を達成するために研究を重ねた結果、半導体光源から
紫外光および特定波長の可視光を照射する方法が、病虫
害の減少および植物の育成に効果的であり、経済性およ
び安全性に優れていることを見出した。
ド、レーザダイオードなどの半導体光源を用いて紫外光
(波長250nm〜375nm)および特定波長の可視
光(波長600nm〜750nmの赤色光、または波長
410nm〜460nmの青色光、または波長550n
m〜585nmの黄色光)を有用植物またはその発芽育
成床に照射することを特徴とするものであり、これによ
り病虫害を減少させ経済的かつ安全に有用植物を育成で
きる。
その生育過程において必要なエネルギーを太陽光から獲
得する。地上における太陽光は、赤色、青色などの可視
光のほかに、波長200nm〜400nmの短波長領域
の紫外光をわずかながら含む。この紫外光は、光子(フ
ォトン)のエネルギーが約3eV〜6eVと高いため、
殺菌および殺虫効果を有し、また、波長が短いため微少
間隙に進入することができる。さらに、キノコなどの菌
類においては、紫外光が子実体の発生を容易にするとい
う役割を果たす。
は、換気が不十分であることにより病虫害が多発しやす
くなるため、露地栽培にも増して殺菌および殺虫効果が
求められる。しかしながら、完全人工光型の栽培装置は
もとより、太陽光併用型の通常のビニルハウスなどにお
いても、透明ビニルが太陽光のうち波長400nm以下
の紫外光をかなり吸収してしまう。したがって、ただで
さえ微量な紫外光は、植物に到達するまでに大きく減少
する。そのため、可視光とともに紫外光を植物に供給す
ることが、植物の健全な育成にとって重要である。
発光ダイオード(LED)、レーザダイオードなどの半
導体光源を用い、可視光に加え紫外光を有用植物に照射
することとした。たとえば、LEDは光電変換効率が3
0%〜40%と高く、植物の育成にとって有効な波長の
みを選択できるため、電力消費が少なく経済的である。
また、LEDは低電圧駆動(4V以下)素子であるた
め、通常の駆動回路および電流導入線を用いて高湿下で
も絶縁破壊を生じる電界以下において使用でき、漏電も
生じにくく、経済性かつ安全性が確保される。さらに、
白熱電球等による照射に比べて、果実の苗および果実の
表面の焼けを抑制することが可能である。
本発明の内容は以下の実施例に制限されるものではな
い。本発明の実施例においては、光源である発光ダイオ
ード(LED)から紫外光(中心波長300nm)なら
びに赤色(中心波長650nm)、青色(中心波長43
0nm)および黄色(中心波長570nm)光を照射す
ることによって有用植物であるイチゴ、トマト、キノコ
を育成した。
育成方法の実施例を説明する図であり、それぞれビニル
ハウス内におけるイチゴ苗の畝とLEDアレイの位置関
係を平面から見た概念図および側面から見た概念図であ
る。本実施例では、ビニルハウス内においてイチゴ苗が
互いに平行な3本の畝A、B、Cに植えられ、そのうち
の畝Aの上方にLEDアレイ15が設置される。LED
アレイ15には、赤色光を放射するLED11と、青色
光を放射するLED12と、黄色光を放射するLED1
3と、紫外光を放射するLED14とを含み、このLE
Dアレイ15を光源として、赤色、青色および紫外光、
または、黄色および紫外光を畝Aのイチゴ苗にむけて照
射してイチゴを育成する。
すると、LEDアレイ15直下の畝Aには高強度の光照
射、LEDアレイ15斜め下の畝Bには低強度の光照射
がされるが、LEDアレイ15から外れた位置の畝Cに
は自然光(ビニルハウスを透過した太陽光)のみが照射
される。本発明者らは上記の光環境の下で約2週間にわ
たってイチゴを育成した後、畝A〜Cのイチゴの果実を
収穫して、各果実について糖度計測を用いて比較し、L
EDアレイ15からの光照射による効果を検討した。な
お、本実施例は、オフシーズンに温室栽培用ビニルハウ
スにおいて太陽光併用で行なったが、この期間中雨天ま
たは曇天の日が半分以上あり、太陽光のみではイチゴに
とって十分な光量とはいえなかった。
度の最大値、最小値および平均値の比較を示す表であ
る。畝Aおよび畝Bのイチゴは、畝Cのイチゴと比較し
て、最大糖度はそれほど差がないものの、平均糖度およ
び最小糖度が40%〜50%程度高く、各イチゴの糖度
のばらつきが小さくなった。畝Aと畝Bのイチゴの糖度
にはそれほど大きな差はなかったため、光の強弱はイチ
