特許 7091342 植物栽培方法、及び植物栽培装置

(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】

(24)【登録日】2022-06-17

(45)【発行日】2022-06-27

(54)【発明の名称】植物栽培方法、及び植物栽培装置

(51)【国際特許分類】

   A01G 7/00 20060101AFI20220620BHJP

   A01G 13/02 20060101ALI20220620BHJP

   A01G 9/20 20060101ALI20220620BHJP

   A01G 9/14 20060101ALI20220620BHJP

【ＦＩ】

A01G7/00 601C

A01G13/02 B

A01G9/20 B

A01G9/14 S

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2019535706

(86)(22)【出願日】2018-08-08

(86)【国際出願番号】 JP2018029818

(87)【国際公開番号】W WO2019031559

(87)【国際公開日】2019-02-14

【審査請求日】2021-04-14

(31)【優先権主張番号】P 2017153544

(32)【優先日】2017-08-08

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】399122147

【氏名又は名称】ＡＧＣグリーンテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】特許業務法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】梶山 博司

【審査官】竹中 靖典

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－１５２０５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１０３９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－３９７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１１／０５２４６２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ０１Ｇ ７／００

Ａ０１Ｇ １３／０２

Ａ０１Ｇ ９／１４ － ９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

呼吸によって放出する二酸化炭素の量よりも、光合成によって吸収する二酸化炭素の量の方が多い成長期間と、
光合成によって吸収する二酸化炭素の量よりも、呼吸によって放出する二酸化炭素の量の方が多い休息期間とを交互に設け、
植物を成長させる植物栽培方法であって、
前記休息期間では、栽培対象の前記植物に照射される光の光強度が光補償点の光強度よりも小さい暗期間と、波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の青色光が前記光補償点の光強度よりも小さい強度で照射される明期間と、が交互に設けられ、
前記暗期間と前記明期間との繰り返しの１周期の時間Ｔを２μｓ以上５００μｓ以下にし、
前記１周期の時間Ｔに対する前記明期間の時間ΔＴのデューティ比（ΔＴ／Ｔ）を２０％以下にし、
前記青色光の光合成光量子束密度を、０．００１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以上４．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以下にする植物栽培方法。

【請求項2】

夜間において、栽培対象の植物に照射される光の光強度が光補償点の光強度よりも小さい暗期間と、波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の青色光が照射される明期間とを交互に設け、
前記暗期間と前記明期間との繰り返しの１周期の時間Ｔを２μｓ以上５００μｓ以下にし、
前記１周期の時間Ｔに対する前記明期間の時間ΔＴのデューティ比（ΔＴ／Ｔ）を２０％以下にし、
前記青色光の光合成光量子束密度を、０．００１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以上４．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以下にする植物栽培方法。

【請求項3】

前記青色光の光合成光量子束密度を、１．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以下にする請求項１又は２に記載の植物栽培方法。

【請求項4】

前記暗期間では、前記植物に波長６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の赤色光が照射されないようにする請求項１又は２に記載の植物栽培方法。

【請求項5】

前記青色光が、ＬＥＤ光源から出射される光である請求項１～４のいずれか一項に記載の植物栽培方法。

【請求項6】

前記成長期間に前記植物に照射する光は、太陽光又は人工光源からの連続照射光である請求項１に記載の植物栽培方法。

【請求項7】

前記人工光源が、ＬＥＤ光源又は蛍光灯である請求項６に記載の植物栽培方法。

【請求項8】

前記植物に光を照射しない非照射期間を設ける請求項１～７のいずれか一項に記載の植物栽培方法。

【請求項9】

植物に光を照射する光照射部と、
前記光照射部を、請求項１～８のいずれか一項に記載の植物栽培方法に基づいて点灯駆動する照射光制御部と、
を備える植物栽培装置。

【請求項10】

前記植物の栽培床を覆い、透光性を有する保護部材をさらに備える請求項９に記載の植物栽培装置。

【請求項11】

植物が植えられている栽培床と、
前記栽培床に向けて光を照射する光照射部と、
前記光照射部を、請求項１～８のいずれか一項に記載の植物栽培方法に基づいて点灯駆動する照射光制御部と、
栽培床を覆って栽培空間を形成し、太陽光を透過させるハウス栽培用のフィルムと、
を備える植物栽培装置。

【請求項12】

前記フィルムが、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボネートからなる群から選択される少なくとも１種を含む請求項１１に記載の植物栽培装置。

【請求項13】

前記フッ素樹脂が、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリフッ化ビニル、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、エチレン－テトラフルオロエチレン系共重合体、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、パーフルオロ（アルキルビニルエール）－テトラフルオロエチレン系共重合体からなる群から選択される少なくとも１種である請求項１２に記載の植物栽培装置。

【請求項14】

植物が植えられている栽培床と、
前記栽培床に光を照射する光照射部と、
前記光照射部を、請求項１～８のいずれか一項に記載の植物栽培方法に基づいて点灯駆動する照射光制御部と、
栽培床を覆って建造された栽培室と、
を備える植物栽培装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、植物の成長を促進させる植物栽培方法、及び植物栽培装置に関する。

【背景技術】

【0002】

植物の露地栽培及びハウス栽培においては、季節や天候によっては光合成に必要な光エネルギーが十分に得られず、植物の成長速度が低下することがある。一方、人工光を用いる植物工場栽培では、光エネルギーを最適値に近づけられるが、光源の導入コストやランニングコストが大きく、採算面の問題が指摘されている。そのため、植物の露地栽培、ハウス栽培、植物工場栽培における植物の成長速度を促進できる光源と光照射方法の開発が望まれている。

【0003】

人工光源を用いる植物栽培方法として、青色と赤色のＬＥＤ光を交互に照射して植物の成長速度を向上させる技術が特許文献１に開示されている。特許文献１には、赤色ＬＥＤ光を植物に照射するステップと、青色ＬＥＤ光を植物に照射するステップとを一定期間内に交互に繰り返すことで、植物の成長が促進されると記載される。この方法では、赤色ＬＥＤ光と青色ＬＥＤ光とを同時に照射する場合よりも、植物の成長速度が増加すると報告されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】国際公開第２０１３／０２１９５２号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の方法は、葉の生理障害が発生しやすい、収穫後に萎れやすい、交互に光強度の大きい赤色の光と青色の光が照射されていることによる作業者の心理的負担が増大する、光強度の大きい光を照射するためにランニングコストが大きい、という問題がある。

