(57)【要約】【課題】  野菜類の生育速度と生育度が優れ且つ栄養成分の光合成を促進させる植物の育成方法ならびに該方法を達成する太陽光併用型の育成ハウスまたは植物工場を提供する。【解決手段】                            植物を育成する際に、ピーク波長６６０ｎｍである赤色光（Ｒ）と、ピーク波長４５０ｎｍである青色光（Ｂ）と、ピーク波長７３０ｎｍである遠赤色光（ＦＲ）とについて、ハウス内で透過太陽光よりもＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比がともに小さくなるように補光を照射する。【選択図】図３３
2007222039.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
補光によって果菜類または葉菜類を育成する際に、ピーク波長６６０ｎｍである赤色光（Ｒ）と、ピーク波長４５０ｎｍである青色光（Ｂ）と、ピーク波長７３０ｎｍである遠赤色光（ＦＲ）とについて、ハウス内で透過太陽光がＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比がともに小さくなるように補光を照射する植物の育成方法。
【請求項２】
補光によって果菜類または葉菜類を育成する際に、ピーク波長４５０ｎｍである青色光（Ｂ）、ピーク波長６６０ｎｍである赤色光（Ｒ）およびピーク波長７３０ｎｍである遠赤色光（ＦＲ）のうちの少なくとも１種含む光をハウス内で照射することにより、透過太陽光におけるＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比がともに小さくなる植物の育成方法。
【請求項３】
照射青色光は、発生する雲の量に比例させて強くする請求項１または２記載の育成方法。
【請求項４】
天井および周壁を透光資材で構成することで太陽光を利用する育成ハウスであって、ハウス内に微発熱光源を設置し、該光源によって少なくとも青色光（Ｂ）と遠赤色光（ＦＲ）とを照射することにより、透過太陽光におけるＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比をともに小さくするとともに、各微発熱光源を各栽培植物に近接させて配置している育成ハウス。
【請求項５】
微発熱光源が、赤色光、青色光または遠赤色光を発光するＦＥ光源またはＬＥＤ光源であり、該ＦＥ光源は、電子放出の陰極において、多数のダイヤモンド超微粒子を絶縁基板上に分散配置し、先端が尖鋭な非晶質炭素の微小エミッタをダイヤモンド超微粒子相互間に形成する請求項４記載の育成ハウス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、果菜類または葉菜類のような野菜類の生育速度と生育度が優れ且つ栄養成分の光合成を促進させる植物の育成方法ならびに該方法を達成する育成ハウスに関する。ナスやキュウリなどの果菜類について、その生育速度と生育度は、果実の数とその重さに相当する。
【背景技術】
【０００２】
近年、食に対する消費者の安全志向および健康志向の高まりとともに、常に病原菌や害虫の侵入に晒される開放型の露地栽培に代わって、太陽光によらず人工光源による光合成を利用する閉鎖型である太陽光併用型または完全人工光型の植物工場が注目されている。この種の植物工場は、例えば、天井壁および側壁をＦＲＰ製のパネル体で構成し、内部の生育室または育苗室内に栽培ベッドを配置し、該ベッドの上面側に光照射の照明装置を取り付け、一方、栽培ベッドの下側面に向かって液肥供給装置を設置する。この場合、栽培ベッドはＶ字形に傾斜して並置され、該栽培ベッドに設けた開孔に栽培植物の幼苗が保持され、裏面側から液肥をその根に向かって吹き掛けるとともに、表面側からその葉に向かって人工光を照射する。
【０００３】
植物工場で用いる光照射装置には、特開昭６３−２４０７３１号、特許第２９５０９１１号、特開平５−１３７４５７号および特開平８−２６６１５２号に開示するように、高圧ナトリウムランプ、メタルハライドランプ、水銀ランプ、昼光色蛍光灯、高演色性蛍光灯などを使用する。反射板付きのランプは、栽培植物の上端から１００〜２００ｃｍ程度離し、天井からコ−ドによって吊り下げたり、傾斜した栽培ベッドの面と平行に長尺の蛍光灯を水平方向に配列している。
【０００４】
これらのランプや蛍光灯は比較的高輝度である反面、植物工場の天井や壁が断熱性の高い材料で覆われているので、該ランプから放射される発熱を適宜に除去しないと、この放射熱で栽培植物に葉焼けなどが発生して商品品質の低下を招く。このため、ランプを栽培植物より１〜２ｍ上方に離すうえに、植物工場には空調設備が必須になる。天井付近にランプ用空間を設け、ランプと栽培植物とを隔離したり、ウオータジャケットを取り付けてランプからの発熱を水に吸収させる設備を付設すると、植物工場の建設費は非常に高価になる。また、空調の電気代が夏期に急増して工場のランニングコストが非常に嵩み、採算性の向上に障害となり、農業経営の成立を困難にする要因になる。
【特許文献１】特開昭６３−２４０７３１号公報
【特許文献２】特許第２９５０９１１号公報
【特許文献３】特開平５−１３７４５７号公報
【特許文献４】特開平８−２６６１５２号公報
【非特許文献１】植物工場ハンドブック（高辻正基編、東海大学出版会発行）
【非特許文献２】植物工場の基礎と実際（高辻正基著・裳華書房発行）
【非特許文献３】全面改訂・水耕栽培百科（武川満夫編、財団法人富民協会発行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
葉菜類については、その栽培に人工光による補光が用いられている。その例として、非特許文献１の１０８頁と１１２頁を引用する。この人工光源には、植物育成用高圧ナトリウムランプを使用し、光条件を人工光で再現する必要性はないので、照度で５０００ルクス程度を補光の目安とする。補光方法として、冬期における朝夕の日照時間の延長、雨や曇天時の日照不足を補う目的で補光を行なう。補光用ランプは、日照時間が短くなる冬期間の早朝と夕方にそれぞれ点灯する。このように葉菜類で５０００〜８０００ルクスの明るさの補光を行い、果菜類においては、補光の電気量に見合う生産量の増加が見込めないので補光は実施されていない。
【０００６】
野菜類の育成について、その生長や成分は環境によって異なるのは当然であり、環境条件の中で最も基本となるのは、植物生理の原動力となる太陽光である。つまり、太陽光が原動力となって植物の生長や成分を形成するので、非特許文献２では植物の主要な光反応のスペクトルを図１に示し、図１では単位エネルギー当たりの効果の相対値を表している。図１に示す植物の光反応の作用スペクトルの形から判断して、たとえ太陽光の補光であっても、その太陽光のスペクトルバランスを壊すような補光であれば、栽培環境は自然環境と異なったものとなってしまう。このような環境で栽培された植物は、たとえ有機肥料を使用しても、ビタミンなどの栄養成分や味が露地栽培のものよりも劣ってしまう。この観点から、主に補光栽培に使用する光源を選択すれば、陽光ランプ、ＢＯＣランプ、ツルーライト（True-Lite）蛍光ランプはかなり自然光に近いけれども十分ではなく、発熱量が高い点も解決されていない。
【０００７】
従来技術として、ＬＥＤ（発光ダイオード）光源を用いた栽培試験において、ピーク波長４５０ｎｍの青色ＬＥＤ光源と、ピーク波長６６０ｎｍの赤色ＬＥＤ光源と、ピーク波長７３０ｎｍの遠赤色ＬＥＤ光源を用いてリーフレタスの水耕栽培試験が報告されている。この試験では、全光量を１００μｍｏｌ／ｍ２ｓとし、青色光を８％以上添加した赤色光を照射すると、自然光と同様の草型と葉色を保ちつつ、効率良く栽培できることが判明している。しかしながら、栽培中に青色光が不足すると、節間と葉柄の伸長が促進された徒長症状を呈する。植物栽培用の光源として、ＬＥＤ光源の利点を最大限に利用するには、太陽光を併用せず、人工光のみの完全制御型の植物工場が適していると判断している。
【０００８】
植物工場は前記のランプや蛍光灯の発熱問題に加えて、ハウス栽培された野菜類が露地栽培のものと比較すると味が劣り、栄養成分のバランスが異なることも広く知られている。このため、安全性の点では植物工場で育成された野菜類が有利であっても、消費者には自然な味の点で露地栽培の野菜類が依然として好まれ、しかも安全の点で農薬を使わない有機肥料で栽培された野菜類が非常にもてはやされている。
【０００９】
植物の育成に関して、ハウスで栽培した農作物に対して、旬の露地において無農薬の有機肥料で栽培した農作物が、最も味が良好で栄養が豊富であると一般に信じられている。この点について、農作物が本来の味と栄養成分に近くなるのは、それぞれが活発に自然繁殖できる環境であって、その農作物の原種が発生した環境またはその近辺であると推定できる。各農作物における自然繁殖の環境つまり原種発生の環境では、当然、無農薬で有機栽培されているから肥料の添加を行われていないから、原種発生の環境を求める際に肥料の有無は無視することができる。
【００１０】
各農作物における原種発生の環境を知るには、その環境を成立させる主たる要因が太陽光であって、従たる要因である土壌、水耕溶液、温度，湿度，風の流れなどの大気環境についてはどの場所でも実質的に同一であると仮定しておく。太陽光に関して、ハウスで栽培した農作物は、自然繁殖の場合とスペクトルバランスが異なり、その味と栄養成分について問題が発生する。スペクトルバランスを壊すような補光であると、栽培環境が自然繁殖の環境と異なり、農作物はその栽培環境に応じた味と栄養成分を合成するから、自然繁殖の環境と異なった分だけ味も栄養成分も低下してしまう。
【００１１】
太陽光の環境は、スペクトルバランスと明るさという２つの要素を持ち、明るさについては照度（単位：ｌｘ）、光束（単位：ｌｍ）、光度（単位：ｃｄ）、輝度（単位：ｎｔまたはｃｄ／ｍ２）で表現される。また、太陽光のスペクトルバランスについて、非特許文献２の７８〜７９頁および９５〜９６頁を参照すると、植物の主要な光反応のスペクトルを図１に示している。図１に示すように、植物は基本的には光合成（１）によって成長するが、それ以外の重要な光反応に光形態形成がある。この光形態形成には、弱光反応（３，４）と強光反応（２）があり、フィトクロームという色素の働きを介して種子発芽、花芽分化、開花、子葉の展開、葉緑素合成、節間伸長などの植物の質的な変化を誘起する。強光下における葉緑素合成は青色光によって促進され、赤色光によって阻害される傾向がある。光合成に対しては、赤色光の効果が最も大きいが、葉の正常な形態形成には青色光が必要とされ、要するに波長６４０〜６９０ｎｍの赤色光と、波長４２０〜４７０ｎｍの青色光が有効である。スペクトル分布を変えた生育実験によると、植物の健全な生育には、赤色光（Ｒ）と青色光（Ｂ）がバランスよく配合されていることが望ましいと判断できる。この２つのスペクトルの比はＲ／Ｂの比で表し、この値は一般に１〜１０の範囲が良いと説明されている。
【００１２】
