JP2003284431A - 長日植物の栽培方法および植物栽培施設 - Google Patents

長日植物の栽培方法および植物栽培施設

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Abstract

(57)【要約】 【課題】比較的少ない設備投資でも長日植物に属する花
卉類などの生育および開花を栽培季節にかかわらず促進
させる長日植物の栽培方法およびこれに用いるのに好適
な植物栽培施設を提供する。 【解決手段】長日植物の栽培方法は、赤色/遠赤色の光
量子束密度の比が1より小さくなるように太陽光を光質
変換する被覆体2を配設した植物栽培施設H内に定植し
た長日植物Pを配置する第1の工程と、日中において、
被覆体2を透過した太陽光を長日植物Pに照射する第2
の工程と、主として太陽光照射のない時間帯において、
光量子束密度が0.1μmol・m−2・s−1より大
きくて、かつ、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1よ
り小さな人工光を長日植物Pに照射する第3の工程とを
具備している。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、長日植物の栽培方
法およびその栽培に好適な植物栽培施設に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、長日植物に属する花卉類を温室な
どで人工的に栽培する場合、その花卉類の原種の自生地
における生育環境(特に日長、温度)に近い条件で栽培
するのがよいとされ、温室などの生育環境を人工的に再
現可能な植物栽培施設が用いられている。
【0003】一方、日長時間を制御する技術として、た
とえば特開平4−349824号公報には、太陽光、蛍
光ランプおよび白熱電球の併用により日長時間を制御す
る比較的簡易な植物栽培装置が記載されている。(従来
技術1) また、特開平10−178899号公報や特
開平10−178901号公報には、植物ごとに育成に
必要な光の波長域と照射量が異なるため、最適な照射を
行なうためには育成される植物の表面における波長ごと
の光量子束密度の比率や波長ごとに光量制御、照射時間
の制御を行っている。また、この植物栽培装置では、上
記の光以外の生育環境である温度、湿度および炭酸ガス
も制御している。さらに、具体的に説明すると、光源に
は、青色(X:400〜500nm)、緑色(G:50
0〜600nm)、赤色(Y:600〜700nm)お
よび深赤色(Z:700〜800nm)の各波長の発光
ダイオードを備え、栽培する植物の種類に応じて各発光
ダイオードの照射量を変化させ、X:0〜50%、Y:
40〜100%、Z:0〜10%であり、X+Y+Z=
100%になるように構成された光源や、(X+Y+
Z):G=30〜80%:20〜70%であり、X+Y
+Z+G=100%になるような光源を備えている。
(従来技術2)そうして、従来技術2においては、長日
植物で幼若な株を育てる場合、その育成初期に青色光と
赤色光を照射した後、深赤色光を照射してから、全ての
光を消すというサイクルで育成し、株が充実した状態で
は、赤と青のみで深赤色を含まない光を照射して、株が
幼若な状態での花芽形成を防止している。
【0004】他方、特開平5−217556号公報に
は、植物の光合成促進と、自然光下における生育に近似
した植物高さ、葉の面積・形状などの形態形成制御とを
図ることができる植物育成用蛍光ランプが記載されてい
る。この蛍光ランプは、発光のピーク波長が440〜4
70nm、540〜560nmおよび600〜620n
mにある3種の希土類元素付活蛍光体、ならびにピーク
波長が700〜800nmにある遠赤色放射蛍光体から
なる蛍光体層を備え、600〜700nmの波長域に含
まれる光量子束と、700〜800nmの波長域に含ま
れる光量子束との比が0.8〜1.2の光放射を行な
う。(従来技術3)また、特開平4−304822号公
報には、波長400〜500nm、500〜600nm
および600nm以上の発光エネルギー比率を同じにし
た蛍光ランプが記載されている。(従来技術4)さら
に、硫酸銅溶液で太陽光の遠赤色光を吸収させて透過光
の赤色光/遠赤色光比を1より大きくした光を照射する
と、菊の草丈と節間長が短くなることは、多くの報告で
示されている(McMahonら、1991;Raja
paskse・Kelly、1992;Rajapas
kseら、1993、1995)(従来技術5) これ
らから、長日植物の開花を抑制するには、波長600〜
700nmの赤色光を照射するのが効果的であることが
分ってきた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】長日植物の花卉類は、
短日低温期(秋冬季)における花芽の分化・発達が抑制
されるために、開花到達日数が長くなるとともに、草丈
の成長も抑制されてしまう。
【0006】そこで、この問題を解決すべく従来技術2
を参考にして、日中自然光下で冬季に長日植物を栽培し
てみた。その結果、花芽分化の発達および開花が抑制さ
れ、花卉に必要な花芽分化促進効果が得られなかった。
また、長日植物を大量に生産する場合、従来技術1およ
び2に記載されている栽培装置では、3種類の光源を必
要とし、また従来技術2においては、上記に加えて湿
度、温度および炭酸ガス濃度のセンサと、これらを制御
するコンピュータを備えたコントローラとが必要である
ことから、初期設備コストばかりでなく、ランニングコ
ストも高くなるという問題がある。さらに、生産者は、
長日植物を量産する場合、多様な需要に対応するため
に、複数種の長日植物を同一の生育環境下で栽培するこ
とも多く、種類ごとに生育条件を変えるのは実際上容易
でない。
【0007】次に、従来技術3、4の場合、単一の蛍光
ランプが常に割合の一定な複数色を含んだ光を放射する
ので、各色光間の割合を状況に応じて所望に変化させる
ことができない。
【0008】また、従来技術5においては、硫酸銅溶液
を用いるので実際的ではなく、また長日植物の生育の抑
制はできても生育や開花を促進する点は触れられていな
