植物栽培方法及植物栽培裝置制造方法
【專利摘要】作為簡(jiǎn)便、能量轉(zhuǎn)換效率良好、生長(zhǎng)促進(jìn)效果優(yōu)異的利用人造光照射進(jìn)行的植物栽培方法，提出了通過(guò)在一定期間內(nèi)分別獨(dú)立地進(jìn)行對(duì)植物照射紅光照明光的步驟(S1)和對(duì)植物照射藍(lán)光照明光的步驟(S2)來(lái)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)的植物栽培方法。該植物栽培方法中，通過(guò)交替照射紅光照明光和藍(lán)光照明光的簡(jiǎn)便的手法，就可以得到非常顯著的植物生長(zhǎng)促進(jìn)效果。
【專利說(shuō)明】植物栽培方法及植物栽培裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及植物栽培方法以及植物栽培裝置。更詳細(xì)而言，涉及對(duì)植物照射人造光來(lái)促進(jìn)優(yōu)選的生長(zhǎng)的植物栽培方法等。
【背景技術(shù)】
[0002]以往，植物栽培中，采用對(duì)植物苗照射人造光來(lái)促進(jìn)育苗的技術(shù)。通過(guò)促進(jìn)植物的生長(zhǎng)，可以縮短栽培時(shí)間而增加同一地點(diǎn)的收獲次數(shù)。另外，即使是相同的栽培時(shí)間，只要可以使植物生長(zhǎng)得更大，則可以增加收獲量。
[0003]作為利用了人造光的照射的植物栽培方法，例如專利文獻(xiàn)I中公開了以用綠光和白光交替地照射植物的方式構(gòu)成的植物的照射裝置。該照射裝置，通過(guò)用波長(zhǎng)500~570nm的綠光和300~800nm的白光交替地照射，構(gòu)成晝夜的變化，使植物的遷移作用順利從而實(shí)現(xiàn)植物的培育。
[0004]另外，例如專利文獻(xiàn)2中公開了通過(guò)同時(shí)或交替地點(diǎn)亮放射藍(lán)光(400~480nm)的發(fā)光二極管和放射紅光(620~700nm)的發(fā)光二極管，照射用于植物的培養(yǎng)、生長(zhǎng)、栽培和組織培養(yǎng)的光能的植物栽培用光源。該植物栽培用光源是欲通過(guò)僅照射與葉綠素的光吸收峰(450nm附近及660nm附近)一致的波長(zhǎng)的光來(lái)能量轉(zhuǎn)換效率良好地栽培植物。
[0005]專利文獻(xiàn)2中規(guī)定了可以同時(shí)照射或交替照射藍(lán)光和紅光(參照該文獻(xiàn)的“權(quán)利要求I，，)。但是，專利文獻(xiàn)2，在單獨(dú)照射藍(lán)光、單獨(dú)照射紅光、同時(shí)照射藍(lán)光及紅光的比較中，同時(shí)照射下確認(rèn)了與日光下的栽培同樣的健康生長(zhǎng)(與單獨(dú)照射中的徒長(zhǎng)等不健康的生長(zhǎng)相比)(參照該文獻(xiàn)“0011”段)，未確認(rèn)交替照射藍(lán)光和紅光時(shí)的生長(zhǎng)促進(jìn)效果。因此，專利文獻(xiàn)2并未實(shí)質(zhì)上公開利用藍(lán)光與紅光的交替照射進(jìn)行的植物栽培方法。
`[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007]專利文獻(xiàn)
[0008]專利文獻(xiàn)1:日本特開平6-276858號(hào)公報(bào)
[0009]專利文獻(xiàn)2:日本特開平8-103167號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]發(fā)明要解決的問(wèn)題
[0011]為了提高生產(chǎn)率，期待更簡(jiǎn)便、并且能量轉(zhuǎn)換效率良好、生長(zhǎng)促進(jìn)效果優(yōu)異的利用人造光照射進(jìn)行的植物栽培方法。本發(fā)明的主要目的在于，提供滿足這些要求的植物栽培方法。
[0012]用于解決問(wèn)題的方案
[0013]本發(fā)明人等對(duì)于利用人造光的照射實(shí)現(xiàn)的植物的生長(zhǎng)促進(jìn)效果進(jìn)行了深入地研究，結(jié)果令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)交替照射紅光和藍(lán)光的簡(jiǎn)便的手法，就得到非常顯著的效果。
[0014]基于該發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供一種植物栽培方法，其通過(guò)在一定期間內(nèi)分別獨(dú)立地進(jìn)行對(duì)植物照射紅光照明光的步驟和對(duì)植物照射藍(lán)光照明光的步驟來(lái)促進(jìn)植物的優(yōu)選的生長(zhǎng)。
[0015]關(guān)于該植物栽培方法(執(zhí)行方法(Shigyo Method))，具體而言，為交替連續(xù)地進(jìn)行照射紅光照明光的步驟和照射藍(lán)光照明光的步驟的方法。需要說(shuō)明的是，在此“交替連續(xù)”指的是重復(fù)進(jìn)行2次以上包含照射紅光照明光的步驟和照射藍(lán)光照明光的步驟的照射循環(huán)。
[0016]另外，本發(fā)明提供一種植物栽培裝置，其具備:對(duì)植物照射紅光照明光和藍(lán)光照明光的光照射部；和控制部，所述控制部控制光照射部，在一定期間內(nèi)分別獨(dú)立地實(shí)行對(duì)前述植物照射紅光照明光的步驟和對(duì)前述植物照射藍(lán)光照明光的步驟。