【0006】

本発明は、葉の生理障害が発生しにくく、収穫後に萎れにくく、作業者の心理的負担が小さく、ランニングコストが小さく、かつ、植物の成長を促進できる植物栽培方法、及び植物栽培装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、以下の構成を有する植物栽培方法、及び植物栽培装置を提供する。
（１） 呼吸によって放出する二酸化炭素の量よりも、光合成によって吸収する二酸化炭素の量の方が多い成長期間と、
光合成によって吸収する二酸化炭素の量よりも、呼吸によって放出する二酸化炭素の量の方が多い休息期間とを交互に設け、
植物を成長させる植物栽培方法であって、
前記休息期間では、栽培対象の前記植物に照射される光の光強度が光補償点の光強度よりも小さい暗期間と、波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の青色光が前記光補償点の光強度よりも小さい強度で照射される明期間と、が交互に設けられ、
前記暗期間と前記明期間との繰り返しの１周期の時間Ｔを２μｓ以上５００μｓ以下にし、
前記１周期の時間Ｔに対する前記明期間の時間ΔＴのデューティ比（ΔＴ／Ｔ）を２０％以下にし、
前記青色光の光合成光量子束密度を、０．００１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以上４．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以下にする植物栽培方法。
（２） 夜間において、栽培対象の植物に照射される光の光強度が光補償点の光強度よりも小さい暗期間と、波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の青色光が照射される明期間とを交互に設け、
前記暗期間と前記明期間との繰り返しの１周期の時間Ｔを２μｓ以上５００μｓ以下にし、
前記１周期の時間Ｔに対する前記明期間の時間ΔＴのデューティ比（ΔＴ／Ｔ）を２０％以下にし、
前記青色光の光合成光量子束密度を、０．００１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以上４．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以下にする植物栽培方法。
（３） 前記青色光の光合成光量子束密度を、１．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以下にする（１）又は（２）に記載の植物栽培方法。
（４） 前記暗期間では、前記植物に波長６００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の赤色光が照射されないようにする（１）又は（２）に記載の植物栽培方法。
（５） 前記青色光が、ＬＥＤ光源から出射される光である（１）～（４）のいずれか一つに記載の植物栽培方法。
（６） 前記成長期間に前記植物に照射する光は、太陽光又は人工光源からの連続照射光である（１）に記載の植物栽培方法。
（７） 前記人工光源が、ＬＥＤ光源又は蛍光灯である（６）に記載の植物栽培方法。
（８） 前記植物に光を照射しない非照射期間を設ける（１）～（７）のいずれか一つに記載の植物栽培方法。
（９） 植物に光を照射する光照射部と、
前記光照射部を、（１）～（８）のいずれか一つに記載の植物栽培方法に基づいて点灯駆動する照射光制御部と、
を備える植物栽培装置。
（１０） 前記植物の栽培床を覆い、透光性を有する保護部材をさらに備える（９）に記載の植物栽培装置。
（１１） 植物が植えられている栽培床と、
前記栽培床に向けて光を照射する光照射部と、
前記光照射部を、（１）～（８）のいずれか一つに記載の植物栽培方法に基づいて点灯駆動する照射光制御部と、
栽培床を覆って栽培空間を形成し、太陽光を透過させるハウス栽培用のフィルムと、
を備える植物栽培装置。
（１２） 前記フィルムが、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボネートからなる群から選択される少なくとも１種を含む（１１）に記載の植物栽培装置。
（１３） 前記フッ素樹脂が、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリフッ化ビニル、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、エチレン－テトラフルオロエチレン系共重合体、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、パーフルオロ（アルキルビニルエール）－テトラフルオロエチレン系共重合体からなる群から選択される少なくとも１種である（１２）に記載の植物栽培装置。
（１４） 植物が植えられている栽培床と、
前記栽培床に光を照射する光照射部と、
前記光照射部を、（１）～（８）のいずれか一つに記載の植物栽培方法に基づいて点灯駆動する照射光制御部と、
栽培床を覆って建造された栽培室と、
を備える植物栽培装置。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、葉の生理障害が発生しにくく、収穫後に萎れにくく、作業者の心理的負担が小さく、ランニングコストが小さく、かつ、植物の成長を促進できる植物栽培方法、及び植物栽培装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】連続光を照射する場合の光－光合成曲線の一例を示すグラフである。

【図2】光照射のタイミングチャートの一例を示す説明図である。

【図3】植物栽培装置の概略構成図である。

【図4】青色パルス光強度の時間変化を示す説明図である。

【図5】試験例１における光照射部と栽培床のレタスの配置とを示す説明図である。

【図6】レタスの葉を照射条件毎に示す写真である。

【図7】ヒトエグサの成長を栽培日数に対する質量で示した試験結果のグラフである。

【図8】ユーグレナの成長を栽培日数に対するクロロフィルａ濃度で示した試験結果のグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。
〔植物栽培方法〕
本発明の植物栽培方法においては、呼吸によって放出する二酸化炭素の量よりも、光合成によって吸収する二酸化炭素の量の方が多い成長期間と、光合成によって吸収する二酸化炭素の量よりも、呼吸によって放出する二酸化炭素の量の方が多い休息期間とを交互に設け、植物を成長させる。成長期間と休息期間とが切り替わるときは、植物の光合成による二酸化炭素吸収量（酸素放出量）と、植物の呼吸による二酸化炭素放出量（酸素吸収量）とが等しくなる。この点は「光補償点」と呼ばれる。

【0011】

成長期間では、植物に連続照射光を照射する。
休息期間では、栽培対象の前記植物に照射される光の光強度が光補償点の光強度よりも小さい暗期間と、波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の青色光が光補償点の光強度よりも小さい強度で照射される明期間とを交互に設ける。これによって植物の光合成光利用効率を高められ、十分な成長促進効果が得られる。
ここでいう暗期間とは、植物に光を照射しない、又は４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の波長の青色光を除く光を、光補償点の光強度よりも小さい光強度で照射する期間である。光を照射しない期間は植物にとって細胞修復等に必要な期間となるので植物に光を照射しないことがより好ましい。
言い換えると休息期間では、植物に青色パルス光を照射するパルス光照射期間と、植物に一切光を照射しない非照射期間とを設けることになる（図２参照）。ここで、青色パルス光とは、青色光源を用いて、光照射しない期間と光照射する期間がある光を意味する。つまり、パルス光照射期間では、青色光がオンとなる明期間と、青色光がオフとなる暗期間とが交互に設けられる。これによって植物の光合成光利用効率を高められ、十分な成長促進効果が得られる。

【0012】

明期間では、栽培対象の植物に波長４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下の青色光を、光補償点の光強度よりも小さい強度で照射する。