い。特に低温期の冬季に長日植物の生育を促進して、草
丈を伸長させるとともに、花芽形成・発達を促進するこ
とや、冬季以外の季節において、所望に長日植物の生育
の促進および抑制を任意に制御することについては触れ
られていない。
【0009】これに対して、本発明者は、長期間にわた
る種々の実験を重ねた結果、長日植物に光質変換フィル
ムを用いて日中に赤色光/遠赤色光光量子束密度の比を
1より小さくした太陽光を照射することや、遠赤色光蛍
光ランプを用いて夜間にも遠赤色光を照射し続けると、
低温期の冬期を含めて栽培季節にかかわらず、開花時期
が早くなるとともに、草丈の成長が早くなることを発見
した。本発明は、この発見に基づいて完成したものであ
る。
【0010】本発明は、比較的少ない設備投資でも長日
植物に属する花卉類などの生育および開花を栽培季節に
かかわらず促進させる長日植物の栽培方法およびこれに
用いるのに好適な植物栽培施設を提供することを目的と
する。
【0011】また、本発明は、加えて季節ごとに好適な
光照射を行なうことにより、長日植物の生育および開花
を季節に応じて最適に制御できるようにした長日植物の
栽培方法およびこれに用いるのに好適な植物栽培施設を
提供することを他の目的とする。
【0012】
【課題を達成するための手段】請求項1の発明の長日植
物の栽培方法は、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1
より小さくなるように太陽光を光質変換する被覆体を配
設した植物栽培施設内に定植した長日植物を配置する第
1の工程と;日中において、被覆体を透過した太陽光を
長日植物に照射する第2の工程と;主として太陽光照射
のない時間帯において、光量子束密度が0.1μmol
・m−2・s−1より大きくて、かつ、赤色/遠赤色の
光量子束密度の比が1より小さな人工光を長日植物に照
射する第3の工程と;を具備していることを特徴として
いる。
【0013】本発明および以下の各発明において、特に
指定しない限り用語の定義および技術的意味は次によ
る。
【0014】第1の工程について 第1の工程は、所
定の構成を備えた植物栽培施設に定植した長日植物を配
置する工程であり、栽培に際しての準備段階に相当す
る。植物栽培施設の所定の構成とは、定植した長日植物
が太陽光を光質変換する被覆体を透過した太陽光を照射
される関係にあるとともに、その光質変換が赤色/遠赤
色の光量子束密度の比が1より小さくなるような内容で
ある。
【0015】したがって、植物栽培施設は、具体的な構
造を問わない。また、被覆体は、フィルム状または板状
などであることを許容する。フィルム状をなす被覆体
は、光質変換合成樹脂フィルムとして容易に入手するこ
とができる。板状をなす被覆体は、ガラス板や透光性構
成樹脂板に光質変換薄膜を被着したり、ガラスや透光性
構成樹脂板自体に光質変換特性を付与したりしたもので
あってもよい。さらに、被覆体は、たとえば温室などの
植物栽培構体の内部において長日植物を被覆するように
配置されてもよいし、植物栽培構体の壁面をなしていて
もよい。
【0016】次に、光質変換における「赤色」とは、波
長600〜700nm(正確には、600nm以上〜7
00nm未満)の範囲の放射をいい、上記の波長範囲内
における積分値をもって定義するものとする。これに対
して、「遠赤色」とは、波長700〜800nm(正確
には、700nm以上〜800nm未満)の範囲の放射
をいい、上記の波長範囲内における積分値をもって定義
するものとする。したがって、「赤色/遠赤色の光量子
束密度の比が1より小さい」とは、赤色光エネルギー強
度が遠赤色光エネルギー強度より少ないことを意味す
る。
【0017】「定植した長日植物」とは、後述する第2
の工程において、長日植物が定植された状態にあればよ
いことを意味し、一般的には播種後、発芽してから定植
可能な状態まで苗が生育してから定植するが、定植工程
なしに圃場に生育した直播き苗であってもよい。また、
長日植物は、花卉類、特に草丈の比較的高い切り花類だ
けでなく、要すれば観葉植物や野菜などであってもよ
い。さらに、定植は、鉢やポットを用いてもよいし、圃
場に直接行なってもよい。
【0018】第2の工程について 第2の工程は、日
中において、被覆体を透過した太陽光を長日植物に照射
する工程である。本発明において、「日中」とは、太陽
光がある時間帯をいうが、日の出1〜2時間程度の前後
までと、日の入り1〜2時間程度の前後とを、所望によ
り第3の工程への移行期として、第3の工程も同時に併
用するように構成することが許容される。なお、後述す
る第3の工程における「主として太陽光照射のない時間
帯」とは、1日から日中を除いた残余の時間帯をいう。
ただし、上記の時間帯は、連続しているだけでなく、日
中であっても気象条件のために、長日植物に対して実効
的に太陽光照射が行われない状態になった場合には、そ
の時間帯も主として太陽光照射のない時間帯として扱う
ことが許容される。また、一般的な可視光の人工光が照
射されることによって、夜間の暗い状態が中断されるよ
うな時間帯が生じた場合であって、当該時間帯が植物の
生育に影響がない程度の場合に、当該時間帯も、主とし
て太陽光照射のない時間帯として扱うことが許容され
る。しかし、要すれば、太陽光照射時間帯を一律に日中
として管理することも許容される。さらに要すれば、日
中から主として太陽光照射のない時間帯へ移行する際
に、第3の工程が開始されるまでに多少の空白時間帯が
できることも許容される。
【0019】そうして、第2の工程において、長日植物
に照射される太陽光は、光質変換体を透過する際に、光
質変換されて赤色光が低減して遠赤色光が相対的に多く
含まれた光となる。
【0020】第3の工程について 第3の工程は、主
として太陽光照射のない時間帯において、光合成有効光
量子束密度が0.1μmol・m−2・s−1より大き
くて、かつ、赤色/遠赤色の光量子密度の比が1より小
さな人工光を長日植物に照射する工程である。また、
「人工光」とは、人為的に造られた光または人為的に制
御された自然界に発生した光をいい、一般的には人工光
源によって発生させることができる。赤色/遠赤色の光