[0017]該植物栽培裝置中，前述控制部使由前述光照射部放射的紅光照明光和藍(lán)光照明光的光量、波長(zhǎng)和/或照射時(shí)間維持在規(guī)定值、或者以規(guī)定的模式變化。另外，前述光照射部?jī)?yōu)選包括放射紅光或藍(lán)光的發(fā)光二極管來(lái)構(gòu)成。
[0018]進(jìn)而，本發(fā)明還提供一種植物栽培裝置，其具備:照射紅光照明光的第一光照射部；照射藍(lán)光照明光的第二光照射部；和在來(lái)自前述第一光照射部的照明光的照射位置與來(lái)自前述第二光照射部的照明光的照射位置之間移動(dòng)植物的輸送單元。
[0019]本發(fā)明中，“植物”至少包括種子植物中有用的植物、即葉菜類、果樹類和谷物。另外，本發(fā)明中所稱的“植物”也廣泛包括蕨類、苔類等。
[0020]發(fā)明的效果
[0021]通過(guò)本發(fā)明，提供簡(jiǎn)便、能量轉(zhuǎn)換效率良好、能夠得到優(yōu)異的生長(zhǎng)促進(jìn)效果等植物栽培效果的利用人造光照射進(jìn)行的植物栽培方法。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0022]圖1為說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的植物栽培方法的工序的圖。
[0023]圖2為說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的植物栽培方法的工序的圖。
[0024]圖3為說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的植物栽培方法的工序的圖。
[0025]圖4為說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的植物栽培裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0026]圖5為表示試驗(yàn)例I中的發(fā)芽7天后的生長(zhǎng)結(jié)果的附圖代用照片。
[0027]圖6為表示試驗(yàn)例I中的發(fā)芽14天后的生長(zhǎng)結(jié)果的附圖代用照片。
[0028]圖7為表示試驗(yàn)例I中的發(fā)芽21天后的生長(zhǎng)結(jié)果的附圖代用照片。
【具體實(shí)施方式】
[0029]以下參照附圖的同時(shí)對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的優(yōu)選方式進(jìn)行說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，以下說(shuō)明的實(shí)施方式示出本發(fā)明的代表性的實(shí)施方式的一例，并不由此對(duì)本發(fā)明的范圍進(jìn)行狹窄的解釋。說(shuō)明按照以下的順序進(jìn)行。
[0030]1.植物栽培方法
[0031](1)栽培步驟
[0032](1-1)第一實(shí)施方式的植物栽培方法
[0033](1-2)第二實(shí)施方式的植物栽培方法
[0034](1-3)第三實(shí)施方式的植物栽培方法[0035](1-4)波長(zhǎng)
[0036](1-5)光量(強(qiáng)度)
[0037](1-6)照射時(shí)間
[0038](2)條件設(shè)定步驟
[0039]2.植物栽培裝置
[0040](I)第一實(shí)施方式的植物栽培裝置
[0041](1-1)光照射部
[0042](1-2)控制部
[0043](2)第二實(shí)施方式的植物栽培裝置
[0044]3.栽培植物
[0045](I)葉菜類
[0046](2)果樹類
[0047](3)谷物
[0048](4)苔類等
[0049]1.植物栽培方法`
`[0050](I)栽培步驟
[0051](1-1)第一實(shí)施方式的植物栽培方法
[0052]本發(fā)明的植物栽培方法包括在一定期間內(nèi)分別獨(dú)立地進(jìn)行對(duì)植物照射紅光照明光的步驟(以下也稱為“紅光照射步驟”)和對(duì)植物照射藍(lán)光照明光的步驟(以下也稱為“藍(lán)光照射步驟”)來(lái)栽培植物的步驟。
[0053]紅光照明光為包含峰波長(zhǎng)570~730nm的紅光的照明光。紅光照明光包含上述紅光即可，也可以包含波長(zhǎng)區(qū)域與上述紅光不同的光，但是優(yōu)選不包含以下所述的藍(lán)光。紅光照明光特別優(yōu)選僅包含上述紅光。藍(lán)光照明光為包含峰波長(zhǎng)400~515nm的藍(lán)光的照明光。藍(lán)光照明光包含上述藍(lán)光即可，也可以包含波長(zhǎng)區(qū)域與上述藍(lán)光不同的光，但是優(yōu)選不包含上述的紅光。藍(lán)光照明光特別優(yōu)選僅包含上述藍(lán)光。進(jìn)一步，優(yōu)選紅光照明光不包含前述藍(lán)光、藍(lán)光照明光不包含前述紅光的情況，特別優(yōu)選紅光照明光僅為前述紅光、藍(lán)光照明光僅為前述藍(lán)光的情況。