本発明者は、病原菌や害虫の侵入に晒されることが少なくて安全性が高い太陽光併用型の育成ハウスや植物工場について、栽培植物の栄養成分と味覚が露地栽培のものと比肩または凌駕しうる育成方法に関して鋭意研究と実験を行っている。この結果、本発明者は、高輝度で微発熱のＦＥ（Field Emission、電界放出）またはＬＥＤ（発光ダイオード）光源などを植物育成に利用するだけでなく、可視光線の一部を選択して育成ハウスや植物工場における植物育成に適用するに至ったものである。
【００１３】
本発明は、従来の育成ハウスや植物工場における栽培植物の味覚と栄養に関する前記の問題点を改善するために提案されたものであり、栽培植物の生育を促進し且つその栄養成分が露地栽培のものと比肩または凌駕できる植物の育成方法を提供することを目的としている。本発明の他の目的は、青色光、赤色光および遠赤色光を太陽光の補光として照射することにより、栽培植物の生育速度および栄養成分が優れている植物の育成方法を提供することである。本発明の別の目的は、青色光、赤色光および遠赤色光を太陽光の補光として照射するとともに、天井および周壁を透光資材で構成する太陽光併用型の育成ハウスを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る植物の育成方法は、補光によって果菜類または葉菜類を育成する際に、ピーク波長６６０ｎｍである赤色光（Ｒ）と、ピーク波長４５０ｎｍである青色光（Ｂ）と、ピーク波長７３０ｎｍである遠赤色光（ＦＲ）とについて、ハウス内で透過太陽光がＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比がともに小さくなるように補光を照射する。
【００１５】
本発明に係る植物の育成方法は、補光によって果菜類または葉菜類を育成する際に、ピーク波長４５０ｎｍである青色光（Ｂ）、ピーク波長６６０ｎｍである赤色光（Ｒ）およびピーク波長７３０ｎｍである遠赤色光（ＦＲ）のうちの少なくとも１種含む光をハウス内で照射すると好ましい。この照射により、透過太陽光におけるＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比がともに小さくなる。
【００１６】
本発明の育成方法において、青色光を透過太陽光のＲ／Ｂの比の上昇分だけ照射し、且つ透過太陽光について低下したＲ／ＦＲの比を上昇させるために補光を微量照射してもよい。また、照射青色光は、発生する雲の量に比例させて強くするならば、雲量測定器を用いて自動制御することが望ましい。
【００１７】
本発明に係る植物の育成ハウスは、天井および周壁を透光資材で構成することで太陽光を利用する。この育成ハウスは、いわゆる太陽光併用型の植物工場や野菜工場を包含するものである。この育成ハウスは、ハウス内に微発熱光源を設置し、該光源によって少なくとも青色光（Ｂ）と遠赤色光（ＦＲ）とを照射することにより、透過太陽光におけるＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比をともに小さくするとともに、各微発熱光源を各栽培植物に近接させて配置している。
【００１８】
本発明の育成ハウスにおいて、微発熱光源は、赤色光、青色光または遠赤色光を発光するＦＥ光源またはＬＥＤ光源であると好ましい。このＦＥ光源は、電子放出の陰極において、多数のダイヤモンド超微粒子を絶縁基板上に分散配置し、先端が尖鋭な非晶質炭素の微小エミッタをダイヤモンド超微粒子相互間に形成する。
【００１９】
本発明では、光の比つまりスペクトルを変化させるためには、特定の波長領域の光のみを使う必要があり、青色光では４２０〜４７０ｎｍの範囲でピーク波長４５０ｎｍ、赤色光では６１５〜６８０ｎｍの範囲でピーク波長６６０ｎｍ、そして遠赤色光では７００〜７５０ｎｍの範囲でピーク波長７３０ｎｍを用いると好ましい。機能が最も強いピーク波長と低い機能の波長とを比較すると、ピーク波長を使った方が低い照度で目的の機能を発揮することができる。好適なピーク波長の光源がない場合には、図１を参考にしてピークに近い機能の波長を使えばよい。実際には、全ての波長の光源が揃っているわけではなく、特定の波長のものしかなく、例えば、ＬＥＤならば青色光は４７０ｎｍピークの青色しか存在しない。このように、蛍光体の種類によって発光する色が異なるために、３８０〜７８０ｎｍの可視光の内で未だ発見されていない蛍光体がある可能性がある。
【００２０】
蛍光体を発光させて選択発色できる発光素子として、ＬＥＤ光源、ＦＥ（Field Emission、電界放出）光源、蛍光ランプやテレビモニタのブラウン管などが列挙でき、このように特定波長の光を作り出せる光源は、これらのほかにも各種開発されている。これらの光源は、特定の波長をピーク波長とした放物線状のスペクトルの光を発光させる機能を持つ。
【００２１】
最近、図１の右端に位置する波長７３０ｎｍをピークとする遠赤色光（ＦＲ）について、顕著な節間伸長効果が見いだされ、赤色光（Ｒ）と遠赤色光（ＦＲ）との比Ｒ／ＦＲも植物の生育に無視できない効果を持つことが判明し、Ｒ／ＦＲ＜１の場合に植物の伸長が促進され、Ｒ／ＦＲ＞１の場合には矮小化の傾向があるとのデータがある。一般に、植物群落内へは短い波長の可視光が通りにくいため、群落内部では波長が長い遠赤色光の存在割合が大きく、Ｒ／ＦＲの比は１より小さくなる。この条件に適応した植物が自然繁殖したので、遠赤色光は現状の植物が伸長成長を促進するように働く。この反面、光形態形成の多くは赤色光によって促進され、遠赤色光によって可逆的に阻害される。
【００２２】
前記の研究発表に関して、栽培装置内にＬＥＤ光源を取り付けて確認実験を行った。使用したＬＥＤは、中心波長６６０ｎｍで出力３００ｍｃｄの赤色ＬＥＤ（商品名：Ｈ３００、スタンレー電気製）、中心波長４５ｎｍで出力１０００ｍｃｄの青色ＬＥＤ（商品名：ＮＬＰＤ５００、日亜化学製）である。光合成有効光量子束密度で測定することにより、Ｒ／Ｂ＝１０の場合は、赤色ＬＥＤ４８０個および青色ＬＥＤ１１４個を約１６×１７ｃｍのプリント基板上に配列し、同様にＲ／Ｂ＝５およびＲ／Ｂ＝２０についても所定数の赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤをプリント基板上に配列する。各プリント基板は、栽培トレイの上方１５ｃｍに設置し、周囲三方をアルミホイルで囲って反射率を高め、該栽培トレイ面の光量子束密度をほぼ１５０μｍｏｌ／ｍ２ｓに設定する。メタルハライドランプによる比較実験においても、同程度の光量子束密度になるように調整する。これらの栽培装置は、温度２０℃、湿度７０％、日長１４時間に設定したグロースキャビネット内に収納して実験を行なう。
【００２３】
試料には、葉菜類である２ｇ強のサラダナを用い、各栽培トレイに定植し、２週間後に収穫して、収穫時の生体重量、その部分重量（葉、茎、根）、草丈、葉数、葉面積、乾物重量およびその部分重量について測定する。Ｒ／Ｂの比を変えた実験では、Ｒ／Ｂ＝１０の場合が生体重量および乾物重量のいずれも最も優れており、続いてＲ／Ｂ＝５さらにＲ／Ｂ＝２０であった。Ｒ／Ｂ＝２０の場合には、葉が細長く丸まり、形態的に商品価値が低くなったことを考慮すると、植物の成長に赤色光は必須とはいえ、赤色光の比率が一定以上に高まると植物の成長を抑制するものと推定できる。一方、Ｒ／Ｂ＝５およびＲ／Ｂ＝１０の場合では、メタルハライドランプの場合と比べて形態的に遜色は見られなかった。このように、光形態形成の強光下反応、光形態形成の赤色光効果、光形態形成の遠赤色光効果のバランスが、植物の成長に大きく関わり合っていることが明らかである。
【００２４】
本発明において、光の比の基準である波長領域を青色光（Ｂ）で波長４２０〜４７０ｎｍ、赤色光（Ｒ）で波長６１５〜６８０ｎｍ、遠赤色光（ＦＲ）で波長７００〜７５０ｎｍとした理由は、波長３８０〜７８０ｎｍの可視光におけるスペクトルのバランス状態を光の比によって光形態形成の機能の強弱を評価するためである。図１における植物の光反応の作用スペクトルを参照すれば、光形態形成の強光下反応は、青色光領域の４２０〜４７０ｎｍにおいてピーク波長と強い機能の波長が含まれている。光形態形成の赤色光効果と、光形態形成の強光下反応の赤色光波長部分とについて、２機能のそれぞれのピーク波長と強い機能の波長は、赤色光領域の６１５〜６８０ｎｍに含まれている。また、光形態形成の遠赤色光効果については、遠赤色光領域の７００〜７５０ｎｍにおいてピーク波長と強い機能の波長が含まれている。したがって、光形態形成の強光下反応には、ＲとＢが関係するから、Ｒ／Ｂの比として評価する。また、光形態形成の赤色光効果と遠赤色光効果には、ＲとＦＲが関係するから、Ｒ／ＦＲの比として評価する。これにより、太陽光の可視光３８０〜７８０ｎｍにおけるスペクトルバランスの変化を光形態形成反応の機能の変化として把握することができる。
【００２５】
本発明に関して、太陽光併用型の育成ハウスや植物工場では、全ての可視光を含む太陽光が育成植物に常に照射されているから、太陽光を完全に遮断する完全制御型のシステムと比べて人工光源の照度および照射時間が少なくてもよいうえに、前記のＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比を利用して植物の理想的な育成を行なうことが期待できる。つまり、補光によって透過太陽光のＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比を変化させ、より自然繁殖に近い状態を現出させると、栽培植物の生育をより促進し且つその栄養成分が露地栽培のものと比肩または凌駕することが可能になると推定できる。
【００２６】
この確認のため、太陽光併用型の育成ハウスや植物工場で用いるポリエチレンのビニルシートについて、高知県において平成１６年５月２５日に、太陽光が該ビニルシートを透過した際の変化を放射輝度計（商品名：ＳＲ−２、トプコン製）によって測定し、その測定結果を図２から図４に示す。図２では、厚さ０.０５ｍｍのビニルシートで組み立てた育成ハウス（縦２ｍ、横２．５ｍ、高さ２ｍ）内で、該ビニルシートを透過した太陽光の可視光線を測定し、図３では３分後にビニルシート外の同一場所で測定し、図３はさらに３分後にビニルシート外の同一場所で測定し、これらは実験条件に関する記録である。放射輝度計は三脚で固定し、３回の測定中には移動させず、該放射輝度計と白色板との角度はすべて同一角度である。
【００２７】
図２から図４の測定結果から、放射輝度に関して、
透過率＝［シート内／シート外１＋（シート外１−シート外２）］×１００＝［１１６.７１／１３０.６４＋（１３０.６４−１３０.６２）］×１００＝８９.３６（％）
である。測定日は快晴日で３５秒の測定時間中照度は安定している（図２から図４参照）。つまり、３分間の時間差により生ずる太陽光の輝度低下は、上式においてシート外１と外２の差を外１に加算することによって校正した。校正精度はシート外１から外２までの３分間の輝度低下とシート内から外１までの３分間のそれが同一であれば校正精度１００％という性格の校正法を採用した。実際の輝度低下は、図２〜４の測定条件を参照すれば判るように、シート内と外１の間に生ずる照度低下と外１と外２の間に生ずる照度低下がともに１０００ルクスである。したがって、３分間の時刻の差は上記校正法で求めることによって実験結果に大した影響はないと推定する。
【００２８】