量子束密度の比が1より小さな人工光を得る人工光源は
どのようなものであってもよいが、蛍光ランプ、メタル
ハライドランプや発光ダイオードなどが好適である。蛍
光ランプは、ガラスバルブの内面に配設される蛍光体層
を構成する蛍光体の種類によって様々な分光分布を呈す
る発光を得ることができ、もちろん上記の条件を満足す
る人工光を容易に発生させることができる。また、発光
ダイオードは、半導体の材料組成に応じて様々な分光分
布を呈する発光を得ることができる。
【0021】次に、本発明の作用について説明する。本
発明は、日中および夜間に遠赤色光の多い光照射を行な
うので、季節の如何にかかわらず、したがって秋まき越
冬栽培、春まき栽培、夏まき栽培のいずれであっても、
長日植物の生育たとえば切り花長および節間が長くな
り、ならびに開花が促進されて、定植から収穫たとえば
採花までの日数が短縮される。その結果、植物栽培施設
の利用率が向上し、冬季における暖房コストを低減する
ことができる。また、人工光を得るための手段たとえば
人工光源の種類が単純に少なくてよいので、初期設備投
資額が少なくなる。
【0022】請求項2の発明の長日植物の栽培方法は、
主として太陽光照射のない時間帯において、周囲温度が
17℃以下のときは光量子束密度が0.1μmol・m
・s−1より大きい人工光であって、かつ、主とし
て赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より小さな第1
の人工光を長日植物に照射し、周囲温度25℃以上のと
きは光合成有効光量子束密度が0.1μmol・m−2
・s−1より大きい主として波長400〜500nmの
第2の人工光を長日植物に照射し、周囲温度が17〜2
5℃のときは主として第1および第2の人工光を長日植
物に照射する第2の光照射工程と;を具備していること
を特徴としている。
【0023】本発明は、周囲温度に応じて長日植物の光
照射条件を変化させるようにした構成を規定している。
すなわち、主として太陽光照射のない時間帯、代表的に
は夜間に人工光を照射する工程を、周囲温度により3つ
に区分して光照射条件を変化させるものである。
【0024】第1の区分は、周囲温度17℃以下のとき
であり、これは主として冬季に相当する。この季節に
は、長日植物が低温のため、生育が抑制されるととも
に、開花が遅れる傾向にある。第2の区分は、周囲温度
25℃以上のときであり、主として夏季に相当する。こ
の季節には、長日植物の花芽分化作用が活発になり、草
丈が短いにもかかわらず開花が促進される傾向にある。
第3の区分は、周囲温度が17〜25℃のときであり、
第1および第2の区分の中間に位置する主として秋季
(および春季)に相当する。この季節は、長日植物の生
育、開花に特段の傾向が認められない。
【0025】次に、人工光について説明する。第1の人
工光は、請求項1における人工光と同様な構成である。
これに対して、第2の人工光は、主として波長400〜
500nmの光であれば、どのような構成であってもよ
いが、たとえば蛍光ランプや発光ダイオードなどを用い
て得ることができる。そして、第1の区分である周囲温
度17℃以下のとき(冬季)には、第1の人工光が長日
植物に照射される。第2の区分である周囲温度25℃以
上のとき(夏季)には、第2の人工光が照射される。第
3の区分である周囲温度17〜25℃のとき(秋季・春
季)には、第1および第2の人工光が照射される。
【0026】また、本発明において、日中の光照射条件
は問わない。すなわち、光質変換しない自然光で光照射
されるようにしてもよいし、請求項1におけるように光
質変換した太陽光を照射してもよい。
【0027】本発明の作用について説明する。冬季の低
温期には、主として夜間に、赤色光に比較して遠赤色光
の強い光を照射するにより、長日植物の生育が促進さ
れ、また開花が早くなる。そのため、秋まきの長日植物
を越冬栽培して、冬季から春季にかけて草丈が長くて、
花が大きい上質な切り花に育成して、出荷することが可
能になる。
【0028】また、夏季の高温期には、主として夜間に
青色光を照射することで、花芽分化作用が抑制されるの
で、シェードを掛けなくても草丈が短い状態での花芽形
成が行なわれなくなり、春季・秋季と同様に草丈が長い
切り花を得ることができる。そのため、本発明によれ
ば、春まきの長日植物を夏季から秋季にかけても、草丈
が長くて、花が大きい上質な切り花に育成して、出荷す
ることが可能になる。
【0029】さらに、秋季(春季)の中温期には、主と
して夜間に赤色光に比較して遠赤色光の強い光と青色光
とを照射するので、バランスのとれた光照射が行なわれ
て、草丈および花の大きさを良好に育成することができ
る。そのため、夏まきの長日植物を秋季から冬季にかけ
て草丈が長くて、花が大きい上質な切り花に育成して、
出荷することが可能になる。
【0030】請求項3の発明の長日植物の栽培方法は、
赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より小さくなるよ
うに太陽光を光質変換する被覆体を配設した植物栽培施
設内に定植した長日植物を配置する第1の工程と;日中
において、被覆体を透過した太陽光を長日植物に照射す
る第2の工程と;主として太陽光照射のない時間帯にお
いて、周囲温度が17℃以下のときは光量子束密度が
0.1μmol・m ・s−1より大きい人工光であ
って、かつ、主として赤色/遠赤色の光量子束密度の比
が1より小さな第1の人工光を長日植物に照射し、周囲
温度25℃以上のときは光量子束密度が0.1μmol
・m−2・s−1より大きい主として波長400〜50
0nmの第2の人工光を長日植物に照射し、周囲温度が
17〜25℃のときは主として第1および第2の人工光
を長日植物に照射する第3の光照射工程と;を具備して
いることを特徴としている。
【0031】本発明は、周囲温度に応じて長日植物の主
として夜間における光照射条件を変化させるようにした
構成を規定している点で、請求項2と同様であるが、日
中の光照射条件についても規定している。すなわち、請
求項2の主として夜間の光照射に加えて、太陽光照射の
ある日中の時間帯には、請求項1におけると同様に、光