[0054]在此，“一定期間”指的是植物栽培中的任意時(shí)間長(zhǎng)度的期間。該期間最長(zhǎng)為栽培全部期間。另外，最短的期間只要能發(fā)揮本發(fā)明效果則可以任意地設(shè)定。該期間例如可以以小時(shí)(hr)作為時(shí)間長(zhǎng)度的單位，進(jìn)而可以為更長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)度單位(例如天(day))或更短的時(shí)間長(zhǎng)度單位(例如分鐘(minutes))。
[0055]關(guān)于本發(fā)明的植物栽培方法，在從種子剛發(fā)芽后或剛植苗后開始直至收獲為止的植物的栽培全部期間中，在任意的時(shí)間點(diǎn)開始或結(jié)束，可以以任意時(shí)間長(zhǎng)度適用。
[0056]另外，“分別獨(dú)立”指的是在上述期間內(nèi)分別存在紅光照射步驟和藍(lán)光照射步驟。紅光照射步驟和藍(lán)光照射步驟在上述期間內(nèi)包括各至少一個(gè)步驟即可，優(yōu)選包括各兩個(gè)步驟以上。
[0057]紅光照射步驟和藍(lán)光照射步驟可以交替連續(xù)地進(jìn)行，也可以在兩步驟之間夾著對(duì)植物同時(shí)照射紅光照明光和藍(lán)光照明光的步驟或暫停對(duì)植物進(jìn)行光照射的步驟來(lái)不連續(xù)地重復(fù)進(jìn)行。但是，為了提高植物生長(zhǎng)效果，優(yōu)選交替連續(xù)進(jìn)行。參照?qǐng)D1~圖3的同時(shí)對(duì)這些本發(fā)明的植物栽培方法的實(shí)施方式進(jìn)行具體說(shuō)明。需要說(shuō)明的是，本發(fā)明的植物栽培方法當(dāng)然也能夠?qū)D1~圖3中說(shuō)明的各實(shí)施方式適當(dāng)組合來(lái)實(shí)施。
[0058]圖1為說(shuō)明本發(fā)明的第一實(shí)施方式的植物栽培方法的工序的圖。該實(shí)施方式交替連續(xù)地進(jìn)行紅光照射步驟和藍(lán)光照射步驟。
[0059]圖中，符號(hào)S1表示紅光照射步驟、符號(hào)S2表示藍(lán)光照射步驟。本實(shí)施方式中，交替連續(xù)地進(jìn)行紅光照射步驟S1和藍(lán)光照射步驟S2,重復(fù)進(jìn)行包含紅光照射步驟S1和藍(lán)光照射步驟S2的照射循環(huán)。
[0060]如此，通過(guò)對(duì)植物交替地照射紅光照明光和藍(lán)光照明光，可以顯著地促進(jìn)生長(zhǎng)(參照后述實(shí)施例)。另外，也能夠抑制徒長(zhǎng)而提高收獲量。
[0061]在此，以在第一次照射循環(huán)C1中由紅光照射步驟S1開始工序的情況作為例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是在各照射循環(huán)中，任意首先進(jìn)行紅光照射步驟S1和藍(lán)光照射步驟S2中的任一步驟。
[0062](1-2)第二實(shí)施方式的植物栽培方法
[0063]圖2為說(shuō)明本發(fā)明的第二實(shí)施方式的植物栽培方法的工序的圖。該實(shí)施方式中，在紅光照射步驟和藍(lán)光照射步驟這兩步驟之間夾著對(duì)植物同時(shí)照射紅光照明光和藍(lán)光照明光的步驟(以下也稱為“同時(shí)照射步驟”)來(lái)不連續(xù)地重復(fù)進(jìn)行紅光照射步驟和藍(lán)光照射步驟。
[0064]圖中，符號(hào)S3表示同時(shí)照射步驟。本實(shí)施方式中，夾著同時(shí)照射步驟S3來(lái)不連續(xù)地進(jìn)行紅光照射步驟S1和藍(lán)光照射步驟S2,重復(fù)進(jìn)行包含紅光照射步驟S1、同時(shí)照射步驟S3和藍(lán)光照射步驟S2的照射循環(huán)。
[0065]在此，以在第一次照射循環(huán)C1中由同時(shí)照射步驟S3開始工序的情況作為例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是在各照射循環(huán)中，任意首先進(jìn)行紅光照射步驟S1、同時(shí)照射步驟S3和藍(lán)光照射步驟S2中的任一步驟。
[0066](1-3)第三實(shí)施方式的植物栽培方法
[0067]圖3為說(shuō)明本發(fā)明的第三實(shí)施方式的植物栽培方法的工序的圖。該實(shí)施方式中，在紅光照射步驟和藍(lán)光照射步驟這兩步驟之間夾著暫停對(duì)植物進(jìn)行光照射的步驟(以下也稱為“暫停步驟”)來(lái)不連續(xù)地重復(fù)進(jìn)行紅光照射步驟和藍(lán)光照射步驟。
[0068]圖中，符號(hào)S4表示暫停步驟。本實(shí)施方式中，夾著暫停步驟S4來(lái)不連續(xù)地進(jìn)行紅光照射步驟S1和藍(lán)光照射步驟S2,重復(fù)進(jìn)行包含紅光照射步驟S1、暫停步驟S4和藍(lán)光照射步驟S2的照射循環(huán)。
[0069]在此，以在第一次照射循環(huán)C1中由暫停步驟S4開始工序的情況作為例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是在各照射循環(huán)中，任意首先進(jìn)行紅光照射步驟S1、暫停步驟S4和藍(lán)光照射步驟S2中的任一步驟。
[0070](1-4)波長(zhǎng)
[0071]在上述各實(shí)施方式的植物栽培方法中，紅光指的是峰波長(zhǎng)570~730nm的光，合適地使用峰波長(zhǎng)635~660nm的光。另外，藍(lán)光指的是峰波長(zhǎng)400~515nm的光，合適地使用峰波長(zhǎng)400~460nm的光。
