(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主波長として２８０乃至３４０ｎｍ波長域の紫外放射をする人工光源と、前記人工光源を点灯制御する制御部と、３８０乃至７８０ｎｍ波長域の光強度を測定する外光センサと、を備えた植物病害防除用照明装置において、
前記制御部は、前記外光センサにより測定された照度が略１０００ルクス以下の場合、前記人工光源を消灯することを特徴とする植物病害防除用照明装置。
【請求項２】
４００乃至７００ｎｍ波長域の光を照射する補助光源をさらに備え、
前記制御部は、前記外光センサにより測定された照度が略１０００ルクス以下の場合、植物上の照度が略１０００ルクス以上となるように前記補助光源を点灯制御することを特徴とする請求項１に記載の植物病害防除用照明装置。
【請求項３】
２８０乃至３１５ｎｍ波長域紫外線（ＵＶ−Ｂ）の紫外放射を測定する紫外線強度計をさらに備え、
前記制御部は、前記外光センサにより測定された前日の外光の積算光量が略１２０００ルクス・時以下の場合、前記紫外線強度計により測定される当日のＵＶ−Ｂの積算照射量が０．２ｋＪｍ−２ｄａｙ−１以上８ｋＪｍ−２ｄａｙ−１以下となるように前記人工光源を点灯制御することを特徴とする請求項１に記載の植物病害防除用照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、農作物等の植物病害を防除するための植物病害防除用照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、主に完全閉鎖型の植物苗生産システムを対象として、Ｂ領域紫外線（ＵＶ−Ｂ）を植物苗に照射することによって培地上に発生する藻やカビの発生を抑える植物育成用照明装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
植物へのＵＶ−Ｂの紫外線照射は、植物病害防除に効果があるが、一日の日射量が少ない場合、植物体は、紫外線に対する抵抗性が低下して、紫外線照射による葉焼けを起こしやすくなる。
【特許文献１】特開２００３−３３９２３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、上記問題を解決するものであり、紫外線照射によって植物病害を防除する植物病害防除用照明装置において、紫外線照射による葉焼けを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、主波長として２８０乃至３４０ｎｍ波長域の紫外放射をする人工光源と、前記人工光源を点灯制御する制御部と、３８０乃至７８０ｎｍ波長域の光強度を測定する外光センサと、を備えた植物病害防除用照明装置において、前記制御部は、前記外光センサにより測定された照度が略１０００ルクス以下の場合、前記人工光源を消灯するものである。
【０００６】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の植物病害防除用照明装置において、４００乃至７００ｎｍ波長域の光を照射する補助光源をさらに備え、前記制御部は、前記外光センサにより測定された照度が略１０００ルクス以下の場合、植物上の照度が略１０００ルクス以上となるように前記補助光源を点灯制御するものである。
【０００７】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の植物病害防除用照明装置において、２８０乃至３１５ｎｍ波長域紫外線（ＵＶ−Ｂ）の紫外放射を測定する紫外線強度計をさらに備え、前記制御部は、前記外光センサにより測定された前日の外光の積算光量が略１２０００ルクス・時以下の場合、前記紫外線強度計により測定される当日のＵＶ−Ｂの積算照射量が０．２ｋＪｍ−２ｄａｙ−１以上８ｋＪｍ−２ｄａｙ−１以下となるように前記人工光源を点灯制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、植物の紫外線に対する抵抗性が低くなる照度略１０００ルクス以下では、人工光源を消灯して紫外線照射をしないので、植物の葉焼けを防止することができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明によれば、植物上の照度が略１０００ルクス以上になるように補助光源が点灯制御されるので、紫外線に対する植物の抵抗性が確保され、紫外線の照射スケジュールを遵守することができ、従って、植物病害防除の効率を向上することができる。