ビニルシートを透過する前と後で光の比が、どのように変化したかを算出して、下記の表１〜３に示す。
【００２９】
【表１】
2007222039.tif 000003
【００３０】
【表２】
2007222039.tif 000004
【００３１】
【表３】
2007222039.tif 000005
【００３２】
表１〜３では、シート内と外１と外２の測定時刻がそれぞれ３分間隔であるから、シート外１と外２の差をシート外１に加算することによって下式が成立する。
シート内測定時刻のシート外の太陽光スペクトル＝（シート外１のスペクトル）＋［（シート外１のスペクトル）−（シート外２のスペクトル）
この式で求めたスペクトルがビニルシートを透過する前の太陽光であり、シート内の測定地がビニルシートを透過した彼の太陽光である。この等式を使用してシート内測定時刻のシート外の太陽光スペクトルを算出し、さらに光の比を算出する。
【００３３】
ビニルシートを透過する前の光の比
Ｒ／Ｂの比＝４.５８３５２７１／３.２４０８２０４≒１.４１４３１０７
Ｒ／ＦＲの比＝４.５８３５２７１／２.９７２９０１０≒１.５４１７６９２
ビニルシートを透過した後の光の比
Ｒ／Ｂの比＝４.１９３５２１８／２.７５４１３７７≒１.５２２６２６０
Ｒ／ＦＲの比＝４.１９３５２１８／２.７８１８５１０≒１.５０７４５７４
【００３４】
ポリエチレンのビニルシートを太陽光が透過した時の、透過前と後の光の比を表３に示す。太陽光はポリエチレンのビニルシートを透過すると、透過前よりも透過後の方がＲ／Ｂの比は大きくなり、Ｒ／ＦＲの比は小さくなる。この現象は、波長が短いほど減衰が大きいために透過率が小さくなるという物理現象である。
【００３５】
次に、それぞれの種の原種が他の種と共存し群落を作り繁殖していた場所、つまりそれぞれの農作物の原種が発生した故郷の群落の光環境を推認するために放射輝度計で木陰の測定を行なう。植物の故郷の群落つまり木陰の光の比を知るために、平成１７年９月１５日に林の中と外の測定を行なう。この林の状態と天候は、高知県におけるすべり山という一般的な場所である。放射輝度とスペクトルの測定値は、図５〜８の棒グラフに示す。この棒グラフは、木陰を林の中そして林の外を日向と表示する。図５および図６の太陽光１と、図７および図８の太陽光２は、林の中と日向を３分以内に測定し１セットとして表示している。林の中と日向とでは縦軸の放射輝度（日向に単位を合わせると日陰の棒グラフが低すぎる）が極端に異なるので、林の中の棒グラフの傾向がつかみにくい。したがって、林の中の棒グラフの縦軸ひと目盛りの数値を変えて、スペクトルのパターンを把握しやすくした。これら３つの棒グラフを２セット添付している。日向つまり裸地（露地）で直接照射される太陽光を測定したスペクトルと、林の中つまり群落内部へ差し込む太陽光を測定したスペクトルを比較すると、そのバランスは大きく変化している。下記の表４において、光の比の変化を示す。
【００３６】
【表４】
2007222039.tif 000006
【００３７】
表４において、木陰の照度は、時刻１４：４２で１５００ルクス、時刻１４：４９で２０００ルクスである。このデータの問題点は数々あり、雲の有無つまり時刻が７分しか経過してないのに１.７万ルクスもの照度低下は薄雲が多いことを意味し、中途半端な測定時刻であり、その測定を２回しかしておらず、そして木が鬱蒼とし過ぎているために太陽光を暗くし過ぎている。この測定によって得られた結論は、日向よりも木陰の方がＲ／Ｂの比とＲ／ＦＲの比はともに小さくなることである。平成１７年９月２４日に、これらの問題を解消する目的で、高知県の住宅の庭の木陰および葉陰を測定し、その測定値を図９〜２６に示す。また、表５〜７に木陰と日向のＲ／Ｂの比とＲ／ＦＲの比を示す。
【００３８】
【表５】
2007222039.tif 000007
【００３９】
【表６】
2007222039.tif 000008
【００４０】
【表７】
2007222039.tif 000009
【００４１】
この測定では、木陰の測定後３分以内に日向を測定し、これを１組として９組の測定を行なう。木陰の測定は木陰の放射輝度測定中（測定時間３５秒）の日向の照度を日向照度として記録した。これは、放射輝度測定のスタート時の照度と終了時の照度、さらにその３５秒間の最高照度と最低照度を測定して記録している。木陰照度は、参考のために放射輝度測定直後に別の照度計で測定している。
【００４２】
日向の測定は日向の放射輝度測定中の日向の照度を測定し、日向照度として記録している。茂みの中央、左、右、は、一般的な住宅の庭の測定場所である。つまり、木陰にも暗さの程度があるので、別々の暗さの場所を測定場所として時刻の変化で光の比がどのように変化するかを測定する。測定日の測定時刻は、雲ひとつない快晴であった。しかし、表５〜７の時刻１１：２５から１２：２４までの照度変化では薄雲があったことを示している。薄雲の多さの傾向を検討すると、最も明るい正午に近づくにつれて照度が上昇せねばならないのに降下している。
【００４３】
時刻１１：２９    ６９０００ルクス
時刻１１：３２    ６８０００ルクス
前記の照度変化：［ｌ−（６８０００÷６９０００）］×１００≒１.４５（％）
時刻１１：５２    ７００００ルクス
時刻１１：５６    ６９０００ルクス
前記の照度変化：［ｌ−（６９０００÷７００００）］×１００≒１.４３（％）
【００４４】
また、放射輝度測定中の８５秒の間に、太陽光照度がどれだけ安定しているかを知るために誤差を算出した。表５〜７の誤差欄を参照すれば判るように測定中の太陽光は雲が掛かっているにもかかわらず、かなり安定している。誤差は０％〜１.４５％であり１８回の測定で誤差０％が１０回で５６％、１％以上の誤差３回で１７％であった。したがって、表５〜７に示した光の比は雲が掛かっている状態ではあるが、測定中の太陽光の誤差を考慮の上であればデータとして十分に信頼できる。図２７〜３０では、光の比の時刻による変化を折れ線グラフとして示し、折れ線グラフには照度と誤差を併記した。今回の測定の結果として、日向のＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比よりも、日陰のＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比は小さくなり、葉陰、草陰など、植物の種類および密生の度合で暗さの程度が異なり、光の比も異なるという傾向がある。
【００４５】
各農作物の原種は、その産地の環境（温度、湿度、通風、水捌けなど）と、その産地の天候（年間の快晴、晴れ、曇り、雨の割合）に適応した形態と光合成機能を持って発生する。この発生は動物や昆虫などと同様に、発生個体にとってその環境が最高に近い繁殖環境であると推定できる。人間と同様に、植物もある程度悪環境に適応できるけれども、やはり最も適した環境があるのが当然である。植物である農作物は、勝手に群落から裸地へ適応したのではなく、人間によって農作物として群落から引き出されたのが事実である。群落と、そこから引き出された裸地と、閉じ込められているビニルハウス内部とにおける光の比は、前述の通りである。すなわち、群落内部では光の比は裸地よりも小さく、ビニルハウス内では裸地よりもＲ／Ｂの比は大きく且つＲ／ＦＲの比は小さくなる。
【００４６】
農作物は、原種が適応して繁殖していた群落内から引き出され、単一種の群落として太陽光を浴びることになる。したがって、光の比は、裸地（露地）において、相対的にＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比がともに大きくなる方向に変化する。この光の比について、植物と天候を関連させた図３１によって説明する。
【００４７】
それぞれの植物は群落内で生まれ、各植物にとって群落は好適な生存環境である。各植物の原種が他の種と共存して群落を作り、その群落内部のどの位置に適応して繁殖していたかを正確に把握することは不可能であり、現在では群落内部のその繁殖位置の光の比を正確に把握することはできない。ただし、陰性植物や半陰性植物の中には、ワサビのように原種の繁殖が確認されたり定性的に再現できる種も存在する。この場合には、原種が発生した環境が存在するので特定可能である。前記のように、群落内の太陽光は、裸地の太陽光と違って葉陰、草陰、木陰などが群落内部の位置が異なると明るさの程度も光の比も異なり、光の比が大き過ぎても小さ過ぎても居心地が良くないから、例えば、図３１においてトマトとキュウリを入れ替えることは好ましくない。
【００４８】
ナスについて、農作物として単一群落で露地栽培するために、居心地の良い群落の環境から引き出された裸地では、その光の比は居心地の良い群落の環境よりもＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比ともに大き過ぎる。ハウスで栽培されるナスは、裸地の太陽光がビニル内へ透過する時に、短い波長は通りにくいために、裸地よりもＲ／Ｂの比は大きく且つＲ／ＦＲの比は小さくなる。
【００４９】
植物にとって、光飽和点と必要最低照度がともに低いほど、一日間の有効繁殖照度領域が長時間となって有利であるから、前記の仮説が正しいことになるけれども、それぞれの植物について光飽和点と必要最低照度はそれぞれ異なっている。これは、それぞれの植物の原種がどの場所におけるどのような群落内のどの位置に発生したかに応じて、それぞれの位置の光環境に適応して光飽和点と必要最低照度が定まり、それを現在でもそのまま保持しているからである。
【００５０】
雲が太陽の光環境に与える影響について考察する。天気に影響する雲の種類は、薄曇りとなる上空の巻雲またはそれ以外の雲に大別される。それ以外の雲は、下層の雲である浮雲や綿雲のような積雲、層積雲、中層にできる羊雲などの高積雲があり、さらにその上に前線の雨雲である高層雲がある。積雲が発達すると積乱雲となる。積雲や層積雲は、雲と雲の間に巻雲のような薄雲さえ無ければそこは大快晴であり、少しの薄雲があっても快晴である。この場合、例えば雲が空全体の６０％でも残りの４０％は快晴であるが、太陽の軌道上に雲が集まれば例え雲の割合が６０％であっても快晴時間は短縮される。逆に、太陽の軌道を雲がさえぎらなければ、快晴時間は延長される。太陽の軌道に雲が掛かると、薄雲が掛かっただけで照度が低下し、太陽が完全に雲から出れば、約９万ルクスに上昇するようにさらに照度が大きくなる。積雲、層積雲などの場合には、雲が掛かるだけで４〜５万ルクス以下にまで太陽光を暗くするし、雲から出ると巻雲のような薄雲さえなければ快晴の明るさになる。次に、薄雲８０％以下の晴れである薄曇りの場合には、薄雲が少なければ明確に影を作るほど強い日照量を持ち、薄雲の割合が８０％に近づくにつれて曇天並みに低下する。
【００５１】
【表８】
2007222039.tif 000010
【００５２】
【表９】
2007222039.tif 000011
【００５３】
雲が光の比に対してどのような影響を与えているかについて検証するために、高知県において平成１６年８月１１日（表８参照）と１２日（表９参照）の光の比を算出し、表１０、１１および表１２〜１５として示す。８月１１日と８月１２日の実験プログラムと実験条件の一覧表から同一時刻の照度を比較すると、８月１１日の方が１２日よりも１万数千ルクス暗いことが判る。これは同一時刻であるにもかかわらず、薄雲のために１０％以上暗くなっており、その一部を下記に抜粋する。