[0072]另外，紅光和藍(lán)光的波長(zhǎng)可以在上述波長(zhǎng)區(qū)域的范圍內(nèi)變化，例如可以在第N次(N為I以上的整數(shù))的照射循環(huán)Cn中波長(zhǎng)變化。另外，第N次的照射循環(huán)Cn與第M次(M為與N不同的I以上的整數(shù))的照射循環(huán)Cm中，波長(zhǎng)在上述波長(zhǎng)區(qū)域的范圍內(nèi)也可以不同。
[0073]進(jìn)而，上述紅光照射步驟S1、同時(shí)照射步驟S3和藍(lán)光照射步驟S2中，除了紅光和藍(lán)光之外，還可以組合其它波長(zhǎng)區(qū)域的光、利用多種波長(zhǎng)區(qū)域的光進(jìn)行照射。
[0074](1-5)光量(強(qiáng)度)
[0075]對(duì)紅光照射步驟S1、藍(lán)光照射步驟S2和同時(shí)照射步驟S3中的紅光照明光及藍(lán)光照明光的光量(強(qiáng)度)沒有特別限定，例如按光合作用光子通量密度(PhotosyntheticPhoton Flux Density:PPFD)計(jì)分別為I~1000微摩爾/m2s,優(yōu)選為10~500微摩爾/m2s，特別優(yōu)選為20~250微摩爾/m2s左右。
[0076]另外，對(duì)于上述各步驟中的紅光照明光和藍(lán)光照明光的光量(強(qiáng)度)比，可以任意設(shè)定，但是按“紅:藍(lán)”或“藍(lán):紅”計(jì)，優(yōu)選處于1:1~20:1左右的范圍內(nèi)。對(duì)于光量比，具體而言，按“紅:藍(lán)”或“藍(lán):紅”計(jì)，例如可以設(shè)定為1:1、5:3、2:1、3:1、4:1、10:1、20:1等。光量比特別優(yōu)選按“紅:藍(lán)”計(jì)為1:1~3:1。
[0077]另外，紅光照明光和藍(lán)光照明光的光量可以在上述范圍內(nèi)變化，例如可以在第N次(N為I以上的整數(shù))的照射循環(huán)Cn中光量變化。另外，第N次的照射循環(huán)Cn與第M次(M為與N不同的I以上的整數(shù))的照射循環(huán)Cm中，光量可以在上述范圍內(nèi)變化。
[0078](1-6)照射時(shí)間
[0079]上述各實(shí)施方式的植物栽培方法中，一次照射循環(huán)的時(shí)間最長(zhǎng)為栽培全部期間。另外，最短時(shí)間只要能發(fā)揮本發(fā)明效果則可以任意地設(shè)定。一次照射循環(huán)例如可以以小時(shí)(hr)作為時(shí)間長(zhǎng)的單位，進(jìn)而可以為更長(zhǎng)的時(shí)間長(zhǎng)度單位(例如天(day))或更短的時(shí)間長(zhǎng)度單位(例如分鐘(minutes))。
[0080]例如交替連續(xù)地進(jìn)行紅光照射步驟SI和藍(lán)光照射步驟S2的第一實(shí)施方式的植物栽培方法中，一次照射循環(huán)為一天時(shí)，可以使紅光照射步驟S1為12小時(shí)、使藍(lán)光照射步驟&為12小時(shí)。另外，例如一天重復(fù)4次照射循環(huán)時(shí)，一次照射循環(huán)為6小時(shí)，可以使紅光照射步驟S1為3小時(shí)、使藍(lán)光照射步驟S2為3小時(shí)。
[0081]一次照射循環(huán)的時(shí)間可以在第N次的照射循環(huán)Cn與第M次(M為與N不同的I以上的整數(shù))的照射循環(huán)Cm中變化。例如可以使照射循環(huán)Cn為12小時(shí)、使接下來(lái)的照射循環(huán)CN+1為6小時(shí)。
[0082]另外，一次照射循環(huán)內(nèi)的紅光照射步驟S1、藍(lán)光照射步驟S2、同時(shí)照射步驟S3和暫停步驟S4的時(shí)間比可以任意。例如上述第一實(shí)施方式的植物栽培方法中，一次照射循環(huán)為一天時(shí)，“紅光照射步驟S1 ?藍(lán)光照射步驟S2”可以任意地設(shè)定為“12小時(shí)*12小時(shí)(1:1) ”、“16小時(shí)? 8小時(shí)(2:1) ”、“21小時(shí)? 3小時(shí)(7:1) ”等。
[0083]特別優(yōu)選在交替連續(xù)地進(jìn)行紅光照射步驟S1和藍(lán)光照射步驟S2的第一實(shí)施方式的植物栽培方法中，使紅光照射步驟S1和藍(lán)光照射步驟S2的照射時(shí)間為0.1小時(shí)以上且不足48小時(shí)。為了得到高的植物生長(zhǎng)效果，最優(yōu)選使紅光照射步驟S1和藍(lán)光照射步驟S2的照射時(shí)間為3小時(shí)以上且24小時(shí)以下。這種情況下，紅光照射步驟S1與藍(lán)光照射步驟S2的時(shí)間比也可以任意，例如可以使“紅光照射步驟S1 ?藍(lán)光照射步驟S2”為“18小時(shí)? 6小時(shí)”等。
[0084](2)條件設(shè)定步驟