【００１０】
請求項３に記載の発明によれば、１日中雨が降り続くような極端な曇天が続いた次の日などは、紫外線（ＵＶ−Ｂ）に対する植物の抵抗性が弱まっており、葉焼け症状が発生しやすいが、人工光源を点灯制御してＵＶ−Ｂの積算照射量を制御するので、植物の葉焼けを防止しつつ、植物病害防除効果を維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施形態に係る植物病害防除用照明装置（以下、本照明装置という）について図１を参照して説明する。図１は、農業用温室２０に設置した本照明装置１０の構成を示す。本照明装置１０は、主波長として２８０〜３４０ｎｍ波長域の紫外放射をする人工光源１１と、人工光源１１を点灯制御する制御部１２と、３８０〜７８０ｎｍ波長域の外光強度（照度）を測定する外光センサ１３と、４００〜７００ｎｍ波長域の光を照射する補助光源１４と、ＵＶ−Ｂの紫外放射を測定する紫外線強度計１５とを備える。
【００１２】
人工光源１１は、放射される光の中に２８０〜３４０ｎｍ波長域の光が含まれる光源であれば光源種を問わない。光源種は、例えば、蛍光灯、コンパクト蛍光灯、冷陰極蛍光灯、キセノンランプ、高輝度放電灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機ＥＬなどである。人工光源１１には、光源を安定的に光らせるための点灯スタータ、安定器、電源回路などのデバイスが設置される。補助光源１４は、放射される光の中に４００〜７００ｎｍ波長域の光が含まれる光源であれば光源種は問わない。４００〜７００ｎｍ波長域は、葉緑素の吸収波長域であり、可視光線の波長域（約３５０〜８００ｎｍ）に含まれる。
【００１３】
制御部１２は、例えば、人工光源１１とは独立した位置に設けられたボックスに格納され、外光センサ１３や人工光源１１などとケーブルやワイヤレスで繋がれる。制御部１２は、人工光源１１又は補助光源１４或いは外光センサ１３又は紫外線強度計１５と一体に構成してもよい。
【００１４】
外光センサは、一般的に人が感じる波長に合わせた分光感度を有する光量（照度）を測るものであり、光に反応して信号を送信する受光部と、その信号を伝える伝送部と、信号を受けて数値データに変換してその数値を表示する本体部とからなる。外光センサ１３の受光部の分光感度は、人の目の分光感度に合わせる必要はなく、波長４００〜７００ｎｍの範囲内にある植物の感じる光合成感度（単位は「μｍｏｌ・ｍ−２Ｓ−１」）やその範囲内の放射照度（単位は「Ｗｍ−２」）で数値化してもよい。
【００１５】
紫外線強度計は、一般的に１００〜４００ｎｍの範囲にある波長の紫外放射（ＵＶ）を測定対象とし、１００〜４００ｎｍの波長域を３つに細区分した範囲に分光感度のピークを有し、この範囲内における単位面積当りの放射エネルギー量を測定するものである。ＵＶの波長域の細区分については、３１５〜４００ｎｍをＵＶ−Ａ、２８０〜３１５ｎｍをＵＶ−Ｂ、１００〜２８０ｎｍをＵＶ−Ｃという。本発明の実証試験では、紫外線強度計１５としてＵＶ−Ｂ紫外線強度計（クリニカル・サプライ製ＵＶＲ−３０３６／Ｓ２）を用いて測定を行った。
【００１６】
外光センサ１３と紫外線強度計１５の高さは、対象となる植物の生長に応じてを上下することが望ましいが、作業の手間などを考慮して、植物の苗が定植されて、最終的に出荷されるまでの草冠面の平均的な高さに固定してもよい。
【００１７】
紫外線強度計１５の台数については、１つの人工光源１１の照射エリアに１台の紫外線強度計１５を設置し、各紫外線強度計１５の受光する紫外線強度に応じて人工光源１１の光出力や光照射時間を点灯制御することが望ましいが、１つの農業用ビニールハウスに少なくとも1台設置して、その栽培エリアの代表となる紫外線強度計１５の値を基に点灯制御してもよい。外光センサ１３の台数についても１台でも複数台でもよい。
【００１８】
