JP5779677B2 - 植物栽培方法及び植物栽培装置 - Google Patents

Description

本発明は、植物栽培方法及び植物栽培装置に関する。より詳しくは、植物に人工光および太陽光を照射して生長を促進させる植物栽培方法及び植物栽培装置に関する。

従来、植物栽培において、植物苗に人工光を照射して育苗を促す技術が取り入れられている。植物の生長を促進することで、栽培期間を短縮して、同一場所での収穫回数を増やすことができる。また、同じ栽培期間であっても、植物をより大きく生長させることができれば、収穫量を増やすことができる。

人工光の照射を利用した植物栽培方法として、例えば特許文献１には、植物を緑色光と白色光で交互に照射するように構成した植物の照射装置が開示されている。この照射装置は、波長５００〜５７０ｎｍの緑色光と３００〜８００ｎｍの白色光とで交互に照射することにより昼夜の変化を構成し、植物の転流作用を円滑にして植物の育成を図るものである。

また、例えば特許文献２には、青色光（４００〜４８０ｎｍ）を放射する発光ダイオードと赤色光（６２０〜７００ｎｍ）を放射する発光ダイオードを同時もしくは交互に点灯することにより、植物の培養、生育、栽培及び組織培養のための光エネルギーを照射する植物栽培用光源が開示されている。この植物栽培用光源は、葉緑素の光吸収ピーク（４５０ｎｍ付近及び６６０ｎｍ付近）に一致する波長の光のみを照射することによって、エネルギー効率良く植物を栽培しようとするものである。なお、特許文献２における青色光と赤色光の交互点灯とは高い周波数での点滅照射を意味すると考えられる（段落「０００６」参照）。

特開平６−２７６８５８号公報 特開平８−１０３１６７号公報

従来、人工光の照射を利用して植物を栽培する場合に、エネルギー効率を向上させるため、人工光に加えて太陽光も利用する場合がある。具体的には、例えば、ビニールハウス内に人工光を植物に照射する照明を設置し、人工光とビニールハウス内に導入された太陽光とを利用して植物を栽培する方法が挙げられる。
しかし、従来の技術では、人工光と太陽光とを併用して植物を栽培した場合、十分な生長促進効果が得られなかった。

本発明は、以上の問題点を解決し、人工光と太陽光とを植物に照射して十分に生長を促進させることができるとともに、優れたエネルギー効率が得られる植物栽培方法及び植物栽培装置を提供することを課題とする。

本発明者らは、上記の課題を解決すべく鋭意検討を行った。
その結果、太陽光を植物に照射する手順と、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行うことで、人工光と太陽光とを植物に照射して十分に生長を促進させることができるとともに、優れたエネルギー効率が得られることを見出し、本発明を想到した。
すなわち本願発明は下記に関する。

（１）本発明の一態様に係る植物栽培方法は、太陽光を植物に照射する手順と、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行う。
（２）本発明の一態様に係る植物栽培方法は、太陽光を植物に照射する手順と、前記太陽光が不足している時に人工光を植物に照射する手順とを含み、人工光を植物に照射する手順において、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行う。

（３）上記（１）または（２）に記載の植物栽培方法では、前記太陽光を植物に照射する手順の次に、前記赤色光を植物に照射する手順を行ってもよい。
（４）上記（１）または（２）に記載の植物栽培方法では、前記太陽光を植物に照射する手順の次に、前記青色光を植物に照射する手順を行ってもよい。
（５）上記（１）または（２）に記載の植物栽培方法では、前記赤色光を植物に照射する手順の次に、前記太陽光を植物に照射する手順を行ってもよい。
（６）上記（１）または（２）に記載の植物栽培方法では、前記青色光を植物に照射する手順の次に、前記太陽光を植物に照射する手順を行ってもよい。

（７）本発明の一態様に係る植物栽培装置は、植物に太陽光を照射する領域と、赤色光および／または青色光を含む人工光を植物に照射する光照射部と、前記光照射部を制御して、赤色光を植物に照射するステップと、青色光を植物に照射するステップとを一定期間内に別個独立に実行する制御部とを備える。

なお、本発明において、「植物」には、葉菜類、果樹類、穀類及び藻類が少なくとも含まれる。また、本発明にいう「植物」には、緑藻類などの植物プランクトンや、コケ類なども広く包含されるものとする。