[0085]本發(fā)明的植物栽培方法優(yōu)選在上述栽培步驟的前段包括設(shè)定紅光照明光和藍(lán)光照明光的照射條件的步驟。該條件設(shè)定步驟中，對(duì)于成為栽培對(duì)象的植物，設(shè)定在利用包含紅光照明光和藍(lán)光照明光的照明光的照明環(huán)境下能得到與利用白光的照明環(huán)境下同等或者更好的生長(zhǎng)效果的紅光照明光和藍(lán)光照明光的照射條件。根據(jù)所設(shè)定的照射條件，在栽培步驟中進(jìn)行紅光照明光和藍(lán)光照明光的交替照射，由此能夠可靠性更高地得到生長(zhǎng)促進(jìn)效果。需要說(shuō)明的是，通過(guò)省略條件設(shè)定步驟而僅進(jìn)行栽培步驟，也能夠得到生長(zhǎng)促進(jìn)效果。
[0086]本步驟中，首先在利用白光的照明環(huán)境下進(jìn)行植物的栽培，記錄植物的生長(zhǎng)。在此使用的白光可以為自然光。接著在同時(shí)照射紅光照明光和藍(lán)光照明光的照明環(huán)境下進(jìn)行植物的栽培。此時(shí)，設(shè)定多種的紅光照明光和藍(lán)光照明光的照射條件，從其中與先前記錄的白光照明環(huán)境下的生長(zhǎng)對(duì)比，探索能得到同等以上的生長(zhǎng)效果的照射條件。作為照射條件，應(yīng)該對(duì)紅光照明光和藍(lán)光照明光的光量比、總光量、波長(zhǎng)等進(jìn)行研究。需要說(shuō)明的是，對(duì)于白光照明環(huán)境下的生長(zhǎng)而言，不僅可以參照實(shí)際的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，還可以參照文獻(xiàn)等提供的已知數(shù)據(jù)。
[0087]本步驟具體而言例如如下所述進(jìn)行。首先在光量(PPFD) 140微摩爾/m2s的熒光燈照明環(huán)境下進(jìn)行植物的栽培。接著在100~500微摩爾/m2S左右的范圍內(nèi)將總光量設(shè)定為多種條件，組合其并在按“紅:藍(lán)”或“藍(lán):紅”計(jì)為1:1~20:1左右的范圍內(nèi)將光量比設(shè)定為多種條件，在同時(shí)照射環(huán)境下進(jìn)行植物的栽培。然后，特定能得到與熒光燈照明環(huán)境下同等或者更好的生長(zhǎng)效果的總光量和光量比。
[0088]認(rèn)為本發(fā)明的植物栽培方法通過(guò)使紅光和藍(lán)光的照射對(duì)應(yīng)于植物的光合作用的機(jī)理，產(chǎn)生顯著的植物生長(zhǎng)促進(jìn)效果。本發(fā)明的植物栽培方法中，有可能通過(guò)組合使用二氧化碳、已知的具有生長(zhǎng)促進(jìn)效果的藥劑等，可以進(jìn)一步提高植物栽培效果。
[0089]2.植物栽培裝置
[0090](I)第一實(shí)施方式的植物栽培裝置
[0091](1-1)光照射部
[0092]本發(fā)明的第一實(shí)施方式的植物栽培裝置能夠?qū)嵭猩鲜鲋参镌耘喾椒ǖ母鞴ば颍撗b置具備:對(duì)植物照射紅光照明光和藍(lán)光照明光的光照射部；和控制部，所述控制部控制光照射部，在一定期間內(nèi)分別獨(dú)立地實(shí)行對(duì)植物照射紅光照明光的步驟和對(duì)植物照射藍(lán)光照明光的步驟。
[0093]光照射部包括放射紅光或藍(lán)光的光源。紅光和藍(lán)光的光源可以單獨(dú)或組合使用以往公知的光源。紅光照明光的光源優(yōu)選為放射包含紅光并且不包含藍(lán)光的光的光源，更優(yōu)選為僅放射紅光的光源。另外，藍(lán)光照明光的光源也優(yōu)選為放射包含藍(lán)光并且不包含紅光的光的光源，更優(yōu)選為僅放射藍(lán)光的光源。但是，作為藍(lán)光照明光的光源，有時(shí)也能夠利用如熒光燈等那樣波長(zhǎng)成分中包含藍(lán)光的光源，紅光照明光的光源有時(shí)也能夠利用包含紅光以外的波長(zhǎng)成分的光源，
[0094]光源優(yōu)選使用波長(zhǎng)選擇容易、放射有 效波長(zhǎng)區(qū)域的光能所占的比例大的光的發(fā)光二極管(LED)、激光二極管(LD)等光半導(dǎo)體元件。使用電致發(fā)光(EL)時(shí)，EL可以為有機(jī)或無(wú)機(jī)。
[0095]光半導(dǎo)體元件由于小型、壽命長(zhǎng)、根據(jù)材料以特定波長(zhǎng)發(fā)光而不會(huì)進(jìn)行不需要的熱輻射，因此能量轉(zhuǎn)換效率良好，即使接近植物進(jìn)行照射，也不會(huì)產(chǎn)生葉焦等損傷。因此，通過(guò)將光半導(dǎo)體元件用于光源，與其它的光源相比，能夠以更低的電力成本、更節(jié)省的空間進(jìn)行栽培。
[0096]光源可以使用一個(gè)紅光半導(dǎo)體元件和一個(gè)藍(lán)光半導(dǎo)體元件組合、安裝而成的表面貼裝器件(SMD)(兩芯片表面貼裝器件(2Chips Surface Mount Device))以線狀排列形成的SMD線光源，僅紅光半導(dǎo)體元件或藍(lán)光半導(dǎo)體元件中的任一者以線狀或面狀排列而成的單色線光源或單色面板光源等。
[0097]半導(dǎo)體元件原理上能夠以數(shù)兆赫(MHz)以上的高的頻率進(jìn)行點(diǎn)滅驅(qū)動(dòng)。因此,通過(guò)將光半導(dǎo)體元件用于光源，能夠極其高速地進(jìn)行紅光照射步驟S1、藍(lán)光照射步驟S2、同時(shí)照射步驟S3和暫停步驟S4的各步驟的轉(zhuǎn)換。
[0098]作為放射上述波長(zhǎng)區(qū)域的光的LED，例如紅色LED有由昭和電工株式會(huì)社以產(chǎn)品編號(hào)HRP-350F銷售的鋁?鎵?銦?磷系發(fā)光二極管(鎵?磷系基板、紅色波長(zhǎng)660nm)等，藍(lán)色LED有昭和電工株式會(huì)社產(chǎn)品編號(hào)GM2LR450G的發(fā)光二極管等。