【００５４】
時刻１３：０４の時：［１−（８７０００÷９８０００）］×１００≒１１.２（％）
時刻１３：３０の時：［ｌ−（８２０００÷９３０００）］×１００≒１１.８（％）
時刻１４：００の時：［ｌ−（７００００÷８５０００）］×１００≒１７.６（％）
時刻１５：００の時：［ｌ一（５８０００÷６６０００）］×１００≒１２.１（％）
【００５５】
表１０、１１および表１２〜１５によると、光の比に対する雲の影響はＲ／Ｂの比を大きくする方向に働くことが判る。これは夕焼けが赤く見える現象、つまり夕方の太陽光は地球大気を斜めに通過するので正午前後よりも夕方に近づくほど大気中の雲や塵に衝突し波長の短い領域は減衰する。しかし波長の長い領域の色つまり赤色は波長の短い青色に比較すると、その波長が大きい分だけ大気中の雲や塵に衝突しにくいので夕焼けは赤く見える。これは一般的に知られている事実であり、８月１２日の光の比の表１２〜１５を見れば、１３：０４から時刻の経過に伴って、夕方、日没まで遅くなるほどＲ／Ｂの比は大きくなる。つまり青色光が減衰して夕焼けがそのまま光の比になって現れていることが判る。
【００５６】
【表１０】
2007222039.tif 000012
【００５７】
【表１１】
2007222039.tif 000013
【００５８】
【表１２】
2007222039.tif 000014
【００５９】
【表１３】
2007222039.tif 000015
【００６０】
【表１４】
2007222039.tif 000016
【００６１】
【表１５】
2007222039.tif 000017
【００６２】
次に、８月１２日よりも同一時刻で１万数千ルクスも暗い１１日の光の比を算出し１２日と比較する。これによって雲が光の比に対してどういう影響があるかが判明する。表１０、１１と表１２、１３とを比較すると、雲がＲ／Ｂの比を大きくすることを明瞭に示している。
【００６３】
それぞれの植物の原種は群落内の最も適した照度と光の比の環境下に発生するが、木陰、葉陰、草陰などが暗すぎることは実際に測定することによって確認した。そこで簡略実験として、平成１７年１０月１２日において、植木鉢に植えた植物を日向に出し、葉陰の測定位置における照度を下記の表１６に示す。このような日向で５５０００ルクスの時には、葉陰と葉陰の間は日向であっても、葉陰間の日向は十分暗くなり、１万〜３万ルクスである。葉陰は全ての部分が同一照度ではなく、日向との境界線部分へ近づくにつれて明るくなり、照度が大きく変化し不安定である。この結果から、ナスの光飽和点である４万ルクスの故郷の群落の繁殖点は、一面に木漏れ日が差し込んでいる状況であると推定できる。
【００６４】
【表１６】
2007222039.tif 000018
【００６５】
曇天や雨天が多い時は、農作物の収穫量が減少したり果物の味が落ちる傾向があることは広く一般に知られている。つまり、植物はＲ／Ｂの比、Ｒ／ＦＲの比のバランスが崩れている時は収穫や味などが落ちる傾向があると換言できる。ハウス栽培の野菜は、露地栽培のものと比較すると味が違うし、栄養成分のバランスも違うということが広く知られたために、近年、露地栽培の野菜、それも有機肥料による野菜がもてはやされている。植物の成長や成分は、環境によって変化することは当然のことであり、環境条件の中で最も基本となるのは植物生理の原動力となる太陽光であり、太陽光が原動力となって植物の成長やその成分を形成する。換言すれば、一般的に晴れた日が多いほど収穫良好で味も良いという傾向はあるが、この季節は晴れ、曇り、雨の割合がこうなった時が最高であるという研究は行われていないので定量的には不明である。雨天、曇天が極端に多い時は、収穫が少なく味も不十分であることも事実であり、それぞれの植物の旬の季節の、その旬の季節らしい天候が続く時が好適であることは否定できない。したがって、味と栄養成分を農作物本来の状態に近づけるためには、光の比を裸地よりもＲ／Ｂの比を小さくしＲ／ＦＲの比も小さくすべきである。雲が多ければ多いほどビニルシートが厚ければ厚いほどＲ／Ｂの比が大きくなるから、味と栄養のバランスが農作物本来の状態と異なってしまう。
【００６６】
太陽の光環境における照度について、光飽和点と必要最低照度は定量的に究明されている。また、完全制御型植物工場について、既に光の比が研究されており、Ｒ／Ｂの比は一般に１〜１０、Ｒ／ＦＲ＜１の場合が良いというデータが存在する。しかし、太陽光併用型の植物工場やビニルシートやガラスなどの透光資材によって作られた育成ハウス、さらに裸地での着地栽培等においては、光の比のバランスを植物が好むように改善する研究は進んでいない。それぞれの種の原種がどのような群落に属し、その群落内部のどの位置で繁殖していたかに関して、ワサビ、朝鮮人参、山芋などのように現在でもその原種が自然界に繁殖している場合には、Ｒ／Ｂの比、Ｒ／ＦＲの比に関する最適範囲を測定・解析して特定することが可能である。一方、現時点では、トマト、ナス、キュウリのように既に自然界で繁殖していない植物について、群落内部のどの位置に適応して繁殖していたのか現在では知ることができず、群落内部のその繁殖位置の光の比について、正確に把握することは不可能である。これらの植物の原種が発生した光環境の特定には、栽培実験によって任意のスペクトルを設定し、栽培結果を比較考察し、さらにスペクトルを変更して栽培実験を繰り返して絞り込んでいく。
【００６７】
裸地から群落内へ太陽光が差し込んだ時のＲ／Ｂの比は、表４〜７のように、大幅に減少する。表４〜７は、木陰、葉陰での光の比であり、木漏れ日の光の比はこれほど小さくはならないにしても、実際の木漏れ日の光の比も測定すべきである。一方、トマトの光飽和点は７万ルクス、最低必要照度は４．６万ルクスで、ナスの光飽和点４万ルクス、最低必要照度２．４万ルクス、キュウリは光飽和点５．５万ルクス、最低必要照度３万ルクスである（非特許文献３の６８、７４，１１５頁を引用）。この照度は、故郷の群落内にそれぞれの種の原種が発生したその繁殖位置での値に相当する。光飽和点以上における光の比を知るために、測定所要時間１秒前後の放射輝度測定器を用いて、良く晴れた日の植物群落内に一面の木漏れ日が差し込む場所を測定する。前述したように、木漏れ日は、照度が大きく変化し不安定であるから必ず木漏れ日の日向と木陰を数多く測定しておくことが望ましい。
【００６８】
本発明では、特定のピーク波長を有する光源を用いて、太陽の光の比を当該植物の故郷の群落内の太陽の光の比に近づけるために、該光源として例えばテレビモニタを使用する。前記の非特許文献２の７８頁を引用すると、大体６４０〜６９０ｎｍの範囲の赤色光と、４２０〜４７０ｎｍの範囲の青色光とが有効であり、スペクトル分布を変えた生育実験によれば、植物の健全な生育には、赤色光と青色光がバランスよく配合されていることが望ましく、この二つのスペクトルの比はＲ／Ｂの比と呼ばれ、この値は一般に１〜１０の範囲がよいと開示している。自然の太陽光下では、赤〜青まで７色の光がバランス良く配合されているから、このバランスを壊す必要はなく、太陽光が故郷の群落内へ差し込む前と後で、そのスペクトルバランスを適切に変化させることが必要である。
【００６９】
前記のように、太陽光は、群落内へ差し込むことによってＲ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比の両方ともに低下する。本発明では、自然の太陽光スペクトル分布を人工光源によって当該植物の故郷の群落内に差し込む太陽光のスペクトルバランスに近づける生育実験を行っている。
【００７０】
栽培実験に使用するテレビモニタ１（図３２および図３３を参照）には、パソコン２をモニターケーブル（図示しない）を介して接続し、パソコン２の色設定機能を使って、紫色光は表１７を参照し、赤色光は表１８を参照して調節する。調節した結果を放射輝度計３（商品名：ＳＲ−２）で測定し、その測定態様について図３４と図３５を参照すればよい。測定データは、縦軸を太陽光の測定データの単位に合わせて作る。使用したテレビモニタ１は下記の通りである。図３４と図３５において、輝度計３は、水平台５の上に載置し、該水平台とテレビモニタ１は比較的大きい檜の板６の上に配置する。テレビモニタ１と水平台５との水平距離は４３１ｍｍである。板６の上には、テレビモニタ１と水平台５との間に土７を薄く敷いて水平にならす。土７は、板６による光の反射を防ぐために敷設している。
【００７１】
【表１７】
2007222039.tif 000019
【００７２】
【表１８】
2007222039.tif 000020
【００７３】
紫色光表示のモニタについて
ＴＶメーカ：ＳＯＮＹ（モデル：ＣＰＩ）−１７ＳＦ９，トリニトロンカラー
コンピュータディスプレイ
赤色光表示のモニタについて
ＴＶメーカ：ＤＥＬＬ（モデル：Ｎｏ．／型号：ＤｌＯ２８Ｌ）
【００７４】
用いる放射輝度計の測定条件を下記に示す。
（１）メーカ：株式会社トプコン
（２）商品名称：ＳＲ−２
（３）測定角
テレビモニタのブラウン管の測定角は、表１９のように２度であり、これ以外の測定角は０.２度を使用する。
（４）測定距離と測定径（ｍｍφ）の関係は表１９に示す。
【００７５】
【表１９】
2007222039.tif 000021
【００７６】
（５）キャリブレーション
モニタの受光素子には光電子倍管を使用している。この受光素子は、時間による感度変化が多少あるので、１時間に１回程度のキャリブレーションを行なう。
（６）精度
輝度  ±２.５％以内  （標準の光Ａに対して）
色度  ±０.００２以内（標準の光Ａに対して）
精度保証範囲  測定角     ２０          １〜２０００    ｃｄ／ｍ２
０.２０          １００〜２０００００  ｃｄ／ｍ２
波長  ±０．３ｎｍ（但し、水銀の特定輝線に対して）
（７）応答速度
測定時間：約３５秒（ローカル測定、測定角２度、標準の光Ａ  ５ｃｄ／ｍ２を超える）
（８）放射輝度の測定条件
輝度とは、ある方向から見た物の輝きである。１ｍ２当たり１カンデラの輝度を１ニトという。照度が単位面積当りにどれだけ光が到達しているのかを表わすのに対し、輝度はその結果、ある方向から見た時どれだけ明るく見えるかを表わす。したがって、放射輝度計の測定法について、その取扱説明書に下記の注意書きが明記されている。
【００７７】
図３６のように白色板８は光源１０と直交し、放射輝度計（商品名：ＳＲ−２）３は白色板８に対して４５度の角度で測定するか、または図３７のように白色板８に対して輝度計３は９０度の角度で測定し、光源１０からの光を４５度で受ける。ある方向から見た時の見たままの明るさが測定値として得られるから、平成１７年９月１５日と９月２４日の測定は白色板８に対して太陽光の入射角が時刻の経過に伴って変化する明るさを輝度計３が図３６の角度（４５度）で測定した。平成１６年８月１１日１２日と１０月１３日１６日の測定は、太陽光の入射角が白色板８に対して時刻の経過に伴って変化する明るさを輝度計３が図３７の角度（９０度）で測定した。図３８において、放射輝度計３を治具９に取り付け、図３７に示す測定位置を具体的に示す。