本発明の一態様に係る植物栽培方法では、太陽光を植物に照射する手順と、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行うので、人工光と太陽光とを植物に照射して生長を促進させることができるとともに、優れたエネルギー効率が得られる。

以下、本発明を実施するための好適な形態について例を挙げて説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。
「植物栽培装置」
本実施形態の植物栽培装置は、後述する本実施形態の植物栽培方法を実行可能なものである。本実施形態の植物栽培装置は、植物に太陽光を照射する領域と、人工光を植物に照射する光照射部と、光照射部を制御する制御部とを備えている。

植物に太陽光を照射する領域は、栽培する植物に太陽光が直接または間接的に照射される場所であればよく、植物を設置可能な屋外または室内の領域が挙げられ、好ましくは、栽培する植物の設置された栽培室内における太陽光の導入される領域が挙げられる。
本実施形態において使用される栽培室は、植物の生長促進効果を向上させることができるように、栽培室内の温度および湿度を空調設備によって所定の範囲に制御できるものであることが好ましい。更に、炭酸ガス濃度を所定の範囲に制御できるものであることが好ましい。

栽培室内に太陽光を導入する手段としては、例えば、栽培室内と屋外との間を仕切る壁および／または天井が、遮光性を有する材料からなるものである場合には、壁および／または天井に設置された透光性材料からなる窓や、太陽光の導光管が挙げられる。また、栽培室内と屋外との間を仕切る壁および／または天井の一部または全部が、シート状の透光性樹脂や板状の透光性樹脂などの透光性材料からなるものである場合、壁および／または天井の透光性材料からなる部分が挙げられる。

光照射部は、赤色光および／または青色光を含む人工光を植物に照射するものであり、エネルギー効率を向上させるために、太陽光が不足している時にのみ人工光を植物に照射するものであることが好ましい。
光照射部から出射される赤色光としては、波長６００〜７３０ｎｍの光が挙げられ、６４５〜６７０ｎｍの波長を中心波長をとする赤色光が好適に用いられる。光照射部から出射される青色光としては、波長４００〜５１５ｎｍの光が挙げられ、中心波長を４５０ｎｍとする青色光が好適に用いられる。赤色光及び青色光は、上記波長を中心波長として所定の波長域を有するものとすることができる。波長域としては、例えば、青色光であれば、４５０±３０ｎｍ、好ましくは４５０±２０ｎｍ、さらに好ましくは４５０±１０ｎｍとである。

光照射部には、赤色光の光源と青色光の光源とが備えられている。赤色光および青色光の光源としては、従来公知のものを用いることができる。光源としては、具体的には、波長選択が容易で、有効波長域の光エネルギーの占める割合が大きい光を放射できる発光ダイオード（ＬＥＤ）や、レーザーダイオード（ＬＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子、直管形及びコンパクト形の蛍光ランプ、電球形蛍光ランプ、高圧放電ランプ、メタルハライドランプなどを用いることができる。光源としてＥＬ素子を用いる場合、有機ＥＬ素子であってもよいし無機ＥＬ素子であってもよい。

上記の光源の中でも特に、発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザーダイオード（ＬＤ）などの光半導体素子は、小型で寿命が長く、材料によって特定の波長で発光し、不要な熱放射がないためエネルギー効率が良く、植物に近接照射しても葉焼け等の障害が起こりにくいものである。このため、光半導体素子を光源として用いた場合、他の光源と比較して、低電力で優れたエネルギー効率が得られるとともに、省スペースの光照射部となる。

赤色光の光源として用いられる発光ダイオードとしては、例えば昭和電工株式会社から製品番号ＨＲＰ−３５０Ｆとして販売されているアルミニウム・ガリウム・インジウム・リン系発光ダイオード（ガリウム・リン系基板、赤色波長６６０ｎｍ）などがある。
また、青色光の光源として用いられる発光ダイオードとしては、インジウム・ガリウム・ナイトライド系（波長４５０ｎｍ）として一般的に販売されているものなどがある。

光半導体素子を光源として用いた光照射部としては、例えば、赤色光半導体素子と青色光半導体素子とを組み合わせて実装したＳＭＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔ Ｄｅｖｉｃｅ）を線状に複数配列してなるＳＭＤライン光源や、赤色光半導体素子あるいは青色光半導体素子のどちらか一方のみを線状あるいは面状に配列した単色ライン光源あるいは単色パネル光源を赤色光用と青色光用のそれぞれ備えたものなどを用いることができる。
光照射部は、上記の光源と、赤色光および／または青色光を選択的に利用するための光学フィルタとを組み合わせたものであってもよい。

