JPS61100131A - 植物育成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、人工的に作られた環境のもとて植物を育成
する方法に関し、特に光およびＣＯ２濃度に関するもの
である。

〔従来の技術〕

植物の育成環境条件を制御することにより植物の生長を
促進し、植物を工業的に生産しようとする新しい植物育
成方法およびそのシステムが工夫され工いる。

植物は一般に、葉において水とＯＯ２を基本とし、光エ
ネルギが加えられることにより有機物を生産しく光合成
）、その一部は個体維持のためのエネルギとして消費さ
れ、残シは葉や根などの器官に分配、蓄積され、各器官
は底長じていく。このような植物において、光、　ＣＯ
２濃度、温度などの環境条件を制御してその生長を著し
く促進することが可能であシ、その結果、土地の生産性
が飛躍的に向上するという効果がもたらされ、植物の工
場生産が可能になった。

この場合、光源として太陽光を利用すれば省エネルギに
なると考えられるが、季節的な気象変化により光量が変
動し、それに伴って温度、湿度などの環境条件が変化す
るため、このような変動環境下の植物の反応は複雑であ
シ植物の周年的計画生産が困難となる。また一定の環境
条件を作るために巨大な空調コストが必要となシ、結局
、経済的でないという問題があった０ そこで、周年的計画生産を目指して、太陽光の代わシに
一定強度の人工光源を用いて植物の生、長を促進しよう
とする工夫がなされている。この場合、他の環境要因も
一定条件に制御しやすいという利点があるが、照明電力
が膨大となシ経済的でないという問題点があった。

このような問題点を解決するための一つの方法として、
植物体の上方からのみ光を照射した場合の光飽和照度よ
りも低照度の光を、上記植物体の周方向から同時に照射
すると共に、Ｃ０２濃度を大気中濃度より高く保つよう
にすることにより、極めて低照度で上記植物体の生長を
促進することができる植物育成方法が提案されている。

以下、図を用いてこの方法をさらに詳しく説明する。第
１図はこの）方法を実証する実験に用いた植物育成装置
を示す構成図でおる。図において、（１Ｏ１）は円筒形
の植物育成室の外筒でアシ、内周が例えばｈｌなどの反
射材（１Ｏ２）で形成され、反射材（１Ｏ２）に沿って
人工光源（１ＯＳ）が設置されている。（１０４）はガ
ラスで形成された内筒であシ、外筒（１０１）と共に２
重円筒形の植物育成室を構成している。植物体は内筒（
１０４）内に固定して設置された栽培ポット（１ｏ５）
に植えられ、人工光源（１０３）によυ照射されて生長
する。この時、植物体には周方向から光が照射されるこ
とになシ、円筒の上端および下端をのぞいて円筒（１０
４）内のあらゆる方向および場所で均一な照度が得られ
ることが確認された。人工光源（１ＯＳ）の放熱はクー
ラ（１０６）からの冷風によって除去される。また、内
筒（１０４）内に導かれる空気は、空調装置（２ＯＸ）
により予め所定の温度および湿度に調節されて、円筒（
１１ｏ４）の下部から導入され上部から排出され、プロ
ア（１）により再び空調装置（２０１）に戻るというよ
うに循環する。ＣＯ２は００２発生装置、例えば００２
ボンベ（図示せず）により循環通路の途中に峠けられた
ＣＯ，注入口（２）から注入される０″また、循環通路
には新鮮空気取入れ口（３）および排出口（４）を設け
て循環空気の一部を更新する０この際、循環空気中の０
０．濃度を所定の値に保つようにＣＯ２が供給され、Ｃ
０２濃度はＣ０２供給量によって調節される。