【0013】

本発明の植物栽培方法では、暗期間と明期間との繰り返しの１周期の時間Ｔを２μｓ以上５００μｓ以下にし、１周期の時間Ｔに対する明期間の時間ΔＴ（単一パルスのパルス幅）のデューティ比（ΔＴ／Ｔ）を２０％以下にする。

【0014】

さらに、明期間で照射する青色パルス光の光合成光量子束密度（以下、「ＰＰＦＤ」とも記す。）を、０．００１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以上４．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以下にする。

【0015】

（植物の成長期間と休息期間）
図１に、植物に連続して光を照射する場合の光－光合成曲線の一例を示す。図示例のグラフの横軸は、光合成光量子束密度ＰＰＦＤであり、縦軸は、植物の光合成による二酸化炭素吸収量と、植物の呼吸による二酸化炭素放出量との差で決まる植物周辺の二酸化炭素濃度である。前記植物周辺の二酸化炭素濃度は光合成速度と相関関係にある。光合成速度が速くなるほど二酸化炭素の吸収量が多くなるので、その結果、二酸化炭素濃度が低くなる。

【0016】

光－光合成曲線からわかるように、ある光強度以上では光合成が飽和する。この光合成が飽和する光強度は「光飽和強度」と呼ばれる。光飽和強度までの範囲では、光強度が強くなると光合成が活発となり、植物周辺の二酸化炭素濃度が減少する。この状態では、光合成が呼吸よりも優勢となり、呼吸によって放出する二酸化炭素量よりも、光合成によって吸収する二酸化炭素量の方が多くなる。この状態が植物にとっての成長期間である。

【0017】

逆に、光強度が小さくなると、光合成が低調となり植物周辺の二酸化炭素濃度が増加する。この状態では、光合成が呼吸よりも劣勢となり、光合成によって吸収する二酸化炭素量よりも、呼吸によって放出する二酸化炭素量の方が多くなる。この状態が植物にとっての休息期間である。

【0018】

植物は、昼間は光合成と呼吸を同時に行い、光がない夜間は呼吸のみを行っている。

【0019】

照射光のＰＰＦＤが光補償点より小さい領域は植物の休息期間であり、光補償点より大きい領域は植物の成長期間となる。この光補償点は、植物の種類によって異なる。

【0020】

（栽培対象の植物への光照射）
本発明の植物栽培方法では、休息期間において、植物に太陽光、又はＬＥＤ光源や蛍光灯等からの連続照射光が照射されていない場合、又はそれらの照射光のＰＰＦＤが光補償点以下の場合に、特定の青色パルス光を植物に照射することで、植物の成長速度を向上させている。

【0021】

青色パルス光は、葉厚の成長、葉幅拡大に効果があるが、一方で徒長抑制効果もある。朝日に多く含まれている赤色は、植物の睡眠を終わらせる作用があるので、赤色を含まない青色のみのパルス光は、植物にとっての夜間環境保持に効果がある。青色と赤色のパルス光を比べた場合、青色パルス光を単独で照射した方が植物の成長効果は高い。このため、休息期間においては、積極的に赤色光が照射されないようにするのが好ましいが、やむを得ず漏れ出る赤色光がある場合には、その光強度の程度によっては許容できる。

【0022】

ここで、一例として、ＰＰＦＤを１．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１とした場合の植物の成長効果を、連続照射光を照射する場合と、パルス光を照射する場合とで比較する。昼間の連続照射光の照射では、少なくともＰＰＦＤが１０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１の光が照射される。しかし、パルス光を照射する場合、昼間と同じＰＰＦＤでは光強度が大きくなりすぎ、植物の成長によくない影響が出る可能性がある。そこで、パルス光のＰＰＦＤを、上記した最低のＰＰＦＤの１／１０、即ち、１．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１にした。

【0023】

植物による光合成の光吸収は、およそ１ｆｓ以内に完了することが知られているが、このような極短パルス光を植物全体に均一照射することは困難である。そのため、パルス光については、パルス幅ΔＴを１．０μｓ、パルス間隔の時間Ｔを２０μｓ、デューティ比（ΔＴ／Ｔ）を５％の場合を例に、その光照射の効果を説明する。

【0024】

植物の光合成による光吸収は、パルス幅ΔＴ以内に完了する。したがって、連続照射光とパルス光の照射による植物の光合成量は、パルス幅ΔＴの間に照射される光子数に比例する。以下、光照射面積１平方メートル（１ｍ^２）におけるパルス光の効果を求める。

【0025】

ＰＰＦＤが１．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１、パルス幅ΔＴが１．０μｓ、デューティ比（ΔＴ／Ｔ）が５％の光を照射する場合、照射時間２０μｓで照射される光の光子数は、連続照射光、パルス光ともに１．２×１０^１３個である。パルス光の照射時間（パルス幅ΔＴ）を１μｓに限ると、デューティ比は５％であるので、パルス光の場合は連続照射光の２０倍の密度で光子が照射される。

【0026】

植物の光合成は、光化学系II（Ｐ６８０）の光吸収から、光化学系Ｉ（Ｐ７００）の光吸収への移行時間は２００μｓ程度である。そのため、光合成の光利用効率は、青色パルス光の照射間隔が２００μｓ付近の時に大きくなると考えられるが、パルス間隔の時間Ｔを２０μsとすることで、光化学系Ｉの光吸収を逃さず行えるようになる。

【0027】

（青色パルス光照射の効果）
休息期間に青色パルス光を照射することの効果として、次の事項が考えられる。
（１）植物の光合成速度は、照射される光の光子数に比例する。パルス光の照射では、連続照射光の場合と比較して短時間で２０倍の光子を植物に照射できる。その結果、植物の光合成速度も２０倍になり、植物の成長速度が向上する。植物にパルス光を照射することは、植物の光合成速度を向上させるだけでなく、夜間環境を保持することにも効果がある。

【0028】

（２）光がない夜間に青色パルス光を植物へ照射する場合であっても、青色パルス光のデューティ比を小さくすることで、植物にとって夜間と同じ環境を保持できる。これにより、植物が夜間に行っている解糖と糖の転流に大きな影響が及ぶことはない。

【0029】

（３）光がない夜間に青色パルス光を植物に照射することで、本来であれば植物に糖が合成されない夜間に、青色光により光合成が行われることで、植物に糖が補充される。これにより、植物にとっては糖が枯渇しないので、成長が促進される。また、昼間の連続光照射で蓄積された糖の転流を促進する効果や、夜間から昼間に移行した際の連続光照射開始時における光合成を促進する効果、光合成に不可欠なクロロフィルaを増加させる効果が期待できる。

