СПОСОБ ВЫРАЩИВАНИЯ ЛИСТОВЫХ ОВОЩЕЙ И УСТРОЙСТВО-ИСТОЧНИК СВЕТА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ЛИСТОВЫХ ОВОЩЕЙ
METHOD FOR RAISING LEAF-AND-STEM VEGETABLES AND LIGHT SOURCE DEVICE FOR RAISING LEAF-AND-STEM VEGETABLES

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу выращивания листовых овощей путем их облучения специфическим светом и устройству-источнику света для выращивания листовых овощей, выполненному с возможностью использования для облучения листовых овощей.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Устройство-источник света для выращивания растений, облучающее растение искусственным светом, необходимым для роста растения для его культивирования, раскрыто в патентном документе 1 из уровня техники. В этом документе раскрыта конструкция светоизлучающего блока, имеющего множество светоизлучающих элементов, испускающих свет, и выполненного таким образом, что светоизлучающие элементы упорядоченно расположены от центра светоизлучающего блока к его периферии. Светоизлучающие элементы расположены так, что множество светоизлучающих элементов или соответствующие светоизлучающие элементы при необходимости могут включаться, приглушаться или выключаться в совокупности друг с другом в соответствии с ростом растения. Если говорить более конкретно, светоизлучающий блок оснащен множеством светоизлучающих зон, разделенных на секции множеством концентрических круговых граничных линий от центральной части в направлении периферии. Светоизлучающие зоны расположены так, что центральная светоизлучающая зона испускает красный свет, вторая от центра светоизлучающая зона испускает синий свет, третья от центра светоизлучающая зона испускает многоцветный свет, состоящий из красного света, синего света и зеленого света, а четвертая от центра светоизлучающая зона испускает зеленый свет. Согласно росту растения соответствующая светоизлучающая зона испускает свет по порядку от центральной светоизлучающей зоны к периферийным светоизлучающим зонам. При такой схеме растение облучается оптимальным светом под контролем освещения в соответствии со стадией роста растения, в то время как область, облучаемая светом, уменьшается.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПАТЕНТНАЯ ЛИТЕРАТУРА
Патентный источник 1: JP 2010-279325A
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Однако в вышеописанном традиционном осветительном устройстве для культивирования растений, не раскрыто, какая часть растения облучается светом иного цвета, выделенным светоизлучающей зоной, а значит предполагается, что свет иного цвета излучается на все растение из соответствующих светоизлучающих зон без разбора. Следовательно, даже если свет иного цвета излучается на растение светоизлучающими элементами в соответствии с периодом роста, части растения, не требующие облучения светом, также облучаются, так что эффективность облучения может снижаться, при этом энергия расходуется напрасно и себестоимость продукции возрастает.
Кроме того, как показано на Фиг. 11-14, авторы настоящего изобретения исследовали условия роста листового салата, выращиваемого в условиях облучения белыми светоизлучающими диодами (СИД). Сначала, как показано на Фиг. 14, листовой салат, помещенный на весы 17, создает впечатление, что стебель 26 удлинен, листья 28 имеют бледно-зеленый цвет, при этом все листья 28 скудно распределены и не являются густыми. Когда стебель отделяется от листьев, как показано на Фиг. 11 и Фиг. 12, листья 28 не становятся раскидистыми, а черешки 28a удлинены. Как показано на Фиг. 11 и Фиг. 13, стебель 26 в целом удлинен. Поскольку в питание идут главным образом листья 28, то если стебель 26 удлинен, рентабельность листового салата может быть снижена.
Настоящее изобретение посвящено решению вышеописанной традиционной проблемы, при этом в нем предложен способ выращивания листовых овощей, позволяющий снизить себестоимость продукции и получать листовые овощи с высокой рентабельностью путем эффективного облучения листовых овощей, светом, пригодным для их роста, и устройство-источник света для выращивания листовых овощей, которое используется в вышеупомянутом способе для выращивания листовых овощей.
РЕШЕНИЕ ЗАДАЧИ
Для решения вышеописанной задачи способ выращивания листовых овощей путем их облучения светом согласно изобретению по пункту 1 формулы изобретения включает в себя этап создания периода замедления роста стебля, когда источник света, подавляющего рост стебля, облучает верхушки стеблей светом, имеющим высокую долю синей компоненты света, которая подавляет рост стеблей по меньшей мере на начальном периоде роста, когда стебли и листья становятся различимыми между собой.
