特許 5723900 植物栽培方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5723900

(24)【登録日】2015年4月3日

(45)【発行日】2015年5月27日

(54)【発明の名称】植物栽培方法

(51)【国際特許分類】

   A01G 7/00 20060101AFI20150507BHJP

   A01G 7/02 20060101ALI20150507BHJP

   A01G 31/00 20060101ALI20150507BHJP

【ＦＩ】

   A01G7/00 601C

   A01G7/02

   A01G31/00 612

【請求項の数】4

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-19707(P2013-19707)

(22)【出願日】2013年2月4日

(65)【公開番号】特開2014-147371(P2014-147371A)

(43)【公開日】2014年8月21日

【審査請求日】2014年6月25日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002004

【氏名又は名称】昭和電工株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(74)【代理人】

【識別番号】100163496

【弁理士】

【氏名又は名称】荒 則彦

(74)【代理人】

【識別番号】100146879

【弁理士】

【氏名又は名称】三國 修

(72)【発明者】

【氏名】竹内 良一

【審査官】 松本 隆彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−０６７９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１４２００５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７９００９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０５２１０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ０１Ｇ７／００

Ａ０１Ｇ３１／００−３１／０６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

赤色光を植物に照射する手順（Ａ）と、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）とを一定期間内に別個独立に行う工程を含む植物栽培方法であって、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度を、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度よりも高くし、赤色光を照射する手順（Ａ）と、青色光を照射する手順（Ｂ）とを交互に、繰り返し行うことを特徴とする植物栽培方法。

【請求項2】

青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度が１０００ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍの範囲内であり、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度が７００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍの範囲内である請求項１に記載の植物栽培方法。

【請求項3】

青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における植物栽培環境が、風速０．３ｍ／秒〜１ｍ／秒の範囲内にあり、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における植物栽培環境が、風速０．１ｍ／秒〜０．６ｍ／秒の範囲内にある請求項１または２に記載の植物栽培方法。

【請求項4】

青色光を植物に照射する手順（Ｂ）および赤色光を植物に照射する手順（Ａ）にかける時間は、各３時間以上である請求項１〜３のいずれかに記載の植物栽培方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物栽培方法に関する。より詳しくは、植物に人工光を照射して生長を促進させる植物栽培用ランプを用いた植物栽培方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、植物栽培において、植物苗に人工光を照射して育苗を促す技術が取り入れられている。植物の生長を促進することで、栽培期間を短縮して、同一場所での収穫回数を増やすことができる。また、同じ栽培期間であっても、植物をより大きく生長させることができ、収穫量を増やすことができる。

【0003】

人工光の照射を利用した植物栽培技術として、例えば、特許文献１には、植物に緑色光と白色光とを交互に照射するように構成した植物の照射装置が開示されている。この照射装置は、波長５００〜５７０ｎｍの緑色光と３００〜８００ｎｍの白色光とを交互に照射することにより昼夜の変化を構成し、植物の転流作用を円滑にして植物の育成を図るものである。

【0004】

特許文献２には、青色光（４００〜４８０ｎｍ）を放射する発光ダイオードと赤色光（６２０〜７００ｎｍ）を放射する発光ダイオードを同時もしくは交互に点灯することにより、植物の培養、生育、栽培及び組織培養のための光エネルギーを照射する植物栽培用光源が開示されている。この植物栽培用光源は、葉緑素の光吸収ピーク（４５０ｎｍ付近及び６６０ｎｍ付近）に一致する波長の光のみを照射することによって、エネルギー効率良く植物を栽培しようとするものである。

【0005】

特許文献２には、青色光と赤色光を同時に照射しても交互に照射してもよいことが規定されている（当該文献「請求項１」参照）。しかし、特許文献２は、青色光単独照射、赤色光単独照射、青色光及び赤色光の同時照射の比較において、同時照射下では日光下での栽培と同様の健全な生長（単独照射における徒長などの不健全な生長と比較して）が確認されたというものであり（当該文献段落「００１１」参照）、また、青色光と赤色光の交互照射としては、数メガヘルツ（MHｚ）以上という高い周波数での点滅照射することが記載されている（当該文献段落「０００６」参照）。特許文献２には、青色光の照射手順と赤色光の照射手順とを交互に行うことは記載されておらず、そのように照射した場合の生長促進効果は確認されていない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開平６−２７６８５８号公報

【特許文献2】特開平８−１０３１６７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

植物栽培の生産性を向上させるために、簡便で、エネルギー効率がよく、成長促進効果に優れた人工光照射による植物栽培方法が望まれている。そのための方策として、執行（しぎょう）正義氏らは、赤色光を植物に照射する手順と、青色光を植物に照射する手順とを一定期間内に別個独立に行うことによって植物の生長を飛躍的に促進する植物栽培方法（本明細書においては、この植物栽培方法を「執行法」と称することがある）を開発し、特許出願を行った（特願２０１１−１７２０８９）。