ゴの糖度にあまり関連がなかったものと考えられる。ま
た、赤色、青色および紫外光を照射したイチゴと、黄色
および紫外光を照射したイチゴとの間においても糖度に
それほどの差はなかった。したがって本実施例において
は、可視光の波長は赤色および青色または黄色のうちど
ちらを用いてもよいと考えられる。さらに、畝Aおよび
畝Bのイチゴ苗は、畝Cのイチゴ苗と比較して、病虫害
による被害が減少した。紫外光が殺菌および殺虫の役割
を果したと考えられる。
(レッドオール種)の育成方法の実施例を説明する図で
あり、それぞれビニルハウス内におけるトマト苗の畝と
LEDアレイの位置関係を平面から見た概念図および側
面から見た概念図である。最近レッドオール等の糖度が
高いトマトに人気があるが、これらはもともとアンデス
が原産地であり、乾燥および高紫外光下での育成が望ま
れる。高乾燥を保つためビニルハウス等での湿度制御下
において育成せざるを得ないことから、太陽光を補うた
めに紫外光等の供給が必要になる。本実施例では、ビニ
ルハウス内において、トマト(レッドオール種)苗は互
いに平行な2本の畝D、Eに植えられ、そのうちの畝D
の上方にLEDアレイ25が設置される。LEDアレイ
25には、赤色光を放射するLED21と、青色光を放
射するLED22と、黄色光を放射するLED23と、
紫外光を放射するLED24とを含み、このLEDアレ
イ25を光源として赤色、青色および紫外光、または、
黄色および紫外光を畝Dのトマト苗にむけて照射する。
また、LEDアレイ25から外れた位置の畝Eには自然
光(ビニルハウスを透過した太陽光)のみが照射され
る。
るLED21および青色光を放射するLED22、また
は、黄色光を放射するLED23を含む側面照射LED
アレイ26が設置される。これによって、畝Dのいくつ
かのトマト苗に対しての赤色および青色光または黄色光
の照射をLEDアレイ25からの照射に代え側面照射L
EDアレイ26からの側面照射とし、紫外光のみLED
アレイ25からの照射とした。本発明者らは上記の光環
境の下で約2週間にわたってトマトを育成した後、畝
D、Eのイチゴの果実を収穫して、各果実について糖度
計測を用いて比較し、LEDアレイ25および側面照射
LEDアレイ26からの光照射による効果を検討した。
なお、本実施例においても、育成期間中雨天または曇天
の日が半分以上あり、太陽光のみではトマトにとって十
分な光量とはいえなかった。
糖度の最大値、最小値および平均値を示す表である。畝
Dのトマトは最大糖度、最小糖度ともに畝Eのトマトを
上回り、畝Dのトマトの平均糖度は7.0となって畝E
のトマトと比較して約0.6の糖度の向上が見られた。
市場では糖度7以上のレッドオールは高糖度トマトとし
て高く評価されているため、この向上は重要な意味を持
つ。上方からの照射に代えて側面からの照射によって育
成したトマトも、上方からの照射によって育成したトマ
トとほぼ同じように糖度が向上したため、光を側面から
照射することもトマトの糖度向上に有用であると考えら
れる。また、赤色、青色および紫外光を照射したトマト
と、黄色および紫外光を照射したトマトとの間において
も糖度にそれほどの差はなかった。従って、本実施例に
おいても、可視光の波長は、赤色および青色または黄色
のうちどちらを用いてもよいと考えられる。さらに、イ
チゴのときと同様に、畝Eの苗と比較して畝Dのトマト
苗は、紫外光の殺虫および殺菌効果のため病虫害が減少
した。
実施するための人工栽培装置の例を示す図である。人工
栽培装置31は、箱型のケースの内側底面にキノコを育
成するキノコ床32を備え、ケースの内側上面に紫外光
を放射するLED33および赤色光を放射するLED3
4を含むLEDアレイ35を光源として設置する。本実
施例では、キノコ床32に菌糸を埋蔵し、LEDアレイ
35から紫外および赤色光をキノコ床32の土壌表面に
照射して子実体を発生させキノコ36を育成した。
て子実体の発生回数が2割〜3割増加した。このことか
ら、紫外光にはキノコの子実体の発生を促進する効果が
あると考えられる。また、子実体に紫外光を直接照射す
ることにより、紫外光の殺虫効果のため虫による食被害
が大幅に減少した。
50nm〜375nm(さらに好ましくは、250nm
〜300nm)の紫外光と、赤色光(波長600nm〜
750nm)、青色光(波長410nm〜460n
m)、黄色光(波長550nm〜585nm)の3色の