Способ выращивания листовых овощей согласно изобретению по пункту 2 формулы изобретения отличается тем, что с учетом признака по пункту 1 формулы изобретения дополнительно содержит этап, на котором источник света, ускоряющего рост листьев, облучает листья листовых овощей светом, имеющим высокую долю красной компоненты, которая ускоряет рост листьев, в период подавления роста стебля.
Способ выращивания листовых овощей согласно изобретению по пункту 3 формулы изобретения отличается тем, что с учетом признака по пунктам 1 или 2 формулы изобретения листовых овощи выбраны из числа листовых салатов, капусты полевой, пекинской капусты и шпината.
Способ выращивания листовых овощей согласно изобретению по пункту 4 формулы изобретения отличается тем, что с учетом признака по  пункту 1 формулы изобретения источник света, подавляющего рост стебля, состоит из СИД или органических электролюминесцентных элементов (ЭЛ).
Способ выращивания листовых овощей согласно изобретению по пункту 5 формулы изобретения отличается тем, что с учетом признака по  пункту 2 формулы изобретения источник света, подавляющего рост стебля, состоит из СИД или органических электролюминесцентных элементов (ЭЛ).
Способ выращивания листовых овощей согласно изобретению по пункту 6 формулы изобретения отличается тем, что с учетом признака по  пункту 3 формулы изобретения источник света, подавляющего рост стебля, состоит из СИД или органических электролюминесцентных элементов (ЭЛ).
Устройство-источник света для выращивания листовых овощей выполненное с возможностью облучения листовых овощей светом для их выращивания согласно изобретению по пункту 7 формулы изобретения включает в себя устройство-источник света, подавляющего рост стебля, для облучения области, обращенной к стеблям листовых овощей, светом, подавляющим рост стебля, имеющим высокую долю синей компоненты света, которая подавляет рост стеблей, и устройство-источник света, ускоряющего рост листьев, для облучения области, обращенной к листьям листовых овощей, светом, ускоряющим рост листьев, имеющим высокую долю красной компоненты света, которая ускоряет рост листьев.
ПОЛЕЗНЫЕ ЭФФЕКТЫ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно изобретению по пункту 1 формулы изобретения обеспечивается период подавления роста стебля, когда источник света, подавляющего рост стебля, облучает верхушки стеблей, где находятся точки роста растений, светом, имеющим высокую долю синей компоненты света, которая подавляет рост стеблей по меньшей мере на начальном периоде роста, когда стебли и листья становятся различимыми между собой. Таким образом, рост стеблей, которые редко используются в пищу, подавляется, при этом питательные вещества, используемые для роста, поступают в цельные листья, тем самым, ускоряя рост листьев. В результате внешний вид листовых овощей улучшается, благодаря чему повышается их рентабельность.
Согласно изобретению по пункту 2 формулы изобретения источник света, ускоряющего рост листьев, облучает листья светом, имеющим высокую долю красной компоненты света, которая ускоряет рост листьев, в период подавления роста стебля. Таким образом, рост листьев, употребляемых в пищу, ускоряется, благодаря чему можно выращивать листовые овощи с более высокой рентабельностью, при этом их урожайность может возрасти.
Согласно изобретению по пункту 3 формулы изобретения листовые овощи выбраны из числа листовых салатов, капусты полевой, пекинской капусты и шпината, при этом в пищу используются главным образом их листья, так что рентабельность этих листовых овощей может быть повышена. Согласно изобретению по пунктам 4-6 формулы изобретения источник света, подавляющего рост стебля, состоит из СИД и органических ЭЛ, так что потребление энергии мало, что позволяет сберегать энергию, а срок службы в качестве источника света велик, что позволяет снизить текущие расходы. Кроме того, СИД легко поддаются настройке по длинам волн излучаемого света для формирования монохроматического света. Что касается органических ЭЛ, формируемое источниками света тепло мало и не наносит листьям повреждений.
Согласно изобретению по пункту 7 формулы изобретения устройство-источник света для выращивания листовых овощей включает в себя устройство-источник света, подавляющего рост стебля, для облучения области, обращенной к стеблям листовых овощей светом, подавляющим рост стебля, имеющим высокую долю синей компоненты света, которая выполнена с возможностью подавления роста стеблей, и устройство-источник света, ускоряющего рост листьев, для облучения области, обращенной к листьям листовых овощей, светом, ускоряющим рост листьев, имеющим высокую долю красной компоненты света, которая выполнена с возможностью ускорения роста листьев, при этом соответственно источник света, подавляющего рост стебля, может облучать верхушки стеблей светом, имеющим высокую долю синей компоненты света, выполненной с возможностью подавления роста стеблей, в то время как источник света, ускоряющего рост листьев, может облучать листья светом, имеющим высокую долю красной компоненты света, выполненной с возможностью ускорения роста листьев.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг. 1 показан вид системы выращивания листовых овощей, в которой применяется способ выращивания листовых овощей согласно настоящему изобретению для выращивания листовых салатов.