[0099]作為發(fā)光二極管以外的光源，可列舉出例如直管形及簡(jiǎn)潔形的熒光燈及電燈泡形熒光燈、高壓放電燈、金屬鹵化物燈、激光二極管等。也可以組合這些光源，使用用于選擇性地利用上述波長(zhǎng)區(qū)域的光的光學(xué)濾波器。
[0100](1-2)控制部
[0101]控制部使由光照射部放射的紅光照明光和藍(lán)光照明光的光量(強(qiáng)度)、波長(zhǎng)和/或照射時(shí)間維持在規(guī)定值，或者以規(guī)定的模式變化。
[0102]控制部可以使用通用的電子計(jì)算機(jī)來(lái)構(gòu)成。例如使用LED作為光源時(shí)，控制部基于預(yù)先保持、存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器、硬盤的控制模式，調(diào)整LED的驅(qū)動(dòng)電流的大小，使紅光照明光和藍(lán)光照明光的光量比、總光量和照射時(shí)間等變化。另外，控制部基于控制模式轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)放射不同的波長(zhǎng)區(qū)域的光的多個(gè)LED`，使所照射的光的波長(zhǎng)區(qū)域變化。
[0103](2)第二實(shí)施方式的植物栽培方法
[0104]圖4示意性地示出本發(fā)明的第二實(shí)施方式的植物栽培裝置的結(jié)構(gòu)。圖中符號(hào)A所示的植物栽培裝置具備:照射紅光照明光的第一光照射部I和照射藍(lán)光照明光的第二光照射部2。另外，植物栽培裝置A具備在來(lái)自第一光照射部I的照明光的照射位置與來(lái)自第二光照射部2的照明光的照射位置之間移動(dòng)植物P的輸送單元3。圖例示了第一光照射部I和第二光照射部2使用單色面板光源，輸送單元3以能夠載置植物P的輸送帶形式構(gòu)成的情況(圖中方塊箭頭表示輸送帶的驅(qū)動(dòng)方向)。
[0105]植物栽培裝置A構(gòu)成為能夠?qū)嵤┥鲜龅谝粚?shí)施方式的植物栽培方法，第一光照射部I和第二光照射部2夾著間隔板4來(lái)配設(shè)，沿著利用輸送單元3實(shí)現(xiàn)的植物P的移動(dòng)方向交替排列。第一光照射部I和第二光照射部2配置2組以上。對(duì)于輸送到第一光照射部I的下方的植物P，由鄰接的第二光照射部2放射的藍(lán)光照明光被間隔板4遮光，因此僅照射來(lái)自第一光照射部I的紅光照明光。同樣地，對(duì)于輸送到第二光照射部2的下方的植物P僅照射藍(lán)光照明光。
[0106]植物栽培裝置A中，通過(guò)輸送單元3使植物P在交替排列的第一光照射部I和第二光照射部2的下方單向移動(dòng)，對(duì)植物P交替照射紅光照明光和藍(lán)光照明光，由此可以促進(jìn)植物P的生長(zhǎng)。另外，還能夠抑制徒長(zhǎng)來(lái)提高收獲量。
[0107]植物栽培裝置A中，輸送單元3優(yōu)選以花費(fèi)植物P的栽培全部期間、使植物P由最初的第一光照射部I的光照射位置移動(dòng)至最后的第二光照射部2的光照射位置的方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。第一光照射部I及第二光照射部2的配設(shè)數(shù)和輸送單元3的驅(qū)動(dòng)速度(即植物P的移動(dòng)速度)根據(jù)植物P的栽培期間和照射循環(huán)(參照?qǐng)D1符號(hào)C1)的時(shí)間等適當(dāng)設(shè)定。例如使栽培期間為30天、照射循環(huán)為紅光照射步驟(參照?qǐng)D1符號(hào)S1) 12小時(shí)和藍(lán)光照射步驟(參照?qǐng)D1符號(hào)S2) 12小時(shí)的情況下，第一光照射部I和第二光照射部2各配設(shè)30個(gè)，輸送單元3以植物P位于各光照射部的下方的時(shí)間各12小時(shí)的速度驅(qū)動(dòng)。
[0108]間隔板4的配設(shè)間隔也能根據(jù)照射循環(huán)的時(shí)間等適當(dāng)設(shè)定。例如一次照射循環(huán)為紅光照射步驟18小時(shí)和藍(lán)光照射步驟6小時(shí)的情況下，將構(gòu)成第一光照射部I的兩塊間隔板4之間的距離設(shè)定為構(gòu)成第二光照射部2的兩塊間隔板4之間的距離的3倍。另外，例如一次照射循環(huán)中的紅光照射步驟的時(shí)間由前段的照射循環(huán)中的紅光照射步驟的時(shí)間變化的情況下，將構(gòu)成一個(gè)第一光照射部I的間隔板4之間的距離與構(gòu)成前段的第一光照射部I的間隔板4之間的距離相比，根據(jù)時(shí)間變化設(shè)定得大或小。
[0109]需要說(shuō)明的是，在此，對(duì)植物P在沿著利用輸送單元3實(shí)現(xiàn)的植物P的移動(dòng)方向交替排列的第一光照射部I和第二光照射部2的下方單向移動(dòng)的例子進(jìn)行了說(shuō)明，但是本發(fā)明的植物栽培裝置中，植物也可以在來(lái)自第一光照射部的紅光照明光的照射位置與來(lái)自第二光照射部的藍(lán)光照明光的照射位置之間往返移動(dòng)。這種情況下，可以至少配置一組的第一光照射部和第二光照射部，通過(guò)輸送單元使植物在兩個(gè)光照射部的下方往返。