【００７８】
測定法
（１）測定は日没後に暗闇で実施する。付近に街路灯があったが、測定機器に直射はしていない。この街路灯の影響は、測定目的を阻害するほどではない。
（２）測定の手順は午後５：３５にＳＲ−２の電源を入れて、午後６：３５と午後７：３５にキャリブレーションしてから測定した。
（３）測定結果は表２０および表２１に示す。
【００７９】
【表２０】
2007222039.tif 000022
【００８０】
【表２１】
2007222039.tif 000023
【００８１】
前記の補光条件を有するテレビモニタを図３２と図３３に示す育成ハウスに設置し、ナスに対して図３９のように照射した。図３９（２）は栽培植物２２に近接させて設置した光源に、成長した植物の葉が接触している様子を示している。この際に、植物の葉がモニタに接触してもよいか、さらに光が植物の一部の葉だけに当たることが育成に関してどのように影響するかということを検討する。光源の接触に関しては、太陽光の熱はその大半が赤外線により、可視光の範囲は３８０〜７８０ｎｍであって可視光であっても波長が長くなるにつれて熱が高くなる。一方、植物は、葉の気孔から水分を蒸発させ、その気化熱によって温度の上昇を防ぐと同時に最も適した葉温になるように調節する。太陽光下の植物葉とその近傍の温度は、日向の温度と風通しのない暗箱内の温度と比較照合すれば判るようにかなり高温である（表２２の温度欄の葉始めと葉終わりの温度を参照）。植物は動物のように移動ができないために、植物は人間に比べるとかなりの高温域まで適性を持ち、太陽の可視光領域の波長であれば葉に接触させても問題はない。
【００８２】
【表２２】
2007222039.tif 000024
注）葉の直上とは葉先から３０ｃｍ程度上方に温度計を吊るして測定し、箱の中とは密閉された暗箱の中の温度である。
【００８３】
光が植物の一部の葉だけに当ることに関し、それぞれの農作物の原種は、通常、該農作物の原種にとって最も適した環境下に発生すると推定できる。農作物の原種は、最適の環境下つまり故郷の群落内で発生したのに、その故郷の群落内から裸地に引き出され、農作物として露地栽培されており、この事実の証拠となるのが農作物の光飽和点と必要最低照度である。植物にとって光飽和点と必要最低照度はともに低いほど、一日の有効繁殖頻度領域が長時間となるので有利である。それぞれの農作物が地球に発生した場所、それが全て裸地の露地であるのならば、光飽和点や必要最低照度は各農作物についてほぼ一律でなくてはならないのに、実際には表２３に示すように大きく異なっている。この理由として考えられるのは、それぞれの農作物の原種が発生した場所が異なっていると推定するしかない。表２３には、いくつかの農作物の光飽和点と必要最低照度を表示する。
【００８４】
【表２３】
2007222039.tif 000025
【００８５】
日向の照度は、前記の表８と表９、表２２および表２４および表２５を参照すれば明らかであるように、表２３に示す植物が好む光飽和点と必要最低照度に比べて、明るすぎることが明瞭に表れている。一方、日陰については、表４〜７および表２３を参照すると判るように、暗すぎることが明瞭である。つまり、植物にとって表２３の最適の照度に比べて、日向は明る過ぎ且つ日陰は暗過ぎる。それぞれの農作物の原種が発生した光環境は、日向でも日陰でもないことから、残るのは木漏れ日の状態しかない。木漏れ日を人工的に作って測定した表１６およびその状況から判るように、木陰と木漏れ日は全体として１万ルクスから３万ルクスまでの範囲にある。
【００８６】
【表２４】
2007222039.tif 000026
【００８７】
【表２５】
2007222039.tif 000027
【００８８】
木陰と木漏れ日には下記のような特徴がある。
１．日向が５５０００ルクスの時、木陰と木陰の間の日向つまり木漏れ日は３１０００ルクスである。木漏れ日は日向であっても、裸地の日向よりもかなり暗い。
２．木漏れ日の照度は木陰に近づけば近づくほど低下する。
３．木陰の照度は日向に近づくほどに上昇する。
【００８９】
それぞれの農作物の原種の故郷の群落内の光環境は、明るさもスペクトルも一定ではない。さらに時刻の変化に伴って太陽の角度が変化するに連れて木陰の位置もゆるやかに移動する。このように群落内の木漏れ日の明るさとそれに伴うスペクトルのバランスつまり光の比は、大きくバラついていると同時に不安定である。それぞれの農作物の原種は、木漏れ日という明るさも光の比もともに広い範囲でばらついている光環境の中に発生したから、裸地での露地裁培のように全ての葉に均一な光が均一に当たる必要はなく、図３９（２）に示すように光源と栽培植物２２の葉が接触してもよい。高い発熱を伴う光源、例えば高圧ナトリウムランプ、水銀ランプ、メタルハライドランプまたは蛍光灯などは、葉に接触させるべきでない。一方、ＬＥＤ、ＦＥおよびテレビモニタのバックライトのように、発熱量が小さい光源は、表２２における葉始めと葉終わりの温度測定を行い、確認の上で接触させることが可能である。光が植物の一部の葉だけに当たっても育成に何ら影響がないから、光源を図３９（２）のように一部の葉に接触照射てもよく、植物の茎に巻き付けたり垂らしてもよい。
【００９０】
葉をテレビモニタに接触させることにより、どれだけ明るさが増加するかを測定した。テレビモニタ画面から４０ｍｍの個所で赤色光が２６〜２７．４ルクスの時に、照度計をテレビモニタ画面に接触させると３１．４〜３２．４ルクスであった。この効率として、［１−（２７÷３２）］×１００＝１５．６（％）向上する。一方、紫色光は４０ｍｍの個所で７４．５〜７６．２ルクスの時、接触させると８３．１〜８４．８ルクスであった。この効率として、［ｌ−（７５÷８４）］×１００＝１０．７（％）向上する。
【００９１】
表５〜７に示す日向の光の比は、厳密には木漏れ日に相当する。表５〜７の測定場所は、庭木と家の陰に囲まれた場所であり、天候は晴れである。また、晴れの天候である場所の照度は午前ｌｌ時１１分に５２０００ルクスであり、その隣の駐車場で午前ｌｌ時１０分に７４０００ルクスであるように、同じ日向でも、広く開いた場所よりも庭木や家の影に囲まれた場所は非常に暗い。このため、ビニルハウスに太陽光を遮る障害物を取り付けて木漏れ日を作ればよい。例えば、トマト、ナス、キュウリなどが、群落内部のどの位置の光環境に適応して発生したかを把握することは不可能であるから、これらの原種が発生した光環境を特定するには、太陽光を遮る障害物によって木漏れ日を作り、この木漏れ日のスペクトルを調節してそれぞれの原種が発生した群落内のスペクトルバランスに近づける。このために、選択発色できる発光素子として、特定の波長の光を作り出せる各種の光源が開発されているから、これらの光源を使って光の比をつまりスペクトルを変化させて栽培実験を行ない、いくつかのスペクトルを設定して栽培結果を比較検討することにより、栽培実験を繰り返してスペクトルを絞り込んでいくことで特定すればよい。
【発明の効果】
【００９２】
本発明に係る植物の育成方法は、果菜類や葉菜類について補光の有効範囲を拡大するとともに、補光コストの大幅な低減と補光効果の大幅な向上を実現する。本発明の育成方法は、光の比を変えるだけの低い電気料金で所定の補光効果を発現でき、例えばナスの場合では８４ルクスで所定の補光効果を発現する。従来では、ナス、トマト、キュウリなどの果菜類は、開花、結実のために非常に強い光を必要とするため、完全制御型の植物工場での栽培は不可能であるとされ、太陽光併用型の植物工場においても、高輝度で非常に明るい光を補光として照射しなければ生産量が向上せず、生産量が向上しても電気料金が高額となるので実用化されていない。
【００９３】
本発明に係る育成ハウスまたは植物工場は、植物育成用のＦＥ光源やＬＥＤ光源などを用いることによって小型化を達成してコンパクトな太陽光併用型の設備になる。この育成ハウスでは、裸地での露地栽培の光の比よりもＲ／Ｂの比、Ｒ／ＦＲの比をともに小さくすることにより、レタスや小松菜などの葉菜類、ナスなどの果菜類、ワサビなどの根菜類の栽培植物について、生育期間の点において相当に短期間の栽培が可能となると同時に、栄養成分、味や香りについても、農作物本来の栄養成分、味、香りに戻す。現状では、農作物は旬の露地栽培から周年栽培可能な施設農業に移行するに伴い、味も栄養成分のバランスも濃度も劣化する方向に変化しているため、露地栽培の野菜であって特に有機肥料で無農薬の野菜がもてはやされている。本発明方法は、現在の施設農業を改善して旬の露地栽培の前の状態である農作物の原種が発生した光環境に近づけるから、農作物本来の栄養成分、味、香りに戻し、栽培植物を食材としての商品価値を高める。
【００９４】
本発明の育成ハウスで用いるＦＥ光源やＬＥＤ光源などの微発熱光源は、低い輝度で透過太陽光の比を植物育成に適した値に変化させることが可能であり、徴発熱であるので常に栽培植物に近接および接触配置することができ、従来よりも照明および冷房に要する電気料金を削減できる。微発熱光源を用いると、太陽光併用の育成ハウスや植物工場において、夏期の冷房電気代などで工場のランニングコストが低くなり、採算性が向上して太陽光併用の育成ハウスや植物工場の普及を促進させる。この微発熱光源は、栽培植物に近接および接触配置しても、徴発熱であるので栽培植物に葉焼けが発生しない。
【実施例１】
【００９５】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。実施例１では、太陽光併用の育成ハウス１１（図３２）において、赤色光および青色光の混合である紫色光を照射するテレビモニタ１の画面を太陽光の補光として用い、果菜であるナス（種子：千両２号、タキイ交配製）について生育速度および栄養成分を測定した。測定結果として、混合光である紫色光を照射するテレビモニタ画面を太陽光の補光として用い、果菜であるナス（種子：千両２号、タキイ交配製）について生育速度および栄養成分を測定した。測定結果には、補光として赤色光を照射する場合（比較例１）と、補光せずに太陽光だけで栽培する場合（比較例２）を加える。
【００９６】
実施例１では、補光光源としてテレビモニタ１を用いる。このテレビモニタは、ＳＯＮＹ製のモデル：ＣＰＤ−１７ＳＦ９（トリニトロンカラー、コンピュータディスプレイ）である。この補光光源は表１７のように調節し、図３４と図３５に示す配置によって放射輝度計で測定する。
【００９７】
この補光光源の測定条件は、前記のように、その赤色光成分のピーク波長は６２５〜６３０ｎｍであり、遠赤色光のピーク波長は７０５〜７１０ｎｍ、青色光成分のピーク波長は４４５〜４５０ｎｎである。紫色光の照度は、光源から４０ｍｍ離れた位置で７４．５〜７６．２ルクスであり、照度計を接触させると８３．１〜８４．８ルクスである。この紫色光は、輝度が３５．０７（ｃｄ／ｍ２）、放射輝度が０．３１（ｗ／ｓｒｍ２）である。
【００９８】
比較例１では、補光光源として赤色光のテレビモニタ画面を用い、このテレビモニタは、ＤＥＬＬ製のモデルＮｏ．／型号：ＤｌＯ２８Ｌであり、赤色光のピーク波長は６２５〜６３０ｎｍであり、遠赤色光のピーク波長は７０５〜７１０ｎｍである。赤色光の照度は、光源から４０ｍｍ離れた位置で２６．０〜２７．４ルクスであり、照度計を接触させると３１．４〜３２．４ルクスである。この赤色光の調節は表１８のように調節し、実施例１と同様に図３４と図３５に示す配置によって放射輝度計で測定する。その測定条件は、前記のように、その赤色光は輝度が１６．６４（ｃｄ／ｍ２）、放射輝度が０．０８（ｗ／ｓｒｍ２）である。