上記のように構成された本照明装置１０において、外光センサ１３は、太陽光による光強度を測定する。制御部１２は、外光センサ１３から送られてくるリアルタイムの測定値を入力とし、測定値が閾値より大きい場合、人工光源１１を点灯し、閾値以下の場合、人工光源１１を消灯する制御をする。閾値については、照度の場合は、１０００ルクスを閾値とするが、光合成感度を有する光合成有効光量子束密度の場合は、２０μｍｏｌ・ｍ−２Ｓ−１が、放射照度の場合は、４．０Ｗｍ−２が閾値となる。なお、光合成光量子束密度は、葉緑素の吸収波長域の波長での光量子が単位時間・単位面積あたりに入射する個数を示す。
【００１９】
本照明装置１０が対象とする植物は、一般的に農家が栽培している農作物全てである。具体的には、トマト、ナス、キュウリ、シシトウ、ピーマン、メロン、スイカ、イチゴなどの果菜類、レタス、キャベツ、ハクサイ、チンゲンサイ、ホウレンソウ、コマツナ、シソなどの葉栽類、ゴボウ、ダイコン、ニンジンなどの根菜類、大豆、エダマメ、ソラマメ、エンドウなどの豆類、キク、バラ、トルコギキョウ、カーネーション、ケイトウなどの花き類、その他として稲や茶などを挙げることができる。
【００２０】
それぞれの植物は、露地栽培、ビニールハウス栽培、ガラス温室栽培のいずれでもよい。また栽培するための培地の形状としては、露地畑によく見られるような畝の形状をしても、金属や木材で作られた栽培ベンチの上に土を盛り、そこに畝を形成しても、栽培ベンチ上に鉢やプランターを置いてもよい。
【００２１】
紫外線照射の具体的な実施条件を説明する。対象となる植物の上方又は側方に、人工光源１１を設置して、植物に対して所定の紫外線強度で光照射をする。紫外線強度は、５０μＷ／ｃｍ２以下とする。これを越える光強度の紫外放射をすると植物が葉焼け症状を起こす危険性が極端に高まるからである。本発明の実証試験では、一般的な農業用ビニールハウスの農業用温室２０を用いて、農業用温室２０の畝面から高さ約２ｍにある梁２１の下側に、梁２１と平行に人工光源１１として蛍光灯タイプの２０Ｗ器具を設置した。畝２２や栽培ベンチ上にある植物の草冠面での紫外線強度は、1日当り約１０ｋＪｍ−２とした。
【００２２】
一方、農業用温室２０内に植えた植物の近傍で植物と同程度の高さに外光センサ１３（外光センサ）を設置して、植物の生長点付近におけるリアルタイムの照度値を計測した。実証試験では、外光センサ１３からの照度値が略１０００ルクスを下回る場合には、人工光源１１による２８０〜３４０ｎｍの紫外放射を抑える試験区と、照度値が略１０００ルクスを下回っても紫外放射を抑えない対照区を設けた。植物はイチゴとした。
【００２３】
実証試験におけるイチゴの葉を撮影した写真を図２及び図３に示す。図２は、試験区で栽培したイチゴの葉の写真であり、葉焼け症状がない健康な葉が見られる。図３は、対照区で栽培したイチゴの葉の写真であり、葉の一部が変色し、表面に正常時より大きな凹凸が現れた状態の葉が見られる。すなわち、対照区で栽培したイチゴの葉は、２８０〜３４０ｎｍの紫外放射による葉焼け（葉の表面に赤色素を有するアントシアニンが形成）が見られ、試験区では葉焼けが全く見られなかった。試験結果をまとめたものを表１に示す。人工光源１１の点灯による植物病害防除効果と、人工光源１１の消灯による葉焼けの防止が確認された。
【００２４】
【表１】
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【００２５】
このように、植物の紫外線に対する抵抗性が低くなる照度略１０００ルクス以下の場合、本照明装置１０は、人工光源１１を消灯して紫外線照射をしないので、植物の葉焼けを防止することができる。
【００２６】
ここで、紫外線照射による植物病害防除の原理について説明する。ＵＶ−Ｂを植物に照射することにより、以下のような2種類の原理に基いて病害防除がなされる。
【００２７】
