植物栽培システム
【課題】植物の疫病の原因となるバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌を、簡便かつ効率的に分解除去し、該病原菌による植物の病気を効果的に抑制及び回復させつつ効率的に植物を生育させることができる植物栽培システムの提供。
【解決手段】開示の植物栽培システム１００は、植物３の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を植物３に照射する光照射手段４と、前記光の照射により活性化される光触媒粉体を含む防疫剤を植物３に付与する防疫剤付与手段２とを有する。
【解決手段】開示の植物栽培システム１００は、植物３の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を植物３に照射する光照射手段４と、前記光の照射により活性化される光触媒粉体を含む防疫剤を植物３に付与する防疫剤付与手段２とを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の農法においては、土壌の条件（肥料、水分、除草剤等）、植物の条件（苗、接ぎ木、補助剤等）、栽培の条件（温度、湿度、採光、遮光）などを農家の経験と勘を頼りに選定することが主流であり、施設栽培であっても、温度及び湿度の制御のみに力点が置かれている。
よって、従来の農法では、天候の変動に大きく影響されるため、近年の地球温暖化に基づく世界的な異常気象（干ばつ、洪水）の頻発によって、農産物に甚大な被害を受けてしまい、食料が不足してしまうという問題がある。
また、食料自給率が先進国中で最低の４０％程度である日本では、食料の安全性に関する関心の高まり、安全保障上の問題などから、食料自給率の向上が叫ばれ、日本国内における食料増産のニーズが高まっているが、従来の農法では、人為的要素が多いため、農村の過疎化、農家の高齢化、後継者不足などにより、栽培ノウハウを継承することができないという問題がある。
前記問題を解決するＩＴ技術に基づく環境制御として、植物に照射する照射光の光量、照射時間、波長、照射熱量等の制御（例えば、特許文献１〜３参照）、植物の成長に関与するガス濃度の制御（例えば、特許文献４参照）、温度、湿度、水等のフィードバック制御が知られている。
しかしながら、前記環境制御により植物の生育が促進されて、茎、葉、根等の部位の表面積が大きくなったり、果実の糖度が上昇することなどにより、虫食いが発生したり、バクテリア、ウイルス、細菌、カビ類等の病原菌が侵入して病気が発生しやすくなるという新たな問題が発生している。斯かる問題にまで対応可能な植物栽培システムは、未だ提供されていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２１１８２２号公報
【特許文献２】特開２００４−１２１１７３号公報
【特許文献３】特開平６−７０６４３号公報
【特許文献４】特開２００９−１７８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、植物の疫病の原因となるバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌を、簡便かつ効率的に分解除去し、該病原菌による植物の病気を効果的に抑制及び回復させつつ効率的に植物を生育させることができる植物栽培システム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】
【０００５】
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、太陽光には、植物の生育を促進する波長領域の光と、植物の生育を阻害する波長領域の光とが含まれているため、植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する（植物の生育を阻害する波長領域の光を照射しない）ことにより、植物の生育を促進することができ、さらに、植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光した光を照射することにより、防疫剤の光触媒活性を大きくして、植物の疫病の原因となるバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌を、簡便かつ効率的に分解除去し、該病原菌による植物の病気を効果的に抑制及び回復させることができるという知見を見出し、本発明の完成に至った。
前記知見は、所定波長領域の光を遮光すると、全体の光量は減少することとなるため、通常、植物の生育が阻害されるという予想に反するものである。
開示の植物栽培システムは、本発明者らの前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、後述する付記に記載した通りである。即ち、
開示の植物栽培システムは、植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を植物に照射する光照射手段と、前記光の照射により活性化される光触媒粉体を含む防疫剤を植物に付与する防疫剤付与手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
開示の植物栽培システムによれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、植物の疫病の原因となるバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌を、簡便かつ効率的に分解除去し、該病原菌による植物の病気を効果的に抑制及び回復させつつ効率的に植物を生育させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、植物栽培システムの構成の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、植物栽培システムで用いられる植物の防疫剤（光触媒チタンアパタイト）の一例で、その電子顕微鏡写真である。
【図３】図３は、実験例１を説明するための写真である。
【図４Ａ】図４Ａは、実験例１で得られたホウレンソウ（サンプル１）の写真である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実験例１で得られたホウレンソウ（サンプル２）の写真である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、実験例１で得られたホウレンソウ（サンプル３）の写真である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、実験例１で得られたホウレンソウ（サンプル４）の写真である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、実験例１で得られたホウレンソウ（サンプル５）の写真である。
【図５】図５は、実験例１で得られたホウレンソウの葉及び茎の写真である。
【図６】図６は、実験例１のサンプル１で用いた赤色フィルターの透過光のスペクトルを示すグラフである。
【図７】図７は、実験例１のサンプル２で用いた緑色フィルターの透過光のスペクトルを示すグラフである。
【図８】図８は、実験例１のサンプル３で用いた黄色フィルターの透過光のスペクトルを示すグラフである。
【図９】図９は、実験例１のサンプル４で用いた青色フィルターの透過光のスペクトルを示すグラフである。
【図１０】図１０は、植物の防疫剤（光触媒チタンアパタイト）を無添加の寒天培地（ファレノプシス軟腐病菌が接種済）では、紫外光照射後でも該ファレノプシス軟腐病菌が増殖してしまった結果を示す写真である。
【図１１】図１１は、植物の防疫剤（光触媒チタンアパタイト）を添加した寒天培地（ファレノプシス軟腐病菌が接種済）では、紫外光照射後でも該ファレノプシス軟腐病菌が増殖しなかった結果を示す写真である。
【図１２】図１２は、光触媒チタンアパタイト（４種の異なる粒径のもの）を水中に分散させた水分散体の態様の植物の防疫剤を調製した直後の写真である。
【図１３】図１３は、光触媒チタンアパタイト（４種の異なる粒径のもの）を水中に分散させた水分散体の態様の植物の防疫剤を調製１０分後の写真である。
【図１４】図１４は、植物の防疫剤を、植物に噴霧乃至散布した直後の葉の状態を示す写真である。
【図１５】図１５は、軟腐病が発生した株に、防疫剤を噴霧乃至散布して、１年後に開花した状態を示す写真である。
【図１６】図１６は、植物の防疫剤を、植物に噴霧乃至散布した直後の気孔の状態を示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（植物栽培システム）
前記植物栽培システムは、光照射手段と、防疫剤付与手段とを少なくとも有し、更に必要に応じて、ガス濃度検知手段、ガス濃度制御手段、温度検知手段、温度制御手段、湿度検知手段、湿度制御手段、監視手段、移動手段、その他の手段を有してもよい。
前記植物栽培システムの形態としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、密閉空間で自動制御する完全密封型などが好ましい。
【０００９】
＜光照射手段＞
前記光照射手段としては、植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた光を植物に照射する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、（ｉ）遮光フィルター、（ｉｉ）発光ダイオード（ＬＥＤ）と紫外線ランプ（ＵＶランプ）とを組み合わせた照射部などが挙げられる。
前記植物の生育を阻害する光の波長領域としては、植物の種類、植物の部位によって、それぞれ異なると考えられ、例えば、ホウレンソウの葉の生育を阻害する光の波長領域（６００ｎｍ〜７００ｎｍ）などが挙げられる。
【００１０】
＜＜遮光フィルター＞＞
前記遮光フィルターとしては、植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カラーフィルターなどが挙げられる。
前記遮光する光の波長領域としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、後述する防疫剤の活性の大きさの観点から、可視光の波長領域が好ましい。
【００１１】
例えば、ホウレンソウの葉の生育を促進に用いられるカラーフィルターとしては、例えば、青色フィルター、緑色フィルター、黄色フィルター、赤色フィルターが好ましく、青色フィルター、緑色フィルター、黄色フィルターがより好ましく、青色フィルター、緑色カラーフィルターが特に好ましい。
【００１２】
前記青色フィルターとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３００ｎｍ付近の近紫外光の一部と３５０〜５００ｎｍ付近の近紫外〜可視光領域および７００ｎｍ以上の可視光を透過し、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域の光を遮光するフィルターが好ましい。
前記緑色フィルターとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３００ｎｍ付近の近紫外光の一部と５２０ｎｍ近辺および７００ｎｍ以上の可視光領域の光を透過し、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域の光を遮光するフィルターが好ましい。
前記黄色フィルターとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３００ｎｍ付近の近紫外光の一部と５５０ｎｍ以上の可視光領域の光を透過し、３５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域の光を遮光するフィルターが好ましい。
前記赤色フィルターとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３５０ｎｍ付近の近紫外光の一部と６５０ｎｍ以上の可視光領域の光を透過し、２００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域の光を遮光するフィルターが好ましい。
【００１３】
前記遮光フィルターの厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、
３μｍ〜１００μｍが好ましく、１０μｍ〜５０μｍがより好ましく、２１μｍ〜２５μｍが特に好ましい。
前記フィルターの厚みが、３μｍ未満であると、フィルム強度及び遮光効果が不足することがあり、１００μｍを超えると、光量が不足することがある。一方、前記フィルターの厚みが特に好ましい範囲内であると、フィルム強度と必要な波長光の光量を十分に確保しつつ成長阻害波長光を効果的に遮光できる点で有利である。
【００１４】
前記遮光フィルターは、例えば、太陽光が入射可能なハウスにおける太陽光の入射面に設置され、太陽光から植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する機能を有する。
【００１５】
＜＜発光ダイオード（ＬＥＤ）＞＞
前記発光ダイオード（ＬＥＤ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、青色ＬＥＤ４７０ｎｍ（東京理科器（株）製）、赤色ＬＥＤ６６０ｎｍ（東京理科器（株）製）などが挙げられる。
【００１６】
＜＜紫外線ランプ（ＵＶランプ）＞＞
前記紫外線ランプ（ＵＶランプ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＢＬＡＣＫＬＩＧＨＴ １０Ｗ ＦＬ１０ＢＬ−Ｂ（Ｐａｎａｓｏｎｉｃ製）などが挙げられる。
【００１７】
＜防疫剤付与手段＞
前記防疫剤付与手段としては、防疫剤を植物に付与する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粉末状の防疫剤を植物に散布する散布手段、防疫剤における光触媒粉体を含む水分散体を植物に噴霧乃至散布する噴霧乃至散布手段などが挙げられる。これらの中でも、少量でも広面積で均一に付与でき、植物の表面の白色化を防止できる観点から、水分散体の噴霧手段が好ましい。
前記噴霧手段としては、具体的には、例えば、霧吹きのような簡単な器具を用いて噴霧するものであってもよいし、タンクやノズル、噴霧量の調整手段などを備えた噴霧器や噴霧装置により噴霧するものであってもよい。
前記防疫剤付与手段は、後述する監視手段により、植物の病変を感知したタイミングで、病気の治療目的で該病変した植物に対して、防疫剤を付与するものであってもよいし、病変した植物だけでなく、病気の発生を予防乃至抑制する目的で、健康な植物にも防疫剤を付与するものであってもよい。
【００１８】
＜＜防疫剤＞＞
前記防疫剤は、光触媒粉体を少なくとも含み、更に必要に応じて、水、アルコールなどの溶媒、リン化合物などの肥料、顔料、その他の成分を含む。
本明細書で言う「防疫」とは、植物の病気の発生を阻止乃至抑制することと、病気から回復させることを含む意味であり、前記防疫剤は、植物の病気の予防剤、抑制剤としての機能だけでなく、病気が発生した植物の回復剤、治療剤としての機能を有するものである。
前記防疫剤の形態としては、光触媒粉体を含む粉末状とし、該光触媒粉体を植物に噴霧乃至散布するものであってもよいが、植物への均一な付与が容易で、植物の表面の白色化をより防止できる観点から、前記光触媒粉体を水中に分散状態で含む水分散体とするのが好ましい。