うち少なくとも1色を含む可視光とを照射することが、
病虫害の予防および植物の育成に最も効果的であること
が見出された。
温室栽培装置の外観図である。本温室栽培装置におい
て、有用植物41は、栽培環境を保つために建設された
太陽光透過型ビニルハウス42内の底面の土壌上に植え
られる。前述の好ましい範囲の波長の光を放射する紫外
LED43、赤色LED44、青色LED45および黄
色LED46を含むLEDアレイ47が、ビニルハウス
42内の土壌の上方に設置され、ビニルハウス42内の
柱(図示せず)に固定される。LEDアレイ47に供給
する電力を制御するための電源制御ボックス48が、ビ
ニルハウス42外部に設置され、導電コードを介してL
EDアレイ47と接続される。また、LEDアレイ47
に電力を供給するための太陽電池パネル49および蓄電
池50が、ビニルハウス42外部に設置され、それぞれ
導電コードを介して電源制御ボックス48と接続され
る。太陽電池パネル49は、太陽光を取り込む面を上向
きとして、太陽光を取り込むことが可能な位置に設置さ
れる。ビニルハウス42内の照度を感知し電気信号を出
力する照度センサ51が、太陽光を採取するように天井
の方向を向いてビニルハウス42内に設置され、導電コ
ードを介して電源制御ボックス48と接続される。ま
た、有用植物41の葉または果実からの反射光を感知し
電気信号を出力する反射光センサ52が、有用植物41
の葉または果実の方向を向いてビニルハウス内42に設
置され、導電コードを介して電源制御ボックス48と接
続される。
イスとの接続関係を示すブロック図である。電源制御ボ
ックス48は、その内部にコントローラ53、タイマ5
4、操作パネル55および光源ドライバ56を備える。
太陽電池パネル49、蓄電池50、照度センサ51、お
よび反射光センサ52から電力または電気信号を受け取
るための導電コードは、電源制御ボックス48内部の電
気回路を介してコントローラ53と接続される。設定さ
れた時間に応じて電気信号を出力するためのタイマ5
4、および、使用者の手動の命令に応じて電気信号を出
力するための操作パネル55が、電源制御ボックス48
内の電気回路を介してコントローラ53と接続される。
また、コントローラ53によって制御された電力をLE
Dアレイ47へ供給する光源ドライバ56が、コントロ
ーラ53およびLEDアレイからの導電コードと電源制
御ボックス48内の電気回路を介して接続される。
池パネル49から、雨天時および夜間は蓄電池50から
電力が供給される。コントローラ53は、照度センサ5
1、反射光センサ52、タイマ54または操作パネル5
5から光量を最適化するための電気信号を受け、太陽電
池パネル49または蓄電池50から供給される電力を制
御し、また点滅等のようなパルス制御を行い、光源ドラ
イバ56へ伝達する。光源ドライバ56は電力をLED
アレイ47へ供給し、LEDアレイ47の紫外LED4
3、赤色LED44、青色LED45および黄色LED
46は供給された電力をそれぞれの波長の光に変換し、
有用植物へ照射する。
1に光量を過不足なく供給することが可能となる。たと
えば、タイマ54に設定値を入力することによって、昼
夜など時間に応じて光量を最適化することができる。ま
た、操作パネル55に設定値を入力することによって、
天候、着果時期など状況に応じて手動で光量を最適化す
ることができる。また、照度センサ51からの電気信号
によって、日照量などに応じて自動で光量を最適化する
ことができる。さらに、植物の各果実の育成が最適にな
るように効率的にLEDを点滅させるために、反射光セ
ンサ52からの電気信号によって、生育状態分布に応じ
て個々のLEDの点滅を制御することができる。
置において、光源となる発光体はLEDに限られず、レ
ーザダイオードなどの他の半導体光源を用いることがで
きる。発光体からの放射光は、土壌中の殺菌効果などの
ために、植物自体のみならず土壌など発芽育成床へ照射
することができる。また、葉の裏面または果実自体を直
接照射するために、側面または下面から光を照射するこ
ともできる。さらに、これらを組み合わせてさまざまな
方向から植物自体および土壌を照射することもでき、着
果後は下方から果実に照射するというように着果時期に
応じて照射方向を変えることもできる。そのため、有用
植物の上面のみではなく、側面または下面にLEDアレ
イを設置することができる。
び発信し、電力を制御するさまざまな制御装置を用いる
