(57)【要約】【課題】本発明は、チシャの生育を促進させるに際して、徒に主茎部の伸長が促進されることによる商品価値の低下を招くことなく、チシャの地上部の重量増加を促進させることを所期課題とするものである。【解決手段】ＬＥＤ２１を有した光射出部２から光をチシャ６に照射し、生育させるチシャ栽培方法であって、チシャ６の地上部の重量増加を促進させる際に、前記光射出部から射出される光のスペクトルは青色が優勢であるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＬＥＤを有した光射出部から光をチシャに照射し、生育させるチシャ栽培方法であって、
チシャの地上部の重量増加を促進させる際に、前記光射出部から射出される光のスペクトルは青色が優勢であることを特徴とするチシャ栽培方法。
【請求項２】
全光量の２０％以上が青色の光であることを特徴とする請求項１記載のチシャ栽培方法。
【請求項３】
青色の光に、更に赤色及び／又は緑色の光を加えて照射することを特徴とする請求項１又は２記載のチシャ栽培方法。
【請求項４】
青色の光の放射強度が２０〜６００μｍｏｌ・ｓ−１・ｍ−２ＰＰＦＤであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載のチシャ栽培方法。
【請求項５】
チシャの地上部の重量増加を促進させるチシャ栽培装置であって、
チシャに光を照射するＬＥＤを有した光射出部と、その光射出部に光のスペクトルを変更可能に電力を供給する電力供給部とを備えてなり、前記光射出部から射出される光のスペクトルは青色が優勢なものであることを特徴とするチシャ栽培装置。
【請求項６】
栽培対象であるチシャの生育状況を判別する判別部と、その判別部で判別したチシャの生育状況に応じて前記電力供給部を制御し前記光射出部から射出される光のスペクトルを設定する光スペクトル設定部を備えていることを特徴とする請求項５記載のチシャ栽培装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、チシャにＬＥＤを照射して徒な茎の伸長を抑えつつ、その地上部の重量増加を促進させるチシャ栽培方法及びチシャ栽培装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、外的要因（天候、気候、害虫等）による影響を受けにくい、人工光源を利用した植物育成工場の実用化が進められている。主要な人工光源としては、高圧ナトリウムランプ、低圧ナトリウムランプ、キセノンランプ、メタルハライドランプ、蛍光ランプ及びマイクロ波ランプ等が知られているが、近時、特許文献１に示すように、熱放射が少なく寿命等の点でも有利なＬＥＤを用いた人工光源が開発されつつある。
【０００３】
一方、植物の生長、分化に及ぼす光質（例えば光スペクトル等）の影響は、これまでこの種の人工光源から、特定の波長域を除去するフィルム等を用いてスペクトルを修正することにより検討されている。しかしながら、この方法であると、含まれる波長領域が２００ｎｍにも及ぶことがあり、どの波長領域の光が、どの植物の生長、分化に大きな影響を及ぼすのかを高い精度で知ることが難しい。
【０００４】
現在のところ、植物工場で育成されている植物の品種はそれほど多くはなく、従来は、非特許文献１や非特許文献２に記載されているように、赤色系の光が特に植物の伸長促進に寄与するとことが知られている。このため、植物の生育全般を促進させるためにも主に赤色の光が効果的であると考えられていた。
【特許文献１】特開平０９−２５２６５１号公報
【非特許文献１】「植物工場ハンドブック」（高辻正基編、東海大学出版会 １９９７年）P.８０〜８２