制御部は、光照射部を制御して、赤色光を植物に照射するステップと、青色光を植物に照射するステップとを一定期間内に別個独立に実行する（執行法）ものである。なお、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順と、を一定期間内に別個独立に行うことによって植物の生長を促進する植物栽培方法を以下において、「執行法（Shigyo Method）」という場合がある。
本実施形態の植物栽培装置に備えられている制御部は、赤色光の光源または青色光の光源に所定の電流を供給することにより、赤色光の光源と青色光の光源とを別個独立に点灯・消灯させるものである。また、本実施形態においては、制御部によって、赤色光の光源または青色光の光源に供給する電流の大きさを調節することにより、光照射部からの赤色光及び青色光の発光強度を制御できるようになっていることが好ましい。

制御部は、汎用のコンピューターを用いて構成できる。具体的には、例えば、制御部は、メモリやハードディスクなどの記憶装置に予め保持、記憶された制御パターンに基づいて、光源の駆動電流の大きさを調整し、赤色光および／または青色光の発光強度及び照射時間を変化させるものとすることができる。また、制御部は、記憶装置に記憶された制御パターンに基づいて、異なる波長域の光を放射する複数の光源を切り替えて駆動し、出射する光の波長域を変化させるものであってもよい。

「植物栽培方法」
本実施形態の植物栽培方法では、本実施形態の植物栽培装置を用いて、太陽光を植物に照射する手順（以下「太陽光照射ステップ」とも称する）と、赤色光を植物に照射する手順（以下「赤色光照射ステップ」とも称する）と、青色光を植物に照射する手順（以下「青色光照射ステップ」とも称する）とを一定期間内に別個独立に行う（執行法）。

本発明における赤色光を植物に照射する手順では、照射光に赤色光を含んでいれば良く、照射光に含まれる赤色光の強度が６０％以上であれば、照射光に赤色光以外の光、例えば青色光を含んでも良い。本願発明者の検討によると、執行法における赤色光の照射プロセスでは、強度比で３０％程度までは青色光の混入を許容し、この許容範囲までは植物の生育を高める効果が見られる。なお、執行法の効果を高めるためには、青色光の混入量をより好ましくは２０％以下、最も好ましくは０％とする。例えば、赤色光を植物に照射する手順における照射光強度比としては、赤色光６０％、遠赤外光２０％、青色光２０％が例示できるが、最も好ましい強度比は、赤色光１００％である。
なお、本願発明における照射光の強度比は、光合成光量子束密度（Photosynthetic Photon Flux Density：ＰＰＦＤ、単位：μｍｏｌ／ｍ^２ｓ）で行う。

本発明における青色光を植物に照射する手順では、照射光に青色光を含んでいれば良く、照射光に含まれる青色光の強度が６０％以上であれば、照射光に青色光以外の光、例えば赤色光を含んでも良い。本願発明者の検討によると、執行法における青色光の照射プロセスでは、強度比で３０％程度までは赤色光の混入を許容し、この許容範囲までは植物の生育を高める効果が見られる。なお、執行法の効果を高めるためには、赤色光の混入量をより好ましくは２０％以下、最も好ましくは０％とする。例えば、青色光を植物に照射する手順における照射光強度比としては、青色光６０％、遠赤外光２０％、赤色光２０％が例示できるが、最も好ましい強度比は、青色光１００％である。

本実施形態においては、本発明の植物栽培方法の一例として、太陽光照射ステップと、太陽光が不足している時に人工光を植物に照射する手順とを行う場合を例に挙げて説明する。そして、人工光を植物に照射する手順において、赤色光照射ステップと、青色光照射ステップとを一定期間内に別個独立に行う。太陽光が不足している時に人工光を植物に照射する手順を行う場合、エネルギー効率を向上させることができ好ましい。