質変換により赤色光に比較して遠赤色光の強い光を長日
植物に照射する。
【0032】本発明の作用について説明する。冬季の低
温期には、日中および夜間にわたり、赤色光に比較して
遠赤色光が強い光を照射することにより、長日植物の生
育が促進され、また開花が早くなる。そのため、秋まき
の長日植物を越冬栽培して、冬季から春季にかけて草丈
が長くて、花が大きい上質な切り花に育成して、出荷す
ることが可能になる。
【0033】また、夏季の高温期には、日中赤色光に比
較して遠赤色光が強い光を照射することにより、長日植
物が良好に生育し、夜間には青色光を照射することで、
花芽分化作用が抑制されるので、シェードを掛けなくて
も草丈が短い状態での花芽形成が行なわれなくなり、夏
季から秋季にかけて草丈が長い状態に育成し、しかも、
花芽分化時期を調整しながら開花させることができる。
そのため、春まきの長日植物を夏季から秋季にかけて草
丈が長くて、秋季(春季)と同じように花が大きい上質
な切り花に育成して、出荷することが可能になる。
【0034】さらに、秋季(春季)の中温期には、日中
および夜間にわたり赤色光に比較して遠赤色光が強い光
を照射することにより、長日植物の生育が促進されると
ともに、夜間には加えて主として青色光も照射するの
で、バランスのとれた光照射が行なわれて、草丈および
花の大きさを良好に育成することができる。そのため、
夏まきの長日植物を秋季から冬季にかけて草丈が長く
て、花が大きい上質な切り花に育成して、出荷すること
が可能になる。
【0035】請求項4の発明の植物栽培施設は、長日植
物を収容する施設構体と;施設構体内の長日植物を包囲
するように施設構体に配設されるとともに、赤色/遠赤
色の光量子束密度の比が1より小さくなるように太陽光
を光質変換する被覆体と;光合成有効光量子束密度が
0.1μmol・m−2・s−1より大きくて、かつ、
赤色/遠赤色の光量子密度の比が1より小さな人工光を
長日植物に照射するように施設構体に配設された人工光
源と;を具備していることを特徴としている。
【0036】本発明は、請求項1の発明の実施に好適な
植物栽培施設の構成を規定している。本発明において、
「施設構体」とは、長日植物を収容するための空間を画
成する構造体であり、光透過性の部材からなる壁面がな
い枠組体や、透光性パネルやシート状の被覆体を枠組に
組み付けてなる温室(ハウス)構造体などが該当する。
枠組体は、金属パイプやアルミニウムなどの押出し形枠
を組んで形成したものや複数の合成樹脂管を弾力に抗し
て湾曲させて長手方向に離間してトンネル状に敷設した
いわゆるプラスチックトンネルなどであることを許容す
る。
【0037】「被覆体」とは、空間を隔てて植物栽培施
設内に収容した長日植物を包囲する部材を意味する。ま
た、被覆体は、施設構体を覆うか、または施設構体に嵌
め込むように配設されて温室を構成してもよいし、温室
内において長日植物を室内に取り付ける蚊帳のような袋
体状をなしているなど多様な構造であることを許容す
る。さらに、本発明において、被覆体は、赤色/遠赤色
の光量子束密度の比が1より小さくなるように太陽光を
光質変換する機能を備えている。さらにまた、被覆体の
内部の温度が所定より上昇するときには、包囲体の一部
を変位させたり、換気扇を配設したりすることにより、
内部の換気を行なうように構成することができる。
【0038】次に、人工光源は、赤色/遠赤色の光量子
密度の比が1より小さな人工光を放射し、かつ、光量子
束密度が0.1μmol・m−2・s−1より大きい光
を長日植物に照射できれば、それ以上は特段限定されな
い。この条件を満足し得る人工光源として、たとえば以
下の構成を採用することができる。
【0039】すなわち、人工光源を蛍光ランプにより構
成する場合、鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体からな
り、波長740nmに発光ピークを有する遠赤色発光を
行なう蛍光体層を備えた蛍光ランプを用いることができ
る。上記の蛍光体は、一般式がLiAl:Feであ
る。なお、蛍光体粒子の表面にMgO、CaO、Sr
O、BaOおよびYのグループから選択された一
種または複数種の金属酸化物微粒子を質量比で0.01
〜1.0%付着させることにより、光束維持率を向上さ
せることができる。上記の構成に代えて一般式Gd
12:Cr蛍光体を含む蛍光体層を備えた蛍光ラ
ンプを用いることができる。
【0040】また、人工光源を発光ダイオードにより構
成する場合、アルミニウム・インジウム・ガリウムナイ
トライドからなる4元混晶で、波長600〜700nm
の範囲内に発光する発光ダイオード素子(チップ)具備
した発光ダイオードを用いることができる。
【0041】さらに、人工光源の配置は、長日植物を主
として遠赤色光で照射するように配設されていれば、そ
れ以上は特段限定されない。したがって、包囲体の内外
いずれに配置してもよいが、包囲体の内部に配置した方
が包囲体を透過する際の光の損失を生じないとともに、
長日植物に近いため、照射照度を高くして、照射効率を
向上させることができるので、好適である。また、人工
光源は、蛍光ランプ、メタルハライドランプおよび発光
ダイオードなどどのような光源であってもよいが、コス
トの面で現在は蛍光ランプが経済的である。蛍光ランプ
の場合、比較的栽培規模の小さい植物栽培施設であれ
ば、電球形蛍光ランプの方が使いやすいが、栽培規模が
大きければ、直管形蛍光ランプなどを用いると効果的で
ある。特に電球形蛍光ランプは、ねじ込み形ランプソケ
ットを取り付け、当該ソケットに電球形蛍光ランプの口
金をねじ込むだけで配設できるので、植物栽培装置の構
造および取扱いがすこぶる簡単、かつ、容易になる。
【0042】そうして、本発明においては、施設構体内
に収容された長日植物を包囲体で被覆して太陽光を光質
変換するので、簡単な構造で、継続的に、しかも、安価
に光質変換できる。また、人工光源は、主として遠赤色
光を放射するものを配設するだけでよいので、安価にで
きる。したがって、本発明の植物栽培装置は、全体とし
て初期設備投資が少なくて済む。なお、本発明の植物栽
培装置は、請求項2の発明を実施する際に効果的である
