(57)【要約】【課題】白色の光源を用いる場合に比較して植物を小さく育成する。【解決手段】苗１３に光を照射する光源２が設けられる。光源２としては４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合が１５％以上であるものを用いる。苗１３に照射する光の４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を１５％以上とすることにより、白色光を照射する場合に比較して、ナス科の苗を小さく育てることができる。その結果、輸送コストを低減することができ、また定植が容易になる。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の育成期間において植物に人工光を照射する照射装置を備え、照射装置は４００〜８００ｎｍの放射エネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合が１５％以上に調整されていることを特徴とする植物育成照明装置。
【請求項２】
前記照射装置は、４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合が１５％以上である光源を備えることを特徴とする請求項１記載の植物育成照明装置。
【請求項３】
前記照射装置は、人工光を発生する光源と、光源から植物に照射される４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を１５％以上に調整する波長選択性を有した光学要素とを備えることを特徴とする請求項１記載の植物育成照明装置。
【請求項４】
前記照射装置は、自然光を光源とし、光源から植物に照射される４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を１５％以上に調整する波長選択性を有した光学要素を備えることを特徴とする請求項１記載の植物育成照明装置。
【請求項５】
植物の育成期間において植物に照射する４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を１５％以上に調整したことを特徴とする植物育成照明方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、野菜や花卉のような植物を育成する期間において植物に照射する光の波長成分を調整することによって植物の生長を制御する植物育成照明装置およびその方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、植物の育成には植物に照射する光に含まれる波長成分の比率が影響することが知られている。学会などにおいて報告されている事例では、４００〜５００ｎｍの波長領域と６００〜７００ｎｍの波長領域と７００〜８００ｎｍの波長領域とに区分し、各波長領域のエネルギ積算値（それぞれＢ，Ｒ，ＦＲとする）の比率（Ｒ／Ｂ，Ｒ／ＦＲ）を変化させたときに、Ｒ／Ｂの値が大きいほど、またＲ／ＦＲの値が小さいほど、植物が伸長する傾向があると言われている。
【０００３】
さらに、植物の育成に際して、６００〜７００ｎｍの放射量を７００〜８００ｎｍの放射量より大きくすることで植物の形態を伸長方向に形成する技術が知られ（たとえば、特許文献１参照）、発光ダイオードを光源として、Ｂ：Ｒ：ＦＲ＝０〜１５：４０〜１００：０〜１０としたときに、植物を良好に育成することができるという報告もある（たとえば、特許文献２参照）。
【０００４】
しかしながら、本発明者らは以下に示す実験によって植物の伸長に影響する要因が、必ずしも各波長領域のエネルギ積算値の比率Ｒ／Ｂ，Ｒ／ＦＲであるとは言えないという知見を得た。実験は以下の条件で行った。対象植物としては、接木用の台木および穂木をそれぞれ育成した。台木はカボチャ（商品名：シェルパ（タキイ種苗））を用い、穂木はキュウリ（商品名：夏すずみ（タキイ種苗））を用いた。これらの植物を、市販の用土（商品名：ベストミックス（ニチアス））を培地に用いてセルトレイで育成した。この用土は、ピートモス、バーミキュライト、ロックウールを混合したものである。また、表１に示す６種類の光源を用い、各光源について１０個ずつの標本を用い、２４時間周期で植物に光を照射する明期間と光を照射しない暗期間とを交互に繰り返して８日間の育成を行った。明期間は９：００〜２１：００の１２時間として気温を２７℃に保ち、ＣＯ２濃度を１０００ｐｐｍに制御した。また、暗期間は２１：００〜９：００の１２時間として気温を２５℃に保ち、ＣＯ２　濃度の制御は行わなかった。なお、灌水は明期間の開始と同時に１日１回だけ行い、灌水時に液肥による施肥を行った。
【０００５】
表１に示す１番の白色ランプには、高周波点灯専用形蛍光ランプ（ＥＸ−Ｎ：３波長域発光形昼光色）を用いた。この白色ランプは、４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギに対して４００〜４５０ｎｍの波長領域の放射エネルギの割合が約１２％であり、３番、４番、６番の各ランプは同割合が白色ランプよりも少なく、黄色フィルタは４００〜４５０ｎｍの波長領域の光を略完全に遮断するものを用いている。１番、３番、４番、６番の各ランプの分光特性（Ａ）を図４ないし図７に示してある。また、各図には黄色フィルタの分光特性（Ｂ）も付記してある。
【０００６】
【表１】
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【０００７】