【0008】

執行法において、赤色光と青色光とを別個独立に照射することにより、赤色光と青色光を同時に照射する植物育成法と比較して、顕著な生長促進効果が得られる理由は明確ではないが、葉緑素の光吸収ピークが赤色光、青色光で別々に存在するため、赤色光による光合成プロセスと、青色光による光合成プロセスには差があり、この両プロセスを同時に進行させた場合は、両プロセスが相互に干渉し、各プロセスの進行が阻害されることが考えられる。

【0009】

本発明は、上記のような執行法による植物栽培方法を改良して、植物の生長促進効果をより一層高めることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明者らは、人工光照射による植物の生長促進効果について鋭意検討を行った結果、赤色光照射時と青色光照射時の二酸化炭素濃度によって、植物の成長促進に差が生ずることを見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。

【0011】

かくして本発明によれば、以下の植物栽培方法が提供される。
（１）赤色光を植物に照射する手順（Ａ）と、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）とを一定期間内に別個独立に行う工程を含む植物栽培方法であって、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度を、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度よりも高くすることを特徴とする植物栽培方法。

【0012】

（２）青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度が１０００ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍの範囲内であり、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度が７００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍの範囲内である上記（１）に記載の植物栽培方法。

【0013】

（３）青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における植物栽培環境が、風速０．３ｍ／秒〜１ｍ／秒の範囲内にあり、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における植物栽培環境が、風速０．１ｍ／秒〜０．６ｍ／秒の範囲内にある上記（１）または（２）に記載の植物栽培方法。

【0014】

（４）青色光を植物に照射する手順（Ｂ）において3時間以上照射し、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）において3時間以上照射する操作を繰り返す（１）、（２）または（３）に記載の植物栽培方法。

【0015】

本発明において、「植物」には、葉菜類、果菜類、穀類及び藻類が少なくとも含まれる。さらに、本発明にいう「植物」には、緑藻類などの植物プランクトンや、コケ類なども広く包含されるものとする。

【発明の効果】

【0016】

本発明の植物栽培方法によれば、執行法による植物栽培における赤色光の光合成プロセスと青色光の光合成プロセスを、より植物栽培に適した条件として、それぞれの光合成プロセス中の大気環境を変えること、更に、特定の二酸化炭素濃度で実施することによって、より優れた生長促進効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、本発明の植物栽培法において好適に用いられるランプの一例を説明するための模式図である。

【図2】図２（ａ）〜図２（ｄ）は、図1に示す植物栽培用ランプの光照射部における赤色発光素子と青色発光素子の配置とは異なる他の素子配置の例を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明を実施するための好適な形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明の代表的な実施形態の一例を示したものであり、これにより本発明の範囲が狭く解釈されることはない。

【0019】

本発明は、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）と、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）とを一定期間内に別個独立に行う工程を含む植物栽培方法であって、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度を、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度より高くすることを特徴とする。

【0020】

前述のように葉緑素の光吸収ピークは、赤色光、青色光とは別々に存在するため、赤色光による光合成プロセスと、青色光による光合成プロセスは相違すると考えられる。赤色光は、フィトクロムが活性化し、青色光は、フォトトロピンおよびクリプトクロムが活性化する反応に関与している。本発明者らは、この相違点について検討したところ、赤色光による植物の育成は、葉の面積を広くする成長に作用する傾向があり、また、青色光による植物の育成は、二酸化炭素濃度を赤色光の環境より、相対的に高くする変化を与えることや、風速を速くする変化を与えることにより、葉の面積に広くすることに加え、葉の厚さを厚くする成長に作用する傾向があることを見出した。さらに、この生育効果について検討したところ、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度を、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度より高くすることで、環境変化を与え、所定の条件範囲にすることで、前記の生育効果が一層高まることを見出した。

【0021】

二酸化炭素は大気中に３３０ｐｐｍ程度含まれるが、植物の光合成には必須の物質であるため、閉鎖空間内で植物を育成する場合は二酸化炭素濃度を高めることで生育効果が高まることが知られている。本発明者らは、赤色光による光合成プロセスと、青色光による光合成プロセスにおける二酸化炭素濃度と生育効果との相関について検討した結果、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度を１０００ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍの範囲内とし、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度を７００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍの範囲内とすることで植物の生育効果が一層高まることを見出した。その理由は、明確ではないが、植物は、環境変化に反応し、光合成反応の効率が変化すると考えられる。光照射条件と環境変化をリンクさせること及び変化を感知できる相対的な変化量が重要である。更に、絶対値が好適な範囲であるとより好ましいと推測される。葉緑素における各反応プロセスと植物の呼吸（外界から酸素を吸収して二酸化炭素の放出を行うプロセス）が相互に関係していることが推測される。