が、それ以外の栽培方法に対して使用することができ
る。
【0043】請求項5の植物栽培施設は、長日植物を収
容する施設構体と;施設構体内の長日植物を包囲するよ
うに施設構体に配設されるとともに、赤色/遠赤色の光
量子束密度の比が1より小さくなるように太陽光を光質
変換する被覆体と;光量子束密度が0.1μmol・m
−2・s−1より大きくて、かつ、赤色/遠赤色の光量
子密度束の比が1より小さな人工光を長日植物に照射す
るように施設構体に配設された第1の人工光源と;光量
子束密度が0.1μmol・m−2・s−1より大きい
主として波長400〜500nmの第2の人工光を長日
植物に照射するように施設構体に配設された第2の人工
光源と;を具備していることを特徴としている。
【0044】本発明は、請求項2の発明の実施に好適な
植物栽培施設の構成を規定している。波長400〜50
0nmの人工光は、青色光であるが、蛍光ランプ、メタ
ルハライドランプ、発光ダイオードなどの既知の光源を
用いることができる。この条件を満足する人工光源とし
て、たとえば以下の構成を採用することができる。
【0045】すなわち、第2の人工光源を蛍光ランプに
より構成する場合、ユーロピウム付活ストロンチウム、
カルシウム、バリウムリン酸塩またはユーロピウム付活
バリウム、マグネシウムアルミン酸塩からなり、波長4
00〜500nmの範囲に発光のピークを有する青色発
光蛍光体を含んだ蛍光体層を備えた蛍光ランプを用いる
ことができる。
【0046】また、第2の人工光源を発光ダイオードに
より構成する場合、インジウム・ガリウムナイトライド
からなる3元混晶で、波長400〜500nmの範囲内
に発光する発光ダイオード素子(チップ)を具備した発
光ダイオードを用いることができる。
【0047】なお、本発明の植物栽培装置は、請求項2
の発明を実施する際に効果的であるが、それ以外の栽培
方法に対して使用することができる。
【0048】請求項6の発明の植物栽培施設は、長日植
物を収容する施設構体と;施設構体内の長日植物を包囲
するように施設構体に配設されるとともに、赤色/遠赤
色の光量子束密度の比が1より小さくなるように太陽光
を光質変換する被覆体と;光量子束密度が0.1μmo
l・m−2・s−1より大きくて、かつ、赤色/遠赤色
の光量子束密度の比が1より小さな人工光を長日植物に
照射するように施設構体に配設された第1の人工光源
と;波長400〜500nmの範囲内の第1の発光およ
び波長600〜700nmの範囲内の第2の発光を実質
的に含むとともに、第1の発光の光量子束の積分値が第
2の発光の光量子束の積分値より大きい人工光を放射す
るように施設構体に配設された第3の人工光源と;を具
備していることを特徴としている。
【0049】日長時間が一定以上になると開花するトル
コギキョウなどの長日植物の開花を抑制して出荷時期を
調節する場合、従来は、暗幕などのシェードをハウス全
体に掛けて日長時間を短くしている。ところが、たとえ
ば500mあるハウスの全体に暗幕を掛ける作業は、
人間にとって非常に重労働である。
【0050】本発明は、シェード掛けの作業をしないで
開花時期を遅らせるのに好適な構成を規定している。す
なわち、第2の人工光源から波長400〜500nmの
範囲の光量子束の積分値を波長600〜700nmの範
囲の光量子束の積分値より大きくした光を放射して長日
植物に照射する。この条件を満足する人工光源として、
たとえば以下の構成を採用することができる。
【0051】すなわち、第3の人工光源を蛍光ランプに
より構成する場合、ユーロピウム付活ストロンチウム、
カルシウム、バリウムリン酸塩またはユーロピウム付活
バリウム、マグネシウムアルミン酸塩からなり、波長4
00〜500nmの範囲に発光のピークを有する青色発
光蛍光体と、ユーロピウム付活酸化イットリウムまたは
ユーロピウム、マグネシウム、チタン付活硫酸イットリ
ウムまたはマンガン付活フロロゲルマン酸マグネシウム
からなり、波長600〜700nmの範囲に発光のピー
ク有する赤色発光蛍光体とを含んだ蛍光体層を備えた蛍
光ランプを用いることができる。
【0052】また、第3の人工光源を発光ダイオードに
より構成する場合、インジウム・ガリウムナイトライド
からなる3元混晶で、波長400〜500nmの範囲内
に発光する第1の発光ダイオード素子(チップ)と、ア
ルミニウム・インジウム・ガリウムナイトライドからな
る4元混晶で、波長600〜700nmの範囲内に発光
する第2の発光ダイオード素子(チップ)とを具備した
光源を用いることができる。なお、第1および第2の発
光ダイオード素子(チップ)は、共通のレンズ内に埋設
された見かけ上一つの素子を構成しているものであって
もよいし、互いに分離したレンズに埋設された見かけ上
複数の素子を構成している高原であってもよい。
【0053】そうして、本発明においては、上記の構成
により、開花時期を効果的に遅らせることができる。ま
た、暗幕などのシェードを掛ける作業を回避できるの
で、作業が容易になる。なお、本発明の植物栽培装置
は、以上説明したように第3の人工光源を用いること
で、開花時期を遅らせる場合に効果的であるが、第1の
人工光源を用いることで、請求項1に規定する生育を促
進し、開花を早くする目的の栽培方法に使用することも
できる。
【0054】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。
【0055】図1ないし図5は、本発明の長日植物の栽
培方法の一実施形態ならびに植物栽培施設の第1の実施
形態および比較例を示し、図1は植物栽培施設の概念
図、図2は被覆体の分光透過率特性を示すグラフ、図3
は人工光の分光分布特性を示すグラフ、図4は比較例1
の分光分布特性を示すグラフ、図5は比較例2の分光分
布特性を示すグラフである。図1において、Hは植物栽
培施設、Fは栽培ベッド、Pは長日植物である。
【0056】まず、植物栽培施設Hについて説明する。
植物栽培施設Hは、施設構体1、被覆体2、人工光源
3、X、Yからなる。施設構体1は、枠組体からなる。
そして、各人工光源3、X、Yに対応する複数の試験区
に区画され、各試験区は、光反射性シート(商品名:シ
ルバーポリフィルム)5で区切られている。
