JPH0937648A - 光半導体を光源とした植物栽培方法 - Google Patents
光半導体を光源とした植物栽培方法Info
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- JPH0937648A JPH0937648A JP7193312A JP19331295A JPH0937648A JP H0937648 A JPH0937648 A JP H0937648A JP 7193312 A JP7193312 A JP 7193312A JP 19331295 A JP19331295 A JP 19331295A JP H0937648 A JPH0937648 A JP H0937648A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 植物の徒長を起こさずに良好な植物生長を簡
易なコストで且つ効率的に可能とする。青色光を必須と
せずに植物の栽培を行う方法を提供する。 【課題の解決手段】 光半導体を光源として植物を栽培
する方法において、ピーク波長６００−７００ｎｍの赤
色光のみを用い、栽培日数に応じ下記(1)式で示される
範囲で光量を変化させることを特徴とする植物栽培方法 【数１】log y ≧ 0.031x + 1.28 ---(1) （ｘ：栽培日数（日）、ｙ：照射光量（μmol／ｍ2／
ｓ））
易なコストで且つ効率的に可能とする。青色光を必須と
せずに植物の栽培を行う方法を提供する。 【課題の解決手段】 光半導体を光源として植物を栽培
する方法において、ピーク波長６００−７００ｎｍの赤
色光のみを用い、栽培日数に応じ下記(1)式で示される
範囲で光量を変化させることを特徴とする植物栽培方法 【数１】log y ≧ 0.031x + 1.28 ---(1) （ｘ：栽培日数（日）、ｙ：照射光量（μmol／ｍ2／
ｓ））
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、植物工場、野菜工
場、育苗装置など完全人工光型の植物栽培装置もしくは
太陽光併用型の植物栽培装置において、発光ダイオード
や半導体レーザーなどの光半導体を光源として用いて植
物を栽培する方法に関するものである。
場、育苗装置など完全人工光型の植物栽培装置もしくは
太陽光併用型の植物栽培装置において、発光ダイオード
や半導体レーザーなどの光半導体を光源として用いて植
物を栽培する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】日々の変動の大きい自然条件下で植物を
栽培する限り、その環境変動による収量および収穫時期
の変動は避けられない。そうした生産プロセスの不確定
要因の大きさが、これまでの農業生産の計画性の向上や
労働環境の近代化の障害となってきた。近年、こうした
自然条件の変動に左右されない農業環境つくりとして、
栽培環境の温度、湿度、炭酸ガス濃度、照度、水耕液濃
度、ｐＨなど植物成長に影響を及ぼすあらゆる条件を制
御して農作物や苗などを計画的に生産する植物工場、野
菜工場、育苗装置などの実用化が望まれている。 植物
工場、野菜工場、育苗装置などの植物栽培装置（以後、
植物栽培装置という）には、完全人工光型と太陽光併用
型のものがあるが、両者とも照明コストや冷房コストな
どの電力コストが大きく、現在のところ未だ実用化に至
っていない。特に、電力コストの大部分を占める照明コ
ストの低減が植物栽培装置の実用化のための急務となっ
ている。
栽培する限り、その環境変動による収量および収穫時期
の変動は避けられない。そうした生産プロセスの不確定
要因の大きさが、これまでの農業生産の計画性の向上や
労働環境の近代化の障害となってきた。近年、こうした
自然条件の変動に左右されない農業環境つくりとして、
栽培環境の温度、湿度、炭酸ガス濃度、照度、水耕液濃
度、ｐＨなど植物成長に影響を及ぼすあらゆる条件を制
御して農作物や苗などを計画的に生産する植物工場、野
菜工場、育苗装置などの実用化が望まれている。 植物
工場、野菜工場、育苗装置などの植物栽培装置（以後、
植物栽培装置という）には、完全人工光型と太陽光併用
型のものがあるが、両者とも照明コストや冷房コストな
どの電力コストが大きく、現在のところ未だ実用化に至
っていない。特に、電力コストの大部分を占める照明コ
ストの低減が植物栽培装置の実用化のための急務となっ
ている。
【０００３】近年、発光ダイオード、半導体レーザーな
どの光半導体を用いた植物栽培が提案されている。（Ｈ
ｏｒｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．２６（２）， ２０
３−２０５，（１９９１）や特願平３−９８５２６号公
報）光半導体を光源とする場合は、特定波長の光を選択
することが出来るので、植物の生育に必要な光のみを照
射することが出来、効率的で省エネルギーの植物栽培が
可能と考えられている。一方、従来、植物を徒長させ
ず、太陽光での栽培に近い形態で栽培するためには、植
