JPH08242694A - 植物の栽培方法 - Google Patents
植物の栽培方法Info
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- JPH08242694A JPH08242694A JP5001995A JP5001995A JPH08242694A JP H08242694 A JPH08242694 A JP H08242694A JP 5001995 A JP5001995 A JP 5001995A JP 5001995 A JP5001995 A JP 5001995A JP H08242694 A JPH08242694 A JP H08242694A
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Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Cultivation Of Plants (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】従来に比べ大幅に小さい電力コストで植物の光
効率を高めた栽培方法を提供する。 【構成】光半導体を光源として、周期０．５μsec〜２
０ｍsec、デューティー比（ＤＴ比）２０〜６０％の範
囲のパルス光を照射することによる植物の栽培方法。
効率を高めた栽培方法を提供する。 【構成】光半導体を光源として、周期０．５μsec〜２
０ｍsec、デューティー比（ＤＴ比）２０〜６０％の範
囲のパルス光を照射することによる植物の栽培方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、植物工場、野菜工場、
育苗装置など完全人工光型の植物栽培装置もしくは太陽
光併用型の植物栽培装置に用いるための、発光ダイオー
ドや半導体レーザーなどの光半導体を用いたパルス光に
て植物を栽培する方法に関するものである。
育苗装置など完全人工光型の植物栽培装置もしくは太陽
光併用型の植物栽培装置に用いるための、発光ダイオー
ドや半導体レーザーなどの光半導体を用いたパルス光に
て植物を栽培する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】日々の変動の大きい自然条件下で植物を
栽培する限り、その環境変動による収量および収穫時期
の変動は避けられない。そうした生産プロセスの不確定
要因の大きさが、これまでの農業生産の計画性の向上や
労働環境の近代化の障害となってきた。近年、こうした
自然条件の変動に左右されない農業環境つくりとして、
栽培環境の温度、湿度、炭酸ガス濃度、照度、水耕液濃
度、ｐＨなど植物成長に影響を及ぼすあらゆる条件を制
御して農作物や苗などを計画的に生産する植物工場、野
菜工場、育苗装置などの実用化が望まれている。 植物
工場、野菜工場、育苗装置などの植物栽培装置（以後、
植物栽培装置という）には、完全人工光型と太陽光併用
型のものがあるが、両者とも照明コストや冷房コストな
どの電力コストが大きく、現在のところ未だ実用化に至
っていない。特に、電力コストの大部分を占める照明コ
ストの低減が植物栽培装置の実用化のための急務となっ
ている。
栽培する限り、その環境変動による収量および収穫時期
の変動は避けられない。そうした生産プロセスの不確定
要因の大きさが、これまでの農業生産の計画性の向上や
労働環境の近代化の障害となってきた。近年、こうした
自然条件の変動に左右されない農業環境つくりとして、
栽培環境の温度、湿度、炭酸ガス濃度、照度、水耕液濃
度、ｐＨなど植物成長に影響を及ぼすあらゆる条件を制
御して農作物や苗などを計画的に生産する植物工場、野
菜工場、育苗装置などの実用化が望まれている。 植物
工場、野菜工場、育苗装置などの植物栽培装置（以後、
植物栽培装置という）には、完全人工光型と太陽光併用
型のものがあるが、両者とも照明コストや冷房コストな
どの電力コストが大きく、現在のところ未だ実用化に至
っていない。特に、電力コストの大部分を占める照明コ
ストの低減が植物栽培装置の実用化のための急務となっ
ている。
【０００３】例えば発光ダイオードを用いた植物栽培の
可能性については、「Hort Science,Vol.26(2), 203-20
5, (1991) 」や特開平５−１１５２１９号公報等に提案
されている。また、６８０ｎｍの光を発する半導体レー
ザーを用いた植物栽培についても特開平４−１２１１１
７号公報に提案されている。しかしながら、これらの提
案は、光半導体を光源として植物を栽培する可能性につ