【００９９】
比較例２では、補光せずに太陽光だけで栽培する。
【０１００】
育成ハウス１１は、図３２および図３３に示すように、水平のベニヤ板１２の上に園芸マット１３を水平に載せ、該園芸マットの４枚の仕切り板１５を平行に立設する。各仕切り板１５は高さ２２５０ｍｍ×幅７６０ｍｍであり、高さ３５０ｍｍ×横２２８０ｍｍである２枚の支持板１６で固定する。３区画１７の中央にそれぞれ高さ３５０ｍｍ×縦横３５０ｍｍのベニヤ板製の鉢１８を置き、該鉢の底壁中央に直径４ｍｍの貫通孔２０を形成する。育成ハウス１１は、各仕切り１５，１５間の全体をポリエチレンシート２１で覆う。
【０１０１】
実験の順序として、実施例１および比較例１と２に用いるナスの種子を、平成１６年１２月７日に１００ｐｐｍのジベレリン溶液に一晩漬ける。ついで１２月８日に、種子をｐＨ２．６以下の強酸性水に一晩漬け、種子を消毒する。１２月９日から、５〜６℃の冷蔵庫で１日保管する。播種は１２月１０日に行なう。
【０１０２】
播種は、ポリエチレンシートで覆った縦横３００ｍｍ×横７２０ｍｍの苗床に８ｃｍ間隔の条播きにする。種子が本葉６枚程度の苗に育ったら、３個の鉢１８の中央にそれぞれ定植する。各苗は目視で同じぐらいの大きさのものを選定し、写真撮影しておく。定植直後にジョロでいずれかの鉢１８に水を散布し、その鉢の底から水が落ちた時点で停止する。この時の水の量をあらかじめ計量しておき、他の２個の鉢１８にも同量の水を散布する。３個の鉢１８を育成ハウス１１に入れる。
【０１０３】
育成ハウス１１内において、実施例１および比較例１で用いるテレビモニタ１の画面は、栽培植物２２であるナスの苗に近接させて設置する。この設置位置は、例えば、定植時には図３９（１）であり、生育すると図３９（２）になる。テレビモニタ１の画面は、朝４時から夕方の７時３０分まで点灯する。また、補光目的が光の比改善であることから曇天や雨天などの天候にかかわらず毎日点灯する。
【０１０４】
育成時における日の出、日の入りについて、日の出前の曙、東雲、日の入り直後の黄昏などを含めて太陽が傾くことにより、太陽光が昼間よりも大気中を通過する距離が長くなって光の比が大きくなる（表１０〜１１および表１２〜１５を参照）。この光の比を改善する目的で、日の出直前から日の入り直後まで補光する。これは補光照度が低いために微調節の効果を見込んで実施した。補光照度を高くするにしたがって、補光スタート時刻と終了時刻は育成実験による比較検証を実施して決める必要がある。
【０１０５】
実施例１における実施期間中の日の出、日の入り時刻は下記の通りである。
４月２２日：６時４１分（日の入り）
４月２３日：６時４２分（日の入り）
５月３１日：４時５７分（日の出）、７時１０分（日の入り）
６月  ５日：４時５５分（日の出）、７時１３分（日の入り）
６月  ９日：４時５５分（日の出）、７時１５分（日の入り）
【０１０６】
育成時において、散水は毎日行なう。散水量はジョロを用いて１日２リットルとする。育成過程において、接ぎ木、整枝、剪定などを一切行わず、自然の状態で生育速度を測定する。３本のナスの苗について、開花結実後に葉が黄緑色になって枯れかけたので、園芸化成肥料（レジャーライフ製）を４月１３日に３本それぞれに１５ｇずつ施した。実施例１、比較例１、比較例２について、開花の記録を図４０〜４２に表示する。
【０１０７】
実施例１におけるナス果実の収穫（図４０参照）：
トマトトーンをつけた日以降は結実日と称する。
４月１９日：成熟４０ｇ
５月  ６日：成熟１１５ｇ
５月１９日：成熟５２ｇ（結実日４月２６日、結実日から収穫までの期間２３日）
成熟６７ｇ（結実日４月３０日、結実日から収穫までの期間１９日）
成熟５０ｇ（結実日５月２日、結実日から収穫までの期間１７日）
６月  １日：未成熟３９ｇ（結実日５月６日、結実日から収穫までの期間２６日）
未成熟２８ｇ（結実日５月６日、結実日から収穫までの期間２６日）
未成熟１９ｇ（結実日５月９日、結実日から収穫までの期間２３日）
未成熟１７ｇ（結実日５月９日、結実日から収穫までの期間２３日）
６月  ３日：未成熟１２.５ｇ（結実日５月１４日、結実日から収穫までの期間２０日）
６月１５日：未成熟１０ｇ（結実日５月２５日、結実日から収穫までの期間２１日）
【０１０８】
比較例１におけるナス果実の収穫（図４１参照）
４月１９日：成熟５０ｇ
成熟６５ｇ（結実日４月７日、結実目から収穫までの期間１２日）
５月２６日：成熟６６ｇ（結実日５月６日、結実日から収穫までの期間２０日）
成熟７５ｇ（結実日５月６日、結実日から収穫までの期間２０日）
５月３１日：成熟５５ｇ（結実日５月９日、結実日から収穫までの期間２２日）
６月  ８日：未成熟１３ｇ（結実日５月１１日、結実日から収穫までの期間２８日）
未成熟１２．５ｇ（結実日５月１６日、結実日から収穫までの期間２３日）
未成熟１７．５ｇ（結実日５月１７日、結実日から収穫までの期間２２日）
６月１５日：未成熟５ｇ
【０１０９】
比較例２におけるナス果実の収穫（図４２参照）
４月１９日：成熟５０ｇ（結実日４月７日、結実日から収穫までの期間１２日）
成熟５０ｇ（結実日３月３１日、結実日から収穫までの期間１９日）
５月３１日：成熟４５ｇ（結実日５月１１日、結実日から収穫までの期間２０日）
未成熟３０ｇ（結実日５月１１日、結実日から収穫までの期間２０日）
未成熟３４ｇ（結実日５月１１日、結実日から収穫までの期間２０日）
未成熟２２ｇ（結実日５月１１日、結実日から収穫までの期間２０日）
６月  ８日：未成熟１３ｇ（結実日５月９日、結実日から収穫までの期間３０日）
未成熟１８ｇ（結実日５月１６日、結実日から収穫までの期間２３日）
６月１５日：未成熟７ｇ（結実日６月３日、結実日から収穫までの期間１２日）
未成熟２５ｇ（結実目５月３１日、結実日から収穫までの期間１５日）
未成熟２１ｇ（結実日５月３１日、結実日から収穫までの期間１５日）
【０１１０】
実験結果の解析
光飽和点とは光合成速度飽和光強度のことであり、太陽光の可視光の中で光合成能力の大きな波長とその波長領域は、青色光の４２０〜４７０ｎｍ（４４５ｎｍピーク）の範囲と赤色光の６４０〜６９０ｎｍ（４６５ｎｍピーク）の範囲とされている。したがって、上記の波長領域であれば赤色光でも赤色と青色の混合光でも、補光よって太陽光スペクトルにおける補光された波長を増幅する。光合成能力の大きい波長を増幅することにより、植物の育成が促進されることが明らかである。
【０１１１】
次に、補光によって成長力と栄養成分量がバランス良く促進されることをこの実施例の実験条件と結果から立証できる事実を説明する。この実験における光条件は、前記のように下記の通りである。
比較例２（表ではＡ）：
市販のビニルハウスを裸地に設置し、自然の太陽光のみを照射する。
比較例１（以下の表ではＢ）：
前記Ａのビニルハウス内に、赤色光だけを補光する。
実施例１（以下の表ではＣ）：
前記Ａのビニルハウス内に、赤色と青色の混合光を補光する。
【０１１２】
この実験の結果の概要を表２６に再表示する。
【表２６】
2007222039.tif 000028
【０１１３】
表２６から、
１．収穫量を多いものから順に並べると実施例１、比較例１、比較例２である。
２．栄養成分を多いものから順に並べると実施例１、比較例２、比較例１である。
【０１１４】
これを考察するに際し、開花時におけるホルモン剤の処理後から収穫までの日数を一覧にすると下記の表２７になり、この結果はすべて同一肥料、同一施肥量である。
【０１１５】
【表２７】
2007222039.tif 000029
【０１１６】
表２６から、成熟・未成熟を含めた全収穫重量で比較すると、実施例１は比較例２の１.６７倍、比較例１は比較例２の１.３５倍であり、これは１回限りの施肥且つ同一施肥量における結果にすぎない。実際の栽培では、長期間の断続的な施肥によって得られた成熟果実のみの収穫量で比較するのに対し、この実験の施肥は１回限りである。したがって、長期間断続的な施肥によって成熟果実がどれだけ収穫できるかについて、開花、収穫そして枯れるまでに他のデータを含めた総合的な考察を行なうべきであり、この考察を以下で行っている。
【０１１７】
表２６から、成熟果実数について、実施例１は比較例２の１.６７倍、比較例１も比較例２の１.６７倍であり、成熟果実の総重量について、実施例１は比較例２の２.２３倍、比較例１は比較例２の２.１４倍である。この数値が、この実験における「実際の栽培における収穫量」を考察するための値になる。比較例２、比較例１、実施例１には、基本的にこの値だけの相違がある、実際には、ナスは成熟果実の収穫が始まると、１０日〜１４日に１回程度施肥し、収穫・施肥を繰り返しながら栽培していく。
【０１１８】
野菜栽培の基礎（鈴木芳夫他著、社団法人農山漁村文化協会発行）の１８３、１８７頁を引用すると、ナスはふつう一つの花房に数個の花芽ができ、そのうち一つだけが発育してほかは退化する。花の寿命は長く、３〜４日は開花をつづけ、開花前日から開花後２〜３日間は受精能力がある。ナスは開花後５０〜６０日で成熟し、成熟すると艶がなくなって黄かっ色となる。生食用は、開花後１５〜２０日の種子の硬化がはじまらないうちの未成熟のものを収穫する。その大きさは、品種の特性、市場の好み、用途などによって異なり、ふつうの品種では８０ｇ程度である。
【０１１９】
前記のように、ナスは開花すれば１７〜１８日後が収穫日である。このため、施肥後何日目に開花したかが、重要ファクターとなる（図４３参照）。
つまり、実施例１は施肥後１３日目に開花し、ホルモン剤によって結実させた。
比較例１は施肥後２３日日に開花した。
比較例２は施肥後２６日日に開花した。
【０１２０】
ナスは花にホルモン剤を噴霧することによって、開花したらほとんど確実に結実して収穫できるから、農作業を怠けさえしない限り、花の数は収穫個数に近似する。施肥は一番果実の収穫の少し前から行なう。施肥はその果実の数に合わせて量を加減する。これ以降の施肥は、葉の数、草丈、幹の太さ、果実の数などを観察して量を加減し、定期的に行なう。この点から、表２６に示す収穫量において、比較例２、比較例１、実施例１の未成熟果実数とその重量を比較することは無意味であり、未成熟果実はその後に繰り返される施肥の対象であり、最終的に収穫される。一方、全収穫量は、同一施肥量による照明の効果を示すことになるから比較の対象として有効である。照明の効果として評価すべき点は、図４３において開花の終点から枯れるまでの時間である。実施例１は、既に枯れ始め、樹勢が衰退して葉の全てが黄緑で褐色が多くなり、落葉も始まっているのに開花した。図４３を参照すれば、この傾向に関して、比較例１よりも比較例２の方が顕著であることが判る。
【０１２１】