前記水分散体からなる防疫剤の付与方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、霧吹き、噴霧乃至散布器などにより、植物に噴霧乃至散布するのが好ましく、少量でも広面積で均一に付与することが可能となる。
例えば、イチゴ、メロン等の食用果実に防疫剤を噴霧乃至散布する場合、天井から全体噴霧乃至散布するのが好ましい。また、例えば、胡蝶蘭等の園芸植物の鉢植えに防疫剤を噴霧乃至散布する場合、該鉢植えを後述する移動手段に載せて、移動する鉢植えに対して各々噴霧乃至散布するのが好ましい。
前記水分散体中における、光触媒粉体を含む固形分含有量としては、３０質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましい。該固形分含有量の下限値としては、０．０１質量％が好ましい。前記固形分含有量が、３０質量％を超えると、水分散体の粘度が高過ぎて、噴霧乃至散布が困難となることがあり、０．０１質量％未満であると、光触媒による病原菌の分解除去機能が充分に得られないことがある。
特に、前記固形分含有量が１質量％以下の防疫剤では、優れた防疫効果を維持しつつ、光触媒粉体による植物の茎葉の表面の白色化を効果的に抑制することができ、外観的にもより優れたものとなる。
【００１９】
−光触媒粉体−
前記光触媒粉体としては、植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた光の照射により活性化されるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記光触媒粉体の形態としては、バクテリア等の病原菌との接触効率に優れる観点から、粉体であれば、特に制限はなく、その形状、大きさ、比重等については適宜選択することができる。
また、前記光触媒粉体は、更に表面に凹凸を有する、例えば、イガグリ形状であるのが好ましい。
この場合、前記光触媒として機能する表面積が拡大し、前記病原菌との接触効率がより向上する。
前記光触媒粉体の大きさとしては、特に制限はなく、分解除去目的の病原菌の種類や大きさなどに対応して適宜選択することができるが、前記光触媒として機能する表面積が拡大し、病原菌との接触効率を向上させることができるとともに、植物の表面の白色化を効果的に抑制することができる点で、体積平均粒子径が１００μｍ以下が好ましく、水中に分散させた水分散体としたときに、前記光触媒粉体が沈殿せず、分散状態を好適に維持できる点で、５μｍ以下であるのがより好ましい。また、前記体積平均粒径の下限値としては、一次粒子の大きさが一般には５０ｎｍ程度であり、現状ではこれ以上小さな光触媒粉体の製造は困難である点で、５０ｎｍ以上であるのが好ましい。
前記体積平均粒子径が、１００μｍを超えると、光触媒粉体の表面積をあまり多くすることができず、病原菌との接触性が低下したり、植物の表面が白色化することがある。なお、前記体積平均粒径は、例えば、粒度分布測定装置などにより測定することができ、該粒度分布測定装置の例としては、島津製作所製のＳＡＬＤ−２１００レーザ解析式流動分布測定装置などが好適に挙げられる。
前記光触媒粉体の比重としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、小さいほど好ましく、前記水分散体中で沈降することなく、浮遊して循環可能であるのが好ましい。
前記光触媒粉体の粒度分布（粒子径分布）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記粒度分布がシャープである（狭くなる）程、前記光触媒粉体を前記水中に、均一に分散させることができる。
【００２０】
前記光触媒粉体の具体的な材質乃至組成としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、光触媒活性（光触媒能）を有するアパタイトなどが特に好適に挙げられる。該光触媒粉体が、光触媒活性を有するアパタイトであると、該アパタイトの優れた吸着特性により、前記植物に付着した前記バクテリアなどの病原菌に対する吸着特性に優れる点で有利であり、また、その光触媒活性（光触媒能）により、吸着した前記病原菌を光触媒活性により効率的に分解除去可能である点で有利である。
これらの光触媒粉体の中でも、光触媒活性を有するアパタイトと、紫外光吸収性金属原子とを少なくとも含んでなるものが好ましく、更に可視光吸収性金属原子を含んでなるものがより好ましい。前記紫外光吸収性金属原子を含んでいると、紫外光の照射条件下での使用に好適な点で有利であり、前記光触媒粉体が、前記可視光吸収性金属原子を更に含んでなる場合には、蛍光灯下等の日常使用条件下での使用に好適な点で有利である。
なお、前記光触媒粉体は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
前記光触媒活性（光触媒能）を有するアパタイトとしては、光触媒活性を有する限り、特に制限は無く、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アパタイトが、光触媒活性を有するのに必要な金属原子（以下、光触媒活性を発現可能な金属原子と称することがある。）を有してなるものなどが好適に挙げられる。前記アパタイトが該光触媒活性を有するのに必要な金属原子を有すると、該アパタイトに光が照射されると、該光触媒活性を有するのに必要な金属原子の作用により該アパタイトが活性化され、該アパタイトの表面に吸着している前記バクテリアなどの病原菌（分解対象物）から電子を奪い取ることができ、該病原菌を酸化し、分解させることができる。
【００２２】
前記アパタイトとしては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、下記一般式（１）で表されるもの、などが好適に挙げられる。
【００２３】
【化１】
【００２４】
前記一般式（１）において、Ａは、金属原子を表し、該金属原子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、ランタン（Ｌａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、などが挙げられる。これらの中でも、吸着性に優れる点で、カルシウム（Ｃａ）が特に好ましい。
Ｂは、リン原子（Ｐ）及び硫黄原子（Ｓ）のいずれかを表し、これらの中でも、生体親和性に優れる点で、リン原子（Ｐ）が好ましい。
Ｏは、酸素原子を表す。
Ｘは、水酸基（ＯＨ）、ＣＯ３、及びハロゲン原子のいずれかを表し、これらの中でも、前記Ａの金属原子と共に金属酸化物型の光触媒性部分構造を形成可能な点で、水酸基（ＯＨ）が特に好ましい。
なお、前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、などが挙げられる。
ｍ、ｎ、ｚ、及びｓは、整数を表し、例えば、電荷バランスが良好な点で、ｍは、８〜１０が好ましく、ｎは、３〜４が好ましく、ｚは、５〜７が好ましく、ｓは、１〜４が好ましい。
【００２５】
前記一般式（１）で表されるアパタイトとしては、例えば、ハイドロキシアパタイト、フルオロアパタイト若しくはクロロアパタイト、又は、これらの金属塩、リン酸三カルシウム若しくはリン酸水素カルシウム、などが挙げられる。これらの中でも、上記一般式（１）における、Ｘが水酸基（ＯＨ）であるハイドロキシアパタイトが好ましく、上記一般式（１）における、Ａがカルシウム（Ｃａ）であり、Ｂがリン原子（Ｐ）であり、かつＸが水酸基（ＯＨ）であるカルシウムハイドロキシアパタイト（ＣａＨＡＰ）、即ち、Ｃａ１０(ＰＯ４)６(ＯＨ)２が特に好ましい。
【００２６】
前記カルシウムハイドロキシアパタイト（ＣａＨＡＰ）は、カチオンに対してもアニオンに対してもイオン交換し易いため、病原菌その他の有害物質（分解対象物）に対する吸着特性に優れ、特にタンパク質等の有機物に対する吸着特性に優れており、加えて、本発明での分解対象物であるバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌に対する吸着特性にも優れ、これらの植物への侵入又は増殖を阻止乃至抑制し得る点で好ましい。
【００２７】
前記アパタイトの前記光触媒粉体における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、８５ｍｏｌ％〜９７ｍｏｌ％であるのが好ましく、８５ｍｏｌ％〜９０ｍｏｌ％であるのがより好ましい。
前記アパタイトの含有量が、８５ｍｏｌ％未満であると、前記光触媒粉体の光触媒活性が十分でないことがあり、９７ｍｏｌ％を超えても、それに見合う効果が得られず、また、該光触媒粉体の前記病原菌（分解対象物）に対する吸着特性や光触媒活性などが低下することがある。
なお、前記アパタイトの前記光触媒粉体における含有量は、例えば、ＩＣＰ−ＡＥＳによる定量分析を行うことにより測定することができる。
【００２８】
前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子としては、光触媒中心として機能し得る限り特に制限はなく、光触媒活性を有するものとして公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、光触媒活性に優れる点で、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、鉄（Ｆｅ）、などから好適に選択される少なくとも１種が好適に挙げられる。これらの中でも、特に前記光触媒活性（光触媒能）に優れる点で、チタン（Ｔｉ）が好ましい。
【００２９】
前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子の前記光触媒粉体における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記光触媒粉体における全金属原子に対し、５ｍｏｌ％〜１５ｍｏｌ％であるのが好ましく、８ｍｏｌ％〜１２ｍｏｌ％であるのがより好ましい。
前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子の含有量が、５ｍｏｌ％未満であると、前記光触媒粉体の光触媒活性が十分でないことがあり、１５ｍｏｌ％を超えても、それに見合う効果が得られず、また、該光触媒粉体の分解対象物に対する吸着特性や光触媒活性等が劣化することがある。
なお、前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子の前記光触媒粉体における含有量は、例えば、ＩＣＰ−ＡＥＳによる定量分析を行うことにより測定することができる。
【００３０】
前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子が、前記アパタイトの結晶構造を構成する金属原子の一部として該アパタイトの結晶構造中に取り込まれる（置換等される）ことによって、該アパタイトの結晶構造内に、光触媒機能を発揮し得る「光触媒性部分構造」が形成される。
このような光触媒性部分構造を有する前記アパタイトは、光触媒活性を有し、また、アパタイト構造部分が吸着特性に優れ、光触媒活性を有する公知の金属酸化物よりも、有害成分（分解対象物）に対する吸着特性に優れるため、前記病原菌の分解作用、抗菌作用、前記病原菌の増殖阻止乃至抑制作用、更には、防汚作用などにも優れる。
【００３１】
前記光触媒活性を有するアパタイトとしては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
前記光触媒活性を有するアパタイトの市販品としては、例えば、前記カルシウム・チタンハイドロキシアパタイトでは、太平化学産業株式会社製の商品名「ＰＣＡＰ−１００」などが好適に挙げられる。図２に、該「ＰＣＡＰ−１００」の二次粒子の電子顕微鏡写真を示す。該写真によれば、ナノオーダーの微細な一次粒子が凝集して、球状の二次粒子が形成されている。
【００３２】
前記紫外光吸収性金属原子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記光触媒粉体の可視光吸収性及び紫外光吸収性を飽和させない点で、タングステン（Ｗ）及びバナジウム（Ｖ）の少なくともいずれかであるのが好ましい。これらは、前記光触媒粉体中に、１種単独で含まれていてもよいし、２種以上含まれていてもよい。
【００３３】
前記紫外光吸収性金属原子の前記光触媒粉体における含有量としては、全金属原子に対し、０．００１ｍｏｌ％〜０．１ｍｏｌ％であるのが好ましい。
前記紫外光吸収性金属原子の含有量が、０．００１ｍｏｌ％未満であると、前記光触媒粉体の紫外光の吸収能が十分でないことがあり、０．１ｍｏｌ％を超えてもそれに見合う効果が得られず、前記光触媒粉体の前記病原菌（分解対象物）に対する吸着性能が低下したり、可視光の吸収能が低下等してしまうことがある。
なお、前記紫外光吸収性金属原子の前記光触媒粉体における含有量は、例えば、ＩＣＰ−ＡＥＳによる定量分析を行うことにより測定することができる。
【００３４】
前記可視光吸収性金属原子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、波長４００ｎｍ以上の光に対し、吸収特性を有するもの、などが好適に挙げられ、具体的には、クロム（Ｃｒ）及びニッケル（Ｎｉ）から選択される少なくとも１種などがより好ましく、前記光触媒粉体の光触媒活性の状態を目視にて視認可能にする観点からは、その光触媒活性の状態により、淡黄色から淡青色へと、更に淡青色から濃青色へと変色可能なクロム（Ｃｒ）が好ましい。
【００３５】
前記可視光吸収性金属原子の前記光触媒粉体における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、全金属原子に対し、０．００１ｍｏｌ％〜１ｍｏｌ％であるのが好ましく、０．０１ｍｏｌ％〜１ｍｏｌ％がより好ましい。
前記可視光吸収性金属原子の含有量が、０．００１ｍｏｌ％未満であると、前記光触媒粉体の可視光の吸収能が十分でないことがあり、１ｍｏｌ％を超えてもそれに見合う効果が得られず、前記光触媒粉体の前記病原菌（分解対象物）に対する吸着性能が低下等してしまうことがある。
なお、前記可視光吸収性金属原子の前記光触媒粉体における含有量は、例えば、ＩＣＰ−ＡＥＳによる定量分析を行うことにより測定することができる。
【００３６】
前記光触媒粉体においては、前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子と、前記紫外光吸収性金属原子と、前記可視光吸収性金属原子との含有量の合計としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、１５ｍｏｌ％以下が好ましく、３ｍｏｌ％〜１５ｍｏｌ％がより好ましい。
前記含有量の合計が、１５ｍｏｌ％を超えてもそれに見合う光触媒活性の向上効果が得られず、却って光触媒活性が低下することがある。
【００３７】
前記光触媒粉体の具体例としては、前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子がチタン（Ｔｉ）であり、前記アパタイトがカルシウムハイドロキシアパタイト（ＣａＨＡＰ）：Ｃａ１０(ＰＯ４)６(ＯＨ)２であり、前記紫外光吸収性金属原子がタングステン（Ｗ）及びバナジウム（Ｖ）の少なくともいずれかであるものが好ましく、更に、前記可視光吸収性金属原子を含み、該可視光吸収性金属原子がクロム（Ｃｒ）であるものがより好ましい。