【0030】

図２に、光照射のタイミングチャートの一例を示す。
成長期間では、太陽光、又はＬＥＤ光源や蛍光灯等の人工光源からの光（連続照射光）を、任意の時間継続して植物に照射する。この例は、屋内配置された栽培床の照射パターンであり、図２においては、１日を８時間毎の期間に区切り示している。つまり、図中の時間値は実際の時刻ではなく、単に期間の区分を定義するための値である。図示のように、０時～８時の期間（成長期間）は、赤色、緑色、青色のＬＥＤ光による連続照射光を照射する。それぞれの連続照射光のＰＰＦＤは、光補償点より大きい。

【0031】

植物へ連続照射光を照射する成長期間が完了したら、次に、休息期間に移る。休息期間では、前述したように、青色パルス光を照射するパルス光照射期間と、非照射期間とを設ける。成長期間の連続照射光の照射終了時から、休息期間の青色パルス光の照射開始時までの間は、任意の時間を空けてもよいが、空けなくてもよい。

【0032】

休息期間のパルス照射期間は８時～１６時、非照射期間は１６時～２４時としているが、これに限らず各期間は増減可能である。

【0033】

植物が葉物野菜の場合には、明期間で照射する青色パルス光は、波長が４００ｎｍ以上５００ｎｍ以下で、ピーク波長が４５０ｎｍ付近にあることが望ましい。青色パルス光のパルス幅は、できるだけ短い方が植物の光合成の光吸収タイミング（例えば２００～５００μｓ毎）と効率よく同期でき、植物の成長が促進されやすい。

【0034】

ここで、休息期間に照射する青色パルスの明期間と暗期間との繰り返しの１周期の時間Ｔは、２μｓ以上５００μｓ以下にする。時間Ｔの下限値は６．６μｓが好ましい。時間Ｔを上記範囲にすることで、植物の成長促進効果を高められる。

【0035】

また、青色パルス光は、明期間と暗期間との繰り返しの１周期の時間Ｔに対する明期間の時間ΔＴのデューティ比ΔＴ／Ｔを、２０％以下にする。デューティ比ΔＴ／Ｔを上記範囲にすることで、植物の成長速度を早めることができる。

【0036】

そして、青色パルス光のＰＰＦＤは、０．００１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以上４．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以下にする。青色パルス光のＰＰＦＤの上限値は１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１が好ましい。青色パルス光のＰＰＦＤが上記範囲の上限を超えると、植物の成長の促進効果が小さくなり、場合によっては葉が萎れる等、成長への寄与は認められない。

【0037】

〔植物栽培装置〕
図３に植物栽培装置の概略構成図を示す。
本発明の植物栽培装置１０は、水耕又は土耕用の栽培床１１と、栽培床１１に向けて光を照射する光照射部１３と、光照射部１３を点灯駆動する照射光制御部１５とを備える。また、植物栽培装置１０は、栽培床１１を覆って栽培室を形成する保護部材１７を有していてもよい。

【0038】

光照射部１３は、所定の時間内で連続点灯する連続照射光源１９と、パルス光を出射するパルス光源２１とを有する。連続照射光源１９は、例えば、ＬＥＤ、蛍光灯、プラズマランプ、水銀灯、白熱電球、メタルハライドランプ、ナトリウムランプ、無電極ランプ等の人工光源が用いられる。

【0039】

なお、連続照射光として太陽光を使用する場合には、光照射部１３は所定の時間内で連続点灯する連続照射光源１９は有しないか、有したとしても点灯させない。

【0040】

パルス光源２１は、例えば、ＬＥＤ、ＥＬ、レーザ等の青色光を出射可能で、パルス点灯制御が容易な光源が用いられる。また、パルス光源２１は、連続発光する光源の光路途中にシャッタを設け、シャッタによりパルス光にする構成であってもよい。また、白色光光源に波長制限フィルタを取り付けて青色光を出射する構成にしてもよい。

【0041】

光照射部１３は、保護部材１７の天井面や側壁の上方、又は栽培床１１に設置された柱の上方等に設置され、照射光制御部１５からの指令に応じて栽培床１１を照明する。光照射部１３は、複数の光源を備え、それぞれの光源を異なる位置で、かつ、照射角度を異ならせて配置することが好ましい。これにより、栽培床１１の植物に均一に光照射でき、場所による成長ムラを抑制できる。

【0042】

照射光制御部１５は、前述した植物栽培方法に基づいて光照射部１３を点灯駆動する。光照射部１３が複数の光源を備える場合には、照射光制御部１５は、各光源を同期させて点灯することが好ましい。また、栽培床１１を複数のブロックに区切り、それぞれのブロックで個別に制御する場合には、ブロック単位で光源を同期させてもよく、全ブロックの光源を同期させて点灯しもよい。各光源を同期させることで、植物に照射するパルス光のデューティ比を正確に維持できる。

【0043】

この植物栽培装置１０は、一般家庭で手軽に家屋内にて栽培するための小型栽培キットから、農業用ハウス、建造された栽培室を有する植物工場等の大型のものまで好適に適用できる。

【0044】

次に、本発明の植物栽培装置１０を農業用ハウスに適用した構成例を説明する。
農業用ハウスとは、以下に説明する透光性を有するフィルムがハウス全面に展張された農業用ビニールハウスのほか、ガラス窓の内側の全面にフィルムが伸ばし拡げられた農業用ガラスハウスとすることもできる。農業用ガラスハウスにおいては、ハウス内の栽培空間における水分を含んだ空気が、フィルムを透過して、ガラス窓とガラス窓の骨組み部分との隙間を通じてハウス外に出る。そのため、農業用ガラスハウスにおいても、ハウス内が高温多湿になることを抑制できる。なお、上記した「透光性」とは、昼間に植物を育てるのに必要な光を通すことを意味する。

【0045】

上記した農業用ハウス等のハウス栽培用に用いるフィルム（以下、「農業用フィルム」とも記す。）は、フッ素樹脂、ポリエチレン、ポリプロレン、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボネートからなる群から選択される少なくとも１種を含む。

【0046】

フッ素樹脂としては、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリクロロトリフルオロエチレン、ポリヘキサフルオロプロピレン、ポリフッ化ビニル、フッ化ビニリデン－テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、エチレン－テトラフルオロエチレン系共重合体（ＥＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、パーフルオロ（アルキルビニルエール）－テトラフルオロエチレン系共重合体等が挙げられる。フッ素樹脂は、１種であっても２種以上であってもよい。