【非特許文献２】「レーザー研究（レーザー植物工場小特集号）vol.２５、１２号」（１９９７、レーザー学会）P.８３２〜８３５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、レタスに代表されるチシャに赤い光を照射して栽培した場合、主茎部の伸長が促進された結果、個々の葉の展開位置が離れ、受光効率が低下して生長が抑制されるとともに、商品としての価値が著しく低下してしまうという問題が生じた。このため、従来はＬＥＤを光源としてチシャを栽培する場合、ＬＥＤのコストも考慮して、赤色ＬＥＤに青色ＬＥＤを最小限（１０％程度）併用することにより、チシャの主茎部の伸長を抑制していた。また、赤色光がチシャの生育に及ぼす影響は、品種毎による差が大きかった。
【０００６】
そこで本発明は、チシャの生育を促進させるに際して、主茎部の伸長が促進されることによる商品価値の低下を招くことなく、チシャの地上部の重量増加を促進させることを所期課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
すなわち本発明に係るチシャ栽培方法は、ＬＥＤを有した光射出部から光をチシャに照射し、生育させるものであって、チシャの地上部の重量増加を促進させる際に、前記光射出部から射出される光のスペクトルは青色が優勢であることを特徴とする。
【０００８】
このようなチシャ栽培方法によれば、チシャの生育を促進するにあたって、徒な主茎部の伸長を抑制しつつ地上部の重量を増加させることができるので、個々の葉の展開位置が離れ、受光効率が低下して生長が抑制されることによる商品価値の低下を招くことなく生育を促進することができ、商品価値の高いチシャを効率的に栽培することができる。更に本発明によれば、ＬＥＤを光源として低い放射強度でも植物工場内等でチシャを栽培することができるので、省エネルギー化、出荷時期制御等にも大きく寄与することができる。本発明のチシャ栽培方法は、重量を生育の尺度とした場合、赤色系の光よりむしろ青色系の光のほうが生育に寄与しており、更に、赤色系の光の場合は、主茎部の伸長を抑制するためには高い放射強度が必要であるのに対して、青色系の光は低い放射強度で主茎部の伸長を抑制することが可能であるという新規な知見を本発明者が見いだして初めて為し得たことである。当該知見は、従来信じられていた赤色系の光が植物生育全般の促進に適しているとの認識にはあてはまらないことであり、今後の人工光源を用いたチシャをはじめとする植物栽培においてその効率化、実用化等に大きな意義を有する。なお、ここで「青色」の光とは約４７０ｎｍ±１５ｎｍ程度の波長の光を言う。
【０００９】
また、本発明において光源として用いるＬＥＤは他の光源でみられる輝線スペクトルの混入や紫外及び赤外域の放射がなく、フィルタ等を用いずともスペクトル半値幅の小さい単色光を照射することが可能であるうえ、比較的廉価であり、更には赤外、赤色、橙色、黄色、緑色、青緑色、青色、紫色等、ほぼ自由に発光色を選択することができるため、青色系の光に更に赤色やその他の色の光を加えて、チシャの生育状況に応じた最も生育効率のよい波長域の光となるように設定することが無理なくできる。もちろん、他の光源に比べ発光効率がよい点や、熱放射に係る問題点が少ない点、寿命が長い点等の効果をも同時に奏し得る。
【００１０】
一般にチシャには、カキチシャ、タマチシャ、チリメンチシャ、及び、タチチシャの４つの変種が挙げられ、これらは更にステム型、クリスプヘッド型、バターヘッド型、ルースリーフ型、コス型の５つの型に区分される。しかしながら、本発明において栽培対象とされるチシャとしては特に限定されず、上記の変種及び区分の亜種や改良型であってもよい。
【００１１】
本発明において光射出部から射出される光のスペクトルは青色が優勢である。本発明において射出される光は青色光単独であってもよいが、青色光に、更に赤色光、黄色光、緑色光、及び、遠赤色光を、必要に応じて適宜組み合わせて混合して射出することが可能である。本発明において「青色が優勢」とは、青色光、赤色光、黄色光、緑色光、及び、遠赤色光の５色の光のうち、青色光の光量が最も多いことを言う。このため、青色の光の全光量に対する割合は、少なくとも２０％以上であることが好ましい。青色の光が２０％未満であるとチシャの地上部の重量増加と主茎部の伸長のバランスが崩れ、例えば、タマチシャの場合は球状に近い形状に結球させることができないと言うように、チシャの商品価値を低下させずに生育を促進することが困難となる。より好ましい青色光の割合は３０％以上であり、更に好ましくは５０％以上である。