本実施形態において「一定期間」とは、植物栽培中の任意時間長の期間を意味する。この期間は最長で栽培全期間である。また、最短の期間は、本発明の効果が奏される限りにおいて任意に設定できる。この期間は、例えば時間（ｈｒ）を時間長の単位とするものであってよく、さらにより長い時間長単位（例えば日（ｄａｙ））、あるいはより短い時間長単位（例えば分（ｍｉｎｕｔｅｓ））とするものであってもよい。なお、本願発明の「一定期間」には、１Ｈｚ以上の高い周波数での点滅照射は含まれず、好ましくは、３時間から４８時間の範囲内である。
また、「別個独立」とは、上記期間内の人工光を植物に照射する手順において、赤色光照射ステップと青色光照射ステップとが別々に存することを意味する。

太陽光照射ステップと、人工光を植物に照射する手順に含まれる赤色光照射ステップおよび青色光照射ステップは、上記期間内に少なくとも一工程ずつ含まれていればよい。太陽光照射ステップと、赤色光照射ステップと、青色光照射ステップとを行う回数や時間、順番は、育成する植物の種類や、太陽光が不足している時間（例えば夜間、夕刻、早朝）の長さなどによって適宜選択される。育成する植物が、どのような回数や時間、順番を好むかは、実験により選定することが好ましい。

例えば、太陽光照射ステップと人工光を植物に照射する手順とは、交互に連続して行ってもよいし、両ステップの間に、太陽光及び人工光を植物に同時照射する手順又は植物への光照射を休止する手順を挟んで不連続に繰り返して行ってもよい。また、人工光を植物に照射する手順において、赤色光照射ステップと青色光照射ステップは、交互に連続して行ってもよいし、両ステップの間に、赤色光及び青色光を植物に同時照射する手順又は植物への光照射を休止する手順を挟んで不連続に繰り返して行ってもよい。

また、例えば、日中に太陽光照射ステップを行ない、日が沈むことによって太陽光が不足してから人工光を植物に照射する手順を開始する場合に、太陽光照射ステップの次に赤色光照射ステップを行うか青色光照射ステップを行うかは、植物の好む光の波長に応じて決定される。すなわち、太陽光照射ステップの次に、赤色光照射ステップを行ってもよいし、青色光照射ステップを行ってもよい。
例えば、夕日の状態は、青色光が減少しているので、青色光照射ステップを行ってもよい。また、朝日の状態も同様に青色光が減少しているので、青色光照射ステップを行ってもよい。

また、例えば、夜に人工光を植物に照射する手順を行なって、朝方に人工光を植物に照射する手順を終了し、日の出によって太陽光が十分に植物に照射されるようになることにより太陽光照射ステップを開始する場合に、太陽光照射ステップの前に行う人工光を植物に照射する手順として、赤光照射ステップを行うか、青色光照射ステップを行うかは、植物の好む光の波長に応じて決定される。すなわち、赤色光照射ステップの次に、太陽光照射ステップを行ってもよいし、青色光照射ステップの次に、太陽光照射ステップを行ってもよい。

また、本実施形態の植物栽培方法においては、太陽光照射ステップと、人工光を植物に照射する手順に含まれる赤色光照射ステップおよび青色光照射ステップをそれぞれ少なくとも一工程ずつ含み、各ステップを所定の回数および時間、順番で行う一以上の照射サイクルを決定し、これを一回以上行ってもよい。一つの照射サイクルに要する時間は、最長で栽培全期間であり、本発明の効果が奏される限りにおいて任意に設定できる。また、本実施形態の植物栽培方法において、照射サイクルの数および照射サイクルを行う回数は、育成する植物の種類に応じて適宜決定でき、特に限定されない。

例えば、一つの照射サイクルを一日とする場合、太陽光照射ステップを１０時間、人工光を植物に照射する手順を１４時間とすることができる。この場合、人工光を植物に照射する手順において、赤色光照射ステップを７時間、青色光照射ステップを７時間とすることができる。また、人工光を植物に照射する手順において、３．５時間の赤色光照射ステップを２回と、３．５時間の青色光照射ステップを２回としてもよい。

人工光を植物に照射する手順における赤色光及び青色光の波長は、赤色光照射ステップおよび／または青色光照射ステップを複数回行う場合には、第Ｎ回目（Ｎは１以上の整数）の照射ステップＣＮと第Ｍ回目（ＭはＮと異なる１以上の整数）の照射ステップＣＭとで波長が異なっていてもよいし、同じであってもよい。
また、人工光を植物に照射する手順においては、赤色光及び青色光に加えて、他の波長域の光を組み合わせて、複数の波長域の光の照射を行ってもよい。