[0110]上述第二實(shí)施方式的植物栽培裝置能夠適用于上述第二實(shí)施方式和第三實(shí)施方式的植物栽培方法的實(shí)施。適用于第二實(shí)施方式的植物栽培方法時(shí)，植物栽培裝置A中，可以在第一光照射部I和第二光照射部2之間配設(shè)照射紅光照明光和藍(lán)光照明光的第三光照射部。或者，可以在植物栽培裝置A中，使得利用間隔板4的遮光形成一部分不完全的狀態(tài)，由此對(duì)從第一光照射部I的下方向著第二光照射部2的下方移動(dòng)的植物P暫時(shí)同時(shí)照射紅光照明光和藍(lán)光照明光。
[0111]另外，適用于第三實(shí)施方式的植物栽培方法時(shí)，植物栽培裝置A中，可以在第一光照射部I和第二光照射部2之間設(shè)置沒有配設(shè)光照射部的空間，并且使植物P在第一光照射部、第二光照射部和前述空間的下方單向移動(dòng)。
[0112]3.栽培植物
[0113]對(duì)本發(fā)明的植物栽培方法等的對(duì)象的栽培植物沒有特別限定，可以為蔬菜類、薯類、蘑菇類、果實(shí)類、豆類、谷物類、種實(shí)類、觀賞用植物類、蕨類、苔類等。另外，對(duì)這些植物的栽培方式也沒有特別限定，可以為水耕栽培、土耕栽培、培養(yǎng)液栽培、固體培養(yǎng)基耕栽等。
[0114](I)葉菜類
[0115]作為葉菜類，可列舉出十字花科的水菜、油菜、辛子水菜、芥菜、山崳菜、水芹、大白菜、小白菜類、青梗菜、圓白菜、花椰菜、花莖甘藍(lán)、抱子甘藍(lán)、芝麻菜、壬生菜(Pino Green)等；菊科的萵苣類、結(jié)球萵苣、筒篙、蜂斗菜、西洋紅葉生菜(Rolo Rossa)、紅葉沙拉生菜(Red Romaine)、菊苣等；百合科的洋蔥、大蒜、蕎頭、韭菜、蘆筍等；傘形科的歐芹、平葉歐芹、北柴胡、西芹、水芹等；唇形科的紫蘇、羅勒等；蔥科的蔥等；五加科的土當(dāng)歸等；姜科:襄荷等。
[0116]作為萵苣類，包括結(jié)球萵苣、非結(jié)球萵苣以及半結(jié)球萵苣等，可列舉出例如散葉萵苣、皺葉萵苣、蘿蔓萵苣、綠波、綠葉、紅葉、Frillice (注冊(cè)商標(biāo))、River Green(注冊(cè)商標(biāo))、皺葉、邊緣綠(fringe green)、Nochip、Moco Lettuce、韓國(guó)萵苣、萵契^
[0117]另外，作為果菜類，可列舉出葫蘆科的甜瓜、黃瓜、南瓜、西瓜等；豆科的扁豆、蠶豆、豌豆、毛豆等；茄科的西紅柿、茄子、柿子椒等；薔薇科的草莓等；錦葵科的秋葵等；禾本科的玉米等。進(jìn)而，作為根菜類，可列舉出十字花科的蘿卜、蕪菁、山崳菜等；菊科的牛蒡等；傘形科的胡蘿卜等；茄科的馬鈴薯等；天南星科的芋頭等；旋花科的甘薯等；薯蕷科的薯蕷等；姜科的生姜等；睡蓮科的藕等。
[0118](2)果樹類
[0119]作為果樹類，可列舉出薔薇科的木莓、黑莓、波森莓(boysen berry)、毛樓桃等；杜鵑花科的烏飯樹、紅莓苔等；茶薦子科的醋栗、紅漿果樹叢(redcurrant)等；漆樹科的芒果等；鳳梨科的菠蘿等；?？频臒o(wú)花果等；葡萄科的葡萄等；忍冬科的藍(lán)果忍冬等；番木瓜科的番木瓜等；西番蓮科的西番蓮果等；仙人掌科的火龍果等。
[0120](3)谷物
[0121]作為谷物，可列舉出禾本科的粟、燕麥、大麥、小米、小麥、稻米、糯米、玉米、薏苡、稗子、黑麥等；莧科的莧菜等；寥科的蕎麥等。
[0122](4)苔類等
[0123]作為苔類，包括屬于蘚綱(Bryopsida)的苔類?？闪信e出例如東亞砂蘚(Racomitrium japonicum)等被稱為所謂砂蘚的紫萼蘚目(Grimmiales)紫萼蘚科(Grimmiaceae)砂蘚屬的苔類。
[0124]另外，作為觀賞用植物，除了薔薇、迷你薔薇、龍膽等之外，包括掌葉鐵線蕨、鳳尾蕨、卷柏等蕨類的各種觀葉植物`也可以成為栽培對(duì)象。
[0125]實(shí)施例
[0126]〈試驗(yàn)例1>
[0127]關(guān)于本發(fā)明的植物栽培方法或植物栽培裝置，準(zhǔn)備生長(zhǎng)時(shí)的光環(huán)境不同的試驗(yàn)組I~8，并對(duì)它們進(jìn)行比較，由此驗(yàn)證人造光的照射模式與對(duì)植物的生長(zhǎng)促進(jìn)效果的相關(guān)。
[0128]A.材料和方法
[0129](材料)
[0130]本實(shí)施例中，作為生長(zhǎng)狀態(tài)的觀察對(duì)象,使用散葉萵苣(品種:Summer surge)。首先將6粒種子等間隔地播種到栽培泥炭土板，使它們?cè)跓晒鉄粝?12小時(shí)晝長(zhǎng))發(fā)芽。由播種至發(fā)芽的3天，任意一試驗(yàn)組都置于同一光環(huán)境下。發(fā)芽后，置于光環(huán)境不同的各人工氣象器內(nèi)，使它們生長(zhǎng)21天。人工氣象器的環(huán)境除了光照射條件之外全部相同，氣溫為25~27°C、濕度為50%。
[0131](光源)
[0132]用于本試驗(yàn)例的光環(huán)境的光源，使用紅色LED (中心波長(zhǎng):660nm、昭和電工制HRP-350F)、紅色LED (中心波長(zhǎng):635nm、昭和電工制H0D-350F)、藍(lán)色LED (中心波長(zhǎng):450nm、昭和電工制 GM2LR450G)、白色 LED (近紫外 405nm 激發(fā)、KYOCERA Corporation 制T0P-V5000K)的3種LED和熒光燈。各LED的I組安裝數(shù)為:紅色LED660nm、635nm都為各240個(gè)、藍(lán)色LED為240個(gè)、白色LED為128個(gè)。