【0022】

植物は環境変化が重要であるので、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度と、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度との差は、少なくとも２００ｐｐｍ以上であることが好ましい。

【0023】

本発明の植物栽培方法では、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における植物栽培環境の風速を０．３ｍ／秒〜１ｍ／秒の範囲内とし、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における植物栽培環境の風速を０．１ｍ／秒〜０．６ｍ／秒の範囲内とするのが好ましい。植物栽培環境の風速をこのような範囲とすることで、植物に二酸化炭素が適度に行き渡り、葉緑素における光合成プロセスを円滑に進行させることが可能となる。青色光の照射手順（Ｂ）における植物栽培環境の風速と、赤色光の照射手順（Ａ）における植物栽培環境の風速との差は、少なくとも０．１ｍ／秒であることが好ましい。

【0024】

〔植物栽培用ランプ〕
本発明の植物栽培方法において、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）と、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）とを一定期間内に別個独立に行うには、独立して駆動可能な、赤色光を出射する赤色発光素子と青色光を出射する青色発光素子とを有する植物栽培用ランプを用いることが好ましい。

【0025】

図1は、好適に用いられる植物栽培用ランプの一例を説明するための模式図である。図１に示す植物栽培用ランプ１は、平面視長方形の長尺な光照射部１１と、光照射部を制御する制御部（図示せず）とを備えている。

【0026】

光照射部１１は、図１に示すように、赤色光を出射する複数の赤色発光素子２と、青色光を出射する複数の青色発光素子３とを有している。図１に示す植物栽培用ランプ１では、赤色発光素子２の個数と青色発光素子３の個数の比率は、２：１である。
複数の赤色発光素子２および複数の青色発光素子３は、それぞれ光照射部１１の長さ方向に沿って等間隔に１列に線状に並べられている。線状に並べられた複数の赤色発光素子２と複数の青色発光素子３とは、略平行に配置されている。

【0027】

図１に示す植物栽培用ランプ１では、赤色発光素子２の個数と青色発光素子３の個数は異なっているが、同じでもよい。栽培する植物の種類によっては、青色光の発光強度よりも赤色光の発光強度を高くすることにより、生長が促進されるものがある。このような植物を栽培する場合、光照射部１１の有する赤色発光素子２の個数を青色発光素子３の個数よりも多くした植物栽培用ランプ１を用いることが好ましい。赤色発光素子２の個数を青色発光素子３の個数よりも多くすることで、光照射部１１からの出射光における赤色光の発光強度を、容易に青色光の発光強度よりも高くできる。

【0028】

赤色発光素子２の個数と青色発光素子３の個数が異なっている場合、赤色発光素子２と青色発光素子３との発光強度比（赤色光の合計の強度：青色光の合計の強度）が、２：１〜９：１の範囲内であることが好ましく、２：１〜５：１の範囲内であることがより好ましい。このような植物栽培用ランプ１を用いた場合、全ての赤色発光素子２および全ての青色発光素子３に各色の発光素子に適した電流を供給したときに得られる光照射部１１からの出射光が、青色光の発光強度よりも赤色光の発光強度が十分に高いものとなる。したがって、光照射部１１からの出射光における赤色光の発光強度を、容易に青色光の発光強度よりも十分に高くすることができる。また、電流値を微調整することができ、そして、電流値を調整することによって、青色光と赤色光との強度比を植物栽培に適した値に容易にすることができる。

【0029】

赤色発光素子２と青色発光素子３との強度比が、上記範囲未満である場合（青色光の発光強度が高すぎる場合）、青色光の発光強度よりも赤色光の発光強度を高くすることに基づく植物生長促進効果が十分に得られない恐れがある。赤色発光素子２と青色発光素子３との強度比が、上記範囲を超える場合、赤色光の発光強度が高すぎて、やはり植物の生長を促進させる効果が十分に得られない、徒長などの生育不良の恐れがある。

【0030】

光照射部１１の有する赤色発光素子２の個数と青色発光素子３の個数が異なっている場合、図１に示す光照射部１１の赤色発光素子２と青色発光素子３との配置に代えて、例えば、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す配置とすることができる。

【0031】

図２（ａ）〜図２（ｄ）は、図1に示す植物栽培用ランプの光照射部における赤色発光素子２と青色発光素子３の配置とは異なる他の素子配置の例を示す平面図である。図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す光照射部では、赤色発光素子２と青色発光素子３との個数比が２：１となっている。図２（ａ）〜図２（ｄ）において、符号□は赤色発光素子２を示し、符号■（黒四角形）は青色発光素子３を示す。図２（ａ）〜図２（ｄ）における赤色発光素子２および青色発光素子３の配置は、発光面における発光強度分布にむらが生じないようにするのが好ましい。