なお、空調装置（ＺＯｌ）は冷却機（２０２）と、スプ
レーノズル（２０３）および充ｔｆＡ層（２０４）を備
えた水スプレ一部と、ヒータ（２０５）から構成される
装置ｉ　（２０１）に送入された空一気は冷プライン（
２０６）を用いた冷却器（２０２）により冷却された後
、ポンプ（５）により貯留水槽（ＺＯ＋７）の水がスプ
レーノズル（２０３）に送られ、充填層（２０４）で加
湿され、その後ヒータ（２０５）によ９加温されて、所
定の温度および湿度に調節される。一方、（３０１）は
所定濃度の栄養塩溶液でおシ、液恒温槽（３０２）によ
り所定の温度に保たれ、ポンプ（６）により栽培ポット
（１０５）　。

に送られた後、タンク（３０３）に戻るｏ（７）は空気
ポンプでアシ、栄養塩溶液（３０１）はこの空気ポンプ
（７）によりエアレーションされ、充分な溶存酸素量が
保たれる。

上記の植物育成装置を用い、サラダ菜を一例として、照
度を３Ｋｌｕｘから１５　Ｋｌｕｘまで変化させ、その
重量（一と育成日数（日との関係を調べた０第２図にそ
の結果を示す。この時、Ｃ０２濃度は１２００ｐｐｍ気
温は２０℃、栄養塩溶液（３０１）の液温は２１℃、相
対湿度は８０％、風速は０．５ｒｒＶ／ａｅＣ１栄養塩
濃度は１．２ミリモー，ｐＨ５〜６．５，日長は２４時
間であった。

また、人工光源（：ＬＯ３）として螢光灯と白熱灯を用
いた。この図から明らかなように従来から予測される結
果に反して３Ｋｌｕ＋ｃから１５に／ｕｘにおける各照
度での生長速度（サラダ菜の重量と育成日数との関係）
に差異が認められず、それぞれ、サラダ菜は１０日間で
約２０倍の重量に生長することが見出された。この結果
、この方法によれは、上方から光を照射した場合の光飽
和照度（２０Ｋｌｕｘ）の約１／７である３に！！υＸ
という低照度でも従来と同様に植物の生長を促進できる
ことが見出され、植物の工場生産において最も大きな問
題であった経済性の問題が解決され、植物の周年的計画
生産が可能となるなど実用上極めて大きな効果が得られ
ている。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記従来の方法においては、植物体の上
方からのみ光を照射しｆｃ場合の光飽和照度よりも低照
度の光を植物体の周方向から同時に照射しているので、
上記植物体の生長速度はあまシ変わらないが、含水率が
増加し、乾物生産量が低下してしまうという問題点があ
った０表１はサラダ菜のＣ０２濃度１２ｏｏ　１）１）
ｍにおける照度と含水率の関係を示したものでおる。

この表から、照度が低くなるに従って含水率が増加して
いることがわかる０ この発明は上記のような問題点を解決するためになされ
たもので、植物の生長を促進すると共に胛度低下に伴な
う含水率の増加を防止し、低照度で含水率の低い植物を
育成する方法を提供することを目的としている０ Ｌ問題点を解決するための手段〕 この発明に係る植物育成方法は、植物体の上方からのみ
光を照射した場合の光補償点よｐ数ＫＩＵＸ高い照度の
光を、上記植物体の周方向から同時に照射すると共に、
Ｃ０２濃度を上記上方からのみ光を照射した場合の光合
成飽和に相当するＣｏ２濃度より高くするものである。

（作用〕 この発明における周方向からの光の照射は、植物体の上
方からのみ元を照射した場合より低い照度で上記植物体
の生長を促進でき、しかもＣｏ２　濃度を上方からのみ
元を照射した場合の光合成飽和に相当するＣｏ、　ａ度
より高くすることにより、低照度でも含水率の低い植物
を育成することが可能となる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図をもとに説明する０ この発明は、低照゛度の光を周方向から同時に照射する
植物育成方法を基本とし、従来の常識を越えた範囲でＣ
０２濃度の影響を詳細に検討した結果得られたものであ
る。すなわち、Ｃ０２施肥の効果が顕著に発揮されるの
は、第３図に示す−ように、光補償点（光合成速度と呼
吸速度とが等しくなる照度で、植物の種類によって決ま
っておシ、だいたい１〜３　Ｋｌｕｘである）より相轟
高い光飽和点近傍であるのが常識であったが、本発明者
らは、上記光補償点より数Ｋｌｕχだけ高い弱光（だい
たい３〜）Ｋｌｕｘ　）でも照射を周方向から同時に行
なえばｏｏ２施肥の効果が充分に発揮され、その結果、
含水率が低下することを見出した。しかも、この含水率
の低下は従来の上方からのみ照射において施肥されるＣ
０２濃度をはるかに越えても見られることを明らかにし
た。