植物は基本的には光合成によって成長する。図１を参照すると、光合成能力も成長分だけ必ず増加する。光合成以外の重要な光反応に光形態形成があり、種子発芽、花芽分化、開化、子葉の展開、葉緑素合成、節間伸長などの植物の質的な変化を誘起する。これには、図１の強光下反応において、赤色光効果、近赤色光効果の動き、つまり赤色光と青色光そして近赤外線のそれぞれがバランス良く配合されている必要がある。農作物は、人間によって故郷の群落から裸地に引き出されて以来、異なった光の比の環境下で栽培され続けているから、光合成能力を増幅し植物の成長を促進すれば、成長力と栄養成分がバランス良く促進されるか否かをこの考察結果から究明する。
【０１２２】
図４３から下記の諸点が明らかである。
１．施肥から開花までの日数
実施例１：１３日
比較例１：２３日
比較例２：２６日
花芽分化、開花は光形態形成であり、光の比が当該植物の好む光である方が順調に開花する。実施例１は比較例１と比較例２に比べて開花が非常に早く、比較例１と比較例２は大差がない。
【０１２３】
２．開花数（個数）
実施例１：２６
比較例１：２３
比較例２：２２
光の比が当該植物に適している場合の方が開花数が多くなるのは当然である。
【０１２４】
３．開花の終点と枯れるまでの間隔（日数）
実施例１：０              
比較例２：５
比較例１：１３
適した光環境下である場合の方が元気で勢いが強い。枯れかけていても葉緑素を作り光形態形成が活発であり生きるエネルギーが強い。
【０１２５】
４．収穫の終点と枯れるまでの間隔（日数）
実施例１：８
比較例２：８
比較例１：１５
比較例２、比較例１ともに２度目の収穫が終点であり、１度目は無肥料で市販の人工培土に含まれていた肥料成分で熟した果実であり、その肥料を吸いつくして全ての葉が黄緑色となり枯れる寸前に施肥した肥料で熟したのが２度目の収穫である。実施例１は３度目の収穫が終点であり、２度目と３度目が施肥した肥料で熟した果実である。実施例１のように枯れる間近かまで果実を成熟させるエネルギを持つことは、バランスの良い光の比を持つ光環境であることの証拠である。
【０１２６】
５．施肥から枯れるまでの日数
実施例１：４４
比較例２：５６
比較例１：５８
６．全収穫量（成熟・未成熟の合計個数と重量（表２８）
【０１２７】
【表２８】
2007222039.tif 000030
【０１２８】
ナスは土が肥えていないと落下が増加する。特に果実が成熟する過程で肥料を必要とし、一番果の収穫の少し前から施肥を始めて以後定期的に施す。施肥した肥料を吸いつくすと、未成熟の果実をそのままにして枯れてしまう。光の比が良好な光環境下であると、生命エネルギが旺盛なために、肥料を早く吸いつくして枯れてしまう。
【０１２９】
全ての可視光は、図１の光合成曲線（１）を参照すれば判るように、それなりに光合成能力を持っているので、補光すればそれなりの効果を発揮する。それ故に、補光なしの比較例２が、最も全収穫重量が少ないのは当然である。従来の補光は、通常５０００〜８０００ルクスの明るさで実施するのが一般的であるのに、光源から４０ｍｍ離れた位置で比較例１が２６〜２７.４ルクス、実施例１は７４.５〜７６.２ルクスの明るさしかない。実施例１は、前記１〜５に示すように、補光照度の増加が僅かであるにもかかわらず、収穫量が非常に多くなっている。実施例１は、比較例１よりも補光照度が多少大きいけれども、通常の補光の５０００〜８０００ルクスに比べて５０ルクス程度の増加であるから、補光照度が大きいから実施例１の方が比較例１よりも収穫量が多いと結論づけることはできない。実施例１のように、７６ルクス程度の補光照度で顕著な効果があること自体が特筆すべき現象であり、この程度の補光照度で大きな作用効果を達成するには、光合成を活発に行なわさせるのではなく、光形態形成効果によって伸長成長を促進させる。光形態形成が比較例１よりも実施例１の方が顕著に大きいのは、太陽光の可視光のバランスが良いからである。一方、合計個数が比較例２より比較例１が少ないのは、太陽光の可視光のバランスを壊して悪化させているからである。
【０１３０】
前記１〜５項を総合評価すると、光合成について実施例１、比較例１が比較例２よりも大きくなり、光の比について実施例１が比較例１、比較例２よりも非常に良好であることが明瞭である。しかし光の比について比較例１は微妙な関係になる。光の比を大幅に悪化させれば、成熟・未成熟を含めた全収穫数が比較例２よりも少なくなると予想できる。しかし、比較例１の結果は、光合成による成長の力を劣化させるほど悪化せず、光合成速度がむしろ早くなっていることが判る。比較例１について、前記１〜５項の中の１，２項は良化してはいるが大差なし、５項は悪化しているが大差なし、３，４項の合計個数は少し悪化している。全体評価では、比較例１は光の比が少し壊れているが、光合成速度は速くなっている。実施例１は、光合成速度が速くなり、光の比も良化されて両者の相乗効果によって成熟・未成熟を含めた全収穫量が増大する。
【０１３１】
前記の総合評価を踏まえて、実際の栽培状況をシュミレーションし、図４３を参照しながら補光なしの比較例２と比較する。実施例１は、開花するとホルモン剤を噴霧して結実させ、落下防止作業後１０日経過時に施肥し、この時には比較例２は未だ未開花である。実施例１が一番果を収穫した頃に、比較例２はやっとホルモン剤を噴霧し終わって数日経過した頃である。実施例１が２回目の施肥を終了して収穫の盛りを迎えている頃に、比較例２はやっと一番果収穫の頃である。しかも、実施例１の光環境は光の比が良い方向に改善されているために、比較例２よりも光形態形成が活発で生命エネルギが強く、１回の施肥当りの収穫量が２.２倍（３２４÷１４５≒２．２３、表２６の成熟果実の重量を参照）であり、施肥の間隔も一般的な１０〜１４日に１回程度よりも３０％程度短く、７日〜１０日に１回となる。ナスは肥料に比例して収穫が増加するといえる。さらに、同一の肥料量で２.２倍（表２６参照）の収穫があるから、実施例１の収穫量は比較例２に比べて飛躍的に増加すると推測できる。
【０１３２】
前記の実験結果において、栄養成分を多いものから順に並べると実施例１、比較例２、比較例１である点について考察する。下の表２９は栄養成分に関する実験結果である。
【０１３３】
【表２９】
2007222039.tif 000031
【０１３４】
栄養成分に関する実験結果は、実施例１の方が比較例２、比較例１よりも微妙ではあっても、良い数値を示している。比較例２と比較例１とではほとんど甲乙付け難い結果であるが、クロロゲン酸に限定して比較すると、下記の通りである。
実施例１は比較例２の１.１８倍で、比較例１の１.７３〜１.４４倍である。
比較例２は比較例１の１．４７〜１．２２倍である。
【０１３５】
実施例１、比較例１、比較例２は、カリウムやビタミンＫについて大差なしであるにもかかわらず、大差があるのはポリフェノールであるクロロゲン酸のみである。栄養成分についても、収穫量と同様に下記のような結果となる。
実施例１は光の比が改良されている。
比較例１は光の比が少し壊れている。
【０１３６】
この実施例では、その効果を正確に比較検討できるように、接ぎ木、整枝、剪定などを一切行なわず自然の状態で栽培した。このために、草丈は１ｍ足らずでかなり低く、枝が四方八方へ伸びるために茂みのような状態になる。このような草木において、背の高い先端部や南側の枝や葉に日が当たり、その枝葉の間から木漏れ日がテレビモニタ側の枝葉に当たる状態で栽培が行なわれた。整枝、剪定を行ないながら栽培する一般的な方法と異なり、ナスの木の中ほどから下の部分（図３９のテレビモニタ１の画面の部分）は群落内の光環境そのものになる。この実験は比較のために一切の人為的な手入れをせずに行ない、一方、実際の栽培では照度計で測定しながら、この部分の木漏れ日が最も適切な照度（飽和光強度とは限らない）と光の比になるように手入れをすることが重要である。
【０１３７】
群落内の木漏れ日の光環境については、実施例１、比較例１、比較例２の３例ともに同一環境で栽培している。同一条件であるということは補光なしの太陽光のみで栽培した比較例２も、その原種が発生した故郷の群落内の光の比の中で育ったことになるから、多少でも特別な効果があるはずであるが、栽培実験を実施したのが４月１３日からであり、最後の収穫日が６月８日であったために露地栽培できなかった。平成１５年度園芸学会春季大会で発表された「ナスの果実品質について」という資料によると  千両二号（品種名）に含まれるクロロゲン酸は０.０９ｇ／１００ｇであると記載されているから、比較例２ではクロロゲン酸が０.２２ｇ／１００ｇ（表２９参照）であって２.４倍に増加している。また、海洋深層水利用によってナス（品種名は不明）に含まれるクロロゲン酸を０.０６１ｇ／１００ｇから０.１００ｇ／１００ｇに増加させたという情報を入手している。この方法での増加率は１．６４倍であるから、比較例２における増加率の方が大きい。
【０１３８】
他の栄養成分について、五訂・日本食品標準成分表（科学技術庁資源調査会編、独立行政法人国立印刷局発行）によれば、カリウムは２２０ｍｇ／１００ｇである。一方、比較例２では、カリウムは３００ｍｇ／１００ｇ（表２９参照）であり、標準成分の１.４倍になる。したがって、その原種が発生した故郷の群落内の光の比に近づけて栽培することにより、各農作物本来の栄養に近づけうるものと推定できる。
【実施例２】
【０１３９】
ナスの故郷の群落内の光の比を推認するために、インドとは異なるが日本の一般住宅の庭で３万〜４万ルクスの木漏れ日の光の比を測定した。図４４〜５５は、上記の木漏れ日と日向の太陽光のスペクトルであり、木漏れ日の放射輝度を測定してから、その２分〜３分以内に日向の放射輝度を測定する。表３０〜３６において、木漏れ日と日向の光の比の差は、木陰と日向の光の比の差ほど大きくはないことが判る（表４〜７参照）。
【０１４０】
【表３０】
2007222039.tif 000032
【０１４１】
【表３１】
2007222039.tif 000033
【０１４２】
【表３２】
2007222039.tif 000034
【０１４３】
【表３３】
2007222039.tif 000035
【０１４４】
【表３４】
2007222039.tif 000036
【０１４５】
【表３５】
2007222039.tif 000037
【０１４６】
【表３６】
2007222039.tif 000038
【０１４７】
テレビモニタ画面の紫色光と赤色光が、太陽光の光の比に対してどれだけ影響力があるかを知るために、表３１と表３４において、テレビモニタ画面の紫色光（表１７参照）を測定太陽光（図４６、図４９、図５２、図５４）に加算して得たスペクトルの光の比と、太陽光の光の比（表３１と表３４）との差を太陽光に紫色光を足す前と後の差として示す。この差が示しているように、テレビモニタ画面の紫色光はＲ／Ｂの比を低下させ、Ｒ／ＦＲの比を微増させる。同様に、表３２と表３５において、テレビモニタ画面の赤色光（表１８参照）を測定太陽光に加算して得たスペクトルの光の比と、太陽光の光の比（表３０と表３３）の差を太陽光に赤色光を足す前と後の差として示す。この差が示しているように、テレビモニタ画面の赤色光はＲ／Ｂの比とＲ／ＦＲの比の両方とも微増させる。
【０１４８】