このような光触媒粉体は、前記植物に付着した前記病原菌（分解対象物）の吸着性能に優れ、また、前記光触媒粉体が前記紫外光吸収性金属原子も含む場合には、可視光のみならず紫外光をも吸収可能であり広帯域な光吸収性を示し、光の利用効率に優れ、各種光の照射条件下、例えば、太陽光照射条件下における用途に好適に使用可能である。そして、該光触媒粉体は、紫外光を長期間にわたって照射した場合においても光触媒活性が飽和することがなく優れた光触媒活性（光触媒能）を維持可能な点で有利である。
【００３８】
前記光触媒粉体の構造としては、例えば、単層構造、積層構造、多孔質構造、コア・シェル構造、などが挙げられる。
なお、前記光触媒粉体の同定・形態等の観察は、例えば、ＴＥＭ、ＸＲＤ、ＸＰＳ、ＦＴ−ＩＲ等に行うことができる。
【００３９】
前記光触媒活性を有するアパタイトの二次粒子の体積平均粒子径としては、１μｍ〜１０μｍが好ましい。
光触媒活性を有するアパタイトの一次粒子（単結晶）としては、１０ｎｍ〜１μｍの粒子径分布を有するのが好ましい。
このような粒子径の光触媒活性を有するアパタイトを、固形分含有量が３０質量％以下となるよう、より好ましくは、１％質量％以下となるよう水中に分散させて防疫剤を調製するのが好ましい。なお、前記光触媒活性を有するアパタイト（前記光触媒粉体）の水中での固形分含有量の下限値としては、噴霧又は散布する対象である植物の葉等の表面に十分に付与乃至配置させることができ、十分な光触媒効果を得る観点からは、０．００１質量％以上であるのが好ましい。
特に、１質量％以下に調製した防疫剤を、植物に噴霧乃至散布することにより、少量でも広面積で均一に付与することができ、光触媒粉体と病原菌との接触効率を向上させて、光触媒粉体による病原体の分解除去を効率的に行なうことができ、しかも、茎葉の表面などの白色化を抑制して、外観的にも優れたものとすることができる。
【００４０】
前記光触媒粉体は、公知の方法に従って製造することができ、例えば、前記光触媒活性を有するアパタイト中に、上述した紫外光吸収性金属原子と、更に必要に応じて上述した可視光吸収性金属原子とをドープさせることにより製造することができる。
【００４１】
−その他成分−
前記光触媒粉体以外のその他成分としては、前述のように、水、アルコールなどの溶媒、リン化合物などの肥料、顔料、などが挙げられる。
前記顔料は、付与対象の植物の色合いに応じて防疫剤を着色するために、必要に応じて防疫剤に添加することができる。このように着色された防疫剤では、多量に付与した場合でも、茎葉などの白色化の抑制効果が向上し、植物の外観低下を、より抑制することができる。
【００４２】
前記防疫剤によると、植物に付与された防疫剤中の光触媒粉体が、植物の茎葉の表面に付着する。該植物に付着した光触媒粉体が、光の照射により活性化され、植物に付着したバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌が、簡便かつ効率的に分解除去される。その結果、前記病原菌による植物の発病が阻止乃至抑制され、発病した場合も、病原菌が分解除去されるとともにその増殖も阻止され、病気からの回復が可能となる。また、前記防疫剤は、光触媒粉体を含むのであるため、従来の抗菌剤に比べ、人体への影響が少なく、土壌に散布されても土壌汚染などを招くことながいため、環境保全が実現される。また、土壌表面に散布された防疫剤が土壌表面におけるカビ発生を防止し、土壌中の防疫剤が根から吸収されることにより、病原菌の根からの侵入を防ぐことができ、自然分解して栄養素となるとともに、植物自体の抗菌力をも高めることができる。
また、防疫剤における光触媒粉体が分解することにより二酸化炭素が発生し、該発生した二酸化炭素により植物の生育がより促進されて、例えば、葉、茎等が大きくなったり、果実の糖度が上昇したりすることがある。
【００４３】
なお、前記植物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、園芸植物、糖度が１３以上の食用果実などが好ましく、ファレノプシス（胡蝶蘭）、イチゴ、メロン、モモなどがより好ましい。
【００４４】
＜ガス濃度検知手段＞
前記ガス濃度検知手段としては、ガスの濃度を検知する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半導体ガス方式装置（フィガロ技研製）などが挙げられる。
前記濃度が検知されるガスとしては、エチレンガス、炭散ガス（二酸化炭素ガス）、オゾンガスなどが挙げられ、これらのガスは窒素ガス中に含まれていることが好ましい。
前記エチレンガスは、植物の生育を促進するが、熟成時には不要なガスである。
前記炭散ガス（二酸化炭素ガス）の濃度を調整することにより、果実の糖度を上昇させることができる。
前記オゾンガスは、アパタイトと共存することで水浄化乃至環境浄化するガスである。
【００４５】
＜ガス濃度制御手段＞
前記ガス濃度制御手段としては、前記ガス濃度検知手段により検知されたガス濃度に基づいて、ガス濃度をフィードバック制御する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、プラズマ分解装置（ＰＡＣＴ、インパクトワールド（株）製）などが挙げられる。
前記ガス濃度制御手段により、植物の熟成時で不要となったエチレンガスを酸化エチレンガスに変換したり、炭酸ガスの濃度制御（炭酸ガスの供給及び除去）したり、オゾンガスの濃度制御（オゾンガスの供給及び除去）したりすることができる。
【００４６】
＜温度検知手段＞
前記温度検知手段としては、温度を検知する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、温度センサーなどが挙げられる。
【００４７】
＜温度制御手段＞
前記温度制御手段としては、前記温度検知手段により検知された温度に基づいて、温度をフィードバック制御する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００４８】
＜湿度検知手段＞
前記湿度検知手段としては、湿度を検知する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、湿度センサーなどが挙げられる。
【００４９】
＜湿度制御手段＞
前記湿度制御手段としては、前記湿度検知手段により検知された湿度に基づいて、湿度をフィードバック制御する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５０】
＜補助剤付与手段＞
前記補助剤付与手段は、補助剤を付与する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記補助剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、栄養剤、殺虫剤（害虫駆除剤）、除草剤などが挙げられる。
前記栄養剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、液肥（（株）ハイポネクスジャパン）などが挙げられる。
前記殺虫剤（害虫駆除剤）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カダン（フマキラー（株）製）などが挙げられる。
前記除草剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、グリホサートなどが挙げられる。
【００５１】
＜監視手段＞
前記監視手段としては、植物の色合いを監視することによって、植物の病変を感知する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、各種カメラ、色差センサーなどの各種センサーなどを用いることができる。
前記監視としては、例えば、健康体の植物の色あいを、コンピュータ等に記憶し、該色合いと、監視対象の植物の色合いとを比較して、その差によって病変を感知するのが好ましい。そして、このように植物の病変を感知したら、前記付与手段により、該病変した植物に対して、防疫剤を付与するのが好ましく、病変した植物の効率的な治療が可能となる。
【００５２】
＜移動手段＞
前記移動手段としては、植物を移動する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ベルトコンベアー、ローラコンベアー、ロボットアームなどが挙げられる。
前記移動手段により、例えば、植物を一個体ごとに順次監視手段に移動し、該監視手段による植物の病変を感知を行なう。次に、該監視手段により病変が感知された植物を、前記移動手段により前記付与手段に移動し、防疫剤を付与することにより、病変した植物への防疫剤の付与を、効率的に行なうことができる。また、このように、移動手段により植物を順次移動できるので、監視手段や付与手段を複数設置する必要がなく、防疫システムのコンパクト化や低コスト化が可能となる。
【００５３】
図１に、植物栽培システムの構成の一例を示す概略図である。図１において、植物栽培システム１００は、水タンク１に接続され、光触媒粉体を含む防疫剤を付与する防疫剤付与手段（噴霧手段乃至散布手段）２と、植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を植物３に対して照射する光照射手段４と、ガスタンク５に接続され、ガス濃度検知手段（不図示）により検知されたガス濃度に基づいて、ガス濃度をフィードバック制御するガス濃度制御手段６と、温度乃至湿度検知手段（不図示）により検知された温度乃至湿度に基づいて、温度乃至湿度をフィードバック制御する温度乃至湿度制御手段７と、補助剤を付与する補助剤付与手段８とを有する。
照射手段４は、太陽光が入射可能なハウスにおける太陽光の入射面Ｘに設置され、太陽光から植物３の生育を阻害する波長領域の光を遮光する遮光フィルター４ａと、植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）と紫外光を照射する紫外線ランプ（ＵＶランプ）とを組み合わせた照射部４ｂとを有する。
光照射手段４により照射された光には、植物３の生育を阻害する波長領域の光が含まれていないので、植物３の生育を促進することができる。
また、光照射手段４により照射された光により、植物３の表面に噴霧乃至散布された光触媒粉体が活性化し、植物３に付着したバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌を、効率的に分解除去することができる。
【００５４】
開示の植物栽培システムによれば、植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を照射し、防疫剤を植物に付与することにより、植物の疫病の原因となるバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌を、簡便かつ効率的に分解除去し、該病原菌による植物の病気を効果的に抑制及び回復させつつ効率的に植物を生育させることが可能で、しかも人体に影響がなく、環境保全をも実現可能である。
また、開示の植物栽培システムによれば、完全密封型圃場で効率的且つ安定的に農作物を収穫することができ、発生する疫病について人体に無害な光触媒によって防除を実現することができる。
また、開示の植物栽培システムによれば、様々な農作物に最適な栽培条件環境を簡単に得ることができ、素人でも高品質な農作物を栽培することができる。結果として、農業分野への異業種の新規参入が促進され、食料の安全性確保と増産を実現できる。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら制限されるものではない。
【００５６】
（実験例１）
葉の長さが３ｃｍ程度、茎の長さが５ｃｍ程度の約１ｇのホウレンソウの苗を５つ準備し、各ホウレンソウの苗（やまと種製）を、土（商品名：野菜用の土、みどり園製）１０ｋｇが入った縦０．５ｍ、横０．３ｍの鉢植えカゴに植えた。その後、各鉢植えカゴの上面を赤色、緑色、黄色、青色のカラーフィルターで覆った。上面を赤色、緑色、黄色、青色のカラーフィルターで覆った鉢植えカゴを、それぞれサンプル１〜４とし、上面をカラーフィルターで覆わない鉢植えカゴをサンプル５とした（図３）。
その後、サンプル１〜５を、太陽光が照射され、風通しがよい場所に配置し、５８日間経過後（５８０時間太陽光照射後）のホウレンソウの生育度合いを目視で観察し（図４Ａ〜図４Ｅ、図５）、葉の長さ（ｍ）と、葉及び茎の合計長さ（ｍ）とを測定した。測定結果を表１に示す。
なお、図４Ａ〜図４Ｅは、それぞれ、サンプル１〜５に対応する写真である。
【００５７】
実験例１で用いた赤色、緑色、黄色、青色の各カラーフィルターについて、ＵＶ−ＶＩＳ分光光度計（商品名：Ｖ−５５０、日本分光製）を用いて透過光のスペクトルを測定した。結果を図６〜図９に示す。
【００５８】
図６〜図９から、赤色、緑色、黄色、青色の各カラーフィルターが遮光した光の波長領域は、表１に示す通りであることが分かった。
【００５９】
【表１】
【００６０】
（実験例２）
−植物の防疫剤の調製−
光触媒粉体として、光触媒チタンアパタイト（光触媒活性を有するのに必要な金属としてチタンを有してなるアパタイト）を用いた。
該光触媒チタンアパタイトとして、図２に示すカルシウム・チタンハイドロキシアパタイト（ＴｉＨＡＰ；太平化学産業株式会社製、ＰＣＡＰ−１００、体積平均粒径３μｍ〜８μｍの白色粉体）を、水中に分散させて、固形分含有量が１質量％の防疫剤を調製した。
【００６１】
−防疫効果試験（インビトロ試験）−
ファレノプシス軟腐病菌（Erwinia chrysanthemi）に対する抗菌効果の確認試験を以下のようにして行った。即ち、前記ファレノプシス軟腐病菌の濃度が１０４個である培養液を、白金線を用いて寒天培地（チタンアパタイト無添加のものと、０．０６質量％添加したものと、２種類用意した）上の５箇所に接種した。これに対し、赤色、緑色、黄色、青色の各カラーフィルターを透過した太陽光を３時間照射後、更に２８℃で４８時間培養後、前記ファレノプシス軟腐病菌の増殖を、コロニー生成の有無により評価したところ、各カラーフィルターを透過した太陽光を照射したサンプルのうち青色フィルターが最も高い抗菌効果を確認した。その結果を図１１及び図１２に示した。
この防疫効果試験の結果からも明らかなように、植物の防疫剤としての前記チタンアパタイトが無添加ものの場合には、太陽光中に含まる紫外光量を照射した後においても、前記ファレノプシス軟腐病菌は死滅せず、増殖してしまったのに対し、植物の防疫剤としての前記チタンアパタイトが添加されたものの場合には、前記ファレノプシス軟腐病菌は死滅し、増殖することがなく、極めて良好な抗菌効果を示した。
【００６２】
（実施例１）
−植物の防疫剤の調製−
実験例２と同様にして、固形分含有量が１質量％の防疫剤を調製した。
【００６３】
−植物栽培システムによる栽培実験−
１）耕種概要：作物名；ファレノプシス（Ｐｈａｌａｅｎｏｐｓｉｓ、胡蝶蘭）
なお、作物の生育ステージは生育期であった。
２）区制・面積：１区８株、３連制とした。なお、対照実験として、病原菌を接種しない無接種区を用意し、この場合は反復なしで１区８株とした。
３）病原菌：ファレノプシス軟腐病菌（Ｅｒｗｉｎｉａ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｉ）
【００６４】