人工光を植物に照射する手順において照射する赤色光および／または青色光の発光強度は、特に限定されないが、例えば光合成光量子束密度（Photosynthetic Photon Flux Density：ＰＰＦＤ）でそれぞれ１〜１０００μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、好ましくは１０〜５００μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、特に好ましくは５０〜２５０μｍｏｌ／ｍ^２ｓ程度とされる。
また、赤色光と青色光との光強度比は、例えば「赤：青」あるいは「青：赤」で１：１、２：１、４：１、１０：１、２０：１などのように任意に設定され得る。

本発明に係る植物栽培方法は、種子が発芽した直後あるいは苗を植えた直後から収穫までの植物の栽培全期間において、任意のタイミングで開始あるいは終了され、任意時間長で適用され得るものとする。

本発明に係る植物栽培方法において栽培される植物は、特に限定されるものではなく、例えば、野菜類、いも類、果実類、豆類、穀物類、種実類、藻類、観賞用植物類、コケ類などが挙げられる。

葉菜類としては、レタス類、サラダナ、シュンギク、パセリ、ミツバ、コマツナ、ミズナ、カラシミズナ、カラシナ、ワサビナ、クレソン、ハクサイ、ツケナ類、チンゲンサイ、キャベツ、カリフラワー、ブロッコリー、メキャベツ、タマネギ、ネギ、芽ネギ、ニンニク、ラッキョウ、ニラ、アスパラガス、セルリー、ホウレンソウ、セリ、ウド、ミョウガ、フキ、シソ、各種ハーブ等が挙げられる。また、いわゆる「ベービーリーフ」と称され、主として若葉で食されるデトロイト、ロロロッサ、ルッコラ、ピノグリーン、レッドロメイン、チコリー等の葉菜類も挙げられる。

レタス類には、結球性レタス、非結球レタス及び半結球レタスなどが含まれ、例えば、リーフレタス、フリルレタス、ロメイン、グリーンウェーブ、グリーンリーフ、レッドリーフ、フリルアイス（登録商標）、リバーグリーン（登録商標）、フリルリーフ、フリンジグリーン、ノーチップ、モコレタス、サンチュ、チマ・サンチュが挙げられる。
各種ハーブには、例えば、バジル、イタリアンパセリなどが含まれる。

また、トマト、メロン、キュウリ、イチゴ、カボチャ、スイカ、ナス、ピーマン、オクラ、サヤインゲン、ソラマメ、エンドウ、エダマメ、トウモロコシ等の果菜類、ダイコン、カブ、ゴボウ、ニンジン、ジャガイモ、サトイモ、サツマイモ、ヤマイモ、ショウガ、ワサビ、レンコン等の根菜類なども栽培対象とできる。

果樹類としては、マンゴー、パイナップル、イチジク、ブルーベリー、ラズベリー、ブラックベリー、ボイセンベリー、ブドウ、ユスラウメ、クランベリー、ハスカップ、スグリ、フサスグリ、パパイア、パッションフルーツ、ドラゴンフルーツ等が挙げられる。
穀類としては、アマランサス、アワ、エンバク、オオムギ、キビ、コムギ、コメ、モチゴメ、ソバ、トウモロコシ、ハトムギ、ヒエ、ライムギが例示できる。

藻類としては、海藻類、すなわちマコンブ、リシリコンブ、オニコンブ、エナガコンブ、ミツイシコンブ、ナガコンブ、チヂミコンブ、カラフトトロロコンブ、ガッガラコンブ、ガゴメ、アツバスジコンブ、ネコアシコンブ、ゴヘイコンブ、チガイソ、ウガノモク、サガラメ、アラメ、カジメ、ツルアラメ、ホンダワラ、ヒジキ、ラッパモク、ヤバネモク、ノコギリモク、イソモク、ウミトラノオが挙げられる。また、いわゆる海ぶどうと称される、イワズタ科イワズタ属に属する海藻（Caulerpa lentillifera）も挙げられる。

微細藻類としては、緑藻綱（Class Chlorophyceae）やトレボウクシア藻綱（Class Trebouxiophyceae）に属する藻類が含まれる。例えば、緑藻綱では、ボツリオコッカス・ブラウニー（Botryococcus braunii）、トレボウクシア藻綱では、シュードコリシスチス・エリプソイディア（Pseudochoricystis ellipsoidea）が挙げられる。なお、ボツリオコッカス・ブラウニー及びシュードコリシスチス・エリプソイディアは、光合成によって重油又は軽油を生成するため、バイオ燃料として期待されている。