植物病害防除の原理の一つは、植物自身を病気にかかり難くすることである。通常植物は、病気の基となる菌に感染すると、それに対する防御反応として、病原菌に対する誘導抵抗発現、いわゆる植物免疫システムが発動する。このシステムは、植物の一部の組織が、病原菌等による感染など外的要因（ストレス）を受けた場合、その感染部位からシグナル物質が放出され、それが植物体内を通ってまだ感染を受けていない部位まで到達し、そこで抵抗性発現に関与する遺伝子の発現を誘導するというものである。この抵抗性に関与する物質としては、病原菌の細胞壁を溶解する酵素でグルカナーゼおよびキチナーゼなどの抵抗活性を有するＰＲ−タンパク質（Pathogensisi-Related Protein）、病原菌に対して毒性を示すファイトアレキシン（抗菌活性物質や摂食忌避活性物質）等がある。本発明の場合は、外的要因（ストレス）として、光刺激としてＵＶ−Ｂを含む紫外線を植物に照射し、病害抵抗性に関与する遺伝子の発現を誘発させるものである。
【００２８】
植物病害防除のもう一つの原理は、植物病害の基となる糸状菌に直接作用して菌糸の生長を抑制して病気が広がらないようにすることである。糸状菌は、例えば、うどんこ病菌、灰色カビ病菌、炭そ病菌、ベト病菌、ススカビ病菌などである。特許文献１には、ＵＶ−Ｂ強度６０μＷ／ｃｍ２以下（若い苗や光感受性の高い植物に対しては葉焼けを考慮して好ましくは５０μＷ／ｃｍ２以下）の紫外線を植物に照射してカビの発生を抑制することが記載されている。また、その後の本発明者による室内実験において、寒天培地に接種した灰色カビ病菌や炭そ病菌に、５〜５０μＷ／ｃｍ２のＵＶ−Ｂを照射することによって、その後の菌糸の生長が抑えられること（恒温庫で1週間培養しても菌のコロニーの大きさに変化なし）を確認している。
【００２９】
本照明装置１０の制御部１２は、外光センサ１３によって測定された照度が略１０００ルクス以下の場合、植物上の照度が略１０００ルクス以上となるように補助光源１４を点灯制御する。
【００３０】
外光センサ１３は、植物近傍で植物の草冠面付近にある生長点と同じ高さに設置して、太陽または補助光源１４から植物が受ける照度値をリアルタイムで測定する。初期状態では、補助光源１４は消灯しており、外光センサ１３により、太陽光による照度が測定される。外光センサ１３により測定された照度が閾値である略１０００ルクス以下の場合、植物上の照度が略１０００ルクス以上となるように補助光源１４が点灯制御される。補助光源１４によって外光センサ１３により測定される照度が略１０００ルクス以上になるので、紫外放射をする人工光源１１は消灯しない。
【００３１】
このように、太陽光すなわち外光による照度が略１０００ルクス以下に下がっても、植物上の照度が略１０００ルクス以上になるように補助光源１４が点灯制御されるので、紫外線に対する植物の抵抗性が確保され、紫外線の照射スケジュールを遵守することができ、従って、植物病害防除の効率を向上することができる。
【００３２】
また、制御部１２は、外光センサ１３により測定された前日の外光の積算光量が１２０００ルクス・時以下の場合、紫外線強度計１５により測定される当日のＵＶ−Ｂの積算照射量が０．２ｋＪｍ−２ｄａｙ−１以上８ｋＪｍ−２ｄａｙ−１以下となるように人工光源１１を点灯制御する。
【００３３】
本照明装置１０の動作手順を以下に説明する。
【００３４】
手順１：植物体の上部または側部に、紫外線放射をするための人工光源１１を設置する。人工光源１１による紫外線放射は、植物草冠面の紫外線強度（ＵＶ−Ｂ）が５０μＷ／ｃｍ２以下になるようにする。
【００３５】
手順２：次に植物の種類や状態に応じて、栽培現場における対象植物の近傍に外光センサ１３と紫外線強度計１５を設置する。外光センサ１３と紫外線強度計１５は、補助光源１４と人工光源１１に直接又は制御部１２を介して間接的に結線される。
【００３６】
手順３：栽培を開始する際には、例えば1日当りの積算紫外線強度が１０ｋＪｍ−２ｄａｙ−１以下になるように制御部１２により人工光源１１を点灯制御して１日当りの照射時間を規定する。また、前日における外光の積算照射量を参照して略１２０００ルクス・時以下の場合は、８ｋＪｍ−２ｄａｙ−１以下となるように点灯制御する。
【００３７】
手順４：日中の人工光源１１の照射中、外光センサ１３は、継続的に植物近傍の光強度（照度、光合成有効光量子束密度、放射照度のいずれか）をリアルタイムに測定して制御部１２に測定値の信号を送る。
【００３８】
手順５：制御部１２では送られてきた光強度が、本照明装置１０の閾値に対して高いか低いかを常に判断する。
【００３９】