【００１２】
青色の光に他の色の光を加えて照射する場合は、赤色及び／又は緑色の光を混ぜることが好ましい。青色の光に赤色及び／又は緑色の光を混ぜることにより、必要に応じて主茎部の伸長を適度に促進することができる。なお、ここで「赤色」の光とは約６６０ｎｍ±１５ｎｍ程度の波長の光を言い、「緑色」の光とは約５２５ｎｍ±１５ｎｍ程度の波長の光を言う。
【００１３】
青色の光の放射強度としては、２０〜６００μｍｏｌ・ｓ−１・ｍ−２ＰＰＦＤであることが好ましい。２０μｍｏｌ・ｓ−１・ｍ−２ＰＰＦＤ未満であると、チシャの地上部の重量増加が充分に促進されず、６００μｍｏｌ・ｓ−１・ｍ−２ＰＰＦＤを超えるとコスト面から不利となる。より好ましい放射強度は５０〜５５０μｍｏｌ・ｓ−１・ｍ−２ＰＰＦＤであり、更に好ましくは７０〜４００μｍｏｌ・ｓ−１・ｍ−２ＰＰＦＤである。
【００１４】
このような本発明に係るチシャ栽培方法を省力化して実現するチシャ栽培装置としては、チシャに光を照射するＬＥＤを有した光射出部と、その光射出部に光のスペクトルを変更可能に電力を供給する電力供給部とを備えてなり、前記光射出部から射出される光のスペクトルは青色が優勢なものを挙げることができる。なお、本発明に係るチシャ栽培装置が光射出部に備えるＬＥＤは、単数であってもよく、複数であってもよい。
【００１５】
チシャの生育状況に応じて、よりきめ細かい形態制御を行うためには、更に、栽培対象であるチシャの生育状況を判別する判別部と、その判別部で判別したチシャの生育状況に応じて前記電力供給部を制御し前記光射出部から射出される光のスペクトルを設定する光スペクトル設定部を備えた装置が好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
しかして、本発明によれば、チシャの生育を促進するにあたって、徒な主茎部の伸長を抑制しつつ地上部の重量を増加させることができるので、個々の葉の展開位置が離れ、受光効率が低下して生長が抑制されることによる商品価値の低下を招くことなく生育を促進することができ、商品価値の高いチシャを効率的に栽培することができる。更に本発明によれば、ＬＥＤを光源として植物工場内等でチシャを栽培することができるので、省エネルギー化、出荷時期制御等にも大きく寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
図１は、本実施形態に係るチシャ栽培装置１を示す。このチシャ栽培装置１は、植物伸長のための光を射出する光射出部２と、その光射出部２に対し射出される光のスペクトルを変更可能に電力を供給する電力供給部３とを備えたものである。更にチシャの生育状況に応じて、よりきめ細かい形態制御を行うためには、判別部４及び光スペクトル設定部５を備えていることが好ましい。
【００１８】
各部を詳述する。光射出部２は、図２に示すように、平板状の基板２２の一方の面に異なるスペクトル光を発する複数種類のＬＥＤ２１を多数敷設したもので、ＬＥＤ２１から射出される光がチシャ６の方を向くように設置している。ＬＥＤ２１は、例えば砲弾型のものである。
【００１９】
電力供給部３は、各ＬＥＤ２１乃至各種のＬＥＤ２１毎に、独立して発光強度を変更可能に電力を供給するものである。具体的な電力供給態様として本実施形態では、例えばＰＷＭ方式を採用しており、外部制御信号の受信あるいは入力を受け付けることによって、各ＬＥＤ２１乃至各種のＬＥＤ２１毎に、供給電力波形におけるデューティ比を設定できるようにしてある。そしてそのデューティ比の設定により、各ＬＥＤ２１乃至各種のＬＥＤ２１毎の発光強度を変更し、光射出部２全体から射出される光のスペクトルや光強度を変更できるように構成している。