【0057】被覆体2は、赤色光の透過率を抑制するよ
うにした光質変換フィルムからなり、図2に示すような
分光透過率特性を有しているとともに、外側から施設構
体1を包囲している。すなわち、被覆体2の分光透過率
特性は、波長600〜700nmの範囲の透過率が低下
している。このため、この被覆体2を透過する太陽光
は、赤色光の光量子束密度が遠赤色光のそれより小さく
なる。したがって、被覆体2を透過する太陽光の赤色/
遠赤色の光量子束密度の比は1未満になる。
【0058】人工光源3は、遠赤色発光の電球形蛍光ラ
ンプで、図3に示すような分光分布特性を有していると
ともに、被覆体2の内部の上方に取付材4によって下向
きに配設されている。上記の電球形蛍光ランプは、その
蛍光体層が鉄付活アルミン酸リチウム蛍光体からなり、
波長740nmに発光ピークを有する遠赤色発光を行な
う。人工光源3の分光分布特性は、波長600〜700
nmの範囲の光量子束より波長700〜800nmの範
囲の光量子束の方が大きくなっている。したがって、人
工光源3の赤色/遠赤色の光量子束密度の比は1未満に
なる。また、人工光源3は、遠赤色光の光合成有効光量
子束密度が0.1μmol・m−2・s −1より大きく
なるように配設されている。
【0059】栽培ベッドFは、被覆体2の内部におい
て、人工光源3の下方に配置されている。
【0060】長日植物Pは、植木鉢内に定植されたもの
を栽培ベッドF内に整列配置され、日中は被覆体2と透
過した太陽光によって光照射され、その他の時間帯には
人工光源3により光照射される。
【0061】以下、実験結果について説明する。
【0062】まず、実験仕様を以下に示す。 1.被覆体2、人工光源3(本発明)、X(比較例
1)、Y(比較例2)の仕様 (1)被覆体2 :赤色光透過抑制フィルム(三井化学
(株)製、SXE−4形)、光量子束密度の比は0.73 (2)人工光源3:遠赤色光放射電球形蛍光ランプ(東
芝ライテック(株)製)、分光分布特性は図3のとおり。 (3)人工光源X:赤色光放射電球形蛍光ランプ(東芝
ライテック(株)製)、分光分布特性は図4のとおり。 (4)人工光源Y:青色光放射電球形蛍光ランプ(東芝
ライテック(株)製)、分光分布特性は図5のとおり。 2.実験条件 (1)長日植物:シュッコンカスミソウ(ブリストフェ
アリー) (2)実験方法 (2−1)昼/夜温(6:00〜18:00/18:0
0〜6:00)が17/12℃、24/19℃、30/
25℃の3段階の栽培温度と、上記3種類の人工光源
3、X、Yとを組み合わせて、光照射区を9つ設けた。 (2−2)4月18日に5号鉢に1株づつ定植して3本
仕立てにし、1光照射区に10株づつ供試した。各人工
光源3、Z、Yは、それぞれ縦105cm×横70cm
×高さ115cmの被覆体2で包囲した枠内に1灯づ
つ、床面から90cmの高さに設置した。 (2−3)第2の工程:午前9.00〜午後5時まで自然光
下で栽培した。 (2−4)第3の工程:午後5時から翌朝の9時まで人
工光源3、X、Yで光照射して、24時間日長とした。 (2−5)5月14日に実験を開始し、光照射開始後2
0週目の10月2日に打ち切った。 3.実験結果 以下、図6ないし図11を参照して、実験結果を説明す
る。
【0063】図6ないし図11は、本発明の長日植物の
栽培方法の第1の実施形態における実験結果を比較例1
および2のそれと比較しながら示し、図6は草丈を示す
グラフ、図7は開花率を示すグラフ、図8は草丈および
開花率を同時に示すグラフ、図9は生育温度条件と切り
花長の関係を示すグラフ、図10は生育温度条件と花の
重さの関係を示すグラフ、図11は生育温度条件と茎径
の関係を示すグラフである。 (1)草丈:図6に示すような結果が得られた。なお、
図中、曲線Aは本発明、曲線Bは比較例1、曲線Cは比
較例2、をそれぞれ示す。図から明らかなように、本発
明によれば、草丈が3週目から比較例1、2に比較して
顕著に生育を開始して、第16週目辺りで約100cm
に達した。
【0064】これに対して、比較例1は、比較例2に比
較すれば、草丈が10週目辺りから成長が顕著になる
が、第15週目辺りで生育が停止して、40cmにすぎ
なかった。
【0065】また、比較例2は、非常に生育が抑制さ
れ、実験終了時でも約20cmに止まった。 (2)開花枝率:図7に示すような結果が得られた。各
曲線A、B、Cは図6と同じ意味である。図から明らか
なように、本発明によれば、第1週目から一部開花しだ
し、その後順次開花して、約15週目にはほぼ100%
開花した。が比較例1、2の開花は顕著に遅れた。な
お、比較例2は、最後まで開花枝率が殆ど0%であっ
た。回家事の草丈と開花枝率を合わせて示すと、図8の
とおりとなる。 (3)次に、生育温度条件と切り花長、切り花の重さ、
茎径との関係について実験結果を図9ないし図11を参
照して説明する。
【0066】切り花長、花の重さおよび茎径は、いずれ
も17℃/12℃、24℃/19℃、30℃/25℃の
順で低下して、生育温度が低い方がよく生育した。その
差は、切り花の重さ、切り花長、茎径の順で顕著であっ
た。
【0067】図12ないし図14は、本発明の植物栽培
施設の第2の実施形態における第1の人工光源および第
2の人工光源の分光分布特性を説明し、図12は第1の
人工光源の分光分布特性を示すグラフ、図13は第3の
人工光源の分光分布特性のうち、波長400〜500n
mの範囲を示すグラフ、図14は同じく波長600〜7
00nmの範囲を示すグラフである。本実施形態は、請
求項6に相当するもので、各光源を発光ダイオードによ
って構成している。
【0068】すなわち、第1の人工光源は、図12に示
すように、発光のピークが730nmであり、アルミニ
ウム・インジウム・ガリウムナイトライドの4元混晶か
らなる発光ダイオードによって構成されている。
【0069】また、第2の人工光源は、図13に示すよ
うに、発光のピークが445nmであり、インジウム・
ガリウムナイトライドの3元混晶からなる第1の発光ダ
イオードと、図14に示すように、発光のピークが66
0nmであり、アルミニウム・インジウム・ガリウムナ
イトライドの4元混晶からなる第2の発光ダイオードと