【0047】

フッ素樹脂としては、低コストで、低温成形性に優れ、強度が高いフィルムが得られやすい点から、ＥＴＦＥ、テトラフルオロエチレン－ヘキサフルオロプロピレン系共重合体、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）－テトラフルオロエチレン系共重合体が好ましく、ＥＴＦＥが特に好ましい。

【0048】

農業用フィルムは、耐候性に優れる点から、紫外線吸収剤を更に含有することが好ましい。紫外線吸収剤としては、公知のものが使用でき、例えば、酸化セリウム、酸化亜鉛、酸化鉄等の無機紫外線吸収剤や、市販の有機紫外線吸収剤が挙げられる。紫外線吸収剤は、１種であっても２種以上であってもよい。

【0049】

農業用フィルムが紫外線吸収剤を含有する場合、農業用フィルムの１００質量部に対する紫外線吸収剤の含有量は、０．４～５質量部が好ましく、０．５～３質量部が特に好ましい。紫外線吸収剤の含有量が前記範囲の下限値以上であれば、耐候性に優れる。紫外線吸収剤の含有量が前記範囲の上限値以下であれば、ヘーズが高くなりすぎず、農業用ハウス内に光を充分に採り込める。

【0050】

農業用フィルムは、片方の表面に凹凸を有するフィルムであってもよい。農業用ハウスにおいて、凹凸を有する面（以下、「凹凸面」とも記す。）がハウス内に向くように適用することが好ましい。

【0051】

農業用フィルムの厚さは、２５～５００μｍが好ましく、５０～２５０μｍが特に好ましい。農業用フィルムの厚さが前記範囲の下限値以上であれば、充分な強度が得られやすい。農業用フィルムの厚さが前記範囲の上限値以下であれば、透過性に優れ、また施工時のハンドリングに優れる。

【0052】

農業用フィルムのハウス内に向く面には流滴材を塗工してもよい。流滴材としては、特に限定されず、公知のものを使用できる。例えば、シリカ微粒子やアルミナ微粒子等の無機微粒子等が挙げられる。

【0053】

農業用フィルムのハウス内に向く面には、流滴材の塗工性を高めるために表面処理を施してもよい。表面処理としては、特に限定されず、例えば、プラズマ処理、オゾン処理、火炎処理、化成処理、プライマー処理等が挙げられ、例えばプラズマ処理した上に更にプライマー処理を施してもよい。プライマー処理としては、例えば、シランカップリング剤の塗工等が挙げられる。

【実施例】

【0054】

以下、実施例によって本発明を詳細に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。なお、試験例１～試験例１０の各照射条件の実施例／比較例の対応関係は以下のとおりである。
［実施例］ ［比較例］
――――――――――――――――――――――――――
試験例１： ４Ａ，６Ａ １Ａ～３Ａ，５Ａ
試験例２： １Ｂ～５Ｂ ６Ｂ
試験例３： １Ｃ，２Ｃ ３Ｃ
試験例４： １Ｄ～５Ｄ ６Ｄ
試験例５： ２Ｅ １Ｅ
試験例６： １Ｆ，３Ｆ ２Ｆ，４Ｆ
試験例７： ２Ｇ～４Ｇ １Ｇ
試験例８： ２Ｈ，３Ｈ １Ｈ
試験例９： ２Ｉ １Ｉ
試験例１０：２Ｊ １Ｊ
――――――――――――――――――――――――――

【0055】

各試験例の説明においては、以下に列記する項目の照射光の設定条件を満たすか否かを、合わせて記している。
――――――――――――――――――――――――――――――――――
設定条件１：成長期間を有すること。
設定条件２：休息期間を有すること。
設定条件３：成長期間と休息期間が交互に設けられていること。
設定条件４：成長期間中は連続照射光のみが照射されること。
設定条件５：休息期間には暗期間が設けられていること。
設定条件６：休息期間には明期間が設けられていること。
設定条件７：休息期間中の青色パルス光の周期が２μ以上５００μｓ以下であること。
設定条件８：休息期間中の青色パルス光のデューティ比が２０％以下であること。
設定条件９：青色光のＰＰＦＤが０．００１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以上４．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以下であること。
――――――――――――――――――――――――――――――――――

【0056】

［試験例１］
水耕栽培によりレタスを栽培した。レタスに連続照射光としてＬＥＤの青色光、赤色光を照射した場合と、パルス光としてＬＥＤの青色のパルス光を併用して照射した場合について、レタスの葉の成長度を測定した。葉の成長は、後述の方法により葉の総質量比、葉の面積比を測定して評価した。栽培環境は、気温２２℃、湿度４０～５０％であり、二酸化炭素の補充はしなかった。液肥は、ハイポネックス（登録商標：ハイポネックスジャパン社製の液体肥料）を１０００倍に希釈して使用した。

【0057】

図４に青色パルス光の光強度の時間変化を示す。青色パルス光が植物に照射されているパルス照射期間のうち、青色光が照射されている期間を明期間（パルス幅ΔＴ）とし、照射されていない期間を暗期間とする（図２参照）。本試験例では、ΔＴを２μｓ、ΔＴと暗期間とを合わせた１周期の時間Ｔを２０μｓとして青色光をレタスに繰り返し照射した。

【0058】

表１に、連続照射光源とパルス光源の照射条件とレタスの成長結果を示す。

【0059】

【表1】

【0060】

照射光制御部により、ＬＥＤ光源からの青色光、赤色光の光強度を、それぞれ独立に制御した。青色光のピーク波長は４５０ｎｍ、赤色光のピーク波長は６６０ｎｍであった。レタスが最も大きく成長できるＰＰＦＤは、（赤色，青色）＝（４８，８）（単位：μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１）であったので、この照射条件での成長を基準（照射条件１Ａ）にして、他の照射条件（照射条件２Ａ～６Ａ）を決定した。

【0061】

即ち、赤色光のＰＰＦＤを固定して、青色光のＰＰＦＤを複数種の強度に設定した。ここでは、赤色光のＰＰＦＤを６００～７００ｎｍの波長範囲で計測し、青色光のＰＰＦＤを４００～５００ｎｍの波長範囲で計測した。青色光のピーク波長は４５０ｎｍであった。

【0062】

まず、レタスの種を播種して７日後に水耕栽培に植え替えた。播種後４２日後の葉の面積と総質量を計測した。葉の面積は、最も外側の葉の面積と株全体の質量から推定して求めた。