【００２０】
判別部４は、例えばオペレータによる入力により、栽培対象のチシャ６の生育状況を判別するものである。
【００２１】
光スペクトル設定部５は、チシャ６の生育状況に応じて、前記光のスペクトルを設定するための外部制御信号を生成し、その外部制御信号を前記電力供給部３に送信するものである。具体的には、例えばチシャ６の生育状況を示す識別子と外部制御信号の識別子とを対にして格納している制御信号特定データ格納部Ｄ１にアクセスし、チシャ６の生育状況に対応する外部制御信号を特定するとともに、その外部制御信号を前記電力供給部３に送信する。
【００２２】
なお、前記判別部４、光スペクトル設定部５、制御信号特定データ格納部Ｄ１等は、本実施形態では情報処理装置７を利用して構成している。この情報処理装置７は、図３に示すように、ＣＰＵ１０１、内部メモリ１０２、ＨＤＤ等の外部記憶装置１０３、モデム等の通信インタフェース１０４、ディスプレイ１０５、マウスやキーボードといった入力手段１０６等を有する。そして、前記内部メモリ１０２や外部記憶装置１０３等の所定領域に設定したプログラムにしたがってＣＰＵ１０１やその周辺機器を作動させることにより、前記判別部４、光スペクトル設定部５、制御信号特定データ格納部Ｄ１として機能するように構成してある。かかる情報処理装置７は、汎用のコンピュータであってもよく、専用のものであってもよい。
【００２３】
次にこのように構成した本実施形態にかかるチシャ栽培装置１を用いたチシャ栽培方法について以下に述べる。
【００２４】
まず、オペレータが栽培対象であるチシャ６の生育状況を示す識別子を入力する（図４ステップＳ１）。
すると判別部４が、その入力に基づいてチシャ６の生育状況を判別する（図４ステップＳ２）。
【００２５】
次いで光スペクトル設定部５がチシャ６の生育状況に応じた光のスペクトルを設定するための外部制御信号を、前記制御信号特定データ格納部Ｄ１の内容を参照して特定する（図４ステップＳ３）。そしてその外部制御信号を、チシャ６の生育を促進させる際に電力供給部３に送信する（図４ステップＳ４）。
【００２６】
その後、電力供給部３がその外部制御信号に基づいて光射出部２に電力を供給し（図４ステップＳ５）、最後に光射出部２が、その電力供給態様により一意的に定まる所定スペクトルの光をチシャ６に照射する（図４ステップＳ６）。
【００２７】
しかして本実施形態では、栽培対象のチシャ６について、徒な主茎部の伸長を抑制して地上部の重量を増加させる場合は、青色光のみを照射し、地上部の重量の増加と合わせて主茎部も伸長させる場合は、赤色及び／又は緑色の光を加えて照射してもよい。
【００２８】
これは、図５及び図６に実験結果を示すように、青色光が、チシャに対して、徒な主茎部の伸長を抑制しつつ、地上部の重量増加を促進する作用を有することを本発明者が見いだしたことによる。
【００２９】
なお、これらの実験では、実験材料として、タマチシャである「岡山サラダ菜」を用いた。まず、当該タマチシャの種子をメトロミックスを充填した８８穴セルトレイに１セルあたり１粒ずつ直播し、１００μｍｏｌ・ｓ−１・ｍ−２ＰＰＦＤの放射強度の蛍光灯照射下で２週間育成し、本葉２枚が完全に展開した時点で、各色のＬＥＤを備えた栽培装置の下に移動して栽培を継続した。ＬＥＤ照射は、４種の光（主波長４７０ｎｍ＝青色光、５００ｎｍ＝青緑色光、５２５ｎｍ＝緑色光、６６０ｎｍ＝赤色光）を、放射強度が２０、５０、１００、及び、１５０μｍｏｌ・ｓ−１・ｍ−２ＰＰＦＤの４水準となるようにチシャに照射した。ＬＥＤ照射区の明暗周期は１６時間照射／８時間暗黒とし、栽培温度は２４±２℃とした。また、ＬＥＤ照射期間は２５日間とした。
【００３０】