いて提案しているものの、具体的に植物を栽培する条件
は殆ど示されていない。実際に植物工場などの植物栽培
装置にこれら光半導体を適用するためには、さらに植物
の光利用効率を上げる必要がある。
可能性については、「Hort Science,Vol.26(2), 203-20
5, (1991) 」や特開平５−１１５２１９号公報等に提案
されている。また、６８０ｎｍの光を発する半導体レー
ザーを用いた植物栽培についても特開平４−１２１１１
７号公報に提案されている。しかしながら、これらの提
案は、光半導体を光源として植物を栽培する可能性につ
いて提案しているものの、具体的に植物を栽培する条件
は殆ど示されていない。実際に植物工場などの植物栽培
装置にこれら光半導体を適用するためには、さらに植物
の光利用効率を上げる必要がある。
【０００４】植物に与える光としては、連続光に比べパ
ルス光の方が単位エネルギー当たりの利用効率が高いこ
とが知られている（岩波洋造著「光合成の世界」講談
社）。又特公平４−４１５６４号公報には放電管型の光
源を用いたパルス光で、高光量にて植物を栽培する方法
について提案されているが、この方法は少なくとも７．
５キロルクスの照度を必要とする方法に関するものであ
って、まだ、植物栽培の照明として、大きな電力消費が
必要であった。
ルス光の方が単位エネルギー当たりの利用効率が高いこ
とが知られている（岩波洋造著「光合成の世界」講談
社）。又特公平４−４１５６４号公報には放電管型の光
源を用いたパルス光で、高光量にて植物を栽培する方法
について提案されているが、この方法は少なくとも７．
５キロルクスの照度を必要とする方法に関するものであ
って、まだ、植物栽培の照明として、大きな電力消費が
必要であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述の通り、これまで
の照明方法では、完全人工光型もしくは太陽光併用型の
植物栽培装置に適用するには消費電力が大きすぎ、生産
される野菜、苗などの植物が高価格にならざるを得ず、
実用化は困難であった。本発明はかかる課題を解決する
光半導体を光源とする経済的な植物の栽培方法を提供す
ることを目的とするものである。
の照明方法では、完全人工光型もしくは太陽光併用型の
植物栽培装置に適用するには消費電力が大きすぎ、生産
される野菜、苗などの植物が高価格にならざるを得ず、
実用化は困難であった。本発明はかかる課題を解決する
光半導体を光源とする経済的な植物の栽培方法を提供す
ることを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】かかる目的を解決するた
め本発明者らの検討の結果、発光ダイオードや半導体レ
ーザーなどの光半導体の特長を生かし、特定の短い周期
範囲のパルス光を、ある限られたＤＴ比で照射すること
により、これまでにない低電力にて植物が栽培できるこ
とを見いだした。更に、パルス化した時の最適光量を保
ち、植物に有効な波長帯の光のみを用いることによっ
て、照明電力コストを大幅に低減して植物を栽培可能と
なった。
め本発明者らの検討の結果、発光ダイオードや半導体レ
ーザーなどの光半導体の特長を生かし、特定の短い周期
範囲のパルス光を、ある限られたＤＴ比で照射すること
により、これまでにない低電力にて植物が栽培できるこ
とを見いだした。更に、パルス化した時の最適光量を保
ち、植物に有効な波長帯の光のみを用いることによっ
て、照明電力コストを大幅に低減して植物を栽培可能と
なった。
【０００７】即ち本発明の要旨は、光半導体を光源とし
て、周期０．５μsec〜２０ｍsec、デューティー比（Ｄ
Ｔ比）２０〜６０％の範囲のパルス光を照射することに
よる植物の栽培方法、更には平均照度にして３００Ｌｘ
から５０００Ｌｘの範囲で光照射することを特徴とする
栽培方法、及び照射する光の波長域が６００〜７５０ｎ
ｍの赤色光のみ、もしくは、６００〜７５０ｎｍの赤色
光と４００〜５００ｎｍの青色光を併用した波長域であ
ることを特徴とする植物の栽培方法に存する。
て、周期０．５μsec〜２０ｍsec、デューティー比（Ｄ
Ｔ比）２０〜６０％の範囲のパルス光を照射することに
よる植物の栽培方法、更には平均照度にして３００Ｌｘ
から５０００Ｌｘの範囲で光照射することを特徴とする
栽培方法、及び照射する光の波長域が６００〜７５０ｎ
ｍの赤色光のみ、もしくは、６００〜７５０ｎｍの赤色
光と４００〜５００ｎｍの青色光を併用した波長域であ
ることを特徴とする植物の栽培方法に存する。
【０００８】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