[0133]使用各光源，制作表1所不試驗(yàn)組I~10的光環(huán)境。各光源的光合作用光子通量密度(PPFD、微摩爾nr2、1)調(diào)節(jié)為栽培泥炭土板的中心部140微摩爾nr2、1 (僅試驗(yàn)組8為80微摩爾HT2s'僅試驗(yàn)組4為160微摩爾HT2s-1)。同時(shí)照射或交替照射多種波長(zhǎng)的光時(shí)，調(diào)整為各照射光的PPFD的總計(jì)為140微摩爾HT2JT1 (僅試驗(yàn)組4為160微摩爾n^s—1)。表1對(duì)于試驗(yàn)組I~10的光環(huán)境下的光合作用光子通量密度(PPFD、微摩爾HT2jT1)、照度(Ix)、紫外線強(qiáng)度(UV-A及UV-420、WnT2)、距離光源的高度(cm)、占空比(%)，示出裝入栽培泥炭土板的土壤表面附近高度的5點(diǎn)平均值。另外，以下對(duì)各試驗(yàn)組的光環(huán)境、照射光和照射模式進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0134][表 I]
【權(quán)利要求】
1.一種植物栽培方法，其在一定期間內(nèi)分別獨(dú)立地進(jìn)行對(duì)植物照射紅光照明光的步驟和對(duì)所述植物照射藍(lán)光照明光的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的植物栽培方法，其中，交替連續(xù)地進(jìn)行所述照射紅光照明光的步驟和所述照射藍(lán)光照明光的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的植物栽培方法，其中，所述照射紅光照明光的步驟和所述照射藍(lán)光照明光的步驟的照射時(shí)間為0.1小時(shí)以上且不足48小時(shí)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的植物栽培方法，其中，所述照射時(shí)間為3小時(shí)以上且24小時(shí)以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4中任一項(xiàng)所述的植物栽培方法，其中，所述紅光照明光與所述藍(lán)光照明光的光量比為1:20~20:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5中任一項(xiàng)所述的植物栽培方法，其中，所述植物為葉菜類、果樹類或谷物。
7.一種植物栽培方法，其對(duì)于成為栽培對(duì)象的植物，在能得到與利用白光的照明環(huán)境下同等或更好的生長(zhǎng)效果的包含紅光照明光和藍(lán)光照明光的照明光的照射條件下，在一定期間內(nèi)分別獨(dú)立地進(jìn)行對(duì)所述植物照射所述紅光照明光的步驟和對(duì)所述植物照射所述藍(lán)光照明光的步驟來(lái)栽培所述植物。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的植物栽培方法，其包括下述步驟:對(duì)于所述植物，設(shè)定在利用包含所述紅光照明光和所述藍(lán)光照明光的照明光的照明環(huán)境下能得到與所述利用白光的照明環(huán)境下同等或更好的生長(zhǎng)效果的所述紅光照明光和所述藍(lán)光照明光的所述照射條件。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的植物栽培方法，其中，所述照射條件為所述紅光照明光與所述藍(lán)光照明光的光量比和總光量。
10.一種植物栽培裝置，其具備:對(duì)植物照射紅光照明光和藍(lán)光照明光的光照射部；和控制部，所述控制部控制光照射部，在一定期間內(nèi)分別獨(dú)立地實(shí)行對(duì)所述植物照射所述紅光照明光的步驟和對(duì)所述植物照射所述藍(lán)光照明光的步驟。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的植物栽培裝置，其中，所述控制部使由所述光照射部放射的所述紅光照明光和所述藍(lán)光照明光的光量、波長(zhǎng)和/或照射時(shí)間維持在規(guī)定值、或者以規(guī)定的模式變化。
12.根據(jù)權(quán)利要求10或11所述的植物栽培裝置，其中，所述光照射部包括放射紅光或藍(lán)光的發(fā)光二極管。
13.—種植物栽培裝置，其具備: 照射紅光照明光的第一光照射部； 照射藍(lán)光照明光的第二光照射部；和 在來(lái)自所述第一光照射部的照明光的照射位置與來(lái)自所述第二光照射部的照明光的照射位置之間移動(dòng)植物的輸送單元。
【文檔編號(hào)】A01G7/00GK103687478SQ201280035310
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2012年8月3日 優(yōu)先權(quán)日:2011年8月5日
【發(fā)明者】執(zhí)行正義, 鈴木廣志, 山內(nèi)直樹, 荒博則, 下川陽(yáng)大, 松本已紗都, 殿岡裕樹 申請(qǐng)人:昭和電工株式會(huì)社, 國(guó)立大學(xué)法人山口大學(xué)