【0063】

図５に、試験例１に用いた光照射部と、レタスの配置を示す。栽培床である水耕栽培槽２３に、任意の間隔でレタス２５を配置した。赤色光と青色光を出射可能な連続照射光源２７と、青色パルス光を出射するパルス光源２９とを、レタス２５の上方に交互に配置した。連続照射光源２７とパルス光源２９は、いずれもＬＥＤ光源を用いている。

【0064】

連続照射光源２７とパルス光源２９は、不図示の照射光制御部からの指令によって、それぞれ独立して点灯駆動される。

【0065】

照射対象の植物（レタス）の葉の面積と総質量を測定し、基準となる葉面積である基準面積値と基準となる総質量を設定した。表中の「葉面積比」と［総質量比］は、（１）式、（２）式により算出した。

【0066】

（葉面積比）＝（面積測定値）／（基準面積値）・・・（１）
（総質量比）＝（測定総質量）／（基準総質量）・・・（２）

【0067】

基準となる葉面積及び総質量は、照射条件１Ａの場合の葉面積及び総質量とした。

【0068】

照射条件１Ａ～６Ａでは、連続照射光を６時から１８時までの１２時間照射した。照射条件ｌＡでは、赤色と青色の連続照射光のＰＰＦＤは、それぞれ４８μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１と８．３μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１であり、青色パルス光は照射していない。

【0069】

照射条件２Ａでは、赤色の連続照射光と、青色パルス光（ＰＰＦＤ：０．１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１）を６時から１８時まで照射した。この場合のレタスの成長結果は、照射条件１Ａとほぼ同じ葉面積比と総質量比になった。これにより、青色パルス光は、連続照射光である青色光の１／８．３の光強度で、同等の成長効果があることがわかった。

【0070】

照射条件３Ａでは、連続照射光として赤色光及び青色光と、青色パルス光とを同時に照射した。この場合、葉面積比は０．７０、総質量比は０．６７であった。この結果は、連続照射光と青色パルス光との同時照射は、レタス成長を抑制することを示している。

【0071】

照射条件４Ａでは、連続光照射後に青色パルス光を８時間照射した。この場合、葉面積比は１．２４、総質量比は１．５０であった。連続照射光が消えている時間帯に、ＰＰＦＤが０．１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１の青色パルス光を照射すると、レタスの成長が最も促進された。

【0072】

照射条件５Ａでは、照射条件４Ａから青色パルス光の照射を除いた照射条件で試験を行った。その結果、葉面積比は０．８２、総質量比は０．８８であった。照射条件３Ａ，４Ａ，５Ａを比較すると、連続照射光の照射期間外における青色パルス光の照射は、レタスの成長に効果があると結論できる。

【0073】

照射条件６Ａでは、照射条件１Ａの連続照射光の照射に加え、青色パルス光を２４時間照射した。その結果、葉面積比と総質量比は、照射条件１Ａよりも共に１０％程度少なくなった。この場合の、成長期間における連続照射光と青色パルス光との同時照射は、レタスの成長を抑制する作用を示している。一方で、連続照射光がない休息期間の時間帯での青色パルス光の照射は、レタスの成長を促進する作用があり、双方の作用が打ち消し合うことで、照射条件１Ａと同程度の成長になったと推定できる。

【0074】

図６に、照射条件１Ａ～６Ａで光を照射した場合の、レタスの葉をそれぞれ示す写真を示す。この写真では、レタスの葉の部分を白く表示してある。
照射条件１Ａを基準にすると、照射条件４Ａは葉の長さ、幅ともに大きいことがわかる。

【0075】

この場合の照射光の設定条件の適否状態は下記のとおりである。
・照射条件１Ａ：設定条件１～４のみ満たす。
・照射条件２Ａ：設定条件１～３のみ満たす。
・照射条件３Ａ：設定条件１～３のみ満たす。
・照射条件４Ａ：設定条件１～９の全てを満たす。
・照射条件５Ａ：設定条件１～３のみ満たす。
・照射条件６Ａ：設定条件４のみ満たさない。

【0076】

［試験例２］
次に、連続照射光と青色パルス光を、表１の照射条件と同じ強度と照射時間帯で照射し、青色パルス光のデューティ比を２～３０％の範囲で変えてレタスを栽培した。その場合のレタスの成長結果を表２に示す。

【0077】

【表2】

【0078】

表２の成長結果によると、青色パルス光のデューティ比が２～２０％の範囲では同程度の成長であったが、３０％では葉の総質量比が大きく減少した。これにより、青色パルス光のデューティ比は２～２０％の範囲がレタスの成長に適していることがわかった。

【0079】

この場合の照射光の設定条件の適否状態は下記のとおりである。
・照射条件１Ｂ～５Ｂ：設定条件１～９の全てを満たす。
・照射条件６Ｂ：設定条件８のみ満たさない。

【0080】

［試験例３］
次に、連続照射光とパルス光（青色、赤色）を表１の照射条件４Ａと同じ強度と照射時間帯で照射し、さらにパルス光のデューティ比を１０％に固定し、青色パルス光と赤色パルス光との割合を変えてレタスを栽培した。その場合のレタスの成長結果を表３に示す。

【0081】

【表3】

【0082】

表３の成長結果によると、赤色パルス光が加わると総質量は１０～２０％程度減少した。これにより、青色パルス光のみの方が、大きな成長効果が得られることがわかった。また、青色パルス光のＰＰＦＤが０．０５μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１であると、葉の総質量が１０％減少したことから、青色パルス光のＰＰＦＤの下限は０．１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１が好ましいことを確認した。

【0083】

この場合の照射光の設定条件の適否状態は下記のとおりである。
・照射条件１Ｃ，２Ｃ：設定条件１～９の全てを満たす。
・照射条件３Ｃ：設定条件６，９のみ満たさない。

【0084】

［試験例４］
次に、連続照射光と青色パルス光を、表１の照射条件４Ａと同じ強度にして、同じ照射時間帯で照射し、さらに青色パルス光のデューティ比を１０％に固定して、青色パルス光の強度を変更した照射条件で、レタスを栽培した。その場合のレタスの成長結果を表４に示す。

【0085】

【表4】

【0086】

表４の成長結果によると、照射条件６Ｄの青色パルス光のＰＰＦＤが５．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以上の場合では、レタスの成長が著しく減少し、照射条件５Ｄの４．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１の場合、照射条件４の１．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１の場合では、基準である照射条件１Ａと同等の成長であった。これにより、レタスを良好に成長させるには、青色パルス光のＰＰＦＤは４．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以下であり、１．０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１以下が好ましいことがわかった。