このように、低照度の光を植物体の周方向から同時に照
射する育成方法と組合せると、００２施肥効果が充分に
発揮される条件は従来と異なることを見出しこの発明に
至った０ 以下さらに詳細に説明する０ この発明の一実施例による方法を実施するのに用いた装
置は第１図に示す従来のものと同一である。育成方法は
Ｃｏ２濃度が異なるだけであるので省略する。

この実験により２つの新しい事実を見出した。すなわち
、その第１は数ＫＩＩＪＸという弱光を植物体の周方向
から同時に照射し、かつＣＯ，濃度を大気濃度より高め
ることによって、生長を著しく促進できることである。

照度を５Ｋｌｕｘから１５Ｋｌｕｘまで変化させ、サラ
ダ菜の生長率（１日の生重量の増加）と照度（Ｋ１０Ｘ
　）との関係をＣ０２濃度（ｐｐｍ　）をパラメータと
して調べた。第３図にこれらの結果を示し、同時に上方
照射の場合の結果を示す。図から明らかなように、光補
償点（この例では約２Ｋｌｕｘ　）より数Ｋ１．．だけ
高い５１’ｕｘという低照度において、通常の上方から
のみの照射ではＯＯ３施用効果が見られないが、植物体
に光を周方向から同時に照射するようにすればＣｏ２施
用効果が充分に発揮されることを見出した。

これは、通常の上方からのみの照射では、光補償点より
数ＫＩＩＩＸ高い程度の低照度においては植物体に照射
される光量が少なく、生長速度は光量に律速されてＣｏ
２濃度の依存性が小さくなる。−方、周方向から同時に
照射すれば、低照度であつ又も植物体に照射される光量
が多くな）、生長速度は今度はＣｏｇ濃度に律速される
ことによるものと思われる。また、周方向から同時九光
照射した場合、照度が高い領域で生長速度が制限される
のは、光合成の暗反応（デンプンなどが同化される一連
の反応）の律速によるものと思われる。以上のように、
植物体に光を周方向から同時に照射すれは、低エネルギ
密度において高エネルギ密度におけると同様に生長を促
進することができる。

第２は、上記低照度の光を局方向から同時に照射する育
成方法において、Ｃ０２濃度を通常施用する濃度より数
倍高くすることにより、含水率が増加し乾物生産量が低
下するのを防止できることである。以下、詳細に説明す
る。第４図は通常の上方からのみ党を照射してレタスを
育成した場合の生体重量（水を含む）と乾物重量の増加
に及ぼすＣＯ２濃度の効果を示し、これは文献（矢吹万
寿。

１９ａ５：農業気象２０　：　１ｚ５〜１２９）より引
用したものである。この図から明らかなように、上方か
らのみ党を照射した場合は、一般にＣ０２濃度が１５ｏ
ｏ　ｐｐｍ　（光合成飽和に相当するＣＯ２濃度と一般
に考えられる）以上では乾物重量はほとんど増加しない
が、生体重量は徐々に増加し、植物体の含水率が増加す
ることになる。表２はこの発明の一実施例による実験結
果を示し、上記第３図にその結果を示した実験において
、５Ｋｌｕｘの低照度の光を植物体の周方向から同時に
照射した場合の植物体（この例ではサラダ菜）の含水率
（叫とＣ０２ｆ１１度（ｐｐｍ　）との関連を示してい
る。