【0032】

図２（ａ）に示す光照射部１１ａには、複数の青色発光素子３と複数の赤色発光素子２とからなる発光素子によって、光照射部１１ａの長さ方向と直交する方向に沿う列と、光照射部１１ａの長さ方向に沿う行とが形成されている。隣接する発光素子間は、等間隔とされている。発光素子からなる行は、どの行も１つの青色発光素子３と２つの赤色発光素子２とからなる単位が一列に複数並べられたものである。発光素子からなる列は、複数の青色発光素子３（図２（ａ）に示す例では３つ）が１列線状に並べられてなる青色素子群３ａと、複数の赤色発光素子２（図２（ａ）に示す例では３つ）が２列ずつ線状に並べられてなる赤色素子群２ａとからなる。図２（ａ）に示すように、赤色素子群２ａと青色素子群３ａとは、光照射部１１ａの長さ方向に交互に並べられている。

【0033】

図２（ｂ）に示す光照射部１１ｂには、図２（ａ）に示す光照射部１１ａと同様に、複数の青色発光素子３と複数の赤色発光素子２とからなる発光素子によって、光照射部１１ｂの長さ方向と直交する方向に沿う列と、光照射部１１ｂの長さ方向に沿う行とが形成されている。隣接する発光素子間は、等間隔とされている。各行は、図２（ａ）に示す光照射部１１ａと同様に、１つの青色発光素子３と２つの赤色発光素子２とからなる単位が一列に複数並べられたものである。図２（ｂ）に示す発光素子からなる列は、２つの赤色発光素子２間に１つの青色発光素子３が線状に並べられてなるものと、２つの青色発光素子３間に１つの赤色発光素子２が線状に並べられてなるものと、３つの赤色発光素子２が１列線状に並べられてなるものとからなり、これらが順に光照射部１１ｂの長さ方向に並べられている。

【0034】

図２（ｃ）に示す光照射部１１ｃには、複数の青色発光素子３と複数の赤色発光素子２とからなる発光素子によって、光照射部１１ｃの長さ方向に沿う行が３行形成されている。図２（ｃ）に示す光照射部１１ｃでは、複数の赤色発光素子２が線状に並べられてなる２行の間に、複数の青色発光素子３が線状に並べられてなる行が配置されている。発光素子からなる各行において隣接する発光素子間は、等間隔とされている。光照射部１１ｃの長さ方向と直交する方向の位置は、隣接する青色発光素子３間の中心が、各赤色発光素子２の中心の位置と略一致するように配置されている。

【0035】

図２（ｄ）に示す光照射部１１ｄには、複数の青色発光素子３と複数の赤色発光素子２とからなる発光素子によって、光照射部１１ｄの長さ方向に沿う行が３行形成されている。発光素子からなる各行において隣接する発光素子間は、等間隔とされている。図２（ｄ）に示すように、各行は、図２（ａ）に示す光照射部１１ａと同様に、１つの青色発光素子３と２つの赤色発光素子２とからなる単位が一列に複数並べられたものである。光照射部１１ｄの長さ方向と直交する方向の位置は、３行のうち中央に位置する行を挟む２つの行では略一致している。また、光照射部１１ｄの長さ方向と直交する方向の位置は、中央に位置する行の発光素子間の中心が、他の２つの行の発光素子の中心の位置と略一致するように配置されている。また、光照射部１１ｄの長さ方向と直交する方向において、他の２つの行に配置された発光素子の組み合わせは、青色発光素子３と赤色発光素子２、または２つの赤色発光素子２の組み合わせとなっている。

【0036】

本発明で用いるランプの光照射部では、１つの発光素子（パッケージ）内に赤色の発光部と、青色の発光部を有する混色発光素子を用いるのが好ましい。そして、このような混色発光素子は、赤色の発光強度と青色の発光強度とを独立制御できる機能を有するのが好ましい。

【0037】

また、前述のように、混色発光素子内に含まれる赤色発光素子と青色発光素子との発光強度比（赤色光の合計の強度：青色光の合計の強度）は、２：１〜９：１の範囲内であることが好ましく、２：１〜５：１の範囲内であることがより好ましい。このような混色発光素子を用いることで、光照射部内の発光部の密度を高めることができる。

【0038】

赤色発光素子２及び青色発光素子３としては、従来公知のものを用いることができる。具体的には、例えば、波長選択が容易で、有効波長域の光エネルギーの占める割合が大きい光を放射する発光ダイオード（ＬＥＤ）や、レーザーダイオード（ＬＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）素子などを用いることができる。赤色発光素子２及び青色発光素子３としてＥＬ素子を用いる場合、有機ＥＬ素子であってもよいし、無機ＥＬ素子であってもよい。