【0087】

また、青色パルス光のＰＰＦＤを０．００１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１とした照射条件２Ｄも、照射条件３Ｄ～５Ｄの場合と同等であった。

【0088】

この場合の照射光の設定条件の適否状態は下記のとおりである。
・照射条件１Ｄ～５Ｄ：設定条件１～９の全てを満たす。
・照射条件６Ｄ：設定条件６，９のみ満たさない。

【0089】

［試験例５］
次に、レタスの水耕栽培を、蛍光灯による連続照射（８時間）のみの照射条件と、蛍光灯による連続照射（８時間）＋青色パルス光照射（６時間）の照射条件との２条件で実施した。
蛍光灯による連続照射光と青色パルス光との照射条件と、レタスの栽培結果を表５に示す。

【0090】

【表5】

【0091】

水耕栽培に使用した青色パルス光の明期間のパルス幅ΔＴは２μｓ、１周期の時間Ｔは２０μｓであった。蛍光灯の各ＰＰＦＤは、赤色光については６００～７００ｎｍ、緑色光については５００～６００ｎｍ、青色光については４００～５００ｎｍの各波長範囲で計測した。

【0092】

栽培環境は、気温２２℃、湿度４０～５０％で、二酸化炭素の補充はしなかった。液肥は、ハイポネックス（登録商標：ハイポネックスジャパン社製の液体肥料）４ｍＬを１０００倍に希釈した水溶液を用いた。

【0093】

レタスの種を播種して７日後に水耕栽培に植え替えた。播種後４２日後の葉の面積と質量を計測した。穂の面積は最も外側の葉で測定した。

【0094】

照射条件１Ｅの成長を基準にして、照射条件２Ｅの葉面積比と総質量比とを求めた。蛍光灯を８時間照射した後に、青色パルス光を照射すると、葉面積は１．６０倍、総質量は１．７５倍になっていた。

【0095】

本試験例によれば、ＰＰＦＤが０．０５μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１の青色パルス光を、休息期間で１日に６時間照射することにより、葉面積が１．６０倍、総質量が１．７５倍に増加することがわかった。

【0096】

この場合の照射光の設定条件の適否状態は下記のとおりである。
・照射条件１Ｅ：設定条件１～４のみ満たす。
・照射条件２Ｅ：設定条件１～９の全てを満たす。

【0097】

[試験例６]
次に、北緯４３．０度、東経１４１．３度に位置するビニールハウスで、レタスの栽培試験を行った。１０月１日に苗を定植し、１１月１８日に収穫した。太陽光のみ照射する参照区と、太陽光と青色パルスを照射する試験区で栽培した。参照区と試験区には、それぞれ１００株の苗を定植した。定植日の日出時間と日没時間は、それぞれ５時２９分と１７時２１分であった。収穫日の日出時間と日没時間は、それぞれ６時２９分と１６時２９分であった。栽培期間中の太陽光のＰＰＦＤは、一例として、正午では８５０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１、日没時では４０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１であった。参照区と試験区には、日出から日没まで太陽光が照射されていた。試験区には、日没時刻から青色パルス光を８時間照射した。青色パルス光のＰＰＦＤは０．１μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１、デューティ比は２０％であった。試験区のレタスには、少なくとも４方向から青色パルス光が照射するように、光源を配置した。

【0098】

収穫したレタスの根を除いた部分の総質量の平均は、参照区（照射条件１Ｆ）が１８０ｇ、試験区（照射条件２Ｆ）が２５２ｇであった。このように、レタスの収穫量は、日没後に青色パルスを８時間照射することで、総質量で１．４倍に増加した。

【0099】

本試験例と同様の試験を、１２月１５日から２月２０日まで行った。この栽培期間中の太陽光のＰＰＦＤは、一例として、正午時点では６００μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１、日没時点では２０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１であった。収穫したレタスの根を除いた部分の総質量の平均は、参照区（照射条件３Ｆ）が１３０ｇ、試験区（照射条件４Ｆ）が２３０ｇであった。このように、青色パルス光照射により、レタスの収穫量は総質量で約１．７倍になった。

【0100】

以上のことから、露地栽培やビニールハウス等では、特に日照時間の短い時期に顕著な成長効果が認められた。また、青色パルス光源のデューティ比を５０％に設定して同様の試験を行ったところ、収穫された総質量は参照区のものと有意な差はなかった。

【0101】

この場合の照射光の設定条件の適否状態は下記のとおりである。
・照射条件１Ｆ～３Ｆ：設定条件１～９の全てを満たす。

【0102】

次に、レタス以外の他の品種に対して本発明の植物栽培方法を適用した例を説明する。表６に対象とする品種とその成長結果を示す。

【0103】

【表6】

【0104】

［試験例７］
太陽光のみを利用するハウス栽培で、青色パルス光の照射がバジルの成長に及ぼす影響を調べた。照射条件を表７に示す。ハウス内の光のＰＰＦＤは、月日、時刻で変化したが、一例を示すと（赤色光，緑色光，青色光）＝（４１７，３８７，２８０）（単位：μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１）であった。また、青色パルス光の中心波長は４５０ｎｍであった。パルス光源とバジルとの距離はおよそ１ｍであった。日没後、青色パルス光を６時間照射した。照射日数は２０日であった。バジルの成長量は総質量で評価した。

【0105】

【表7】

【0106】

青色パルス光を照射した場合（照射条件２Ｇ～４Ｇ）は、照射なしの場合（照射条件１Ｇ）と比べて、１．８倍の総質量比であった。

【0107】

この場合の照射光の設定条件の適否状態は下記のとおりである。
・照射条件１Ｇ：設定条件１～４のみ満たす。
・照射条件２Ｇ～４Ｇ：設定条件１～９の全てを満たす。

【0108】

[試験例８]
葉状体に成長したヒトエグサの成長に及ぼす夜間（休息期間）の青色パルス光照射の影響を調べた。容積１０００Ｌの水槽に、１５℃前後の深層海水をポンプで汲み上げて注入し、かけ流し方式で水深４０ｃｍに保った。暗期間の青色パルス光の効果を定量化するために、昼間に太陽光を照射するだけの参照用水槽と、昼間に太陽光、日没後に青色パルス光を照射する試験水槽とを準備した。

【0109】

総質量で５０ｇの葉状体のヒトエグサを、それぞれの水槽に入れた。エアレーションで空気を注入することで、ヒトエグサを水槽内で対流させた。試験水槽の上部に、水面の８０％に光が照射するようにパルス光源を設置した。