対象となる植物としては特に限定されるものではない
が、レタス、サニーレタス、リーフレタス、サラダナ等
のレタス類、コマツナ等のアブラナ科植物、チンゲン菜
等の中国野菜類、トマトなどの施設栽培の植物の栽培に
好適である。
対象となる植物としては特に限定されるものではない
が、レタス、サニーレタス、リーフレタス、サラダナ等
のレタス類、コマツナ等のアブラナ科植物、チンゲン菜
等の中国野菜類、トマトなどの施設栽培の植物の栽培に
好適である。
【０００９】本発明の光源として用いる光半導体として
は、公知の発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザー
（ＬＤ）などが挙げられる。６００〜７５０ｎｍの赤色
光を発光する光半導体装置としては、例えばＺｎ−Ｏド
ープＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ系材料を用いたものが挙げら
れ、４００〜５００ｎｍの青色光を発光する光半導体装
置としては例えばＺｎＳＳｅ系、ＧａＮ系の材料を用い
たものが光出力が大であり好ましい。
は、公知の発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザー
（ＬＤ）などが挙げられる。６００〜７５０ｎｍの赤色
光を発光する光半導体装置としては、例えばＺｎ−Ｏド
ープＧａＰ、ＧａＡｌＡｓ系材料を用いたものが挙げら
れ、４００〜５００ｎｍの青色光を発光する光半導体装
置としては例えばＺｎＳＳｅ系、ＧａＮ系の材料を用い
たものが光出力が大であり好ましい。
【００１０】本発明に用いる栽培装置の具体例として
は、例えば、赤色光（660nm）のみもしくは赤色光と青
色光（450nm）の光を発する発光ダイオードをパネル状
に配した光源ユニットを作製し、それを植物栽培ベッド
に近接して設置した完全人工光型植物栽培装置を用い
る。 多くの植物種は光源として赤色光と青色光を必要
とするが、中には赤色光のみで生育可能な植物種もあ
り、植物の種によって必要な量の青色光を加えるのがよ
い。
は、例えば、赤色光（660nm）のみもしくは赤色光と青
色光（450nm）の光を発する発光ダイオードをパネル状
に配した光源ユニットを作製し、それを植物栽培ベッド
に近接して設置した完全人工光型植物栽培装置を用い
る。 多くの植物種は光源として赤色光と青色光を必要
とするが、中には赤色光のみで生育可能な植物種もあ
り、植物の種によって必要な量の青色光を加えるのがよ
い。
【００１１】そしてかかる光半導体を用いて特定のパル
ス条件、即ち周期０．５μsec〜２０ｍsec、デューティ
ー比（ＤＴ比）２０〜６０％の範囲のパルス光を、好ま
しくは植物の栽培面における平均照度にして３００Ｌｘ
から５０００Ｌｘの範囲で（例えば、ＤＴ比５０％、パ
ルス周期１μsec、栽培面平均照度１５００Ｌｘ）照射
することで栽培することにより、これまでのあらゆる光
源に比較して、明らかに高いエネルギー効率で植物を栽
培することが可能である。
ス条件、即ち周期０．５μsec〜２０ｍsec、デューティ
ー比（ＤＴ比）２０〜６０％の範囲のパルス光を、好ま
しくは植物の栽培面における平均照度にして３００Ｌｘ
から５０００Ｌｘの範囲で（例えば、ＤＴ比５０％、パ
ルス周期１μsec、栽培面平均照度１５００Ｌｘ）照射
することで栽培することにより、これまでのあらゆる光
源に比較して、明らかに高いエネルギー効率で植物を栽
培することが可能である。
【００１２】本発明でいうデューティー比（ＤＴ比）と
は周期Ｔと明期ｔの割合を示す％であり、ＤＴ比１００
％とは連続照射を意味する。ＤＴ比が大きすぎても小さ
すぎても植物の成長量が低下し好ましくない。又、パル
ス周期は０．５μｓｅｃ未満で照射することも原理的に
は可能であるが、植物照明に必要な大電力をそうした短
い周期で点滅させるために必要な装置コストを勘案する
と、生産設備としての植物栽培装置という目的には現実
的ではない。又、パルス周期が大きすぎると植物の成長
量が低下し好ましくない。
は周期Ｔと明期ｔの割合を示す％であり、ＤＴ比１００
％とは連続照射を意味する。ＤＴ比が大きすぎても小さ
すぎても植物の成長量が低下し好ましくない。又、パル
ス周期は０．５μｓｅｃ未満で照射することも原理的に
は可能であるが、植物照明に必要な大電力をそうした短
い周期で点滅させるために必要な装置コストを勘案する
と、生産設備としての植物栽培装置という目的には現実
的ではない。又、パルス周期が大きすぎると植物の成長
量が低下し好ましくない。
【００１３】植物の栽培面における平均光照度について