物の光合成に必要な赤色光と同時に一定量の青色光の添
加が必須とされてきた。従って、植物栽培用の光源とし
ては、必ず赤色成分と青色成分の適度に含まれた蛍光
灯、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプなど
が用いられており、赤色光のみで正常な草型を保ち、か
つ十分な生育量を確保する方法はこれまで見い出されて
いなかった。通常、植物が形態的に徒長症状を起こす
と、茎折れ、倒伏などを起こし、十分な生育量を示さ
ず、野菜などについてはその商品価値を著しく落とす結
果となる。光半導体の場合も、青色光を供給するため
に、青色LEDなどの光半導体を用いる試みはなされた
が、例えば、青色LEDの出力は赤色LED等の長波長光と比
較すると弱く、ランプコスト、電力コストともに高くな
り、植物栽培装置への適用は困難であった。また、赤
色、青色、２系統を独立して制御すると赤色光だけを用
いる場合と比べ装置的に複雑となる欠点があった。
どの光半導体を用いた植物栽培が提案されている。（Ｈ
ｏｒｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｖｏｌ．２６（２）， ２０
３−２０５，（１９９１）や特願平３−９８５２６号公
報）光半導体を光源とする場合は、特定波長の光を選択
することが出来るので、植物の生育に必要な光のみを照
射することが出来、効率的で省エネルギーの植物栽培が
可能と考えられている。一方、従来、植物を徒長させ
ず、太陽光での栽培に近い形態で栽培するためには、植
物の光合成に必要な赤色光と同時に一定量の青色光の添
加が必須とされてきた。従って、植物栽培用の光源とし
ては、必ず赤色成分と青色成分の適度に含まれた蛍光
灯、メタルハライドランプ、高圧ナトリウムランプなど
が用いられており、赤色光のみで正常な草型を保ち、か
つ十分な生育量を確保する方法はこれまで見い出されて
いなかった。通常、植物が形態的に徒長症状を起こす
と、茎折れ、倒伏などを起こし、十分な生育量を示さ
ず、野菜などについてはその商品価値を著しく落とす結
果となる。光半導体の場合も、青色光を供給するため
に、青色LEDなどの光半導体を用いる試みはなされた
が、例えば、青色LEDの出力は赤色LED等の長波長光と比
較すると弱く、ランプコスト、電力コストともに高くな
り、植物栽培装置への適用は困難であった。また、赤
色、青色、２系統を独立して制御すると赤色光だけを用
いる場合と比べ装置的に複雑となる欠点があった。
【０００４】本願発明者らは光半導体を光源とする植物
栽培方法につき種々検討した結果、光半導体の発する赤
色光だけでも、植物の生育ステージに従って光量を増加
させる事により、植物体を徒長させず栽培できることを
見いだし本願発明を達成した。
栽培方法につき種々検討した結果、光半導体の発する赤
色光だけでも、植物の生育ステージに従って光量を増加
させる事により、植物体を徒長させず栽培できることを
見いだし本願発明を達成した。
【０００５】
【課題を解決するための手段】即ち、本願発明の要旨
は、光半導体を光源として植物を栽培する方法におい
て、ピーク波長600-700nmの赤色光のみを用い、栽培日
数に応じ下記(1)式で示される範囲で光量を変化させる
ことを特徴とする植物栽培方法にある。
は、光半導体を光源として植物を栽培する方法におい
て、ピーク波長600-700nmの赤色光のみを用い、栽培日
数に応じ下記(1)式で示される範囲で光量を変化させる
ことを特徴とする植物栽培方法にある。
【０００６】
【数２】log y ≧ 0.031x + 1.28 ---(1) （ｘ：栽培日数（日）、ｙ：照射光量（μmol／ｍ2／
ｓ））
ｓ））
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本願発明を詳述する。光源
として用いられる光半導体としては、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、半導体レーザーが挙げられる。LEDなど光
半導体光源は、放電管型光源と異なりその出力をゼロか
ら最高出力の間で連続的に自由にコントロールできる特
徴がある。本願発明は、赤色光（例えば、ピーク波長66
0nm）の発光ダイオードのみを用い、栽培日数に応じて
上記（１）式に従ってその出力を変化させる、即ち図１
の斜線の範囲に保つことを特徴とするものであり、それ
によって、青色光を一切用いなくても徒長せず正常の草
型を保ちつつ植物を栽培できるものである。
として用いられる光半導体としては、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、半導体レーザーが挙げられる。LEDなど光
半導体光源は、放電管型光源と異なりその出力をゼロか
ら最高出力の間で連続的に自由にコントロールできる特
徴がある。本願発明は、赤色光（例えば、ピーク波長66
0nm）の発光ダイオードのみを用い、栽培日数に応じて
上記（１）式に従ってその出力を変化させる、即ち図１