【0039】

赤色発光素子２が出射する赤色光としては、波長５７０〜７３０ｎｍの光が挙げられる。特に、６４５〜６８０ｎｍの波長域に中心波長を有し、中心波長±５０ｎｍのものが好ましく、中心波長±３０ｎｍのものがより好ましく、中心波長±１０ｎｍのものがさらに一層好ましい。特に、青色発光素子３が出射する青色光としては、波長４００〜５１５ｎｍの光が挙げられる。４１０〜５１０ｎｍの波長域に中心波長を有し、中心波長４５０±３０ｎｍのものが好ましく、中心波長４５０± ２０ｎｍのものがより好ましく、中心波長４５０±１０ｎｍのものがさらに一層好ましい。

【0040】

本願発明において、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における照射光は、赤色光を含むものであって、照射光に含まれる赤色光の強度が６０％以上であれば、照射光に赤色光以外の光、例えば、青色光を含んでもよい。本発明者の検討によると、執行法における赤色光の照射プロセスでは、好ましくは、強度比で３０％程度までは青色光の混入が許容され、この許容範囲までは植物の生育を高める効果が見られる。なお、十分な執行法の効果を得るためには、青色光の混入量は、より好ましくは２０％以下、最も好ましくは０とする。例えば、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における照射光の強度比としては、赤色光６０％、遠赤外光２０％、青色光２０％が例示できるが、最も好ましい強度比は、赤色光１００％である。

【0041】

本願発明において、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における照射光は、青色光を含むものであって、照射光に含まれる青色光の強度が６０％以上であれば、照射光に青色光以外の光、例えば、赤色光を含んでもよい。本発明者の検討によると、執行法における青色光の照射プロセスでは、好ましくは、強度比で３０％程度までは赤色光の混入が許容され、この許容範囲までは植物の生育を高める効果が見られる。なお、十分な執行法の効果を得るためには、赤色光の混入量は、より好ましくは２０％以下、最も好ましくは０とする。例えば、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における照射光強度比としては、青色光６０％、遠赤外光２０％、赤色光２０％が例示できるが、最も好ましい強度比は、青色光１００％である。

【0042】

なお、本発明における照射光の強度比は、光合成光量子束密度（Photosynthetic Photon Flux Density：ＰＰＦＤ、単位：μｍｏｌ／ｍ^２ｓ）に基づく。
光照射部１１からの赤色光及び青色光の発光強度は、特に限定されないが、例えば、光合成光量子束密度で、それぞれ、好ましくは１〜１０００μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、好ましくは１０〜５００μｍｏｌ／ｍ^２ｓ、特に好ましくは５０〜２５０μｍｏｌ／ｍ^２ｓ程度の範囲内である。また、それぞれ個々の発光素子の発光強度は、格別限定されることはなく、栽培に用いる複数の赤色発光素子の合計強度と複数の青色発光素子の合計強度との比が、前述の強度比範囲となるようにするのが好ましい。

【0043】

本実施形態においては、光照射部１１からの赤色光及び青色光の発光強度は、植物栽培用ランプ１に備えられている制御部によって、赤色発光素子２または青色発光素子３に供給する電流の大きさを調節することにより、制御できるようになっている。

【0044】

図１に示す植物栽培用ランプ１は、赤色発光素子２用の一対の電極４１、４２と、青色発光素子３用の一対の電極４３、４４とを備えている。
複数の赤色発光素子２は、配線（図示せず）によって赤色発光素子２用の電極４１、４２と電気的に接続されている。また、複数の青色発光素子３は、配線（図示せず）によって青色発光素子３用の電極４３、４４と電気的に接続されている。

【0045】

本実施形態の植物栽培用ランプ１に備えられている制御部は、赤色発光素子２用の電極４１、４２または青色発光素子３用の電極４３、４４を介して、赤色発光素子２または青色発光素子３に所定の電流を供給することにより、赤色発光素子２と青色発光素子３とを別個独立に点灯・消灯させるものである。
本実施形態においては、制御部は、光照射部１１から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御するランプコントローラ（発光強度制御手段）を備えている。

【0046】

ランプコントローラとしては、例えば、赤色発光素子２または青色発光素子３に供給する電流の大きさを調節して、一部または全部の赤色発光素子２および／または一部または全部の青色発光素子３の発光強度を変化させることにより、光照射部１１から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御するものや、赤色発光素子２および／または青色発光素子３のうち、一部のみに所定の電流を供給することにより、点灯させる赤色発光素子２および／または青色発光素子３の数を制御して、光照射部１１から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御するものが挙げられる。

【0047】

具体的には、例えば、図１に示す植物栽培用ランプ１は、ランプコントローラによって、全ての赤色発光素子２および全ての青色発光素子３に同一の電流を供給させることにより、青色光の発光強度と赤色光の発光強度とが同じである出射光を光照射部１１から出射するものであってもよい。なお、全ての赤色発光素子２および全ての青色発光素子３に同一の電流を供給する場合、植物栽培用ランプ１はランプコントローラを備えるものでなくてもよい。