На Фиг. 2 показан увеличенный вид части устройства-источника света для выращивания листовых овощей.
На Фиг. 3 показан вид снизу схемы расположения светоизлучающих элементов устройства-источника света для выращивания листовых овощей.
На Фиг.4 показан вид состояния излучения устройства-источника света для выращивания листовых овощей, облучающего верхнюю часть тела растения светом на начальном периоде роста.
На Фиг. 5 показан вид состояния облучения светом, излучаемым устройством-источником света для выращивания листовых овощей, верхней части тела растения в течение среднего периода роста.
На Фиг. 6 показан вид состояния облучения светом, излучаемым устройством-источником света для выращивания листовых овощей, верхней части тела растения в течение позднего периода роста.
На Фиг. 7 показана фотография, на которой листовой салат, выращенный согласно настоящему варианту осуществления, разделен на листья и стебель.
На Фиг. 8 показан вид листа, выращенного согласно настоящему варианту осуществления.
На Фиг. 9 показан вид стебля, выращенного согласно настоящему варианту осуществления.
На Фиг. 10 показана фотография, на которой листовой салат, выращенный согласно настоящему варианту осуществления, помещен на весы.
На Фиг. 11 для сравнения показана фотография выращенного листового салата в разделенном состоянии, который был выращен в условиях облучения белыми СИД.
На Фиг. 12 показана часть листа выращенного листового салата, который был выращен в условиях облучения белыми СИД.
На Фиг. 13 показан стебель выращенного листового салата, который был выращен в условиях облучения белыми СИД.
На Фиг. 14 показана фотография листового салата, выращенного в условиях облучения белыми СИД, который помещен на весы.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Ниже способ выращивания листовых овощей, в котором используется система выращивания листовых овощей, включающая в себя устройство-источник света для выращивания листовых овощей согласно настоящему варианту осуществления, поясняется со ссылкой на чертежи. В настоящем варианте осуществления в качестве листовых овощей использованы листовые салаты 2. Как показано на Фиг. 1, система 4 выращивания листовых овощей включает в себя устройства-источники 6 света для выращивания листовых овощей, каждое из которых имеет СИД, устройство 8 для поддерживания источников света, которое поддерживает устройства-источники 6 света для выращивания листовых овощей таким образом, что устройства-источники 6 света могут быть обращены к выбираемым точкам листовых салатов, блок 10 подачи питания для подачи питания на устройства-источники 6 света для выращивания листовых овощей, и устройство 12 управления облучением для управления множеством комбинаций цветов света, излучаемого СИД, и интенсивностью светового излучения, испускаемого устройствами-источниками 6 света для выращивания листовых овощей.
Как показано на Фиг. 3, устройство-источник 6 света для выращивания листовых овощей сформировано таким образом, что множество СИД (светоизлучающих диодов) 14 оболочечного типа расположены на нижней поверхности прямоугольной подложки. Множество синих СИД 14b сосредоточены в центральной части подложки 15, то время как белые СИД 14w и красные СИД 14r равномерно перемешаны и расположены на ее периферийной части. Доля синих СИД 14b составляет, например, 20% от общего числа СИД 14. Доля красных СИД 14r составляет, например, 30%, а доля белых СИД 14w составляет, например, 50%, при этом и те, и другие находятся на периферийной части. Пиковая длина волны каждого синего СИД 14b составляет 470 нм, в то время как пиковая длина волны каждого красного СИД 14r составляет 660 нм. Белые СИД 14w могут быть получены путем наложения желтого люминофора на синие СИД 14b, наложения зеленого и красного люминофоров на синие СИД 14b или наложения синего, зеленого и красного люминофоров на ультрафиолетовые СИД. В настоящем варианте осуществления желтый люминофор наложен на синие СИД.
Блок 10 подачи питания подает питание, которое может вызвать излучение света только СИД 14 определенного цвета, либо излучение света СИД 14 с различной интенсивностью света. Синие СИД 14b и блок 10 подачи питания образуют устройство-источник света, подавляющего рост стебля, в то время как красные СИД 14r и блок 10 подачи питания образуют устройство-источник света, ускоряющего рост листьев.