コケ類としては、マゴケ綱に属するコケ類が含まれる。例えば、エゾスナゴケ（Racomitrium japonicum）等、いわゆる砂苔と称される、キボウシゴケ目（Grimmiales）ギボウシゴケ科シモフリゴケ属のコケ類が挙げられる。
また、観賞用植物類としては、バラ、ミニバラ、リンドウなどに加えて、種々の観葉植物が栽培対象とできる。

本実施形態の植物栽培方法は、太陽光を植物に照射する手順と、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行う方法であるので、人工光と太陽光とを植物に照射して生長を促進させることができるとともに、優れたエネルギー効率が得られる。

より詳細には、本実施形態の植物栽培方法では、太陽光を植物に照射する手順と、赤色光および／または青色光からなる人工光を植物に照射する手順を含むので、人工光を用いない場合と比較して、植物の生長を促進させることができるとともに、太陽光を用いない場合と比較して、優れたエネルギー効率が得られる。
しかも、本実施形態の植物栽培方法では、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行うので、十分な生長促進効果が得られるように、生長させる植物に応じて、赤色光と青色光とを同時に照射したり交互に照射したり赤色光と青色光との照射時間を変化させたりすることができ、容易に生長させる植物に最適な人工光を照射でき、優れた生長促進効果が得られる。

また、本実施形態の植物栽培装置は、植物に太陽光を照射する領域と、赤色光および／または青色光を含む人工光を植物に照射する光照射部と、前記光照射部を制御して、赤色光を植物に照射するステップと、青色光を植物に照射するステップとを一定期間内に別個独立に実行する制御部とを備えているので、赤色光および／または青色光からなる人工光と太陽光とを用いて植物を栽培でき、容易に生長させる植物に最適な人工光を照射でき、植物の生長を促進させることができるとともに、優れたエネルギー効率が得られる。

また、本実施形態の植物栽培装置を用いて、太陽光を植物に照射する手順と、太陽光が不足している時に人工光を植物に照射する手順とを含み、人工光を植物に照射する手順において、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行った場合、より優れたエネルギー効率が得られる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。
例えば、上述した実施形態においては、太陽光が不足している時に赤色光および／または青色光を含む人工光を植物に照射する手順を行う場合を例に挙げて説明したが、人工光を植物に照射する手順は、太陽光が不足していない時に行ってもよい。具体的には、植物に照射する光が栽培する植物の好む光となるように、例えば、太陽光の一部または全部を遮って赤色光および／または青色光を含む人工光を植物に照射し、栽培する植物の生長を促進させてもよい。

以下に示す実施例においては、生育状態を観察する対象の植物の種子を６粒、育成ピートバンに等間隔に播種し、蛍光灯下（１２時間日長）において発芽させた。播種から発芽までの３日間は、何れの試験群においても、同一の光環境下に置いた。
その後、対象の植物を、実施例１〜実施例４、比較例１〜比較例６の光環境の異なる栽培室内に置き、生育させた。実施例１〜実施例４、比較例１〜比較例６において使用した栽培室内の環境は、光照射条件以外、全て同一とし、気温２５〜２７℃、湿度５０％とした。なお、栽培室としては、シート状の透光性樹脂からなる壁および天井を有し、内部の温度および湿度が所定の範囲となるように空調設備によって制御できるものを用いた。また、栽培室内部の炭酸ガス濃度が１０００ｐｐｍになるように制御した。

（実施例１）
実施例１では、生育状態を観察する対象の植物として、リーフレタス（品種：サマーサージ）を用いた。
また、実施例１では、光照射部として、赤色ＬＥＤ（中心波長：６６０ｎｍ、昭和電工製ＨＲＰ−３５０Ｆ）１８０個からなる赤色発光素子と、青色ＬＥＤ（中心波長：４５０ｎｍ、昭和電工製ＧＭ２ＬＲ４５０Ｇ）６０個からなる青色発光素子とを有するものを用い、制御部として、光照射部を制御して赤色光のみを植物に照射するステップと青色光のみを植物に照射するステップとを一定期間内に別個独立に実行するものを用いた。