表３を参照すると、太陽光がビニルシートを透過することでＲ／Ｂの比は大きくなり、Ｒ／ＦＲの比は小さくなる。一方、太陽光が群落内へ差し込むことによって、Ｒ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比がともに小さくなり（表４〜７参照）、換言すれば光の比は群落内よりも裸地の方が大きい。つまり、ビニルハウス内においては、Ｒ／Ｂの比およびＲ／ＦＲの比がともに大きくなる裸地に比べると、裸地よりも光の比のバランスがいっそう大きく崩れていることを示唆している。ビニルハウス内の方が裸地よりも光の比のバランスがいっそう崩れているということは、ハウス栽培された野菜類が露地栽培のものよりも味が劣り、栄養成分のバランスも異なってしまうことの参考になる。
【０１４９】
テレビモニタ画面の赤色光は、ビニルハウス内で崩れた光の比のバランスのままで、Ｒ／Ｂの比とＲ／ＦＲの比をともに故郷の群落とは逆方向へつまり高くするため、光の比をさらに悪化させる。その証拠として、表２６と表２７を参照すると、前記の比較例１は比較例２よりもテレビモニタ画面の赤色光の分だけ光が多いので、光合成速度は速くなっている。また、表２９を参照すれば判るように、クロロゲン酸に限定して比較すると、比較例２の方が比較例１よりも１.４７〜１.２２倍多い。表３２と表３５に示すように、光の比は僅かしか悪化せず、且つテレビモニタ画面の赤色光の分だけ補光効果があることにより、前記の比較例１は栄養的には問題を多少有していても、育成速度については少し改善されている。
【０１５０】
テレビモニタ画面の紫色光は、その赤色光成分がテレビモニタ画面の赤色光とほとんど同じであるので、該赤色光成分の効果や影響についてはテレビモニタ画面の赤色光と同様である。一方、紫色光の青色光成分はＲ／Ｂの比を小さくする。表３０と表３６の時において、太陽光が木漏れ日になった時の減少量と、太陽光に紫色光を足す前と後の差（表３１参照）を比較すれば判るように、この青色光成分程度の輝度（明るさ）では、日向の太陽光を木漏れ日の太陽光にできない。この反面、整技、剪定などをせずに茂み状態を作り、一部の葉に木漏れ日が当たることとの併合の効果により、前記の実施例１ではかなり大きな効果を得る（表２６〜２９および図５２参照）。要するに、植物の原種が発生した故郷の群落内の光の比により近づけた光でその植物を栽培することにより、栄養成分がその植物本来の状態に近づき、且つ育成速度も速くなることを意味している。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】植物の光反応の作用スペクトルを示すグラフである。
【図２】ビニルシートを透過した太陽光をに測定したスペクトルである。
【図３】ビニルシート外の裸地の太陽光をに測定したスペクトルである。
【図４】ビニルシート外の裸地の太陽光を図３の３分後に測定したスペクトルである。
【図５】林の中の木陰で測定したスペクトルであり、スペクトルパターンを把握しやすくするために縦軸の目盛りの単位を変更したもの。
【図６】林の中の日向で測定したスペクトルである。
【図７】林の中の木陰で測定したスペクトルであり、スペクトルパターンを把握しやすくするために縦軸の目盛りの単位を変更している。
【図８】林の中の日向で別の時間に測定したスペクトルである。
【図９】庭の茂みの中央の木陰を測定したスペクトルであり、スペクトルパターンを把握しやすくするために縦軸の目盛りの単位を変更している。
【図１０】図９で庭の茂みの中央の木陰を測定した直後に日向を測定したスペクトルである。
【図１１】庭の茂みの右の木陰を測定したスペクトルであり、スペクトルパターンを把握しやすくするために縦軸の目盛りの単位を変更している。
【図１２】図１１で庭の茂みの右の木陰を測定した直後に日向を測定したスペクトルである。
【図１３】庭の茂みの左の木陰を測定したスペクトルであり、スペクトルパターンを把握しやすくするために縦軸の目盛りの単位を変更している。
【図１４】図１３で庭の茂みの左の木陰を測定した直後に日向を測定したスペクトルである。
【図１５】庭の茂みの中央の木陰を測定したスペクトルであり、スペクトルパターンを把握しやすくするために縦軸の目盛りの単位を変更している。
【図１６】図１５で庭の茂みの中央の木陰を測定した直後に日向を測定したスペクトルである。
【図１７】庭の茂みの右の木陰を測定したスペクトルであり、スペクトルパターンを把握しやすくするために縦軸の目盛りの単位を変更している。
【図１８】図１７で庭の茂みの右の木陰を測定した直後に日向を測定したスペクトルである。
【図１９】庭の茂みの左の木陰を測定したスペクトルであり、スペクトルパターンを把握しやすくするために縦軸の目盛りの単位を変更している。
【図２０】図１９で庭の茂みの左の木陰を測定した直後に日向を測定したスペクトルである。
【図２１】庭の茂みの右の木陰を測定したスペクトルであり、スペクトルパターンを把握しやすくするために縦軸の目盛りの単位を変更している。
【図２２】図２１で庭の茂みの右の木陰を測定した直後に日向を測定したスペクトルである。
【図２３】庭の茂みの中央の木陰を測定したスペクトルであり、スペクトルパターンを把握しやすくするために縦軸の目盛りの単位を変更している。
【図２４】図２３で庭の茂みの中央の木陰を測定した直後に日向を測定したスペクトルである。
【図２５】庭の茂みの左の木陰を測定したスペクトルであり、スペクトルパターンを把握しやすくするために縦軸の目盛りの単位を変更している。
【図２６】図２５で庭の茂みの中央の木陰を測定した直後に日向を測定したスペクトルである。
【図２７】木陰におけるＲ／Ｂの比の波長領域を示すグラフである。
【図２８】日向におけるＲ／Ｂの比の波長領域を示すグラフである。
【図２９】木陰におけるＲ／ＦＲの比の波長領域を示すグラフである。
【図３０】日向におけるＲ／ＦＲの比の波長領域を示すグラフである。
【図３１】天候の特性表を示す説明図である。
【図３２】実施例１で用いる育成ハウスを示す概略側面図である。
【図３３】図３２に示す育成ハウスの概略平面図である。
【図３４】テレビモニタ画面の放射輝度を測定する機器の取付位置を示す概略側面図である。
【図３５】図３４の測定機器の取付位置を示す概略平面図である。
【図３６】放射輝度計の測定位置を示す概略説明図である。
【図３７】放射輝度計の別の測定位置を示す概略説明図である。
【図３８】図３７の測定位置における放射輝度計の側面図である。
【図３９】栽培植物に対する光源の取付位置を示す側面図であり、（１）は定植時および（２）は生育時である。
【図４０】実施例１の育成結果を示す時系列グラフである。
【図４１】比較例１の育成結果を示す時系列グラフである。
【図４２】比較例２の育成結果を示す時系列グラフである。
【図４３】実施例１、比較例１、比較例２におけるナスの施肥から枯死までを示す時系列図である。
【図４４】４００００ルクスの木漏れ日を測定したスペクトルである。
【図４５】４００００ルクスの木漏れ日を測定したスペクトルである。
【図４６】５６５００ルクスの太陽光を測定したスペクトルである。
【図４７】３８０００ルクスの木漏れ日を測定したスペクトルである。
【図４８】３８０００ルクスの木漏れ日を測定したスペクトルである。
【図４９】５８０００ルクスの太陽光を測定したスペクトルである。
【図５０】３６０００ルクスの木漏れ日を測定したスペクトルである。
【図５１】３６０００ルクスの木漏れ日を測定したスペクトルである。
【図５２】５８５００ルクスの太陽光を測定したスペクトルである。
【図５３】３００００ルクスの木漏れ日を測定したスペクトルである。
【図５４】３００００ルクスの木漏れ日を測定したスペクトルである。
【図５５】６００００ルクスの太陽光を測定したスペクトルである。
【符号の説明】
【０１５２】
１    テレビモニタ
２    パソコン
３    放射輝度計
１１    育成ハウス  
１３    園芸マット
１５    仕切り板
１８    鉢
２２    栽培植物
【図１】
2007222039.tif 000039
【図２７】
2007222039.tif 000040
【図２８】
2007222039.tif 000041
【図２９】
2007222039.tif 000042
【図３０】
2007222039.tif 000043
【図３１】
2007222039.tif 000044
【図３２】
2007222039.tif 000045
【図３３】
2007222039.tif 000046
【図３４】
2007222039.tif 000047
【図３５】
2007222039.tif 000048
【図３６】
2007222039.tif 000049
【図３７】
2007222039.tif 000050
【図３８】
2007222039.tif 000051
【図３９】
2007222039.tif 000052
【図４０】
2007222039.tif 000053
【図４１】
2007222039.tif 000054
【図４２】
2007222039.tif 000055
【図４３】
2007222039.tif 000056
【図２】
2007222039.tif 000057
【図３】
2007222039.tif 000058
【図４】
2007222039.tif 000059
【図５】
2007222039.tif 000060
【図６】
2007222039.tif 000061
【図７】
2007222039.tif 000062
【図８】
2007222039.tif 000063
【図９】
2007222039.tif 000064
【図１０】
2007222039.tif 000065
【図１１】
2007222039.tif 000066
【図１２】
2007222039.tif 000067
【図１３】
2007222039.tif 000068
【図１４】
2007222039.tif 000069
【図１５】
2007222039.tif 000070
【図１６】
2007222039.tif 000071
【図１７】
2007222039.tif 000072
【図１８】
2007222039.tif 000073
【図１９】
2007222039.tif 000074
【図２０】
2007222039.tif 000075
【図２１】
2007222039.tif 000076
【図２２】
2007222039.tif 000077
【図２３】
2007222039.tif 000078
【図２４】
2007222039.tif 000079
【図２５】
2007222039.tif 000080
【図２６】
2007222039.tif 000081
【図４４】
2007222039.tif 000082
【図４５】
2007222039.tif 000083
【図４６】
2007222039.tif 000084
【図４７】
2007222039.tif 000085
【図４８】
2007222039.tif 000086
【図４９】
2007222039.tif 000087
【図５０】
2007222039.tif 000088
【図５１】
2007222039.tif 000089
【図５２】
2007222039.tif 000090
【図５３】
2007222039.tif 000091
【図５４】
2007222039.tif 000092
【図５５】
2007222039.tif 000093