【0048】

図１に示す植物栽培用ランプ１は、例えば、ランプコントローラによって、青色発光素子３の発光強度を赤色発光素子２の半分とすることにより、赤色光と青色光との発光強度比が２：１（赤色光：青色光）である出射光を光照射部１１から出射するものであってもよい。

【0049】

図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す植物栽培用ランプを用いた場合、例えば、ランプコントローラによって、全ての赤色発光素子２および全ての青色発光素子３に同一の電流を供給させることにより、赤色光と青色光との発光強度比が２：１（赤色光：青色光）である出射光を光照射部から出射するものとしてもよい。なお、この場合、全ての赤色発光素子２および全ての青色発光素子３に同一の電流を供給するので、植物栽培用ランプはランプコントローラを備えるものでなくてもよい。

【0050】

また、図２（ａ）〜図２（ｄ）に示す植物栽培用ランプ１は、例えば、ランプコントローラによって、青色発光素子３の発光強度を赤色発光素子２の半分とすることにより、赤色光と青色光との発光強度比が４：１（赤色光：青色光）である出射光を光照射部から出射するものであってもよい。

【0051】

光照射部１１からの赤色光と青色光の発光強度の比（赤色光：青色光）は、前述のように、２：１〜９：１の範囲内であることが好ましく、２：１〜５：１の範囲内であることがより好ましい。赤色光と青色光の発光強度の比が上記範囲である場合、青色光の発光強度よりも赤色光の発光強度を高くすることによる植物の生長を促進させる効果が十分に得られる。赤色光と青色光の発光強度の比が上記範囲未満である場合、赤色光の発光強度と、青色光の発光強度との差を十分に確保できず、青色光の発光強度よりも赤色光の発光強度を高くすることによる植物の生長を促進させる効果が十分に得られない恐れがある。逆に、赤色光と青色光の発光強度の比が、上記範囲を超える場合、赤色光の発光強度が高すぎて、植物の生長を促進させる効果が十分に得られない、徒長などの育成不良の恐れがある。

【0052】

〔植物栽培方法〕
次に、本発明の植物栽培方法として、図１に示す植物栽培用ランプ１を用いて植物を栽培する方法を例に挙げて説明する。
本発明の植物栽培方法は、赤色光を植物に照射する手順（以下「赤色光照射ステップ」とも称する）と、青色光を植物に照射する手順（以下「青色光照射ステップ」とも称する）とを一定期間内に別個独立に行う工程を含む。

【0053】

ここで、「一定期間」とは、植物栽培中の任意時間長の期間を意味する。この期間は最長で栽培全期間である。また、最短の期間は、本発明の効果が奏される限りにおいて任意に設定できる。この期間は、例えば時間（ｈｒ）を時間長の単位とするものであってよく、さらにより長い時間長単位（例えば日（ｄａｙ））あるいはより短い時間長単位（例えば分（ｍｉｎｕｔｅｓ））であってもよい。好ましくは、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）と青色光を植物に照射する手順（Ｂ）は、それぞれ、好ましくは3時間以上である。とくに、３時間から４８時間の範囲内、最も好ましくは、３時間から２４時間の範囲内である。そして、本願発明の「一定期間」における照射方法としては、１Ｈｚ以上の高い周波数での点滅照射のような照射方法は含まれない。

【0054】

「別個独立」とは、上記期間内に、赤色光照射ステップと青色光照射ステップとが別々に存することを意味する。

【0055】

１Ｈｚ以上の高い周波数での点滅照射のような極めて短い時間での赤色光照射ステップと青色光照射ステップとの交互照射は、本発明のメカニズムと異なると推測される。高速の点滅は、個々の反応時間に関わるような現象と考えられる。本発明では、時間的には、反応時間に比べて十分長い時間であり、植物が環境変化に対応しながら、光合成反応の周辺反応や、別の反応など生育全体に関わる反応の干渉、相互作用に関連する。そのため、比較的長い時間が必要なメカニズムと考えられる。高速点滅の植物の生長を促進させる効果は、赤色光と青色光の同時照射による促進効果とほぼ同程度であって、十分なものではない。

【0056】

赤色光照射ステップと青色光照射ステップは、上記期間内に少なくとも一工程ずつ含まれていればよい。赤色光照射ステップと青色光照射ステップは交互に連続して行ってもよいし、両ステップの間に、赤色光及び青色光を植物に同時照射する手順又は植物への光照射を休止する手順を挟んで不連続に繰り返して行ってもよい。
また、ステップの切り替えは、前記メカニズムの違いから明らかなように、瞬時に切り替える必要はなく、時間をかけて徐々に変えてもよい。段階的にステップ状に切り替えてもよい、切り替え時に重複時間、両方とも点灯しない時間が含まれてもよい。

【0057】

本発明の植物栽培方法は、種子が発芽した直後あるいは苗を植えた直後から収穫までの植物の栽培全期間において、任意のタイミングで開始あるいは終了され、任意時間長で適用され得るものとする。