光照射部からの赤色光の発光強度である光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は合計で２２５μｍｏｌ／ｍ^２ｓとし、青色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は合計で７５μｍｏｌ／ｍ^２ｓとした（赤色光と青色光の発光強度比は３：１）。
そして、午前５時〜午後７時まで（１４時間）栽培室内に太陽光を透光性材料からなる壁および天井から導入し、制御部によって光照射部を制御して、午後７時から赤色光のみを植物に照射するステップを５時間行い、次いで青色光のみを植物に照射するステップを翌朝５時まで（５時間）行った。午後７時から翌朝５時までの時刻で、太陽光は、５０μｍｏｌ／ｍ^２ｓ以下の状態となっていた。

（実施例２）
午後７時から青色光のみを植物に照射するステップを５時間行い、次いで赤色光のみを植物に照射するステップを翌朝５時まで（５時間）行ったこと以外は、実施例１と同様に実験を行った。

（実施例３）
生育状態を観察する対象の植物として、芽ネギを用いたこと、光照射部からの赤色光の発光強度である光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は合計で１２０μｍｏｌ／ｍ^２ｓとし、青色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は合計で６０μｍｏｌ／ｍ^２ｓとした（赤色光と青色光の発光強度比は２：１）以外は、実施例１と同様に実験を行った。

（実施例４）
生育状態を観察する対象の植物として、芽ネギを用いたこと、光照射部からの赤色光の発光強度である光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は合計で１２０μｍｏｌ／ｍ^２ｓとし、青色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は合計で６０μｍｏｌ／ｍ^２ｓとした（赤色光と青色光の発光強度比は２：１）以外は、実施例２と同様に実験を行った。

（比較例１）
人工光を植物に照射しなかったこと以外は、実施例１と同様に実験を行った。
（比較例２）
午後７時から午前５時まで（１０時間）、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤとを点灯し、赤色光と青色光を同時に照射したこと以外は、実施例１と同様に実験を行った。
（比較例３）
人工光を植物に照射しなかったこと以外は、実施例３と同様に実験を行った。
（比較例４）
午後７時から午前５時まで（１０時間）、赤色ＬＥＤと青色ＬＥＤとを点灯し、赤色光と青色光を同時に照射したこと以外は、実施例３と同様に実験を行った。
（比較例５）
太陽光を植物に照射しなかったこと以外は、実施例１と同様に実験を行った。
（比較例６）
太陽光を植物に照射しなかったこと以外は、実施例３と同様に実験を行った。

実施例１、実施例２、比較例１、比較例２、比較例５において２４日間生育させた植物について、地上部の重さ（地上部新鮮重）を測定し、実施例１を１００％として質量比を求めた。
また、実施例３、実施例４、比較例３、比較例４、比較例６において１４日間生育させた植物について地上部の重さ（地上部新鮮重）を測定し、実施例３を１００％として質量比を求めた。
また、実施例１〜実施例４、比較例１〜比較例６において生育するのに使用した電力を測定した。その結果を表１に示す。

表１に示すように、太陽光を植物に照射する手順と、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行った実施例１、実施例２では、植物に赤色光と青色光を同時に照射した比較例２と比較して、生長促進効果が高く、しかも、使用電力が半分であり、非常に優れたエネルギー効率が得られることがわかった。
また、実施例１、実施例２では、人工光を植物に照射しなかった比較例１と比較して、生長促進効果が高いことがわかった。
また、実施例１、実施例２では、太陽光を植物に照射しなかった比較例５と比較して、使用電力は同じであるが、生長促進効果が高いことがわかった。

また、実施例１に示すように、リーフレタスでは、太陽光を植物に照射する手順の次に、赤色光を植物に照射するステップを行い、青色光を植物に照射するステップの次に、太陽光を植物に照射する手順を行った場合、赤色光を植物に照射するステップと青色光を植物に照射するステップとを実施例１と反対の順番で行った実施例２と比較して、生長促進効果が高いことがわかった。
このように、太陽光を植物に照射する手順の次に、赤色光、青色光をこの順で植物に照射する手順を行った方が、生長促進効果が高い植物を見出した。このような植物としては、リーフレタスの他に、しそ、にら、みつば、クレソンを例示することができる。

また、表１に示すように、太陽光を植物に照射する手順と、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行った実施例３、実施例４では、植物に赤色光と青色光を同時に照射した比較例４と比較して、生長促進効果が高く、しかも、使用電力が半分であり、非常に優れたエネルギー効率が得られることがわかった。
また、実施例３、実施例４では、人工光を植物に照射しなかった比較例３と比較して、生長促進効果が高いことがわかった。
また、実施例３、実施例４では、太陽光を植物に照射しなかった比較例６と比較して、使用電力は同じであるが、生長促進効果が高いことがわかった。