３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光を遮光する遮光フィルター（赤色のカラーフィルター）を透過した太陽光を、前記ファレノプシスに５８日間に亘って合計５８０時間照射した。
【００６５】
＜防疫剤付与＞
前記で調製した光触媒チタンアパタイトを含む防疫剤を、防疫剤付与手段としてのシャワーを用いて、前記ファレノプシスの茎葉に十分量付着するように、１１．２５ｍｌ／株の割合で噴霧した。
【００６６】
＜病原菌接種＞
接種源としてファレノプシス軟腐病菌（Ｅｒｗｉｎｉａ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｉ）の菌株を用いた。供試菌株をＮＡ培地に塗布し、２７．５℃、暗黒下条件で培養した。培養３日後に、滅菌水で約１×１０８ＣＦＵ（ＯＤ６６０＝０．０９）に希釈して菌液を調製し、該菌液をファレノプシスの茎葉に噴霧接種し、平均温度２４．５℃、平均湿度７０％の多湿条件下で静置した。また、感染を促すため、病原菌摂取から１日後に、株当たり葉面３ヵ所をマークし、滅菌した虫針（５本１組）で軽く数回付傷した。
【００６７】
＜生育促進効果の評価＞
前記ファレノプシス（葉の長さ０．３（ｍ）、茎の長さ０．５（ｍ））に光照射した後、ファレノプシスの生育度合いを目視で観察し、葉の長さ（ｍ）と、茎の長さ（ｍ）を測定した。
その結果を表２に示した。
【００６８】
＜発病抑制効果の評価＞
病原菌接種を行なってから２１日後に、それぞれ付傷した箇所を対象に、病斑の発病程度を肉眼観察し、下記のようにして６段階で評価し、発病度を以下の計算式に従って算出した。なお、株によって、また傷口によって発病状態にばらつきがあったが、平均的な評価とした。
０（高）：発病を認めない。
１(高)：僅かに褐変が認められる。
２(中)：褐変の拡大が認められる。
３(中)：病斑（褐変）が拡大し、病斑の融合が認められる。
４(低)：病斑が拡大し、水浸状の大型病斑が認められる。
５(低)：葉身の大部分に、水浸状の大型病斑が認められる。
発病度＝Σ（病班の発病程度×その数）／（調査箇所数×５）×１００
なお、上記計算式は、病班の発病程度が１のもの×その数と、病班の発病程度が２のもの×その数と、病班の発病程度が３のもの×その数と、病班の発病程度が４のもの×その数と、病班の発病程度が５のもの×その数との合計を、調査箇所数×５で割った値を１００倍した値を意味する。
その結果を表２に示した。
なお、実施例１では、病気の発生が良好に抑制され、殆どの株の発病度が低い値であったが、株によって若干高い数値のものもあった。これは、防疫剤を噴霧乃至散布した際に、多少の噴霧乃至散布ムラがあり、光触媒が充分に付着していない箇所があったため、病斑を生じたと思われる。防疫剤が充分に噴霧乃至散布された箇所については、防除性ありの評価が得られ、実用上問題がない。
【００６９】
−植物の防疫剤の水分散体中での分散性−
次に、本発明の植物の防疫剤の水分散体中での分散性を、以下のようにして確認した。即ち、前記防疫剤（チタンアパタイト）の体積平均粒子径が、それぞれ５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、４０μｍのもの０．５ｇを、５０ｍｌの水中に分散させて水分散体を調整した。その結果、前記防疫剤（チタンアパタイト）の体積平均粒子径が５μｍ以下である場合には、分散直後のみならず１０分後においても沈殿し難く、分散性に優れていた（図１２及び図１３参照）。
【００７０】
（実施例２）
３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光を遮光する遮光フィルター（赤色のカラーフィルター）を透過した太陽光を照射する代わりに、３８０ｎｍ〜４６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光を遮光する遮光フィルター（黄色のカラーフィルター）を透過した太陽光を照射したこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、防疫剤付与、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７１】
（実施例３）
３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光を遮光する遮光フィルター（赤色のカラーフィルター）を透過した太陽光を照射する代わりに、３８０ｎｍ〜４６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光及び６００〜６８０ｎｍの可視光を遮光する遮光フィルター（緑色のカラーフィルター）を透過した太陽光を照射したこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、防疫剤付与、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７２】
（実施例４）
３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光を遮光する遮光フィルター（赤色のカラーフィルター）を透過した太陽光を照射する代わりに、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域の可視光を遮光する遮光フィルター（青色のカラーフィルター）を透過した太陽光を照射したこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、防疫剤付与、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７３】
（実施例５）
実施例１において、３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光を遮光する遮光フィルターを透過した太陽光を照射する代わりに、２００ｎｍ〜３９０ｎｍの波長領域の紫外光を遮光する遮光フィルターを透過した太陽光を照射したこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、防疫剤付与、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７４】
（比較例１）
実施例１において、防疫剤を付与しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７５】
（比較例２）
実施例１において、遮光フィルターを透過していない太陽光をそのまま照射したこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、防疫剤付与、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７６】
（比較例３）
実施例１において、防疫剤を付与せず、遮光フィルターを透過していない太陽光をそのまま照射したこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７７】
【表２】
【００７８】
（実施例２）
−防疫効果試験（病気からの回復試験）−
ランの栽培農場にて、軟腐病が発生して廃棄されたファレノプシス株を譲り受け、これに対して前記実施例１で調製した防疫剤（１質量％濃度のカルシウム・チタンハイドロキシアパタイト）を、前記株の病変部だけでなく全体に満遍なく噴霧した。図１４に、防疫剤を噴霧した直後の葉の表面の写真を示す。前記１質量％濃度の防疫剤を噴霧したところ、外観を大きく損なうような葉の白色化は見られなかった。そして、噴霧の結果、病気の進行が止まり、図１５に示すように、１年後には新葉と新花芽が出て、新しい花が咲いた。したがって、本発明の防疫剤は、病気から回復させる機能をも有することが判った。
図１６に、防疫剤を噴霧した直後の葉の気孔付近の写真を示す。葉の表面は勿論、気孔の周囲にも光触媒粉体が付着していることから、感染した病原菌の分解除去だけでなく、気孔からの病原菌の侵入をも阻止乃至抑制して、病気からの回復が可能となったと推測される。
【００７９】
以上の実施例１〜５を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を植物に照射する光照射手段と、前記光の照射により活性化される光触媒粉体を含む防疫剤を植物に付与する防疫剤付与手段とを有することを特徴とする植物栽培システム。
（付記２） 光照射手段が、植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する遮光フィルターを有する付記１に記載の植物栽培システム。
（付記３） 遮光フィルターが、太陽光から植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する付記１から２のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記４） 遮光フィルターが、太陽光が入射可能なハウスにおける太陽光の入射面に設置された付記１から３のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記５） 植物の生育を阻害する光の波長領域が、６００ｎｍ〜７００ｎｍである付記１から４のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記６） 防疫剤が、光触媒粉体を水中に分散状態で含む水分散体である付記１から５のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記７） 光触媒粉体の体積平均粒径が５０ｎｍ以上５μｍ以下である付記１から６のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記８） 防疫剤付与手段が、光触媒粉体を分散させた水分散体を、植物に噴霧乃至散布する付記１から７のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記９） ガスの濃度を検知するガス濃度検知手段と、該ガス濃度検知手段により検知されたガス濃度に基づいて、ガス濃度を制御するガス濃度制御手段と、を更に有する付記１から８のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記１０） ガス濃度制御手段が、窒素ガス中に含まれているガスの濃度を制御する付記９に記載の植物栽培システム。
（付記１１） ガス濃度制御手段が、炭酸ガスの濃度を制御する付記９から１０のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記１２） ガス濃度制御手段が、エチレンガスの濃度を制御する付記９から１１のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記１３） ガス濃度制御手段が、エチレンガスを酸化エチレンガスに変換してエチレンガス濃度を制御する付記１２に記載の植物栽培システム。
（付記１４） ガス濃度制御手段が、オゾンガスの濃度を制御する付記９から１３のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記１５） 植物の色合いを監視する監視手段を更に有し、前記監視手段が、植物の病変を感知し、該病変した植物に対して、付与手段が防疫剤を付与する付記１から１４のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記１６） 監視手段が、予め記憶した植物の色合いと、監視対象の植物の色合いとの差により、病変を検出する付記１５に記載の植物栽培システム。
【符号の説明】
【００８０】
１ 水タンク
２ 防疫剤付与手段
３ 植物
４ 光照射手段
４ａ 遮光フィルター
４ｂ 照射部
５ ガスタンク
６ ガス濃度制御手段
７ 温度乃至湿度制御手段
８ 補助剤付与手段
１００ 植物栽培システム
Ｘ 入射面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物栽培システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の農法においては、土壌の条件（肥料、水分、除草剤等）、植物の条件（苗、接ぎ木、補助剤等）、栽培の条件（温度、湿度、採光、遮光）などを農家の経験と勘を頼りに選定することが主流であり、施設栽培であっても、温度及び湿度の制御のみに力点が置かれている。
よって、従来の農法では、天候の変動に大きく影響されるため、近年の地球温暖化に基づく世界的な異常気象（干ばつ、洪水）の頻発によって、農産物に甚大な被害を受けてしまい、食料が不足してしまうという問題がある。
また、食料自給率が先進国中で最低の４０％程度である日本では、食料の安全性に関する関心の高まり、安全保障上の問題などから、食料自給率の向上が叫ばれ、日本国内における食料増産のニーズが高まっているが、従来の農法では、人為的要素が多いため、農村の過疎化、農家の高齢化、後継者不足などにより、栽培ノウハウを継承することができないという問題がある。
前記問題を解決するＩＴ技術に基づく環境制御として、植物に照射する照射光の光量、照射時間、波長、照射熱量等の制御（例えば、特許文献１〜３参照）、植物の成長に関与するガス濃度の制御（例えば、特許文献４参照）、温度、湿度、水等のフィードバック制御が知られている。
しかしながら、前記環境制御により植物の生育が促進されて、茎、葉、根等の部位の表面積が大きくなったり、果実の糖度が上昇することなどにより、虫食いが発生したり、バクテリア、ウイルス、細菌、カビ類等の病原菌が侵入して病気が発生しやすくなるという新たな問題が発生している。斯かる問題にまで対応可能な植物栽培システムは、未だ提供されていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２１１８２２号公報
【特許文献２】特開２００４−１２１１７３号公報
【特許文献３】特開平６−７０６４３号公報
【特許文献４】特開２００９−１７８０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、植物の疫病の原因となるバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌を、簡便かつ効率的に分解除去し、該病原菌による植物の病気を効果的に抑制及び回復させつつ効率的に植物を生育させることができる植物栽培システム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】
【０００５】
本発明者らは、前記目的を達成すべく鋭意検討を行った結果、太陽光には、植物の生育を促進する波長領域の光と、植物の生育を阻害する波長領域の光とが含まれているため、植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する（植物の生育を阻害する波長領域の光を照射しない）ことにより、植物の生育を促進することができ、さらに、植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光した光を照射することにより、防疫剤の光触媒活性を大きくして、植物の疫病の原因となるバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌を、簡便かつ効率的に分解除去し、該病原菌による植物の病気を効果的に抑制及び回復させることができるという知見を見出し、本発明の完成に至った。