手順６：制御部１２が判断した結果が、予め設定された閾値に対して低い場合は、速やかに人工光源１１を消灯する信号を人工光源１１に送信する。
【００４０】
手順７：人工光源１１は、制御部１２から消灯する信号を受けると、すぐに人工光源１１を消灯する。
【００４１】
手順８：またしばらくして、外光センサ１３から送られる光強度の測定値が上昇して閾値を越えた場合には、制御部１２は、速やかに人工光源１１を再び点灯する制御信号を人工光源１１に送信する。
【００４２】
手順９：人工光源１１は、制御部１２から点灯する制御信号を受けると、すぐに人工光源１１の再点灯を行う。
【００４３】
手順１０：制御部１２はタイマ機能を有し、タイマで規定した１日の光照射時間の間は、何度でも手順４から手順９を繰り返す。
【００４４】
手順１１：タイマがオフとなった後は、外光センサ１３により測定された照度が閾値を越えても、次にタイマがオンとなるまで人工光源１１の点灯は行わない。
【００４５】
次に、本照明装置１０の実証条件とその結果について説明する。実証条件として、試験区の紫外線照射量は、３、６、１０ｋＪｍ−２ｄａｙ−１の３条件とし、対照区では紫外線を照射しない。栽培期間は３週間とし、調査した株数は各区４株とした。
【００４６】
その結果を表２に示す。発病葉率＝発病葉数／総葉数×１００％とすると、紫外線照射しない場合、発病葉率が７５．０％と高かったが、紫外線照射量が３ｋＪｍ−２ｄａｙ−１の場合、発病葉率が２．０％と低く、紫外線照射量が６ｋＪｍ−２ｄａｙ−１の場合、発病葉率が０．０％となった。
【００４７】
【表２】
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【００４８】
前日の外光の積算光量と葉焼けの関係については、極端な曇天が続いた次の日に、紫外線照射量が１０ｋＪｍ−２ｄａｙ−１の場合、葉焼けが見られ、６ｋＪｍ−２ｄａｙ−１の場合、葉焼けができないことが確認された。そこで、外光センサ１３により測定された前日の外光の積算光量が略１２０００ルクス・時以下の場合、紫外線強度計１５により測定される当日のＵＶ−Ｂの積算照射量の最大値を８ｋＪｍ−２ｄａｙ−１と設定した。最低値については、他の実験で５μＷ／ｃｍ２の弱い紫外線強度で光照射しながら３時間／日未満の短い照射でも病害防除効果が確認されたことから、０．２ｋＪｍ−２ｄａｙ−１とした。
【００４９】
このように、１日中雨が降り続くような極端な曇天が続いた次の日などは、紫外線（ＵＶ−Ｂ）に対する植物の抵抗性が弱まっており、葉焼け症状が発生しやすいが、人工光源１１を点灯制御してＵＶ−Ｂの積算照射量を制御するので、植物の葉焼けを防止しつつ、植物病害防除効果を維持することができる。
【００５０】
なお、本照明装置１０において、設置環境におけるコスト対効果などを考慮し、補助光源１４を省略してもよい。この場合、紫外線の照射スケジュールを遵守することができないので、植物病害防除の効率が下がるが、装置のコスト低減を図ることができる。また、紫外線強度計１５を省略してもよい。この場合、極端な曇天が続いた次の日などは、葉焼け症状が発生しやすくなるが、装置のコスト低減を図ることができる。
【００５１】
本発明は、上記の実施形態の構成に限られず、発明の要旨を変更しない範囲で種々の変形が可能である。人工光源１１の紫外放射の波長域を、２８０〜３４０ｎｍのうち２８０〜３１５ｎｍとしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態に係る植物病害防除用照明装置の外観図。
【図２】同装置の実証試験における試験区で栽培したイチゴの葉を撮影した写真。
【図３】同試験における対照区で栽培したイチゴの葉を撮影した写真。
【符号の説明】
【００５３】
１０  植物病害防除用照明装置
１１  人工光源
１２  制御部
１３  外光センサ
１４  補助光源
１５  紫外線強度計
【図１】
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【図２】
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【図３】
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