によって構成されている。
【0070】
【発明の効果】請求項1の発明によれば、赤色/遠赤色
の光量子束密度の比が1より小さくなるように太陽光を
光質変換する被覆体を配設した植物栽培施設内に定植し
た長日植物を配置して、日中において、被覆体を透過し
た太陽光を長日植物に照射し、主として夜間において、
光量子束密度が0.1μmol・m ・s−1より大
きくて、かつ、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1よ
り小さな人工光を長日植物に照射することにより、比較
的少ない設備投資でも長日植物に属する花卉類などの生
育および開花を栽培季節にかかわらず促進させる長日植
物の栽培方法を提供することができる。
【0071】請求項2の発明によれば、主として夜間に
おいて、周囲温度が17℃以下のときは光量子束密度が
0.1μmol・m−2・s−1より大きい人工光であ
って、かつ、主として赤色/遠赤色の光量子束密度の比
が1より小さな第1の人工光を長日植物に照射し、周囲
温度25℃以上のときは光量子束密度が0.1μmol
・m−2・s−1より大きい主として波長400〜50
0nmの第2の人工光を長日植物に照射し、周囲温度が
17〜25℃のときは主として第1および第2の人工光
を長日植物に照射することにより、日中の光照射が太陽
光を光質変換されているといないとににかかわらず、長
日植物の生育および開花を季節に応じて最適に制御でき
る長日植物の栽培方法を提供することができる。
【0072】請求項3の発明によれば、赤色/遠赤色の
光量子束密度の比が1より小さくなるように太陽光を光
質変換する被覆体を配設した植物栽培施設内に定植した
長日植物を配置し、日中において、被覆体を透過した太
陽光を長日植物に照射し、主として夜間において、周囲
温度が17℃以下のときは光量子束密度が0.1μmo
l・m−2・s−1より大きい人工光であって、かつ、
主として赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より小さ
な第1の人工光を長日植物に照射し、周囲温度25℃以
上のときは光量子束密度が0.1μmol・m−2・s
−1より大きい主として波長400〜500nmの第2
の人工光を長日植物に照射し、周囲温度が17〜25℃
のときは主として第1および第2の人工光を長日植物に
照射することにより、長日植物の生育および開花を季節
に応じて最適に制御できる長日植物の栽培方法を提供す
ることができる。
【0073】請求項4の発明によれば、施設構体と、そ
の内部の長日植物を包囲するように施設構体に配設され
るとともに、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より
小さくなるように太陽光を光質変換する被覆体と、光量
子束密度が0.1μmol・m−2・s−1より大きく
て、かつ、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より小
さな人工光を長日植物に照射するように施設構体に配設
された人工光源とを具備していることにより、比較的少
ない設備投資でも長日植物に属する花卉類などの生育お
よび開花を栽培季節にかかわらず促進させる植物栽培施
設を提供することができる。
【0074】請求項5の発明によれば、施設構体と、そ
の内部の長日植物を包囲するように施設構体に配設され
るとともに、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より
小さくなるように太陽光を光質変換する被覆体と、光量
子束密度が0.1μmol・m−2・s−1より大きく
て、かつ、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より小
さな人工光を長日植物に照射するように施設構体に配設
された第1の人工光源と、光量子束密度が0.1μmo
l・m−2・s−1より大きい主として波長400〜5
00nmの第2の人工光を長日植物に照射するように施
設構体に配設された第2の人工光源とを具備しているこ
とにより、請求項2の発明の実施に最適な植物栽培施設
を提供することができる。
【0075】請求項6の発明によれば、施設構体と、そ
の内部の長日植物を包囲するように施設構体に配設され
るとともに、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より
小さくなるように太陽光を光質変換する被覆体と、光量
子束密度が0.1μmol・m−2・s−1より大きく
て、かつ、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より小
さな人工光を長日植物に照射するように施設構体に配設
された第1の人工光源と、波長400〜500nmの範
囲内の第1の発光および波長600〜700nmの範囲
内の第2の発光を実質的に含むとともに、第1の発光の
光量子束の積分値が第2の発光の光量子束の積分値より
大きい人工光を放射するように施設構体に配設された第
3の人工光源とを具備していることにより、所望の時期
に長日植物の生育と開花を抑制して出荷時期を制御する
植物栽培施設を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の長日植物の栽培方法の一実施形態なら
びに植物栽培施設の第1の実施形態および比較例を示す
植物栽培施設の概念図
【図2】同じく被覆体の分光透過率特性を示すグラフ
【図3】同じく人工光の分光分布特性を示すグラフ
【図4】同じく比較例1の分光分布特性を示すグラフ
【図5】同じく比較例2の分光分布特性を示すグラフ
【図6】本発明の長日植物の栽培方法の第1の実施形態
における実験結果の草丈を比較例1および2のそれと比
較しながら示すグラフ
【図7】同じく開花枝率を示すグラフ
【図8】同じく草丈および開花枝率を同時に示すグラフ
【図9】同じく生育温度条件と切り花長の関係を示すグ
ラフ
【図10】同じく生育温度条件と切り花の重さの関係を
示すグラフ
【図11】同じく生育温度条件と茎径の関係を示すグラ
【図12】本発明の植物栽培施設の第2の実施形態にお