は、３００Ｌｘから５００Ｌｘの範囲が好ましく、特に
は５００〜３０００Ｌｘであることが好ましい。照度が
大きすぎると光飽和の状態になり植物の光利用効率が低
下するため、パルス照射のメリットが減少し、照度が低
すぎると植物の成長量の度合いが低下し、好ましくな
い。
は、３００Ｌｘから５００Ｌｘの範囲が好ましく、特に
は５００〜３０００Ｌｘであることが好ましい。照度が
大きすぎると光飽和の状態になり植物の光利用効率が低
下するため、パルス照射のメリットが減少し、照度が低
すぎると植物の成長量の度合いが低下し、好ましくな
い。
【００１４】以下に、本発明の内容について具体的な実
験例を示すが、本発明の内容は以下の実施例に制限され
るものではない。
験例を示すが、本発明の内容は以下の実施例に制限され
るものではない。
【００１５】実施例１ 図１に示すような４５cm x ４５cm のアクリルパネル
に、砲弾型LEDランプを1000個（660nmを 600個、450nm
を 400個）を設置し、電源装置、パルスジェネレーター
を接続してレタス（品種：グランドラピッド）を栽培し
た。
に、砲弾型LEDランプを1000個（660nmを 600個、450nm
を 400個）を設置し、電源装置、パルスジェネレーター
を接続してレタス（品種：グランドラピッド）を栽培し
た。
【００１６】明期時間比率（ＤＴ比）を１０％、２５
％、３３％、５０％、１００％（即ち連続光）に変化さ
せ、パルス周期は１μsec、パネル当りの投入電力を４
０Ｗに調節した。２２℃、５０％ＲＨ、水耕装置にて栽
培を行い、１０日間栽培した後及び２０日間栽培した後
の地上部と根部の新鮮重を測定した。
％、３３％、５０％、１００％（即ち連続光）に変化さ
せ、パルス周期は１μsec、パネル当りの投入電力を４
０Ｗに調節した。２２℃、５０％ＲＨ、水耕装置にて栽
培を行い、１０日間栽培した後及び２０日間栽培した後
の地上部と根部の新鮮重を測定した。
【００１７】地上部の新鮮重の変化の結果を図２に、根
部の新鮮重の変化の結果を図３に示すが、ＤＴ比が２０
〜６０％の間の実施において、パルス化していない連続
光やＤＴ比が１０％のものと比較して、有意に生育が促
進された。
部の新鮮重の変化の結果を図３に示すが、ＤＴ比が２０
〜６０％の間の実施において、パルス化していない連続
光やＤＴ比が１０％のものと比較して、有意に生育が促
進された。
【００１８】実施例２ 実施例１と同じ装置を用い、ＤＴ比を５０％に固定して
パルス周期を１μsecから100ｍsecまで変化させ、投入
電力を１パネルあたり４０Ｗに調節してレタス（品種：
グランドラピッド）を栽培した。実施例１と同様、２２
℃、５０％ＲＨ、水耕装置にて栽培を行い、１０日間栽
培した後及び２０日間栽培した後の、地上部と根部の新
鮮重を測定した。
パルス周期を１μsecから100ｍsecまで変化させ、投入
電力を１パネルあたり４０Ｗに調節してレタス（品種：
グランドラピッド）を栽培した。実施例１と同様、２２
℃、５０％ＲＨ、水耕装置にて栽培を行い、１０日間栽
培した後及び２０日間栽培した後の、地上部と根部の新
鮮重を測定した。
【００１９】結果は図４と図５に示すように、パルス周
期を1μsecから10ｍsecの範囲でパルス化した場合に生
育促進効果が著しかった。
期を1μsecから10ｍsecの範囲でパルス化した場合に生
育促進効果が著しかった。
【００２０】実施例３ 実施例１と同じアクリルパネルに、赤色光（660nm）砲
弾型LEDランプを1000個を設置し、電源装置、パルスジ
ェネレーターを接続して、コマツナ（品種：東京小松
菜）を栽培した。明期時間比率（ＤＴ比）を３３％、５
０％、１００％に変化させ、パルス周期は１μsec、パ
ネル当りの投入電力を４０Ｗに調節した。
弾型LEDランプを1000個を設置し、電源装置、パルスジ
ェネレーターを接続して、コマツナ（品種：東京小松
菜）を栽培した。明期時間比率（ＤＴ比）を３３％、５
０％、１００％に変化させ、パルス周期は１μsec、パ
ネル当りの投入電力を４０Ｗに調節した。
【００２１】２２℃、５０％ＲＨ、ポットにて栽培した
時の２０日間栽培した後及び４０日間栽培した後の地上
部と根部の新鮮重を測定した。結果は図６と図７に示す
ように、パルス化していない連続光と比較して有意に生
育が促進された。
時の２０日間栽培した後及び４０日間栽培した後の地上
部と根部の新鮮重を測定した。結果は図６と図７に示す
ように、パルス化していない連続光と比較して有意に生
育が促進された。
【００２２】実施例４ 実施例１と同じ装置を用い、ＤＴ比を５０％に、周期１
μsecに固定し、投入電力を変化させてレタスの栽培位