前記知見は、所定波長領域の光を遮光すると、全体の光量は減少することとなるため、通常、植物の生育が阻害されるという予想に反するものである。
開示の植物栽培システムは、本発明者らの前記知見に基づくものであり、前記課題を解決するための手段としては、後述する付記に記載した通りである。即ち、
開示の植物栽培システムは、植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を植物に照射する光照射手段と、前記光の照射により活性化される光触媒粉体を含む防疫剤を植物に付与する防疫剤付与手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
開示の植物栽培システムによれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、植物の疫病の原因となるバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌を、簡便かつ効率的に分解除去し、該病原菌による植物の病気を効果的に抑制及び回復させつつ効率的に植物を生育させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は、植物栽培システムの構成の一例を示す概略図である。
【図２】図２は、植物栽培システムで用いられる植物の防疫剤（光触媒チタンアパタイト）の一例で、その電子顕微鏡写真である。
【図３】図３は、実験例１を説明するための写真である。
【図４Ａ】図４Ａは、実験例１で得られたホウレンソウ（サンプル１）の写真である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、実験例１で得られたホウレンソウ（サンプル２）の写真である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、実験例１で得られたホウレンソウ（サンプル３）の写真である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、実験例１で得られたホウレンソウ（サンプル４）の写真である。
【図４Ｅ】図４Ｅは、実験例１で得られたホウレンソウ（サンプル５）の写真である。
【図５】図５は、実験例１で得られたホウレンソウの葉及び茎の写真である。
【図６】図６は、実験例１のサンプル１で用いた赤色フィルターの透過光のスペクトルを示すグラフである。
【図７】図７は、実験例１のサンプル２で用いた緑色フィルターの透過光のスペクトルを示すグラフである。
【図８】図８は、実験例１のサンプル３で用いた黄色フィルターの透過光のスペクトルを示すグラフである。
【図９】図９は、実験例１のサンプル４で用いた青色フィルターの透過光のスペクトルを示すグラフである。
【図１０】図１０は、植物の防疫剤（光触媒チタンアパタイト）を無添加の寒天培地（ファレノプシス軟腐病菌が接種済）では、紫外光照射後でも該ファレノプシス軟腐病菌が増殖してしまった結果を示す写真である。
【図１１】図１１は、植物の防疫剤（光触媒チタンアパタイト）を添加した寒天培地（ファレノプシス軟腐病菌が接種済）では、紫外光照射後でも該ファレノプシス軟腐病菌が増殖しなかった結果を示す写真である。
【図１２】図１２は、光触媒チタンアパタイト（４種の異なる粒径のもの）を水中に分散させた水分散体の態様の植物の防疫剤を調製した直後の写真である。
【図１３】図１３は、光触媒チタンアパタイト（４種の異なる粒径のもの）を水中に分散させた水分散体の態様の植物の防疫剤を調製１０分後の写真である。
【図１４】図１４は、植物の防疫剤を、植物に噴霧乃至散布した直後の葉の状態を示す写真である。
【図１５】図１５は、軟腐病が発生した株に、防疫剤を噴霧乃至散布して、１年後に開花した状態を示す写真である。
【図１６】図１６は、植物の防疫剤を、植物に噴霧乃至散布した直後の気孔の状態を示す顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
（植物栽培システム）
前記植物栽培システムは、光照射手段と、防疫剤付与手段とを少なくとも有し、更に必要に応じて、ガス濃度検知手段、ガス濃度制御手段、温度検知手段、温度制御手段、湿度検知手段、湿度制御手段、監視手段、移動手段、その他の手段を有してもよい。
前記植物栽培システムの形態としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、密閉空間で自動制御する完全密封型などが好ましい。
【０００９】
＜光照射手段＞
前記光照射手段としては、植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた光を植物に照射する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、（ｉ）遮光フィルター、（ｉｉ）発光ダイオード（ＬＥＤ）と紫外線ランプ（ＵＶランプ）とを組み合わせた照射部などが挙げられる。
前記植物の生育を阻害する光の波長領域としては、植物の種類、植物の部位によって、それぞれ異なると考えられ、例えば、ホウレンソウの葉の生育を阻害する光の波長領域（６００ｎｍ〜７００ｎｍ）などが挙げられる。
【００１０】
＜＜遮光フィルター＞＞
前記遮光フィルターとしては、植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カラーフィルターなどが挙げられる。
前記遮光する光の波長領域としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、後述する防疫剤の活性の大きさの観点から、可視光の波長領域が好ましい。
【００１１】
例えば、ホウレンソウの葉の生育を促進に用いられるカラーフィルターとしては、例えば、青色フィルター、緑色フィルター、黄色フィルター、赤色フィルターが好ましく、青色フィルター、緑色フィルター、黄色フィルターがより好ましく、青色フィルター、緑色カラーフィルターが特に好ましい。
【００１２】
前記青色フィルターとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３００ｎｍ付近の近紫外光の一部と３５０〜５００ｎｍ付近の近紫外〜可視光領域および７００ｎｍ以上の可視光を透過し、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域の光を遮光するフィルターが好ましい。
前記緑色フィルターとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３００ｎｍ付近の近紫外光の一部と５２０ｎｍ近辺および７００ｎｍ以上の可視光領域の光を透過し、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域の光を遮光するフィルターが好ましい。
前記黄色フィルターとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３００ｎｍ付近の近紫外光の一部と５５０ｎｍ以上の可視光領域の光を透過し、３５０ｎｍ〜５００ｎｍの波長領域の光を遮光するフィルターが好ましい。
前記赤色フィルターとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、３５０ｎｍ付近の近紫外光の一部と６５０ｎｍ以上の可視光領域の光を透過し、２００ｎｍ〜６００ｎｍの波長領域の光を遮光するフィルターが好ましい。
【００１３】
前記遮光フィルターの厚みとしては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、
３μｍ〜１００μｍが好ましく、１０μｍ〜５０μｍがより好ましく、２１μｍ〜２５μｍが特に好ましい。
前記フィルターの厚みが、３μｍ未満であると、フィルム強度及び遮光効果が不足することがあり、１００μｍを超えると、光量が不足することがある。一方、前記フィルターの厚みが特に好ましい範囲内であると、フィルム強度と必要な波長光の光量を十分に確保しつつ成長阻害波長光を効果的に遮光できる点で有利である。
【００１４】
前記遮光フィルターは、例えば、太陽光が入射可能なハウスにおける太陽光の入射面に設置され、太陽光から植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する機能を有する。
【００１５】
＜＜発光ダイオード（ＬＥＤ）＞＞
前記発光ダイオード（ＬＥＤ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、青色ＬＥＤ４７０ｎｍ（東京理科器（株）製）、赤色ＬＥＤ６６０ｎｍ（東京理科器（株）製）などが挙げられる。
【００１６】
＜＜紫外線ランプ（ＵＶランプ）＞＞
前記紫外線ランプ（ＵＶランプ）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ＢＬＡＣＫＬＩＧＨＴ １０Ｗ ＦＬ１０ＢＬ−Ｂ（Ｐａｎａｓｏｎｉｃ製）などが挙げられる。
【００１７】
＜防疫剤付与手段＞
前記防疫剤付与手段としては、防疫剤を植物に付与する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、粉末状の防疫剤を植物に散布する散布手段、防疫剤における光触媒粉体を含む水分散体を植物に噴霧乃至散布する噴霧乃至散布手段などが挙げられる。これらの中でも、少量でも広面積で均一に付与でき、植物の表面の白色化を防止できる観点から、水分散体の噴霧手段が好ましい。
前記噴霧手段としては、具体的には、例えば、霧吹きのような簡単な器具を用いて噴霧するものであってもよいし、タンクやノズル、噴霧量の調整手段などを備えた噴霧器や噴霧装置により噴霧するものであってもよい。
前記防疫剤付与手段は、後述する監視手段により、植物の病変を感知したタイミングで、病気の治療目的で該病変した植物に対して、防疫剤を付与するものであってもよいし、病変した植物だけでなく、病気の発生を予防乃至抑制する目的で、健康な植物にも防疫剤を付与するものであってもよい。
【００１８】
＜＜防疫剤＞＞
前記防疫剤は、光触媒粉体を少なくとも含み、更に必要に応じて、水、アルコールなどの溶媒、リン化合物などの肥料、顔料、その他の成分を含む。
本明細書で言う「防疫」とは、植物の病気の発生を阻止乃至抑制することと、病気から回復させることを含む意味であり、前記防疫剤は、植物の病気の予防剤、抑制剤としての機能だけでなく、病気が発生した植物の回復剤、治療剤としての機能を有するものである。
前記防疫剤の形態としては、光触媒粉体を含む粉末状とし、該光触媒粉体を植物に噴霧乃至散布するものであってもよいが、植物への均一な付与が容易で、植物の表面の白色化をより防止できる観点から、前記光触媒粉体を水中に分散状態で含む水分散体とするのが好ましい。
前記水分散体からなる防疫剤の付与方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、霧吹き、噴霧乃至散布器などにより、植物に噴霧乃至散布するのが好ましく、少量でも広面積で均一に付与することが可能となる。
例えば、イチゴ、メロン等の食用果実に防疫剤を噴霧乃至散布する場合、天井から全体噴霧乃至散布するのが好ましい。また、例えば、胡蝶蘭等の園芸植物の鉢植えに防疫剤を噴霧乃至散布する場合、該鉢植えを後述する移動手段に載せて、移動する鉢植えに対して各々噴霧乃至散布するのが好ましい。
前記水分散体中における、光触媒粉体を含む固形分含有量としては、３０質量％以下が好ましく、１質量％以下がより好ましい。該固形分含有量の下限値としては、０．０１質量％が好ましい。前記固形分含有量が、３０質量％を超えると、水分散体の粘度が高過ぎて、噴霧乃至散布が困難となることがあり、０．０１質量％未満であると、光触媒による病原菌の分解除去機能が充分に得られないことがある。
特に、前記固形分含有量が１質量％以下の防疫剤では、優れた防疫効果を維持しつつ、光触媒粉体による植物の茎葉の表面の白色化を効果的に抑制することができ、外観的にもより優れたものとなる。
【００１９】
−光触媒粉体−
前記光触媒粉体としては、植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた光の照射により活性化されるものであれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記光触媒粉体の形態としては、バクテリア等の病原菌との接触効率に優れる観点から、粉体であれば、特に制限はなく、その形状、大きさ、比重等については適宜選択することができる。
また、前記光触媒粉体は、更に表面に凹凸を有する、例えば、イガグリ形状であるのが好ましい。
この場合、前記光触媒として機能する表面積が拡大し、前記病原菌との接触効率がより向上する。
前記光触媒粉体の大きさとしては、特に制限はなく、分解除去目的の病原菌の種類や大きさなどに対応して適宜選択することができるが、前記光触媒として機能する表面積が拡大し、病原菌との接触効率を向上させることができるとともに、植物の表面の白色化を効果的に抑制することができる点で、体積平均粒子径が１００μｍ以下が好ましく、水中に分散させた水分散体としたときに、前記光触媒粉体が沈殿せず、分散状態を好適に維持できる点で、５μｍ以下であるのがより好ましい。また、前記体積平均粒径の下限値としては、一次粒子の大きさが一般には５０ｎｍ程度であり、現状ではこれ以上小さな光触媒粉体の製造は困難である点で、５０ｎｍ以上であるのが好ましい。
前記体積平均粒子径が、１００μｍを超えると、光触媒粉体の表面積をあまり多くすることができず、病原菌との接触性が低下したり、植物の表面が白色化することがある。なお、前記体積平均粒径は、例えば、粒度分布測定装置などにより測定することができ、該粒度分布測定装置の例としては、島津製作所製のＳＡＬＤ−２１００レーザ解析式流動分布測定装置などが好適に挙げられる。
前記光触媒粉体の比重としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、小さいほど好ましく、前記水分散体中で沈降することなく、浮遊して循環可能であるのが好ましい。
前記光触媒粉体の粒度分布（粒子径分布）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記粒度分布がシャープである（狭くなる）程、前記光触媒粉体を前記水中に、均一に分散させることができる。
【００２０】
前記光触媒粉体の具体的な材質乃至組成としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、光触媒活性（光触媒能）を有するアパタイトなどが特に好適に挙げられる。該光触媒粉体が、光触媒活性を有するアパタイトであると、該アパタイトの優れた吸着特性により、前記植物に付着した前記バクテリアなどの病原菌に対する吸着特性に優れる点で有利であり、また、その光触媒活性（光触媒能）により、吸着した前記病原菌を光触媒活性により効率的に分解除去可能である点で有利である。
これらの光触媒粉体の中でも、光触媒活性を有するアパタイトと、紫外光吸収性金属原子とを少なくとも含んでなるものが好ましく、更に可視光吸収性金属原子を含んでなるものがより好ましい。前記紫外光吸収性金属原子を含んでいると、紫外光の照射条件下での使用に好適な点で有利であり、前記光触媒粉体が、前記可視光吸収性金属原子を更に含んでなる場合には、蛍光灯下等の日常使用条件下での使用に好適な点で有利である。
なお、前記光触媒粉体は、１種単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２１】