ける第1の人工光源の分光分布特性を示すグラフ
【図13】同じく第3の人工光源の分光分布特性のう
ち、波長400〜500nmの範囲を示すグラフ
【図14】同じく波長600〜700nmの範囲を示す
グラフ
【符号の説明】
1…施設構体、2…被覆体、3…人工光源、F…栽培ベ
ッド、H…植物栽培施設、P…長日植物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉村 正久 宮城県名取市名取が丘二丁目9番4号 (72)発明者 勝田 敬子 宮城県仙台市若林区五十人町53番5号 (72)発明者 森山 厳與 東京都品川区東品川四丁目3番1号東芝ラ イテック株式会社内 Fターム(参考) 2B022 DA08 2B024 DA04

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より
    小さくなるように太陽光を光質変換する被覆体を配設し
    た植物栽培施設内に定植した長日植物を配置する第1の
    工程と;日中において、被覆体を透過した太陽光を長日
    植物に照射する第2の工程と;主として太陽光照射のな
    い時間帯において、光合成有効光量子束密度が0.1μ
    mol・m−2・s−1より大きくて、かつ、赤色/遠
    赤色の光量子密度の比が1より小さな人工光を長日植物
    に照射する第3の工程と;を具備していることを特徴と
    する長日植物の栽培方法。
  2. 【請求項2】主として太陽光照射のない時間帯におい
    て、周囲温度が17℃以下のときは光量子束密度が0.
    1μmol・m−2・s−1より大きい人工光であっ
    て、かつ、主として赤色/遠赤色の光量子束密度の比が
    1より小さな第1の人工光を長日植物に照射し、周囲温
    度25℃以上のときは光量子束密度が0.1μmol・
    −2・s−1より大きい主として波長400〜500
    nmの第2の人工光を長日植物に照射し、周囲温度が1
    7〜25℃のときは主として第1および第2の人工光を
    長日植物に照射する光照射工程を具備していることを特
    徴とする長日植物の栽培方法。
  3. 【請求項3】赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より
    小さくなるように太陽光を光質変換する被覆体を配設し
    た植物栽培施設内に定植した長日植物を配置する第1の
    工程と;日中において、被覆体を透過した太陽光を長日
    植物に照射する第2の工程と;主として太陽光照射のな
    い時間帯において、周囲温度が17℃以下のときは光量
    子束密度が0.1μmol・m−2・s−1より大きい
    人工光であって、かつ、主として赤色/遠赤色の光量子
    束密度の比が1より小さな第1の人工光を長日植物に照
    射し、周囲温度25℃以上のときは光量子束密度が0.
    1μmol・m −2・s−1より大きい主として波長4
    00〜500nmの第2の人工光を長日植物に照射し、
    周囲温度が17〜25℃のときは主として第1および第
    2の人工光を長日植物に照射する第3の光照射工程と;
    を具備していることを特徴とする長日植物の栽培方法。
  4. 【請求項4】長日植物を収容する施設構体と;施設構体
    内の長日植物を包囲するように施設構体に配設されると
    ともに、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より小さ
    くなるように太陽光を光質変換する被覆体と;光量子束
    密度が0.1μmol・m−2・s−1より大きくて、
    かつ、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より小さな
    人工光を長日植物に照射するように施設構体に配設され
    た人工光源と;を具備していることを特徴とする植物栽
    培施設。
  5. 【請求項5】長日植物を収容する施設構体と;施設構体
    内の長日植物を包囲するように施設構体に配設されると
    ともに、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より小さ
    くなるように太陽光を光質変換する被覆体と;光量子束
    密度が0.1μmol・m−2・s−1より大きくて、
    かつ、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より小さな
    人工光を長日植物に照射するように施設構体に配設され
    た第1の人工光源と;光量子束密度が0.1μmol・
    −2・s−1より大きい主として波長400〜500
    nmの第2の人工光を長日植物に照射するように施設構
    体に配設された第2の人工光源と;を具備していること
    を特徴とする植物栽培施設。
  6. 【請求項6】長日植物を収容する施設構体と;施設構体
    内の長日植物を包囲するように施設構体に配設されると
    ともに、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より小さ
    くなるように太陽光を光質変換する被覆体と;光量子束
    密度が0.1μmol・m−2・s−1より大きくて、
    かつ、赤色/遠赤色の光量子束密度の比が1より小さな
    人工光を長日植物に照射するように施設構体に配設され
    た第1の人工光源と;光量子束密度が0.1μmol・
    −2・s−1より大きい主として波長400〜500
    nmの範囲内の第1の発光および波長600〜700n
    mの範囲内の第2の発光を実質的に含むとともに、第1
    の発光の光量子束の積分値が第2の発光の光量子束の積
    分値より大きい人工光を放射するように施設構体に配設
    された第3の人工光源と;を具備していることを特徴と
    する植物栽培施設。
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