さらに、８日間の育成の後にセルトレイの全体および植物体ごとの外観を確認するとともに、穂木および台木について、それぞれ茎の下胚軸径および下胚軸長、子葉の長さ（子葉長）および幅（子葉幅）、本葉の長さ（本葉長）および幅（本葉幅）、生体の質量（生重）を測定した。その結果を表２〜表５に示す。表２、表４は穂木に関する結果、表３、表５は台木に関する結果を示している。また、表２、表３はＰＰＦＤ（光合成有効光量子密度）が２８０［μｍｏｌｍ−２ｓ−１］、表４、表５はＰＰＦＤが２５０［μｍｏｌｍ−２ｓ−１］である場合を示している。ここに、ｍｏｌは６．０２×１０２３であって、アボガドロ数を意味している。各表中においてアスタリスクを付与した数値は、有意性検定の結果を示しており、「＊＊」を付した数値は有意水準０．０１の検定であり、「＊」を付した数値は有意水準０．０５の検定である。有意性検定は下胚軸径と下胚軸長についてのみ実施した。
【０００８】
【表２】
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【０００９】
【表３】
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【００１０】
【表４】
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【００１１】
【表５】
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【００１２】
表２〜表５の結果から、穂木および台木ともに光源番号２、光源番号５、光源番号６の光源を用いたときに、下胚軸長が有意で伸長するという知見が得られた。下胚軸径については穂木および台木ともに光源番号１の光源（白色ランプ）を用いる場合とほとんど変わらなかった。
【００１３】
すなわち、植物の育成期間において植物に照射する４００〜８００ｎｍの波長領域の光の放射エネルギに対して４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの占める割合を白色ランプよりも低減したほうが下胚軸長が伸長する。
【００１４】
ここで、白色ランプに黄色フィルタを組み合わせた光源（光源番号２）では、エネルギ積算値の比率Ｒ／Ｂ，Ｒ／ＦＲが、Ｒ／Ｂ＝２．５、Ｒ／ＦＲ＝１２．３であり、この光源を用いて８日間の育成したときの穂木の下胚軸長は表２によれば３９．３ｍｍになっている。また、赤色ランプを光源（光源番号４）に用いた場合には、Ｒ／Ｂ＝７．０、Ｒ／ＦＲ＝１０．３であり、穂木の下胚軸長は表２によれば２９．５ｍｍになっている。つまり、Ｒ／Ｂが大きく、かつＲ／ＦＲが小さくなっているにもかかわらず、下胚軸長は短くなっており、従来から報告されていた関係とは相反する結果が得られた。
【００１５】
また、本発明者らは以下の別の実験も行った。実験は以下の条件で行った。すなわち、市販の用土（商品名：ベストミックス（ニチアス））を培地に用い、対象植物としてはトマト（商品名：ハウス桃太郎（タキイ種苗））をセルトレイに播種して苗を育成した。この用土は、ピートモス、バーミキュライト、ロックウールを混合したものである。また、３種類の光源を用いて植物の生長を比較した。植物の標本は各光源について１０個ずつ用い、２４時間周期で植物に光を照射する明期間と光を照射しない暗期間とを交互に繰り返して１４日間の育成した。明期間は９：００〜２１：００の１２時間として気温を２７℃に保ち、ＣＯ２　濃度を１０００ｐｐｍに制御した。また、暗期間は２１：００〜９：００の１２時間として気温を２５℃に保ち、ＣＯ２　濃度の制御は行わなかった。なお、灌水は明期間の開始と同時に１日１回だけ行い、灌水時に液肥による施肥を行った。
【００１６】
光源としては、白色ランプ、青色ランプ、深赤色ランプを用いた。白色ランプは、高周波点灯専用形蛍光ランプ（ＥＸ−Ｎ：３波長域発光形昼光色）であって、白色ランプは４００〜８００ｎｍの放射エネルギに対する４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合が約１２％であり、青色ランプは同割合が１５％以上、深赤色ランプは同割合が１０％以下であった。各ランプの分光特性を図４ないし図６に示してある。
【００１７】
さらに、１４日間の育成の後にセルトレイの全体および植物体ごとの外観を確認するとともに、草丈［ｍｍ］、本葉数［枚］、下胚軸長（子葉と根間の長さ）［ｍｍ］、上胚軸長（子葉より上の茎の長さ）［ｍｍ］、下胚軸径［ｍｍ］、第１本葉長［ｍｍ］、第２本葉長［ｍｍ］、地上部生体重［ｇ］を測定した。測定結果を表６に示す。表６中においてアスタリスクを付与した数値は、有意性検定の結果を示しており、「＊＊」を付した数値は有意水準０．０１の検定であり、「＊」を付した数値は有意水準０．０５の検定であり、「ｎｓ」を付した数値は無意を表す。なお、表６では、下胚軸長を下軸長、上胚軸長を上軸長、下胚軸径を下軸径、第１本葉長を葉長１、第２本葉長を葉長２、地上部生体重を生体重として記述している。表６の比は生体重／草丈の比である。また、各色の上段は平均値、下段は標準偏差を示している。
【００１８】
【表６】
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【００１９】
表６の結果から、本葉数を除いた７項目について白色光を照射した場合よりも青色光を照射した場合のほうが、植物が小さくなる傾向のあることがわかった。また、深赤色光では植物が大きくなる傾向が得られた。いずれも本葉数が白色光と変わらないことから、生育ステージは白色光と同じことがわかる。すなわち、植物の育成期間において植物に照射する光の４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギに対して４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの占める割合を白色ランプよりも増加させたほうが苗が小さくなることがわかる。
【００２０】
【特許文献１】
特開２００１−２７５４８８号公報（第３頁）
【特許文献２】
特開平１０−１７８８９９号公報（第７頁）