【0058】

本発明の植物栽培方法においては、青色光を植物に照射する手順（Ｂ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度を１０００ｐｐｍ〜２５００ｐｐｍ、好ましくは１２００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍの範囲内とし、赤色光を植物に照射する手順（Ａ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度を７００ｐｐｍ〜１５００ｐｐｍ、好ましくは８００ｐｐｍ〜１２００ｐｐｍの範囲内とする。青色光の照射手順（Ｂ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度と、赤色光の照射手順（Ａ）における植物栽培環境の二酸化炭素濃度との差は、好ましくは、少なくとも２００ｐｐｍ以上とする。

【0059】

所望の二酸化炭素濃度を有する植物栽培環境を実現する方法は、格別限定されることはなく公知の方法が採られる。好ましくは、ガスボンベから二酸化炭素濃度を例えば、空調の吹き出し口に所定流量供給し、二酸化炭素濃度計で計測し供給流量を所定の濃度に制御する。
風速は、栽培棚に設けた送風ファンの回転数制御やダンパーの開度で風速をコントロールして供給する等の公知の手法が採られる。

【0060】

青色光を植物に照射する手順における風速は０．３ｍ／秒〜１ｍ／秒、好ましくは０．５ｍ／秒〜０．８ｍ／秒の範囲内とし、赤色光を植物に照射する手順における風速は０．１ｍ／秒〜０．６ｍ／秒、好ましくは０．３ｍ／秒〜０．５ｍ／秒の範囲内とする。このような風速とすることで、植物に二酸化炭素が適度に行き渡り、葉緑素における光合成プロセスは一層円滑に進行する。青色光照射時と赤色光照射時の風速に差を０．１ｍ／秒以上つけることが、好ましく。更に、好適な風速差は、０．２ｍ／秒〜０．３ｍ／秒である。

【0061】

本発明の植物栽培方法において、栽培される植物は、特に限定されるものではなく、例えば、野菜類、いも類、果菜類、豆類、穀物類、種実類、藻類、観賞用植物類、コケ類などが挙げられる。

【0062】

上記の植物栽培用ランプ１は、赤色発光素子２と青色発光素子３とを別個独立に点灯・消灯させる制御部を備えているので、十分な生長促進効果が得られるように、生長させる植物に応じて、赤色光と青色光とを同時に照射したり交互に照射したり赤色光と青色光との照射時間を変化させたりすることができ、優れた生長促進効果が得られる。

【0063】

また、植物栽培用ランプ１として、制御部が、光照射部１１から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御するランプコントローラ（発光強度制御手段）を備えるものを用いることで、栽培する植物の種類等に応じて、光照射部１１から出射される青色光と赤色光との発光強度比を、より植物の育成に適したものとすることができる。

【0064】

また、植物栽培用ランプ１は、赤色発光素子２と青色発光素子３とを有する光照射部を備えているので、赤色光の照射手段と青色光の照射手段の２種類の照射手段を配置する場合と比較して、照射手段を配置する領域の確保が容易であるとともに、赤色光の照射方向と青色光の照射方向とのずれが少ないものとなる。

【0065】

植物栽培用ランプ１の制御部が、光照射部１１から出射される青色光と赤色光との発光強度比を制御するランプコントローラを備えている場合、青色光と赤色光の強度比を容易に異ならせることができ、容易に生長させる植物に最適な強度比とすることができる。
また、図１に例示する植物栽培用ランプ１は、平面視長方形の長尺な光照射部１１を備えているため、従来の直管形蛍光灯などの照明器具が設置されている位置に容易に設置できる。

【0066】

従来の蛍光灯と同様に交流電源を端子に入力できるように、電源（交流電力をＬＥＤ駆動の直流電力に変換する）を内蔵することが、設置の容易性、スペースの有効利用ができて望ましい。さらに、片側の端子を青色用、もう一方を赤色用に分けることが、内蔵電源の配置の点、発熱源が分散され放熱面で望ましい。また、栽培には複数本の灯具を用いる為、発光強度のコントロールは、多数本を同時に制御ができる点から、交流電力を制御する調光システムを備えLEDの電流を制御することが望ましい。

【0067】

本発明の植物栽培方法は、上述した実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態においては、本発明の植物栽培用ランプとして、制御部が発光強度制御手段を備えるものを例に挙げて説明したが、ランプコントローラを備えていなくてもよい。この場合、ランプコントローラを備える植物栽培用ランプと比較して、植物栽培用ランプに用いる部材を節減ができるので好ましい。

【実施例】

【0068】

（試験用植物の準備）
以下に示す実施例および比較例においては、生育状態を観察する対象の植物として、リーフレタス（品種：サマーサージ）を用いた。まず、リーフレタスの種子を６粒、育成ピートバンに等間隔に播種し、蛍光灯下（１２時間日長）において発芽させた。播種から発芽までの３日間は、何れの試験群においても、同一の光環境下に置いた。その後、7日間、蛍光灯下で育苗した。このようにして得たリーフレタスを試験用植物として用いた。