また、実施例４に示すように、芽ネギでは、太陽光を植物に照射する手順の次に、青色光を植物に照射するステップを行い、赤色光を植物に照射するステップの次に、太陽光を植物に照射する手順を行った場合、赤色光を植物に照射するステップと青色光を植物に照射するステップとを実施例４と反対の順番で行った実施例３と比較して、生長促進効果が高いことがわかった。
すなわち、実施例１〜実施例４より、赤色光を植物に照射するステップと青色光を植物に照射するステップとを行う順番と、生長促進効果との関係は、植物の種類によって異なることがわかった。
このように、太陽光を植物に照射する手順の次に、青色光、赤色光をこの順で植物に照射する手順を行った方が、生長促進効果が高い植物を見出した。このような植物としては、芽ネギの他に、トマト、イチゴ、メロン、ピーマン、オクラを例示することができる。

Claims (6)

1. 太陽光を植物に照射する手順と、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを、前記太陽光を植物に照射する手順の次に、前記青色光を植物に照射する手順が続くように、別個独立に行う工程を、一定期間内に繰り返し行い、
   赤色光を植物に照射する手順の時間と、青色光を植物に照射する手順の時間を、それぞれ３時間から４８時間の範囲内とすることを特徴とする植物栽培方法。
2. 太陽光を植物に照射する手順と、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを、前記赤色光を植物に照射する手順の次に、前記太陽光を植物に照射する手順が続くように、別個独立に行う工程を、一定期間内に繰り返し行い、
   赤色光を植物に照射する手順の時間と、青色光を植物に照射する手順の時間を、それぞれ３時間から４８時間の範囲内とすることを特徴とする植物栽培方法。
3. 太陽光を植物に照射する手順と、夜間、夕刻、早朝の何れかに人工光を植物に照射する手順とを含み、人工光を植物に照射する手順として、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを、前記太陽光を植物に照射する手順の次に、前記青色光を植物に照射する手順が続くように含み、前記太陽光を植物に照射する手順と、前記赤色光を植物に照射する手順と、前記青色光を植物に照射する手順とを別個独立に行う工程を、一定期間内に繰り返し行い、
   赤色光を植物に照射する時間と、青色光を植物に照射する時間を、それぞれ３時間から４８時間の範囲内とすることを特徴とする植物栽培方法。
4. 太陽光を植物に照射する手順と、夜間、夕刻、早朝の何れかに人工光を植物に照射する手順とを含み、人工光を植物に照射する手順として、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを、前記赤色光を植物に照射する手順の次に、前記太陽光を植物に照射する手順が続くように含み、前記太陽光を植物に照射する手順と、前記赤色光を植物に照射する手順と、前記青色光を植物に照射する手順とを別個独立に行う工程を、一定期間内に繰り返し行い、
   赤色光を植物に照射する時間と、青色光を植物に照射する時間を、それぞれ３時間から４８時間の範囲内とすることを特徴とする植物栽培方法。
5. 植物に太陽光を照射する領域と、
   赤色光の光源と青色光の光源とを備えた光照射部と、
   前記光照射部を制御して、赤色光を植物に照射するステップと、青色光を植物に照射するステップとを、前記太陽光を植物に照射するステップの次に、前記青色光を植物に照射するステップが続くように別個独立に行う手順を、一定期間内に繰り返し実行し、前記赤色光を植物に照射する時間と、前記青色光を植物に照射する時間を、それぞれ３時間から４８時間の範囲内とする制御部とを備えることを特徴とする植物栽培装置。
6. 植物に太陽光を照射する領域と、
   赤色光の光源と青色光の光源とを備えた光照射部と、
   前記光照射部を制御して、赤色光を植物に照射するステップと、青色光を植物に照射するステップとを、前記赤色光を植物に照射するステップの次に、前記太陽光を植物に照射するステップが続くように別個独立に行う手順を、一定期間内に繰り返し実行し、前記赤色光を植物に照射する時間と、前記青色光を植物に照射する時間を、それぞれ３時間から４８時間の範囲内とする制御部とを備えることを特徴とする植物栽培装置。