-2
-1
Устройство 12 управления облучением включает в себя, например, схему управления световым излучением (не показана), и управляет блоком 10 подачи питания посредством схемы управления световым излучением в соответствии с состоянием роста листовых салатов 2, для управления светом (например, включения освещения, отключения освещения, управления интенсивностью облучения светом), излучаемым синими СИД 14b, красными СИД 14r и белыми СИД 14w устройства-источника 6 света. Интенсивность излучаемого света лежит, например, в диапазоне от 50 до 500 мкмоль м с, что представляет плотность потока фотонов, эффективную для фотосинтеза (PPFD).
Устройство 8 для поддерживания источников света включает в себя опорную балку 16, поддерживающую устройства-источники 6 света для выращивания листовых овощей, опорную стойку 18, оборудованную шарико-винтовым механизмом (не показан) для поддерживания опорной балки 16 с возможностью перемещения по вертикали, и приводное устройство 20 для приведения в действие шарико-винтового механизма для перемещения опорной балки 16 по вертикали, при этом поддерживая устройства-источники 6 света для выращивания листовых овощей таким образом, что устройства-источники 6 света могут перемещаться в выбираемые положения, чтобы быть обращенными к выращиваемым листовым салатам 2 в соответствии с состоянием их роста.
Кроме того, предусмотрено оросительное устройство (не показано) для подачи воды вместе с жидким удобрением, разбавленным водой, к листовым салатам 2. Помимо этого, предусмотрен световой датчик (не показан) для детектирования уровня освещения на верхних частях листовых салатов 2 и подачи сигналов распознавания в устройство 12 управления облучением.
Ниже работа устройства-источника света для выращивания листовых овощей такой конструкции поясняется со ссылкой на чертежи.
-2
-1
Сначала высаживают семена листовых салатов 2 и осуществляют их полив. Затем, как показано на Фиг. 4, из семян прорастают зародышевые листья 24, после чего в течение некоторого периода времени, например с 3 по 10 день после засева, когда стебли 26 и листья 28 становятся различимыми (в соответствии с начальным периодом роста), на верхушки стеблей 26, каждая из которых имеет точку роста, излучается свет только от синих СИД 14b, в то время как от красных СИД 14r излучается свет на листья 28. То есть источник 14b света, подавляющего рост стебля, излучает испускаемый им свет на верхушки стеблей 26, а источник 14r света, ускоряющего рост листьев, излучает испускаемый им свет на листья 28. Время облучения в течение дня составляет, например, 16 часов, а интенсивность светового облучения составляет, например, 50 мкмоль м с.
-2
-1
Как показано на Фиг. 5, в период с 10 по 20 день излучается свет от синих СИД 14b, красных СИД 14r и белых СИД 14w. Время облучения в течение дня составляет, например, 24 часа, а интенсивность светового облучения составляет, например, 100 мкмоль м с. В этом случае период с 3 по 10 день после засева и период с 10 по 20 день после засева, когда свет излучается от синими СИД 14b, соответствуют периоду подавления роста стебля.
-2
-1
Как показано на Фиг. 6, в период с 20 по 30 день излучение света от синих СИД 14b и красных СИД 14r прекращается, в то время как осуществляется излучение света от белых СИД 14w. Время облучения в течение дня составляет, например, 24 часа, а интенсивность светового облучения составляет, например, 150 мкмоль м с.
Как показано на Фиг. 7-10, исследовали состояние роста листового салата 2, выращенного в условиях облучения светом СИД по вышеописанной схеме. Прежде всего, как показано на Фиг. 10, в выращенном листовом салате 2 листья 28 растут густо и имеют насыщенный цвет, при этом вес, измеренный весами 17, составляет 115,8 грамма. Для сравнения, измеренный вес превышает вес в 102,4 грамма листового салата, выращенного в условиях облучения белыми СИД. Как показано на Фиг. 7 и Фиг. 8, листья 28 широко раскинуты. Как показано на Фиг. 7 и Фиг. 9, стебель 26 является коротким по причине подавления его роста. В результате доля листьев 28, употребляемых в пищу, повышается, а значит рентабельность листового салата 2 возрастает.