【0110】

パルス光源は、発光ピーク波長が４４９ｎｍの青色光源である。暗期間のパルス光のデューティ比は３％、水面でのＰＰＦＤは０．０２μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１であった。夜間の青色パルス光は日没後６時間照射した。

【0111】

図７は、ヒトエグサの成長を栽培日数に対する総質量で示した試験結果のグラフである。
ヒトエグサの総質量は５日おきに測定した。グラフ中の“○”は栽培初日のヒトエグサの投入総質量、“□”は太陽光のみの参照水槽での成長結果（１Ｈ）、“■”は太陽光と夜間の青色パルス光照射をする試験水槽での成長結果（照射条件２Ｈ）を示す。

【0112】

栽培５日目で暗期間にパルス光照射による質量増加が観察され、２５日目では、パルス光照射する場合（照射条件２Ｈ）は、太陽光のみの場合（照射条件１Ｈ）と比較して総質量が３．５倍になった。パルス光を照射する場合（照射条件２Ｈ）では、太陽光のみで３５日栽培した時の総質量を、太陽光のみの場合（照射条件１Ｈ）より１５日間早く達成できた。また、デューティ比を０．１％に設定して本試験例と同じ条件で試験を行ったところ（照射条件３Ｈ）、図７とほぼ同じ成長促進効果が得られた。

【0113】

この場合の照射光の設定条件の適否状態は下記のとおりである。
・照射条件１Ｈ：設定条件１～４のみ満たす。
・照射条件２Ｈ，３Ｈ：設定条件１～９の全てを満たす。

【0114】

[試験例９]
ユーグレナの成長に及ぼす休息期間の青色パルス光照射の影響を調べた。
ハイポネックス（登録商標）を１０００倍に希釈した水溶液を満たしたフラスコに、ユーグレナを入れ、エアレーションポンプで撹拌した。水温は２１℃に保った。ユーグレナの初期濃度は５μｇ／Ｌであった。成長試験のためのフラスコは２個用意し、それぞれに同量のユーグレナを入れた。一方のフラスコには蛍光灯のみを照射し（照射条件１Ｉ）、他方のフラスコには蛍光灯照射後の休息期間に青色パルス光照射を行った（照射条件２Ｉ）。蛍光灯照射は９時から２１時までの１２時間、青色パルス光は２１時から３時までの６時間照射した。蛍光灯光のＰＰＦＤは２１０μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１、青色パルス光のＰＰＦＤは０．０４μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１、デューティ比は５％であった。

【0115】

青色パルス光は、ピーク波長が４４３ｎｍの青色光である。試験開始から４，５日間は、青色パルス光照射の有無による成長状況の違いはなかったが、７日後からは明瞭な差異が観察された。

【0116】

試験開始から１０日後のユーグレナの成長状況を比較した。蛍光灯のみ照射した場合（照射条件１Ｉ）に比べて、青色パルス光を照射した場合（照射条件２Ｉ）のフラスコでは、分裂により増殖したユーグレナの集団が数多く観察された。

【0117】

クロロフィルａは光合成を担う色素である。クロロフィルａの濃度から、ユーグレナの質量濃度変化を求めることができる。
図８は、ユーグレナの成長を栽培日数に対するクロロフィルａ濃度で示した試験結果のグラフである。

【0118】

フラスコ中のクロロフィルａ濃度（μｇ／Ｌ）を２日間隔で測定した。クロロフィルａ濃度の測定は、環境システム社製ＤＳ－５を使用して行った。図中の“□”は蛍光灯のみ（照射条件１Ｉ）、“■”は蛍光灯に青色パルス光照射をしたもの測定値（照射条件２Ｉ）である。クロロフィルａ濃度は栽培６日目で違いが顕著になった。１０日目では、青色パルス光照射の場合（照射条件２Ｉ）は４８０μｇ／Ｌ、蛍光灯のみの場合（照射条件１Ｉ）は１００μｇ／Ｌであった。

【0119】

この場合の照射光の設定条件の適否状態は下記のとおりである。
・照射条件１Ｉ：設定条件１～４のみ満たす。
・照射条件２Ｉ：設定条件１～９の全てを満たす。

【0120】

[試験例１０]
夜間の青色パルス光照射がイチゴの糖度に及ぼす影響を調べた。太陽光の照射時間は日の出から日没までとした。イチゴの鉢は２個用意し、どちらも昼間の太陽光照射は同じ条件にして、片方の鉢にだけ日没後に青色パルス光を６時間照射した。青色パルス光の発光ピークは４４３ｎｍ、デューティ比は５％、最上部の葉面上でのＰＰＦＤは０．０８μｍｏｌ・ｍ^－２ｓ^－１であった。

【0121】

栽培を始めて５８日後にイチゴの糖度を測定した。イチゴの糖度は部位によって異なるので、イチゴを長手方向に垂直な方向で３等分して、それぞれの糖度を糖度計ＡＰＡＬ－１（アズワン社製）を使って測定した。

【0122】

その結果、昼間の太陽光のみ照射した参照イチゴ（照射条件１Ｊ）の糖度は９．０であった。一方、昼間の太陽光と日没後の青色パルス光とを照射した試験イチゴ（照射条件２Ｊ）の糖度は１１．７であった。各糖度は、がくに最も近い部位側の測定値である。試験イチゴ（照射条件２Ｊ）は、イチゴを３分割した残りの部位でも参照イチゴ（照射条件１Ｊ）と比較して同程度の糖度向上が計測された。

【0123】

この場合の照射光の設定条件の適否状態は下記のとおりである。
・照射条件１Ｊ：設定条件１～４のみ満たす。
・照射条件２Ｊ：設定条件１～９の全てを満たす。

【産業上の利用可能性】

【0124】

本願発明の植物栽培方法は、露地栽培、ハウス栽培、植物工場栽培に有効である。光合成を行っているあらゆる植物に対して成長促進効果があるので、レタスやバジル等の葉物、イチゴ等の果樹類、稲や小麦等の穀物、ワカメ等の海藻類、ヒトエグサやユーグレナ等の緑藻類、等の生産効率向上や生産コスト低減に利用できる。

【0125】

本出願は２０１７年８月８日出願の日本国特許出願（特願２０１７－１５３５４４）に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

【符号の説明】

【0126】

１０ 植物栽培装置
１１ 栽培床
１３ 光照射部
１５ 照射光制御部
１７ 保護部材
１９，２７ 連続照射光源
２１，２９ パルス光源
２３ 水耕栽培槽
２５ レタス
ΔＴ 明期間のパルス幅
Ｔ パルス周期（暗期間と明期間との繰り返しの１周期の時間）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】