の斜線の範囲に保つことを特徴とするものであり、それ
によって、青色光を一切用いなくても徒長せず正常の草
型を保ちつつ植物を栽培できるものである。
【０００８】赤色光としては、ピーク波長が６００〜７
００ｎｍのものが相当し、この赤色光は、植物光合成反
応の最も利用効率の高い波長域である。又、赤色光のみ
で正常な形態を保ちつつ栽培できることは、青色混合光
での栽培や白色光などでの栽培と比較してさらに高い栽
培効率を達成することにつながる。尚、本願発明で言う
出力の変化には、本願発明の式（１）の範囲内にあるこ
とを満たすならば、段階的に変化することも、連続的に
変化させることも含むが、連続的に変化させることが最
低限の光量で効率の良い栽培を達成する面で好ましい。
００ｎｍのものが相当し、この赤色光は、植物光合成反
応の最も利用効率の高い波長域である。又、赤色光のみ
で正常な形態を保ちつつ栽培できることは、青色混合光
での栽培や白色光などでの栽培と比較してさらに高い栽
培効率を達成することにつながる。尚、本願発明で言う
出力の変化には、本願発明の式（１）の範囲内にあるこ
とを満たすならば、段階的に変化することも、連続的に
変化させることも含むが、連続的に変化させることが最
低限の光量で効率の良い栽培を達成する面で好ましい。
【０００９】本願発明の栽培方法に用いる植物として
は、公知の種々の植物を適用できるが、特に好ましい結
果を有する植物としては、レタス、サラダナ、ホウレン
ソウなどの葉菜類が挙げられる。以下に、本発明の内容
について具体的な実施例を示すが、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。
は、公知の種々の植物を適用できるが、特に好ましい結
果を有する植物としては、レタス、サラダナ、ホウレン
ソウなどの葉菜類が挙げられる。以下に、本発明の内容
について具体的な実施例を示すが、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。
【００１０】
（実施例１）45cm x 45cm のアクリルパネルに、砲弾型
LEDランプを1000個（ピーク波長660nm）を設置し、電源
装置、変圧器を接続してレタス（品種：グランドラピッ
ド）を水耕栽培した。
LEDランプを1000個（ピーク波長660nm）を設置し、電源
装置、変圧器を接続してレタス（品種：グランドラピッ
ド）を水耕栽培した。
【００１１】赤色光量を３０〜２００μmol / m2 / s
の間で変化させ、各生育ステージ毎に胚軸の徒長抑制に
必要な最低光量を求めた。その結果は、図２に示したよ
うに、栽培日数が少なく、若いステージでは少ない光量
でも胚軸の徒長を抑えたが、栽培日数が進み、生育ステ
ージが進むと徒長防止のために大きな光量を必要とする
ことが判明した。
の間で変化させ、各生育ステージ毎に胚軸の徒長抑制に
必要な最低光量を求めた。その結果は、図２に示したよ
うに、栽培日数が少なく、若いステージでは少ない光量
でも胚軸の徒長を抑えたが、栽培日数が進み、生育ステ
ージが進むと徒長防止のために大きな光量を必要とする
ことが判明した。
【００１２】図２の結果は徒長防止に必要な最低赤色光
量が、栽培日数の指数関数で表されることを示してお
り、両者の関係から、log y ≧ 0.031x + 1.28（ｘ：栽
培日数（日）、ｙ：照射光量（μmol／ｍ2／ｓ））で近
似できる事が判明した。同様の実験をサラダナ（品種：
オカヤマサラダナ）とホウレンソウ（品種：丸粒トウカ
イホウレンソウ）で行なったところ、リーフレタスとほ
ぼ同様の結果が得られた。
量が、栽培日数の指数関数で表されることを示してお
り、両者の関係から、log y ≧ 0.031x + 1.28（ｘ：栽
培日数（日）、ｙ：照射光量（μmol／ｍ2／ｓ））で近
似できる事が判明した。同様の実験をサラダナ（品種：
オカヤマサラダナ）とホウレンソウ（品種：丸粒トウカ
イホウレンソウ）で行なったところ、リーフレタスとほ
ぼ同様の結果が得られた。
【００１３】（実施例２）実施例１で用いた栽培装置を
用い、図１に示された徒長防止に必要な最低光量にした
がって、連続的に赤色（ピーク波長660nm）光量を増加
させ、リーフレタス（品種：グランドラピッド）を水耕
栽培した。比較として白色蛍光灯を用い、同様に光量を
増加させて積算消費電力として発光ダイオード区とほぼ
同等になるような４０Ｗ白熱電灯３本／ｍ2で栽培し
た。３０日間栽培後の地上部新鮮重、地上部乾重、草
丈、根部乾重を表１に示した。LED区は蛍光灯区に比
べ、２倍以上の生育量を示した。
用い、図１に示された徒長防止に必要な最低光量にした
がって、連続的に赤色（ピーク波長660nm）光量を増加
させ、リーフレタス（品種：グランドラピッド）を水耕
栽培した。比較として白色蛍光灯を用い、同様に光量を
増加させて積算消費電力として発光ダイオード区とほぼ
同等になるような４０Ｗ白熱電灯３本／ｍ2で栽培し
た。３０日間栽培後の地上部新鮮重、地上部乾重、草
丈、根部乾重を表１に示した。LED区は蛍光灯区に比
べ、２倍以上の生育量を示した。