ことができ、ビニルハウス内部に設置することもでき
る。電源には、資源節約の観点から太陽電池の単独使用
または他の蓄電池との併用が望ましいが、太陽電池のほ
か、発電手段または蓄電手段の少なくとも一方を備える
さまざまな電源を用いることができる。また、従来の白
熱電球などと比べてLEDの電力消費が少なくてすむた
めに、より小型の電源を用いることができるため、ビニ
ルハウス内部に設置することもできる。
および特定波長の可視光を有用植物に照射することによ
って病虫害の発生を減少させる経済的かつ安全な方法を
提供することができた。これにより、オフシーズンの温
室栽培などの人工栽培においても、露地栽培と比べて遜
色のない品質を有する有用植物が得られることが可能と
なった。
する図であり、ビニルハウス内におけるイチゴ苗の畝と
LEDアレイの位置関係を平面から見た概念図である。
する図であり、ビニルハウス内におけるイチゴ苗の畝と
LEDアレイの位置関係を側面から見た概念図である。
長の違いによるイチゴの糖度の最大値、最小値、平均値
の比較を示す表である。
方法の実施例を説明する図であり、ビニルハウス内にお
けるトマト苗の畝とLEDアレイの位置関係を平面から
見た概念図である。
方法の実施例を説明する図であり、ビニルハウス内にお
けるトマト苗の畝とLEDアレイの位置関係を側面から
見た概念図である。
射方向の違いによるトマト(レッドオール種)の糖度の
最大値、最小値、平均値の比較を示す表である。
人工栽培装置の例を示す図である。
の外観図である。
の電源制御ボックスと各種デバイスとの接続関係を示す
ブロック図である
D、14…紫外LED、15…LEDアレイ、21…赤
色LED、22…青色LED、23…黄色LED、24
…紫外LED、25…LEDアレイ、26…側面照射L
EDアレイ、31…人工栽培装置、32…キノコ床、3
3…紫外LED、34…赤色LED、35…LEDアレ
イ、36…キノコ、41…有用植物、42…ビニルハウ
ス、43…赤色LED、44…青色LED、45…黄色
LED、46…紫外LED、47…LEDアレイ、48
…電源制御ボックス、49…太陽電池パネル、50…蓄
電池、51…照度センサ、52…反射光センサ、53…
コントローラ、54…タイマ、55…操作パネル、56
…光源ドライバ
Claims (2)
- 【請求項1】 波長250nm〜375nmの紫外光を
発する半導体光源から放射された光と、波長600nm
〜750nmの赤色光、波長410nm〜460nmの
青色光、波長550nm〜585nmの黄色光の3色の
うち少なくとも1色を発する半導体光源から放射された
光とを、有用植物または有用植物の発芽育成床に照射す
ることを特徴とする有用植物の育成方法。 - 【請求項2】 前記有用植物がイチゴ、トマトまたはキ
ノコである、請求項1に記載の有用植物の育成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11209196A JP2001028947A (ja) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | 有用植物の育成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP11209196A JP2001028947A (ja) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | 有用植物の育成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001028947A true JP2001028947A (ja) | 2001-02-06 |
Family
ID=16568954
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11209196A Pending JP2001028947A (ja) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | 有用植物の育成方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001028947A (ja) |
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