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、植物の育成にあたり、ウリ科植物では接木苗を用いることが多く、接木苗を用いる場合には接木作業を容易にするとともに台木と穂木との接木部分を地面から遠ざけて土の付着による穂木の発根を防止したり病害の危険性を低減するために、下胚軸の長い台木を用いるのが望ましい。一方、トマトのようなナス科の植物では、本葉６段までの苗を出荷するにあたり、輸送コストを低減したり定植時に自立させやすくするために、下胚軸長を短くすることが要望されている。また、本葉数葉程度に育苗しても苗を小型に保ち、輸送後に２次育苗することなく定植したいという要望もある。
【００２２】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、植物の育成に際して白色の光源を用いる場合に比較して草丈を小さくすることができる植物育成照明装置およびその方法を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、植物の育成期間において植物に人工光を照射する照射装置を備え、照射装置は４００〜８００ｎｍの放射エネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合が１５％以上に調整されていることを特徴とする。
【００２４】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、前記照射装置が、４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合が１５％以上である光源を備えることを特徴とする。
【００２５】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、前記照射装置が、人工光を発生する光源と、光源から植物に照射される４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を１５％以上に調整する波長選択性を有した光学要素とを備えることを特徴とする。
【００２６】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、前記照射装置が、自然光を光源とし、光源から植物に照射される４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を１５％以上に調整する波長選択性を有した光学要素を備えることを特徴とする。
【００２７】
請求項５の発明は、植物育成照明方法であって、植物の育成期間において植物に照射する４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を１５％以上に調整したことを特徴とする。
【００２８】
ここに、各請求項に係る発明において、植物に照射する光には４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を１５％以上に調整するとは、植物に照射する光が４００ｎｍ以上かつ４５０ｎｍ以下の波長領域の光のみである場合も含んでいる。このような分光分布を有する光は、光源を選択することにより得ることができ、あるいはまた波長選択性を有する適宜の光学要素を光源と組み合わせることによって得ることができる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本実施形態では、植物の育成期間として播種後に苗を育成する期間について例示するが、苗から成体を育成する期間にも本発明の技術を適用可能である。すなわち、図２に示すように、育苗棚１０に設けた複数段の棚板１１に育苗用のセルトレイ１２を載置し、棚板１１の下方に配置した照射装置としての照明器具１によりセルトレイ１２に植えた苗１３に光を照射する例を示す。育苗棚１０は外光および外気を略遮断した部屋Ｒ内に配置される。ここに、外光を遮断するには、育苗棚１０を配置した部屋Ｒ全体を遮光するほか、育苗棚１０の周囲に遮光部材を設けて外光を遮断する構成としてもよい。
【００３０】
育苗棚１０に設けた照明器具１は、図１に示すように、１ないし複数個の光源２を配列したものであって、ここでは光源２から放射する４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギが１５％以上であるような分光特性を有した光源２を用い、照明器具１は光源２から放射された光の分光分布を変化させることなく苗１３に照射するように構成される。つまり、光源２の背面側に白色の拡散反射面を配置するか反射鏡を配置する。
【００３１】
光源２としては、たとえばカラー蛍光ランプを用いることができる。また、青色発光ダイオードを用いたり、有機ＥＬなどを光源２に用いることも可能であって、さらには、複数種類の光源を組み合わせて用いることも可能である。いずれにしても、４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合が１５％以上であるような光源を用いればよい。また、光源から苗１３に光を照射する経路上に、苗１３に照射される４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合が１５％以上となるように波長を選択する光学要素としてのフィルタを配置してもよい。この種のフィルタとしては青色のフィルタを用いることができ、この場合の光源としては、白色蛍光ランプ、青色蛍光ランプなどを用いることができる。さらにまた、光源からの光を光ファイバやホローライトガイド（中空円筒状のライトガイド）を介して苗１３に導くように照明器具１を構成し、光源からの光を苗１３に導く経路上に配置している光学要素としての光ファイバやホローライトガイドに波長選択性を付与したり、光ファイバやホローライトガイドとは別に光学要素としてのフィルタを設けたりしてもよい。光ファイバやホローライトガイドを用いて光源からの光を苗１３に導く場合には、光源として人工光ではなく太陽からの自然光を用いることも可能である。
【００３２】