この表および第３図から明らかなように、例えば５Ｋｌ
ｕｘという低照度の光を植物体の周方向から同時に照射
した場合、上方からのみ光を照射した場合の光合成飽和
に相当するＣ０２濃度（例えば１５００ｐｐｍ　）より
低いＣＯ２酋度（この例では３５０．１２００ｐｐｍ）
と高いＯＯｓ＋　ａ一度（この例では４０００ｐｐｍ　
）を比べると、高いＣＯ２濃度を用いた方が生長率は高
く、１２かも含水率が低下すなわち乾物重量が増加して
いることが分かる。　　゛ 以上のように、上方からのみ光を照射した場合の光補償
点（１〜３　Ｋ／ＬＩ！　）より数ＫｂＸだけ高い弱光
（３〜７　Ｋｔｕｘ　）を植物体の周方向から同時に照
射すれば、Ｃ０２施用の効果を充分に発揮させることが
でき、生長を低下させることなくむしろ促進して、しか
も含水率の増加を防止することができる。

なお、上記実施例では主にサラダ菜の場合について説明
したが、他の葉菜植物であってもよく１、植物によって
光補償点や馬方向から同時に照射すると効果的な照度も
異なり、これらを考慮した結果、光補償点より数Ｋｌｕ
　ｘ高い光を局方向から同時に照射すればよいと思われ
る。

また、上方からのみ光を照射した一合の光合成飽和に相
当するａｏ２濃度も、植物の種類や照射する光の照度な
どによって変化し、上記実施例で述べた１５００　ｐｐ
ｍはほんの一例である。

また、この発明の一実施例を実施する装置として植物育
成室（１ｏ１）　、　（１ｏ４）が円筒形のものを示し
たが、球形おるいは矩形であっても同様の結果となる。

また、光源として人工光源（ＸＯＳ）を用いたが、太陽
光を利用してもよい。

さらに、この発明で周方向とは、本来、植物体の前後左
右および上下のすべての方向を意味するが、少なくとも
前後左右および上方から光を照射すればよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、柚物体の上方からの
み光を照射しｆｃ場合の光補償点より数Ｋｔｕｘ高い照
度の光を、上記他物体の局方向から同時に照射すると共
に、ＣＯ２濃度を上記上方からのみ光を照射した場合の
光合成飽和に相当するＣＯ２濃度より高くしたので、低
照度で植物の生長を促進すると共に含水率の増加を防止
することができる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来およびこの発明の一実施例による方法を実
施する実験に用い−ｆｃ植物育成装置を示す構成図、第
２図は光を周方向から同時に照射した場合のサラダ菜の
重量と育成日数の関係を照度３〜１５１１ｕｘについて
示す特性図、第３図はサラダ菜の生長率と照度の関係を
ａＯａ濃度をパラメータとして光を上方からのみ照射し
た場合と周方向から同時に照射した場合について示す特
性図、第４図は光を上方からのみ照射した場合のレタス
の生体重量および乾物重量とＣｏ、濃度との関係を示す
特性図である。 図において、（１０１）は２重円筒形植物育成室の外筒
、（１０２）は反射材、（１ＯＳ）は人工光源、（１０
４）は円筒、（ｘｏ５）は栽培ポット、（ｚｏｘ）は空
調装置、（３０１）は栄養塩溶液、（２）は００．注入
口でおる。 １人　大巻　場雄 第３図 第４図 ＣＯ２濃度（ｐｐ−）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 環境条件のうち少なくとも光とＣＯ＿２濃度とを制御し
   て植物の生長を促進する植物育成方法において、植物体
   の上方からのみ光を照射した場合の光補償点より数Ｋｌ
   ＿ｕ＿ｘ高い照度の光を、上記植物体の周方向から同時
   に照射すると共に、ＣＯ＿２濃度を上記上方からのみ光
   を照射した場合の光合成飽和に相当するＣＯ＿２濃度よ
   り高くすることを特徴とする植物育成方法。