Как ясно из вышеприведенного описания, в способе выращивания листовых овощей согласно настоящему варианту осуществления по меньшей мере в начальный период роста, когда стебли 26 и листья 28 становятся различимыми между собой, обеспечивают период подавления роста стебля, когда верхушки стеблей 26, каждая из которых имеет точку роста растения, облучают светом синих СИД, который подавляет рост стеблей 26. Следовательно, рост стеблей 26, которые редко употребляются в пищу, подавляется, при этом питательные вещества, используемые для роста, поступают в цельные листья, что приводит к ускорению роста листьев 28. В результате улучшается внешний вид листовых овощей , благодаря чему повышается их рентабельность.
Кроме того, свет от красных СИД излучают на листья 28. Таким образом, ускоряется рост листьев 28, используемых в пищу, в результате чего можно выращивать листовые овощи с более высокой рентабельностью. Помимо этого, может быть повышена урожайность.
Кроме того, в случае салатов, не образующих кочанов (листовых салатов), в пищу главным образом употребляют листья 28, так что рентабельность листовых салатов может быть повышена.
Помимо этого, источник света для подавления роста стебля состоит из СИД 14, так что энергопотребление снижается, что позволяет экономить энергию, при этом, поскольку их срок службы в качестве источника света является продолжительным, текущие расходы могут быть снижены. Кроме того, СИД 14 легко поддаются настройке по длинам волн излучаемого света для создания монохроматического света.
Устройство-источник 6 света для выращивания листовых овощей оснащено устройством-источником света, подавляющего рост стебля (синими СИД), облучающим область, обращенную к стеблю 26 листового овоща, светом, подавляющим рост стебля, имеющим высокую долю синей компоненты света, которая подавляет рост стебля 26, и устройством-источником света, ускоряющего рост листьев (красными СИД), облучающим область, обращенную к листьям 28 листового овоща, светом, ускоряющим рост листьев, имеющим высокую долю красной компоненты света, которая ускоряет рост листьев 28, благодаря чему свет от синих СИД, подавляющий роста стебля 26, может излучаться на верхушку стебля 26, в то время как свет от красных СИД, ускоряющий рост листьев, может излучаться на листья 28.
В настоящем варианте осуществления в качестве светоизлучающих элементов устройств-источников 6 света используются СИД 14, однако светоизлучающие элементы не ограничены ими, например могут применяться органические ЭЛ. У органических ЭЛ потребление энергии мало, что снижает расходы на энергию, при этом формируемое источником света тепло также мало и не наносит листьям повреждений.
Кроме того, в настоящем варианте осуществления в качестве листовых овощей используются листовые салаты 2, однако листовые овощи не ограничены листовыми салатами, так что могут использоваться, например, капуста полевая, пекинская капуста или шпинат.
Синие СИД 14b расположены в центральной части, составляя 20% от общего числа СИД, то время как красные СИД 14r и белые СИД 14w, соответственно, расположены в периферийной части в соотношении 30% и 50%, однако схема расположения СИД не ограничена вышеописанной схемой, так что, например, синие СИД могут располагаться в центральной части, составляя 30% от общего числа СИД, то время как красные СИД и белые СИД могут соответственно располагаться в периферийной части в соотношении 40% и 30%, при этом схема расположения светоизлучающих элементов может быть произвольным образом изменена в соответствии с растениями (листовыми овощами), подвергаемыми облучению.
Как ясно из вышеприведенных пояснений, конкретная схема, раскрытая в вышеописанном варианте осуществления, представляет собой лишь один пример настоящего изобретения, при этом настоящее изобретение не ограничено вышеописанной конкретной схемой и охватывает различные модификации, не выходящие за рамки сущности и объема настоящего изобретения.
ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
Настоящее изобретение может использоваться в сфере эффективного получения листовых овощей с высокой рентабельностью.
ПЕРЕЧЕНЬ ССЫЛОЧНЫХ ПОЗИЦИЙ
2 - листовые овощи
4 - система выращивания листовых овощей
6 - устройство-источник света для выращивания листовых овощей
10 - устройство-источник света, подавляющего рост стебля/устройство-источник света, ускоряющего рост листьев (блок подачи питания)
14 - устройство-источник света для выращивания листовых овощей (СИД)
14b - устройство-источник света для выращивания листовых овощей/источник света, подавляющего рост стебля/устройство-источник света, подавляющего рост стебля (синий СИД)
14r - устройство-источник света для выращивания листовых овощей/источник света, ускоряющего рост листьев/устройство-источник света, ускоряющего рост листьев (красный СИД)
14w - устройство-источник света для выращивания листовых овощей (белый СИД)
26 – стебель
28 - лист