前記光触媒活性（光触媒能）を有するアパタイトとしては、光触媒活性を有する限り、特に制限は無く、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、アパタイトが、光触媒活性を有するのに必要な金属原子（以下、光触媒活性を発現可能な金属原子と称することがある。）を有してなるものなどが好適に挙げられる。前記アパタイトが該光触媒活性を有するのに必要な金属原子を有すると、該アパタイトに光が照射されると、該光触媒活性を有するのに必要な金属原子の作用により該アパタイトが活性化され、該アパタイトの表面に吸着している前記バクテリアなどの病原菌（分解対象物）から電子を奪い取ることができ、該病原菌を酸化し、分解させることができる。
【００２２】
前記アパタイトとしては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、下記一般式（１）で表されるもの、などが好適に挙げられる。
【００２３】
【化１】
【００２４】
前記一般式（１）において、Ａは、金属原子を表し、該金属原子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、ランタン（Ｌａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、バリウム（Ｂａ）、鉛（Ｐｂ）、カドミウム（Ｃｄ）、ユウロピウム（Ｅｕ）、イットリウム（Ｙ）、セリウム（Ｃｅ）、ナトリウム（Ｎａ）、カリウム（Ｋ）、などが挙げられる。これらの中でも、吸着性に優れる点で、カルシウム（Ｃａ）が特に好ましい。
Ｂは、リン原子（Ｐ）及び硫黄原子（Ｓ）のいずれかを表し、これらの中でも、生体親和性に優れる点で、リン原子（Ｐ）が好ましい。
Ｏは、酸素原子を表す。
Ｘは、水酸基（ＯＨ）、ＣＯ３、及びハロゲン原子のいずれかを表し、これらの中でも、前記Ａの金属原子と共に金属酸化物型の光触媒性部分構造を形成可能な点で、水酸基（ＯＨ）が特に好ましい。
なお、前記ハロゲン原子としては、例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子、などが挙げられる。
ｍ、ｎ、ｚ、及びｓは、整数を表し、例えば、電荷バランスが良好な点で、ｍは、８〜１０が好ましく、ｎは、３〜４が好ましく、ｚは、５〜７が好ましく、ｓは、１〜４が好ましい。
【００２５】
前記一般式（１）で表されるアパタイトとしては、例えば、ハイドロキシアパタイト、フルオロアパタイト若しくはクロロアパタイト、又は、これらの金属塩、リン酸三カルシウム若しくはリン酸水素カルシウム、などが挙げられる。これらの中でも、上記一般式（１）における、Ｘが水酸基（ＯＨ）であるハイドロキシアパタイトが好ましく、上記一般式（１）における、Ａがカルシウム（Ｃａ）であり、Ｂがリン原子（Ｐ）であり、かつＸが水酸基（ＯＨ）であるカルシウムハイドロキシアパタイト（ＣａＨＡＰ）、即ち、Ｃａ１０(ＰＯ４)６(ＯＨ)２が特に好ましい。
【００２６】
前記カルシウムハイドロキシアパタイト（ＣａＨＡＰ）は、カチオンに対してもアニオンに対してもイオン交換し易いため、病原菌その他の有害物質（分解対象物）に対する吸着特性に優れ、特にタンパク質等の有機物に対する吸着特性に優れており、加えて、本発明での分解対象物であるバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌に対する吸着特性にも優れ、これらの植物への侵入又は増殖を阻止乃至抑制し得る点で好ましい。
【００２７】
前記アパタイトの前記光触媒粉体における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、８５ｍｏｌ％〜９７ｍｏｌ％であるのが好ましく、８５ｍｏｌ％〜９０ｍｏｌ％であるのがより好ましい。
前記アパタイトの含有量が、８５ｍｏｌ％未満であると、前記光触媒粉体の光触媒活性が十分でないことがあり、９７ｍｏｌ％を超えても、それに見合う効果が得られず、また、該光触媒粉体の前記病原菌（分解対象物）に対する吸着特性や光触媒活性などが低下することがある。
なお、前記アパタイトの前記光触媒粉体における含有量は、例えば、ＩＣＰ−ＡＥＳによる定量分析を行うことにより測定することができる。
【００２８】
前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子としては、光触媒中心として機能し得る限り特に制限はなく、光触媒活性を有するものとして公知のものの中から目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、光触媒活性に優れる点で、チタン（Ｔｉ）、亜鉛（Ｚｎ）、マンガン（Ｍｎ）、スズ（Ｓｎ）、インジウム（Ｉｎ）、鉄（Ｆｅ）、などから好適に選択される少なくとも１種が好適に挙げられる。これらの中でも、特に前記光触媒活性（光触媒能）に優れる点で、チタン（Ｔｉ）が好ましい。
【００２９】
前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子の前記光触媒粉体における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、前記光触媒粉体における全金属原子に対し、５ｍｏｌ％〜１５ｍｏｌ％であるのが好ましく、８ｍｏｌ％〜１２ｍｏｌ％であるのがより好ましい。
前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子の含有量が、５ｍｏｌ％未満であると、前記光触媒粉体の光触媒活性が十分でないことがあり、１５ｍｏｌ％を超えても、それに見合う効果が得られず、また、該光触媒粉体の分解対象物に対する吸着特性や光触媒活性等が劣化することがある。
なお、前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子の前記光触媒粉体における含有量は、例えば、ＩＣＰ−ＡＥＳによる定量分析を行うことにより測定することができる。
【００３０】
前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子が、前記アパタイトの結晶構造を構成する金属原子の一部として該アパタイトの結晶構造中に取り込まれる（置換等される）ことによって、該アパタイトの結晶構造内に、光触媒機能を発揮し得る「光触媒性部分構造」が形成される。
このような光触媒性部分構造を有する前記アパタイトは、光触媒活性を有し、また、アパタイト構造部分が吸着特性に優れ、光触媒活性を有する公知の金属酸化物よりも、有害成分（分解対象物）に対する吸着特性に優れるため、前記病原菌の分解作用、抗菌作用、前記病原菌の増殖阻止乃至抑制作用、更には、防汚作用などにも優れる。
【００３１】
前記光触媒活性を有するアパタイトとしては、適宜合成したものを使用してもよいし、市販品を使用してもよい。
前記光触媒活性を有するアパタイトの市販品としては、例えば、前記カルシウム・チタンハイドロキシアパタイトでは、太平化学産業株式会社製の商品名「ＰＣＡＰ−１００」などが好適に挙げられる。図２に、該「ＰＣＡＰ−１００」の二次粒子の電子顕微鏡写真を示す。該写真によれば、ナノオーダーの微細な一次粒子が凝集して、球状の二次粒子が形成されている。
【００３２】
前記紫外光吸収性金属原子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、前記光触媒粉体の可視光吸収性及び紫外光吸収性を飽和させない点で、タングステン（Ｗ）及びバナジウム（Ｖ）の少なくともいずれかであるのが好ましい。これらは、前記光触媒粉体中に、１種単独で含まれていてもよいし、２種以上含まれていてもよい。
【００３３】
前記紫外光吸収性金属原子の前記光触媒粉体における含有量としては、全金属原子に対し、０．００１ｍｏｌ％〜０．１ｍｏｌ％であるのが好ましい。
前記紫外光吸収性金属原子の含有量が、０．００１ｍｏｌ％未満であると、前記光触媒粉体の紫外光の吸収能が十分でないことがあり、０．１ｍｏｌ％を超えてもそれに見合う効果が得られず、前記光触媒粉体の前記病原菌（分解対象物）に対する吸着性能が低下したり、可視光の吸収能が低下等してしまうことがある。
なお、前記紫外光吸収性金属原子の前記光触媒粉体における含有量は、例えば、ＩＣＰ−ＡＥＳによる定量分析を行うことにより測定することができる。
【００３４】
前記可視光吸収性金属原子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、波長４００ｎｍ以上の光に対し、吸収特性を有するもの、などが好適に挙げられ、具体的には、クロム（Ｃｒ）及びニッケル（Ｎｉ）から選択される少なくとも１種などがより好ましく、前記光触媒粉体の光触媒活性の状態を目視にて視認可能にする観点からは、その光触媒活性の状態により、淡黄色から淡青色へと、更に淡青色から濃青色へと変色可能なクロム（Ｃｒ）が好ましい。
【００３５】
前記可視光吸収性金属原子の前記光触媒粉体における含有量としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、全金属原子に対し、０．００１ｍｏｌ％〜１ｍｏｌ％であるのが好ましく、０．０１ｍｏｌ％〜１ｍｏｌ％がより好ましい。
前記可視光吸収性金属原子の含有量が、０．００１ｍｏｌ％未満であると、前記光触媒粉体の可視光の吸収能が十分でないことがあり、１ｍｏｌ％を超えてもそれに見合う効果が得られず、前記光触媒粉体の前記病原菌（分解対象物）に対する吸着性能が低下等してしまうことがある。
なお、前記可視光吸収性金属原子の前記光触媒粉体における含有量は、例えば、ＩＣＰ−ＡＥＳによる定量分析を行うことにより測定することができる。
【００３６】
前記光触媒粉体においては、前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子と、前記紫外光吸収性金属原子と、前記可視光吸収性金属原子との含有量の合計としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、１５ｍｏｌ％以下が好ましく、３ｍｏｌ％〜１５ｍｏｌ％がより好ましい。
前記含有量の合計が、１５ｍｏｌ％を超えてもそれに見合う光触媒活性の向上効果が得られず、却って光触媒活性が低下することがある。
【００３７】
前記光触媒粉体の具体例としては、前記光触媒活性を有するのに必要な金属原子がチタン（Ｔｉ）であり、前記アパタイトがカルシウムハイドロキシアパタイト（ＣａＨＡＰ）：Ｃａ１０(ＰＯ４)６(ＯＨ)２であり、前記紫外光吸収性金属原子がタングステン（Ｗ）及びバナジウム（Ｖ）の少なくともいずれかであるものが好ましく、更に、前記可視光吸収性金属原子を含み、該可視光吸収性金属原子がクロム（Ｃｒ）であるものがより好ましい。
このような光触媒粉体は、前記植物に付着した前記病原菌（分解対象物）の吸着性能に優れ、また、前記光触媒粉体が前記紫外光吸収性金属原子も含む場合には、可視光のみならず紫外光をも吸収可能であり広帯域な光吸収性を示し、光の利用効率に優れ、各種光の照射条件下、例えば、太陽光照射条件下における用途に好適に使用可能である。そして、該光触媒粉体は、紫外光を長期間にわたって照射した場合においても光触媒活性が飽和することがなく優れた光触媒活性（光触媒能）を維持可能な点で有利である。
【００３８】
前記光触媒粉体の構造としては、例えば、単層構造、積層構造、多孔質構造、コア・シェル構造、などが挙げられる。
なお、前記光触媒粉体の同定・形態等の観察は、例えば、ＴＥＭ、ＸＲＤ、ＸＰＳ、ＦＴ−ＩＲ等に行うことができる。
【００３９】
前記光触媒活性を有するアパタイトの二次粒子の体積平均粒子径としては、１μｍ〜１０μｍが好ましい。
光触媒活性を有するアパタイトの一次粒子（単結晶）としては、１０ｎｍ〜１μｍの粒子径分布を有するのが好ましい。
このような粒子径の光触媒活性を有するアパタイトを、固形分含有量が３０質量％以下となるよう、より好ましくは、１％質量％以下となるよう水中に分散させて防疫剤を調製するのが好ましい。なお、前記光触媒活性を有するアパタイト（前記光触媒粉体）の水中での固形分含有量の下限値としては、噴霧又は散布する対象である植物の葉等の表面に十分に付与乃至配置させることができ、十分な光触媒効果を得る観点からは、０．００１質量％以上であるのが好ましい。
特に、１質量％以下に調製した防疫剤を、植物に噴霧乃至散布することにより、少量でも広面積で均一に付与することができ、光触媒粉体と病原菌との接触効率を向上させて、光触媒粉体による病原体の分解除去を効率的に行なうことができ、しかも、茎葉の表面などの白色化を抑制して、外観的にも優れたものとすることができる。
【００４０】
前記光触媒粉体は、公知の方法に従って製造することができ、例えば、前記光触媒活性を有するアパタイト中に、上述した紫外光吸収性金属原子と、更に必要に応じて上述した可視光吸収性金属原子とをドープさせることにより製造することができる。
【００４１】
−その他成分−
前記光触媒粉体以外のその他成分としては、前述のように、水、アルコールなどの溶媒、リン化合物などの肥料、顔料、などが挙げられる。
前記顔料は、付与対象の植物の色合いに応じて防疫剤を着色するために、必要に応じて防疫剤に添加することができる。このように着色された防疫剤では、多量に付与した場合でも、茎葉などの白色化の抑制効果が向上し、植物の外観低下を、より抑制することができる。
【００４２】
前記防疫剤によると、植物に付与された防疫剤中の光触媒粉体が、植物の茎葉の表面に付着する。該植物に付着した光触媒粉体が、光の照射により活性化され、植物に付着したバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌が、簡便かつ効率的に分解除去される。その結果、前記病原菌による植物の発病が阻止乃至抑制され、発病した場合も、病原菌が分解除去されるとともにその増殖も阻止され、病気からの回復が可能となる。また、前記防疫剤は、光触媒粉体を含むのであるため、従来の抗菌剤に比べ、人体への影響が少なく、土壌に散布されても土壌汚染などを招くことながいため、環境保全が実現される。また、土壌表面に散布された防疫剤が土壌表面におけるカビ発生を防止し、土壌中の防疫剤が根から吸収されることにより、病原菌の根からの侵入を防ぐことができ、自然分解して栄養素となるとともに、植物自体の抗菌力をも高めることができる。
また、防疫剤における光触媒粉体が分解することにより二酸化炭素が発生し、該発生した二酸化炭素により植物の生育がより促進されて、例えば、葉、茎等が大きくなったり、果実の糖度が上昇したりすることがある。
【００４３】
なお、前記植物としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、園芸植物、糖度が１３以上の食用果実などが好ましく、ファレノプシス（胡蝶蘭）、イチゴ、メロン、モモなどがより好ましい。
【００４４】
＜ガス濃度検知手段＞
前記ガス濃度検知手段としては、ガスの濃度を検知する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、半導体ガス方式装置（フィガロ技研製）などが挙げられる。
前記濃度が検知されるガスとしては、エチレンガス、炭散ガス（二酸化炭素ガス）、オゾンガスなどが挙げられ、これらのガスは窒素ガス中に含まれていることが好ましい。
前記エチレンガスは、植物の生育を促進するが、熟成時には不要なガスである。
前記炭散ガス（二酸化炭素ガス）の濃度を調整することにより、果実の糖度を上昇させることができる。