置での平均照度を５００Ｌｘから６０００Ｌｘに変化さ
せ、レタス（品種：グランドラピッド）を栽培した。実
施例１と同様、２２℃、５０％ＲＨ、水耕装置にて２０
日間栽培した後、地上部と根部の新鮮重を測定した。
μsecに固定し、投入電力を変化させてレタスの栽培位
置での平均照度を５００Ｌｘから６０００Ｌｘに変化さ
せ、レタス（品種：グランドラピッド）を栽培した。実
施例１と同様、２２℃、５０％ＲＨ、水耕装置にて２０
日間栽培した後、地上部と根部の新鮮重を測定した。
【００２３】結果は図８と図９に示すように、平均照度
で５００Ｌｘから４０００Ｌｘの範囲でレタスは正常に
生育したが、６０００Ｌｘでの生育量の増加は大きく抑
えられ、高照度下での単位光量当りの植物の光利用率は
低下していることが判明した。従って、植物に照射する
光の平均照度としては、３００Ｌｘから５０００Ｌｘの
範囲で照射することが効果的であった。
で５００Ｌｘから４０００Ｌｘの範囲でレタスは正常に
生育したが、６０００Ｌｘでの生育量の増加は大きく抑
えられ、高照度下での単位光量当りの植物の光利用率は
低下していることが判明した。従って、植物に照射する
光の平均照度としては、３００Ｌｘから５０００Ｌｘの
範囲で照射することが効果的であった。
【００２４】
【発明の効果】発光ダイオードなどの光半導体という新
しい光デバイスを用い、特定のパルス条件で光を照射す
ることにより、植物の光利用効率を高めることに成功し
た。こうした植物照明システムを用いることにより、こ
れまでと比べ大幅に小さい電力コストにより植物を栽培
することが可能となり、植物工場をはじめとする植物栽
培装置への適用に好適な光照射システムおよび栽培方法
を提供することが可能となった。
しい光デバイスを用い、特定のパルス条件で光を照射す
ることにより、植物の光利用効率を高めることに成功し
た。こうした植物照明システムを用いることにより、こ
れまでと比べ大幅に小さい電力コストにより植物を栽培
することが可能となり、植物工場をはじめとする植物栽
培装置への適用に好適な光照射システムおよび栽培方法
を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる栽培装置の一例を示す図
【図２】実施例１における地上部の新鮮重の変化を示す
図。
図。
【図３】実施例１における根部の新鮮重の変化を示す
図。
図。
【図４】実施例２における地上部の新鮮重の変化を示す
図。
図。
【図５】実施例２における根部の新鮮重の変化を示す
図。
図。
【図６】実施例３における地上部の新鮮重の変化を示す
図。
図。
【図７】実施例３における根部の新鮮重の変化を示す
図。
図。
【図８】実施例４における地上部の新鮮重の変化を示す
図。
図。
【図９】実施例４における根部の新鮮重の変化を示す
図。
図。
１…アクリルパネル、２…砲弾型ＬＥＤランプ、３…Ｌ
ＥＤパネル、４…電源コントローラー、５…分配器、
ＥＤパネル、４…電源コントローラー、５…分配器、
Claims (3)
- 【請求項１】光半導体を光源として、周期０．５μｓｅ
ｃ〜２０ｍｓｅｃ、デューティー比（ＤＴ比）２０〜６
０％の範囲のパルス光を照射することによる植物の栽培
方法。 - 【請求項２】平均照度にして３００Ｌｘから５０００Ｌ
ｘの範囲で光照射することを特徴とする請求項１記載の
植物の栽培方法。 - 【請求項３】照射する光の波長域が６００〜７５０ｎｍ
の赤色光のみ、もしくは、６００〜７５０ｎｍの赤色光
と４００〜５００ｎｍの青色光を併用した波長域である
ことを特徴とする請求項１記載の植物の栽培方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5001995A JPH08242694A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 植物の栽培方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5001995A JPH08242694A (ja) | 1995-03-09 | 1995-03-09 | 植物の栽培方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08242694A true JPH08242694A (ja) | 1996-09-24 |
Family
ID=12847294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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