上述した構成の育苗棚１０を用いることによって、植物の育成期間において植物に照射する４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域のエネルギの割合を１５％以上に調整することが可能になる。つまり、植物の育成期間において植物の下胚軸長および上胚軸長を小さくすることが可能になる。
【００３３】
ところで、育苗棚１０はナス科植物の苗の育成に用いるだけではなく、他の植物の苗の育成にも兼用されるから、下胚軸長や上胚軸長を通常の長さにする場合には上述した分光分布の光ではなく、たとえば白色光を照射することが必要になる。
【００３４】
そこで、本実施形態では、図３に示す照明器具１を照射装置として採用している。この照明器具１では、棚板１１の下面に取り付けた器具本体３に光源としての直管状の複数本の白色蛍光ランプ４を棚板１１の下面に沿う面内で並設してあり、白色蛍光ランプ４から放射された光はフィルタ５に通して苗１３に照射されるようになっている。フィルタ５は無端ベルト状であって器具本体３内で白色蛍光ランプ４の周囲に配置された４本のローラ６に掛け回されている。フィルタ５には４００〜４５０ｎｍの波長領域の光を主として透過させる青色領域と、透過光に対する波長選択性を持たない無色領域とが設けられており、ローラ６の回転によって白色蛍光ランプ４の下面側に青色領域が位置する状態と無色領域が位置する状態とが選択可能になっている。ローラ６は、手動で回転させても、またモータのような動力源を用いて回転させてもよい。フィルタ５により囲まれた範囲内で白色蛍光ランプ４の上方には白色蛍光ランプ４から放射した光を下方に反射させる反射板７が配置される。したがって、フィルタ５の青色領域が白色蛍光ランプ４の上方に位置する状態であってもフィルタ５での反射光が苗１３に照射されることはない。
【００３５】
なお、４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギに対して４００〜４５０ｎｍの波長領域の放射エネルギの割合を１５％以上に調整する状態と、４００〜４５０ｎｍの波長領域の放射エネルギをとくに制御しない状態とを選択する照射装置の構成としては、上述のように無端ベルト状のフィルタ５を用いる構成のほか、光源に対してフィルタが着脱自在になる構成を採用することもできる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１の発明では、植物の育成期間において植物に人工光を照射する照射装置を備え、照射装置は４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合が１５％以上に調整されているので、とくにナス科植物の苗を育成する際に全体的に小型の苗を育てることができ、出荷時における苗を小さくして輸送コストを低減することができ、また定植の際には自立して倒れにくく植え付けが容易になる。しかも、本葉数葉程度に育苗しても苗を小型に保つことができるので、輸送後に２次育苗することなく定植することができる。
【００３７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、照射装置が、４００〜８００ｎｍの波長領域の放射エネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合が１５％以上である光源を備えるので、光源の種類を選択するだけで比較的低コストで植物の大きさを制御することができる。
【００３８】
請求項３の発明は、請求項１の発明において、照射装置が、人工光を発生する光源と、光源から植物に照射される４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を１５％以上に調整する波長選択性を有した光学要素とを備えるので、波長領域を主として光学要素により制御することになり、光源の選択幅を拡げることができる。
【００３９】
請求項４の発明は、請求項１の発明において、照射装置が、自然光を光源とし、光源から植物に照射される４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を１５％以上に調整する波長選択性を有した光学要素を備えるので、自然光を利用して低コストで植物の生長を制御することができる。
【００４０】
請求項５の発明では、植物の育成期間において植物に照射する４００〜８００ｎｍの波長領域のエネルギのうち４００〜４５０ｎｍの波長領域の割合を１５％以上に調整しているので、とくにナス科植物の苗の育成の際に全体的に小型の苗を育てることができ、出荷時における苗を小さくして輸送コストを低減することができ、また定植の際には自立して倒れにくく植え付けが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示し、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は要部側面図である。
【図２】同上を用いた育苗棚を示す斜視図である。
【図３】同上の他例を示し、（ａ）は要部正面図、（ｂ）は要部側面図である。
【図４】実験に用いた光源の分光特性を示す図である。
【図５】実験に用いた光源の分光特性を示す図である。
【図６】実験に用いた光源の分光特性を示す図である。
【符号の説明】
１　照明器具
２　光源
３　器具本体
４　白色蛍光ランプ
５　フィルタ
６　ローラ
７　反射板
１０　育苗棚
１１　棚板
１２　セルトレイ
１３　苗
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2004121173.tif 000012
【図５】
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【図６】
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