前記オゾンガスは、アパタイトと共存することで水浄化乃至環境浄化するガスである。
【００４５】
＜ガス濃度制御手段＞
前記ガス濃度制御手段としては、前記ガス濃度検知手段により検知されたガス濃度に基づいて、ガス濃度をフィードバック制御する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、プラズマ分解装置（ＰＡＣＴ、インパクトワールド（株）製）などが挙げられる。
前記ガス濃度制御手段により、植物の熟成時で不要となったエチレンガスを酸化エチレンガスに変換したり、炭酸ガスの濃度制御（炭酸ガスの供給及び除去）したり、オゾンガスの濃度制御（オゾンガスの供給及び除去）したりすることができる。
【００４６】
＜温度検知手段＞
前記温度検知手段としては、温度を検知する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、温度センサーなどが挙げられる。
【００４７】
＜温度制御手段＞
前記温度制御手段としては、前記温度検知手段により検知された温度に基づいて、温度をフィードバック制御する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００４８】
＜湿度検知手段＞
前記湿度検知手段としては、湿度を検知する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、湿度センサーなどが挙げられる。
【００４９】
＜湿度制御手段＞
前記湿度制御手段としては、前記湿度検知手段により検知された湿度に基づいて、湿度をフィードバック制御する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００５０】
＜補助剤付与手段＞
前記補助剤付与手段は、補助剤を付与する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
前記補助剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、栄養剤、殺虫剤（害虫駆除剤）、除草剤などが挙げられる。
前記栄養剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、液肥（（株）ハイポネクスジャパン）などが挙げられる。
前記殺虫剤（害虫駆除剤）としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、カダン（フマキラー（株）製）などが挙げられる。
前記除草剤としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、グリホサートなどが挙げられる。
【００５１】
＜監視手段＞
前記監視手段としては、植物の色合いを監視することによって、植物の病変を感知する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、各種カメラ、色差センサーなどの各種センサーなどを用いることができる。
前記監視としては、例えば、健康体の植物の色あいを、コンピュータ等に記憶し、該色合いと、監視対象の植物の色合いとを比較して、その差によって病変を感知するのが好ましい。そして、このように植物の病変を感知したら、前記付与手段により、該病変した植物に対して、防疫剤を付与するのが好ましく、病変した植物の効率的な治療が可能となる。
【００５２】
＜移動手段＞
前記移動手段としては、植物を移動する機能を有する限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ベルトコンベアー、ローラコンベアー、ロボットアームなどが挙げられる。
前記移動手段により、例えば、植物を一個体ごとに順次監視手段に移動し、該監視手段による植物の病変を感知を行なう。次に、該監視手段により病変が感知された植物を、前記移動手段により前記付与手段に移動し、防疫剤を付与することにより、病変した植物への防疫剤の付与を、効率的に行なうことができる。また、このように、移動手段により植物を順次移動できるので、監視手段や付与手段を複数設置する必要がなく、防疫システムのコンパクト化や低コスト化が可能となる。
【００５３】
図１に、植物栽培システムの構成の一例を示す概略図である。図１において、植物栽培システム１００は、水タンク１に接続され、光触媒粉体を含む防疫剤を付与する防疫剤付与手段（噴霧手段乃至散布手段）２と、植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を植物３に対して照射する光照射手段４と、ガスタンク５に接続され、ガス濃度検知手段（不図示）により検知されたガス濃度に基づいて、ガス濃度をフィードバック制御するガス濃度制御手段６と、温度乃至湿度検知手段（不図示）により検知された温度乃至湿度に基づいて、温度乃至湿度をフィードバック制御する温度乃至湿度制御手段７と、補助剤を付与する補助剤付与手段８とを有する。
照射手段４は、太陽光が入射可能なハウスにおける太陽光の入射面Ｘに設置され、太陽光から植物３の生育を阻害する波長領域の光を遮光する遮光フィルター４ａと、植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を照射する発光ダイオード（ＬＥＤ）と紫外光を照射する紫外線ランプ（ＵＶランプ）とを組み合わせた照射部４ｂとを有する。
光照射手段４により照射された光には、植物３の生育を阻害する波長領域の光が含まれていないので、植物３の生育を促進することができる。
また、光照射手段４により照射された光により、植物３の表面に噴霧乃至散布された光触媒粉体が活性化し、植物３に付着したバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌を、効率的に分解除去することができる。
【００５４】
開示の植物栽培システムによれば、植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を照射し、防疫剤を植物に付与することにより、植物の疫病の原因となるバクテリア、ウイルス、細菌、カビ類などの病原菌を、簡便かつ効率的に分解除去し、該病原菌による植物の病気を効果的に抑制及び回復させつつ効率的に植物を生育させることが可能で、しかも人体に影響がなく、環境保全をも実現可能である。
また、開示の植物栽培システムによれば、完全密封型圃場で効率的且つ安定的に農作物を収穫することができ、発生する疫病について人体に無害な光触媒によって防除を実現することができる。
また、開示の植物栽培システムによれば、様々な農作物に最適な栽培条件環境を簡単に得ることができ、素人でも高品質な農作物を栽培することができる。結果として、農業分野への異業種の新規参入が促進され、食料の安全性確保と増産を実現できる。
【実施例】
【００５５】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら制限されるものではない。
【００５６】
（実験例１）
葉の長さが３ｃｍ程度、茎の長さが５ｃｍ程度の約１ｇのホウレンソウの苗を５つ準備し、各ホウレンソウの苗（やまと種製）を、土（商品名：野菜用の土、みどり園製）１０ｋｇが入った縦０．５ｍ、横０．３ｍの鉢植えカゴに植えた。その後、各鉢植えカゴの上面を赤色、緑色、黄色、青色のカラーフィルターで覆った。上面を赤色、緑色、黄色、青色のカラーフィルターで覆った鉢植えカゴを、それぞれサンプル１〜４とし、上面をカラーフィルターで覆わない鉢植えカゴをサンプル５とした（図３）。
その後、サンプル１〜５を、太陽光が照射され、風通しがよい場所に配置し、５８日間経過後（５８０時間太陽光照射後）のホウレンソウの生育度合いを目視で観察し（図４Ａ〜図４Ｅ、図５）、葉の長さ（ｍ）と、葉及び茎の合計長さ（ｍ）とを測定した。測定結果を表１に示す。
なお、図４Ａ〜図４Ｅは、それぞれ、サンプル１〜５に対応する写真である。
【００５７】
実験例１で用いた赤色、緑色、黄色、青色の各カラーフィルターについて、ＵＶ−ＶＩＳ分光光度計（商品名：Ｖ−５５０、日本分光製）を用いて透過光のスペクトルを測定した。結果を図６〜図９に示す。
【００５８】
図６〜図９から、赤色、緑色、黄色、青色の各カラーフィルターが遮光した光の波長領域は、表１に示す通りであることが分かった。
【００５９】
【表１】
【００６０】
（実験例２）
−植物の防疫剤の調製−
光触媒粉体として、光触媒チタンアパタイト（光触媒活性を有するのに必要な金属としてチタンを有してなるアパタイト）を用いた。
該光触媒チタンアパタイトとして、図２に示すカルシウム・チタンハイドロキシアパタイト（ＴｉＨＡＰ；太平化学産業株式会社製、ＰＣＡＰ−１００、体積平均粒径３μｍ〜８μｍの白色粉体）を、水中に分散させて、固形分含有量が１質量％の防疫剤を調製した。
【００６１】
−防疫効果試験（インビトロ試験）−
ファレノプシス軟腐病菌（Erwinia chrysanthemi）に対する抗菌効果の確認試験を以下のようにして行った。即ち、前記ファレノプシス軟腐病菌の濃度が１０４個である培養液を、白金線を用いて寒天培地（チタンアパタイト無添加のものと、０．０６質量％添加したものと、２種類用意した）上の５箇所に接種した。これに対し、赤色、緑色、黄色、青色の各カラーフィルターを透過した太陽光を３時間照射後、更に２８℃で４８時間培養後、前記ファレノプシス軟腐病菌の増殖を、コロニー生成の有無により評価したところ、各カラーフィルターを透過した太陽光を照射したサンプルのうち青色フィルターが最も高い抗菌効果を確認した。その結果を図１１及び図１２に示した。
この防疫効果試験の結果からも明らかなように、植物の防疫剤としての前記チタンアパタイトが無添加ものの場合には、太陽光中に含まる紫外光量を照射した後においても、前記ファレノプシス軟腐病菌は死滅せず、増殖してしまったのに対し、植物の防疫剤としての前記チタンアパタイトが添加されたものの場合には、前記ファレノプシス軟腐病菌は死滅し、増殖することがなく、極めて良好な抗菌効果を示した。
【００６２】
（実施例１）
−植物の防疫剤の調製−
実験例２と同様にして、固形分含有量が１質量％の防疫剤を調製した。
【００６３】
−植物栽培システムによる栽培実験−
１）耕種概要：作物名；ファレノプシス（Ｐｈａｌａｅｎｏｐｓｉｓ、胡蝶蘭）
なお、作物の生育ステージは生育期であった。
２）区制・面積：１区８株、３連制とした。なお、対照実験として、病原菌を接種しない無接種区を用意し、この場合は反復なしで１区８株とした。
３）病原菌：ファレノプシス軟腐病菌（Ｅｒｗｉｎｉａ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｉ）
【００６４】
３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光を遮光する遮光フィルター（赤色のカラーフィルター）を透過した太陽光を、前記ファレノプシスに５８日間に亘って合計５８０時間照射した。
【００６５】
＜防疫剤付与＞
前記で調製した光触媒チタンアパタイトを含む防疫剤を、防疫剤付与手段としてのシャワーを用いて、前記ファレノプシスの茎葉に十分量付着するように、１１．２５ｍｌ／株の割合で噴霧した。
【００６６】
＜病原菌接種＞
接種源としてファレノプシス軟腐病菌（Ｅｒｗｉｎｉａ ｃｈｒｙｓａｎｔｈｅｍｉ）の菌株を用いた。供試菌株をＮＡ培地に塗布し、２７．５℃、暗黒下条件で培養した。培養３日後に、滅菌水で約１×１０８ＣＦＵ（ＯＤ６６０＝０．０９）に希釈して菌液を調製し、該菌液をファレノプシスの茎葉に噴霧接種し、平均温度２４．５℃、平均湿度７０％の多湿条件下で静置した。また、感染を促すため、病原菌摂取から１日後に、株当たり葉面３ヵ所をマークし、滅菌した虫針（５本１組）で軽く数回付傷した。
【００６７】
＜生育促進効果の評価＞
前記ファレノプシス（葉の長さ０．３（ｍ）、茎の長さ０．５（ｍ））に光照射した後、ファレノプシスの生育度合いを目視で観察し、葉の長さ（ｍ）と、茎の長さ（ｍ）を測定した。
その結果を表２に示した。
【００６８】
＜発病抑制効果の評価＞
病原菌接種を行なってから２１日後に、それぞれ付傷した箇所を対象に、病斑の発病程度を肉眼観察し、下記のようにして６段階で評価し、発病度を以下の計算式に従って算出した。なお、株によって、また傷口によって発病状態にばらつきがあったが、平均的な評価とした。
０（高）：発病を認めない。
１(高)：僅かに褐変が認められる。
２(中)：褐変の拡大が認められる。
３(中)：病斑（褐変）が拡大し、病斑の融合が認められる。
４(低)：病斑が拡大し、水浸状の大型病斑が認められる。
５(低)：葉身の大部分に、水浸状の大型病斑が認められる。
発病度＝Σ（病班の発病程度×その数）／（調査箇所数×５）×１００
なお、上記計算式は、病班の発病程度が１のもの×その数と、病班の発病程度が２のもの×その数と、病班の発病程度が３のもの×その数と、病班の発病程度が４のもの×その数と、病班の発病程度が５のもの×その数との合計を、調査箇所数×５で割った値を１００倍した値を意味する。
その結果を表２に示した。
なお、実施例１では、病気の発生が良好に抑制され、殆どの株の発病度が低い値であったが、株によって若干高い数値のものもあった。これは、防疫剤を噴霧乃至散布した際に、多少の噴霧乃至散布ムラがあり、光触媒が充分に付着していない箇所があったため、病斑を生じたと思われる。防疫剤が充分に噴霧乃至散布された箇所については、防除性ありの評価が得られ、実用上問題がない。
【００６９】
−植物の防疫剤の水分散体中での分散性−
次に、本発明の植物の防疫剤の水分散体中での分散性を、以下のようにして確認した。即ち、前記防疫剤（チタンアパタイト）の体積平均粒子径が、それぞれ５μｍ、１０μｍ、２０μｍ、４０μｍのもの０．５ｇを、５０ｍｌの水中に分散させて水分散体を調整した。その結果、前記防疫剤（チタンアパタイト）の体積平均粒子径が５μｍ以下である場合には、分散直後のみならず１０分後においても沈殿し難く、分散性に優れていた（図１２及び図１３参照）。
【００７０】
（実施例２）
３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光を遮光する遮光フィルター（赤色のカラーフィルター）を透過した太陽光を照射する代わりに、３８０ｎｍ〜４６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光を遮光する遮光フィルター（黄色のカラーフィルター）を透過した太陽光を照射したこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、防疫剤付与、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７１】
（実施例３）
３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光を遮光する遮光フィルター（赤色のカラーフィルター）を透過した太陽光を照射する代わりに、３８０ｎｍ〜４６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光及び６００〜６８０ｎｍの可視光を遮光する遮光フィルター（緑色のカラーフィルター）を透過した太陽光を照射したこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、防疫剤付与、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７２】
（実施例４）