しかして、この結果によれば、チシャの主茎部の長さは、青色光では放射強度が大きいほど短く、一方、青緑色光、緑色光、及び、赤色光では、いずれの放射強度においても青色光照射時よりも長くなり、なかでも赤色光照射時に最も主茎部の長さが長くなった。また、青色以外の光（青緑色光、緑色光、及び、赤色光）でも放射強度を高くすればある程度は主茎部の伸長が抑制されるが、青色光では放射強度が低くても主茎部の伸長を抑制する効果が充分にあることが分かった。従って、青色光によれば、赤色光の約１／２程度の低い放射強度で、自然光で栽培した場合と同様な形態にチシャを栽培可能であることが明らかとなった。一方、照射光の種類とチシャの地上部の重量変化との関係は、主茎部の伸長に対する効果とは逆の関係が観察され、青色光に顕著な重量増加効果が見られる一方で、赤色光の地上部の重量増加を促進する効果は低いものであった。
【００３１】
したがって、本実施形態によれば、チシャの生育を促進させるに際して、青色が優勢な光を照射することにより、徒な主茎部の伸長を抑制しつつ地上部の重量を増加させることができるので、個々の葉の展開位置が離れ、受光効率が低下して生長が抑制されることによる商品価値の低下を招くことなく生育を促進することができ、商品価値の高いチシャを効率的に栽培することができる。更に本発明によれば、ＬＥＤを光源として植物工場内等でチシャを栽培することができるので、省エネルギー化、出荷時期制御等にも大きく寄与することができる。
【００３２】
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではなく、チシャの生育状況や望ましい製品の形態に合わせて、よりきめ細かく照射光のスペクトルや放射強度を調整することができる。
【００３３】
更に、前記情報処理装置に他の種々の機能を付加させて、出荷時期や生育目標値等のみを入力することにより、あとは全て自動で光の制御を行うように構成してもよい。
【００３４】
また逆に情報処理装置を利用せず、作業者が、チシャの生育状況に応じて電力供給部の設定を行い、光射出部から青色系や、更に赤色や黄色系の光を射出するようにしてもよい。
【００３５】
更に光射出部が青色光を照射するＬＥＤのみからなるものでもよく、その場合は、必要に応じて赤色やその他の光を射出する光射出部を複数用意しておき、作業者がチシャの生育状況に応じて、赤色やその他の光を射出できる光照射部に都度交換するようにしてもよい。
【００３６】
またＬＥＤの敷設態様に限定はなく、マトリクス状、千鳥状、同心円状等種々の態様が可能である。ＬＥＤは砲弾型に限られず、チップ型のものでもよい。
【００３７】
加えて光射出部を、更に光ファイバー等の光案内手段を備えたものとして、ＬＥＤからの光を前記光案内手段によってチシャに導くようにしてもよい。このようにすればＬＥＤを植物から隔離することが可能となるため、その発熱による熱影響を最小限にすることができる。
【００３８】
なお、本発明者の検討結果から、前記チシャ栽培装置１を用いて青色が優勢となるように光を照射することによって、ナスやキュウリの苗も、形態が崩れずに、自然光下で栽培したと同様な形態に生育可能であることが確認された。
【００３９】
その他本発明は前記図示例に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の一実施形態におけるチシャ栽培装置を示す模式的構成図。
【図２】同実施形態における光照射部を示す平面図。
【図３】同実施形態における情報処理装置の機器構成図。
【図４】同実施形態におけるチシャ栽培方法を示すフローチャート。
【図５】タマチシャの主茎部伸長に及ぼす各スペクトル光の照射の影響を示すグラフ。
【図６】タマチシャの地上部の重量増加に及ぼす各スペクトル光の照射の影響を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４１】
１・・・チシャ栽培装置
２・・・光射出部
２１・・・ＬＥＤ
３・・・電力供給部
４・・・判別部
５・・・光スペクトル設定部
６・・・チシャ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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