【００１４】
【発明の効果】これまで、レタス、サラダナ、ホウレン
ソウなどを栽培する際には、光合成に必要な赤色光と共
に、青色光が必須とされてきた。従って、単波長光を発
する光半導体を光源として用いる場合、赤色ランプとと
もに青色ランプを用意する必要があったが、２系統の波
長を制御することは構造的に複雑になることは避けられ
ず、また、現状、青色光を発する光半導体のコスト／パ
フォーマンスは赤色光に比べて非常に高い。本発明の技
術を用いることにより、植物の生育ステージに合わせて
赤色光量を調節することにより、赤色光のみで効率的な
栽培が可能となった。結果として、赤色半導体ランプだ
けでの植物栽培システムの構築が可能となり、光半導体
ランプコストの低減、システムの単純化、簡素化、消費
電力コストの低減、植物生育効率の向上などが達成でき
た。この赤色光だけでの植物栽培方法は、光半導体を光
源とした植物工場、野菜工場、育苗装置などの実用化に
必要不可欠の栽培技術と考えられる。
ソウなどを栽培する際には、光合成に必要な赤色光と共
に、青色光が必須とされてきた。従って、単波長光を発
する光半導体を光源として用いる場合、赤色ランプとと
もに青色ランプを用意する必要があったが、２系統の波
長を制御することは構造的に複雑になることは避けられ
ず、また、現状、青色光を発する光半導体のコスト／パ
フォーマンスは赤色光に比べて非常に高い。本発明の技
術を用いることにより、植物の生育ステージに合わせて
赤色光量を調節することにより、赤色光のみで効率的な
栽培が可能となった。結果として、赤色半導体ランプだ
けでの植物栽培システムの構築が可能となり、光半導体
ランプコストの低減、システムの単純化、簡素化、消費
電力コストの低減、植物生育効率の向上などが達成でき
た。この赤色光だけでの植物栽培方法は、光半導体を光
源とした植物工場、野菜工場、育苗装置などの実用化に
必要不可欠の栽培技術と考えられる。
【００１５】
【表１】
【図１】赤色光栽培における栽培日数と照射光量の関係
を示すグラフ
を示すグラフ
【図２】リーフレタス（品種グランドラピッド）の徒長
防止に必要な最低赤色光量を示すグラフ
防止に必要な最低赤色光量を示すグラフ
Claims (2)
- 【請求項１】光半導体を光源として植物を栽培する方法
において、ピーク波長６００−７００ｎｍの赤色光のみ
を用い、栽培日数に応じ下記(1)式で示される範囲で光
量を変化させることを特徴とする植物栽培方法 【数１】log y ≧ 0.031x + 1.28 ---(1) （ｘ：栽培日数（日）、ｙ：照射光量（μmol／ｍ2／
ｓ）） - 【請求項2】植物がレタス、サラダナ、ホウレンソウな
どの葉菜類から選ばれることを特徴とする請求項１に示
される植物栽培方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7193312A JPH0937648A (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 光半導体を光源とした植物栽培方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7193312A JPH0937648A (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 光半導体を光源とした植物栽培方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0937648A true JPH0937648A (ja) | 1997-02-10 |
Family
ID=16305817
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7193312A Pending JPH0937648A (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 光半導体を光源とした植物栽培方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0937648A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005013673A1 (ja) * | 2003-08-06 | 2005-02-17 | Kabushiki Kaisha Paiteku Osaka | 光源装置および植物の栽培方法 |
| JP2007267616A (ja) * | 2006-03-30 | 2007-10-18 | Graduate School For The Creation Of New Photonics Industries | 葉物野菜栽培方法 |
| JP2008142005A (ja) * | 2006-12-08 | 2008-06-26 | Univ Of Tsukuba | 植物栽培方法 |
| WO2010103737A1 (ja) | 2009-03-10 | 2010-09-16 | 昭和電工株式会社 | 発光ダイオード用エピタキシャルウェーハ |