３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光を遮光する遮光フィルター（赤色のカラーフィルター）を透過した太陽光を照射する代わりに、６００ｎｍ〜７００ｎｍの波長領域の可視光を遮光する遮光フィルター（青色のカラーフィルター）を透過した太陽光を照射したこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、防疫剤付与、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７３】
（実施例５）
実施例１において、３８０ｎｍ〜５６０ｎｍの波長領域の近紫外〜可視光を遮光する遮光フィルターを透過した太陽光を照射する代わりに、２００ｎｍ〜３９０ｎｍの波長領域の紫外光を遮光する遮光フィルターを透過した太陽光を照射したこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、防疫剤付与、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７４】
（比較例１）
実施例１において、防疫剤を付与しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７５】
（比較例２）
実施例１において、遮光フィルターを透過していない太陽光をそのまま照射したこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、防疫剤付与、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７６】
（比較例３）
実施例１において、防疫剤を付与せず、遮光フィルターを透過していない太陽光をそのまま照射したこと以外は、実施例１と同様にして、光照射、病原菌接種、生育促進効果の評価、発病抑制効果の評価を行った。
その結果を表２に示した。
【００７７】
【表２】
【００７８】
（実施例２）
−防疫効果試験（病気からの回復試験）−
ランの栽培農場にて、軟腐病が発生して廃棄されたファレノプシス株を譲り受け、これに対して前記実施例１で調製した防疫剤（１質量％濃度のカルシウム・チタンハイドロキシアパタイト）を、前記株の病変部だけでなく全体に満遍なく噴霧した。図１４に、防疫剤を噴霧した直後の葉の表面の写真を示す。前記１質量％濃度の防疫剤を噴霧したところ、外観を大きく損なうような葉の白色化は見られなかった。そして、噴霧の結果、病気の進行が止まり、図１５に示すように、１年後には新葉と新花芽が出て、新しい花が咲いた。したがって、本発明の防疫剤は、病気から回復させる機能をも有することが判った。
図１６に、防疫剤を噴霧した直後の葉の気孔付近の写真を示す。葉の表面は勿論、気孔の周囲にも光触媒粉体が付着していることから、感染した病原菌の分解除去だけでなく、気孔からの病原菌の侵入をも阻止乃至抑制して、病気からの回復が可能となったと推測される。
【００７９】
以上の実施例１〜５を含む実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
（付記１） 植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を植物に照射する光照射手段と、前記光の照射により活性化される光触媒粉体を含む防疫剤を植物に付与する防疫剤付与手段とを有することを特徴とする植物栽培システム。
（付記２） 光照射手段が、植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する遮光フィルターを有する付記１に記載の植物栽培システム。
（付記３） 遮光フィルターが、太陽光から植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する付記１から２のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記４） 遮光フィルターが、太陽光が入射可能なハウスにおける太陽光の入射面に設置された付記１から３のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記５） 植物の生育を阻害する光の波長領域が、６００ｎｍ〜７００ｎｍである付記１から４のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記６） 防疫剤が、光触媒粉体を水中に分散状態で含む水分散体である付記１から５のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記７） 光触媒粉体の体積平均粒径が５０ｎｍ以上５μｍ以下である付記１から６のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記８） 防疫剤付与手段が、光触媒粉体を分散させた水分散体を、植物に噴霧乃至散布する付記１から７のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記９） ガスの濃度を検知するガス濃度検知手段と、該ガス濃度検知手段により検知されたガス濃度に基づいて、ガス濃度を制御するガス濃度制御手段と、を更に有する付記１から８のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記１０） ガス濃度制御手段が、窒素ガス中に含まれているガスの濃度を制御する付記９に記載の植物栽培システム。
（付記１１） ガス濃度制御手段が、炭酸ガスの濃度を制御する付記９から１０のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記１２） ガス濃度制御手段が、エチレンガスの濃度を制御する付記９から１１のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記１３） ガス濃度制御手段が、エチレンガスを酸化エチレンガスに変換してエチレンガス濃度を制御する付記１２に記載の植物栽培システム。
（付記１４） ガス濃度制御手段が、オゾンガスの濃度を制御する付記９から１３のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記１５） 植物の色合いを監視する監視手段を更に有し、前記監視手段が、植物の病変を感知し、該病変した植物に対して、付与手段が防疫剤を付与する付記１から１４のいずれかに記載の植物栽培システム。
（付記１６） 監視手段が、予め記憶した植物の色合いと、監視対象の植物の色合いとの差により、病変を検出する付記１５に記載の植物栽培システム。
【符号の説明】
【００８０】
１ 水タンク
２ 防疫剤付与手段
３ 植物
４ 光照射手段
４ａ 遮光フィルター
４ｂ 照射部
５ ガスタンク
６ ガス濃度制御手段
７ 温度乃至湿度制御手段
８ 補助剤付与手段
１００ 植物栽培システム
Ｘ 入射面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を植物に照射する光照射手段と、前記光の照射により活性化される光触媒粉体を含む防疫剤を植物に付与する防疫剤付与手段とを有することを特徴とする植物栽培システム。
【請求項２】
光照射手段が、植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する遮光フィルターを有する請求項１に記載の植物栽培システム。
【請求項３】
遮光フィルターが、太陽光から植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する請求項１から２のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項４】
遮光フィルターが、太陽光が入射可能なハウスにおける太陽光の入射面に設置された請求項１から３のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項５】
植物の生育を阻害する光の波長領域が、６００ｎｍ〜７００ｎｍである請求項１から４のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項６】
防疫剤が、光触媒粉体を水中に分散状態で含む水分散体である請求項１から５のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項７】
光触媒粉体の体積平均粒径が５０ｎｍ以上５μｍ以下である請求項１から６のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項８】
防疫剤付与手段が、光触媒粉体を分散させた水分散体を、植物に噴霧乃至散布する請求項１から７のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項９】
ガスの濃度を検知するガス濃度検知手段と、該ガス濃度検知手段により検知されたガス濃度に基づいて、ガス濃度を制御するガス濃度制御手段と、を更に有する請求項１から８のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項１０】
ガス濃度制御手段が、窒素ガス中に含まれているガスの濃度を制御する請求項９に記載の植物栽培システム。
【請求項１１】
ガス濃度制御手段が、炭酸ガスの濃度を制御する請求項９から１０のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項１２】
ガス濃度制御手段が、エチレンガスの濃度を制御する請求項９から１１のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項１３】
ガス濃度制御手段が、エチレンガスを酸化エチレンガスに変換してエチレンガス濃度を制御する請求項１２に記載の植物栽培システム。
【請求項１４】
ガス濃度制御手段が、オゾンガスの濃度を制御する請求項９から１３のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項１５】
植物の色合いを監視する監視手段を更に有し、前記監視手段が、植物の病変を感知し、該病変した植物に対して、付与手段が防疫剤を付与する請求項１から１４のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項１６】
監視手段が、予め記憶した植物の色合いと、監視対象の植物の色合いとの差により、病変を検出する請求項１５に記載の植物栽培システム。
【請求項１】
植物の生育を阻害する光の波長領域を除いた波長領域の光を植物に照射する光照射手段と、前記光の照射により活性化される光触媒粉体を含む防疫剤を植物に付与する防疫剤付与手段とを有することを特徴とする植物栽培システム。
【請求項２】
光照射手段が、植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する遮光フィルターを有する請求項１に記載の植物栽培システム。
【請求項３】
遮光フィルターが、太陽光から植物の生育を阻害する波長領域の光を遮光する請求項１から２のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項４】
遮光フィルターが、太陽光が入射可能なハウスにおける太陽光の入射面に設置された請求項１から３のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項５】
植物の生育を阻害する光の波長領域が、６００ｎｍ〜７００ｎｍである請求項１から４のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項６】
防疫剤が、光触媒粉体を水中に分散状態で含む水分散体である請求項１から５のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項７】
光触媒粉体の体積平均粒径が５０ｎｍ以上５μｍ以下である請求項１から６のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項８】
防疫剤付与手段が、光触媒粉体を分散させた水分散体を、植物に噴霧乃至散布する請求項１から７のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項９】
ガスの濃度を検知するガス濃度検知手段と、該ガス濃度検知手段により検知されたガス濃度に基づいて、ガス濃度を制御するガス濃度制御手段と、を更に有する請求項１から８のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項１０】
ガス濃度制御手段が、窒素ガス中に含まれているガスの濃度を制御する請求項９に記載の植物栽培システム。
【請求項１１】
ガス濃度制御手段が、炭酸ガスの濃度を制御する請求項９から１０のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項１２】
ガス濃度制御手段が、エチレンガスの濃度を制御する請求項９から１１のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項１３】
ガス濃度制御手段が、エチレンガスを酸化エチレンガスに変換してエチレンガス濃度を制御する請求項１２に記載の植物栽培システム。
【請求項１４】
ガス濃度制御手段が、オゾンガスの濃度を制御する請求項９から１３のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項１５】
植物の色合いを監視する監視手段を更に有し、前記監視手段が、植物の病変を感知し、該病変した植物に対して、付与手段が防疫剤を付与する請求項１から１４のいずれかに記載の植物栽培システム。
【請求項１６】
監視手段が、予め記憶した植物の色合いと、監視対象の植物の色合いとの差により、病変を検出する請求項１５に記載の植物栽培システム。
【図６】
【図７】
【図９】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図５】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図７】
【図９】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図４Ｄ】
【図４Ｅ】
【図５】
【図８】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１１−２６（Ｐ２０１１−２６Ａ）
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１４４７５５（Ｐ２００９−１４４７５５）
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【出願人】（５０４４１４７８７）インパクトワールド株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月６日（２０１１．１．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年６月１７日（２００９．６．１７）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【出願人】（５０４４１４７８７）インパクトワールド株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
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