【0069】

（実施例１）
温度、湿度および二酸化炭素濃度を制御する手段を設けた人工気象器内に試験用の発芽、育苗したリーフレタスを置き、気温２５〜２７℃、湿度６０％の条件下に、次のようにして光照射しながらリーフレタスを栽培した。

【0070】

植物栽培用ランプとして、赤色ＬＥＤ（中心波長：６６０ｎｍ、波長域６４０〜６８０ｎｍ）１８０個からなる赤色発光素子と、青色ＬＥＤ（中心波長：４５０ｎｍ、波長域４３０〜４７０ｎｍ）６０個からなる青色発光素子とを有する光照射部と、光照射部を制御して、赤色発光素子と青色発光素子とを別個独立に点灯・消灯させる制御部とを備えるものを用いた。

【0071】

光照射部からの赤色光の発光強度である光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）は合計で１５０μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１とし、青色光の光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）も合計で５０μｍｏｌｍ^‐２ｓ^‐１とした（赤色光と青色光の発光強度比は３：１）。

【0072】

そして、赤色光を植物に照射する赤色光照射ステップと、青色光を植物に照射する青色光照射ステップとを、１日につき各色１２時間ずつ別々に連続して行った。なお、何れの光も照射しない時間は設けなかった。

【0073】

赤色光を植物に照射する赤色光照射ステップでは、大気中の二酸化炭素濃度を１０００ｐｐｍとし、これを栽培室に風速０．４ｍ／秒で供給した。また、青色光を植物に照射する青色光照射ステップでは、大気中の二酸化炭素濃度を１５００ｐｐｍとし、これを風速０．６ｍ／秒で供給した。
２０日後に光照射を停止し、成長したリーフレタスを収穫して、外側から１０枚の葉の平均面積、葉の平均厚さ（葉の重量を葉の面積で割った値）、および、地上部新鮮重を測定した。栽培結果を表１に示す。

【0074】

（実施例２）
赤色光照射ステップと青色光照射ステップの両ステップを含む全栽培過程において、風速を０．５ｍ／秒とした他は、実施例１と同様にしてリーフレタスを栽培した。栽培結果を表１に示す。

【0075】

（実施例３）
赤色光を植物に照射する赤色光照射ステップでは、大気中の二酸化炭素濃度を１５００ｐｐｍとし、これを栽培室に風速０．６ｍ／秒で供給した。また、青色光を植物に照射する青色光照射ステップでは、大気中の二酸化炭素濃度を２５００ｐｐｍとし、これを風速０．９ｍ／秒で供給した他は、実施例１と同様にしてリーフレタスを栽培した。栽培結果を表１に示す。

【0076】

（実施例４）
赤色光を植物に照射する赤色光照射ステップでは、大気中の二酸化炭素濃度を７００ｐｐｍとし、これを栽培室に風速０．２ｍ／秒で供給した。また、青色光を植物に照射する青色光照射ステップでは、大気中の二酸化炭素濃度を１０００ｐｐｍとし、これを風速０．５ｍ／秒で供給した他は、実施例１と同様にしてリーフレタスを栽培した。栽培結果を表１に示す。

【0077】

（比較例１）
赤色光照射ステップと青色光照射ステップの両ステップを含む全栽培過程において、供給ガスとして二酸化炭素濃度１０００ｐｐｍの大気を栽培室へ供給し、風速は０．４ｍ／秒の一定条件とした他は、実施例１と同様にしてリーフレタスを栽培した。栽培結果を表１に示す。

【0078】

（比較例２）
赤色光照射ステップと青色光照射ステップの両ステップを含む全栽培過程において、供給ガスとして二酸化炭素濃度１５００ｐｐｍの大気を栽培室へ供給し、風速は０．４ｍ／秒の一定条件とした他は、実施例１と同様にしてリーフレタスを栽培した。栽培結果を表１に示す。

【0079】

（比較例３）
実施例１と異なり、赤色光照射と青色光照射を同時に行い、全栽培過程において、供給ガスとして二酸化炭素濃度１５００ｐｐｍの大気を栽培室へ供給し、風速は０．４ｍ／秒の一定条件とした他は、実施例１と同様にしてリーフレタスを栽培した。栽培結果を表１に示す。

【0080】

実施例１〜４、比較例１、２、３の栽培結果は、実施例１の結果を基準（１００）とする相対指数で表示した。

【0081】

【表1】

【符号の説明】

【0082】

１…植物栽培用ランプ、２…赤色発光素子、２ａ…赤色素子群、３…青色発光素子、３ａ…青色素子群、１１、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ…光照射部。

【図1】

【図2】