| WO2010103752A1 (ja) | 2009-03-10 | 2010-09-16 | 昭和電工株式会社 | 発光ダイオード、発光ダイオードランプ及び照明装置 |
| WO2012005215A1 (ja) | 2010-07-06 | 2012-01-12 | 昭和電工株式会社 | 発光ダイオード用エピタキシャルウェーハ |
| JP2012005453A (ja) * | 2010-06-28 | 2012-01-12 | Idec Corp | 植物栽培装置および植物栽培方法 |
| WO2012008379A1 (ja) | 2010-07-13 | 2012-01-19 | 昭和電工株式会社 | 発光ダイオード及び発光ダイオードランプ |
| WO2012023558A1 (ja) | 2010-08-18 | 2012-02-23 | 昭和電工株式会社 | 発光ダイオード及び発光ダイオードランプ |
| JP2013201902A (ja) * | 2012-03-27 | 2013-10-07 | Showa Denko Kk | 栽培植物観察用照明具 |
| CN103542309A (zh) * | 2013-11-08 | 2014-01-29 | 天津理工大学 | 一种红蓝光功率可调的合光激光植物光源 |
| US8643023B2 (en) | 2009-05-22 | 2014-02-04 | Showa Denko K.K. | Light emitting diode, light emitting diode lamp, and lighting apparatus |
| WO2014064893A1 (ja) * | 2012-10-24 | 2014-05-01 | 学校法人玉川学園 | 照明装置および植物栽培装置 |
| US10125370B2 (en) | 2013-09-06 | 2018-11-13 | Mitsubishi Chemical Corporation | Method for producing protein in plants using lighting with at least 50% red light |
-
1995
- 1995-07-28 JP JP7193312A patent/JPH0937648A/ja active Pending
Cited By (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| WO2010103737A1 (ja) | 2009-03-10 | 2010-09-16 | 昭和電工株式会社 | 発光ダイオード用エピタキシャルウェーハ |
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| US8482027B2 (en) | 2009-03-10 | 2013-07-09 | Showa Denko K.K. | Epitaxial wafer for light emitting diode |
| US8643023B2 (en) | 2009-05-22 | 2014-02-04 | Showa Denko K.K. | Light emitting diode, light emitting diode lamp, and lighting apparatus |
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| US9627578B2 (en) | 2010-07-06 | 2017-04-18 | Showa Denko K.K. | Epitaxial wafer for light-emitting diodes |
| WO2012008379A1 (ja) | 2010-07-13 | 2012-01-19 | 昭和電工株式会社 | 発光ダイオード及び発光ダイオードランプ |
| KR20130041093A (ko) | 2010-07-13 | 2013-04-24 | 쇼와 덴코 가부시키가이샤 | 발광 다이오드 및 발광 다이오드 램프 |
| US9184345B2 (en) | 2010-07-13 | 2015-11-10 | Showa Denko K.K | Light emitting diode and light emitting diode lamp |
| WO2012023558A1 (ja) | 2010-08-18 | 2012-02-23 | 昭和電工株式会社 | 発光ダイオード及び発光ダイオードランプ |
| US9318673B2 (en) | 2010-08-18 | 2016-04-19 | Showa Denko K.K. | Light-emitting diode and light-emitting diode lamp |
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