照明装置、イチゴ栽培システムおよびイチゴ栽培方法
【課題】人工光を利用したイチゴ栽培においてイチゴの収量を増加させる。
【解決手段】イチゴ栽培用の照明装置は、光合成に必要な波長範囲の光を出射する主光源ユニット２ａと、遠赤色光を出射する遠赤色光光源ユニット２ｂとを備えている。
【解決手段】イチゴ栽培用の照明装置は、光合成に必要な波長範囲の光を出射する主光源ユニット２ａと、遠赤色光を出射する遠赤色光光源ユニット２ｂとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工光を利用してイチゴを栽培するための照明装置、栽培システムおよび栽培方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イチゴは、そのまま生食するだけでなく、加工食品など、１年を通して需要が多い作物である。冬から春にかけて市場に出回る一季成りイチゴは、短日植物であり、昼の長さが短くなる秋から冬に花芽分化し、実をつける。逆に夏季には実がつかないため、日本では非常に高価となっている。
【０００３】
一方、近年の植物工場ブームのため、植物工場ビジネスに参入する企業が急増している。発光ダイオード（ＬＥＤ）または蛍光灯などの人工光を利用する栽培方法では、光の量および質が植物の形態や栄養成分、収量等に大きな影響を与えることが知られており、様々な企業や研究機関で植物に適した光環境の検討がなされている。
【０００４】
植物工場では光環境を人為的に制御できるため、植物工場においてイチゴの花芽分化に適した光環境を構築し、イチゴの周年栽培を行うことで、夏季にもイチゴを供給するが可能となる。また、気候変動に影響されず、病虫害の被害が少ないため、無農薬で安定的に栽培することができるとともに、イチゴの花芽分化に適した条件で栽培し続けることで、長期間収穫することが可能であるというメリットがある。
【０００５】
しかし、現在実用化されている人工光利用型の植物工場では、主に葉菜類の栽培がほとんどであり、イチゴのような果菜類ではあまり例がない。
【０００６】
一般的に植物工場では、露地栽培に比べコストがかかるため、収量を増加させたり、栄養成分を高めたりすることで利益を上げることが好ましい。人工光利用の植物工場をビジネスとして成功させるためには、高効率栽培を行うための光環境を構築することで収益を上げる仕組みが極めて重要である。
【０００７】
特にイチゴは栽培期間が長く、光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）で３００μｍｏｌ／ｍ２／ｓ程度以上の光量が必要とされている。このレベルの光を与え続ければ、ある程度の収量は見込めると考えられるが、エネルギーコストが高くなってしまい、収益が見合わないため、あまり実施されていないものと考えられる。
【０００８】
人工光を用いたイチゴ栽培の例として、特許文献１には、６３０〜７００ｎｍにピーク波長を持ち、実質的に７００ｎｍを超える波長の光を含まない赤色光を照射するイチゴの電照栽培方法が開示されている。この文献では、７００ｎｍを越える波長の光は電照効果を打ち消す作用を有し、個体によっては長日処理の効果が相殺されて、新葉展開が起こらない場合があるため、７００ｎｍを越える波長の光を実質的に含まないようにする必要があると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−４６５７５号公報（１９９９年２月２３日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の発明は、露地栽培またはハウス栽培を前提としていると考えられ、補光を目的として夜間に電照を行う栽培方法である。昼間に人工光を利用してイチゴを栽培する場合には、栽培に適した光環境は異なってくるため、特許文献１に記載の知見は利用できない。それゆえ、植物工場等において効率的に収益を上げるための光条件を別途検討する必要がある。
【００１１】
収益を上げるためのひとつの方策として、収量を増加させることが考えられる。しかし、上述のように、人工光を主に利用してイチゴを栽培したという実例自体がほとんどないため、人工光利用型の植物栽培施設でイチゴの収量を増加させる技術についての報告は見当たらない。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、人工光を利用したイチゴ栽培においてイチゴの収量を増加させることができる照明装置、イチゴ栽培システムおよびイチゴ栽培方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、イチゴ栽培用の照明装置であって、光合成に必要な波長範囲の光を出射する主光源と、遠赤色光を出射する遠赤色光光源とを備えることを特徴としている。
【００１４】
本発明の発明者は、光合成に必要な波長範囲の光（例えば、波長４００〜７００ｎｍの光）に加えて、遠赤色光（例えば、波長７００〜７８０ｎｍの光）をイチゴに照射することにより、イチゴの収量を増加させることができることを見出し、本発明を実現するに至った。
【００１５】
上記の構成によれば、光合成に必要な波長範囲の光が主光源から出射されるとともに、遠赤色光光源から遠赤色光が出射される。それゆえ、人工光を利用したイチゴ栽培においてイチゴの収量を増加させることができる。
【００１６】
また、上記遠赤色光光源は、７３０ｎｍ近傍にピークを有する遠赤色光を出射することが好ましい。
【００１７】
植物における遠赤色光の光受容体としてフィトクロームが知られており、このフィトクロームは、７３０〜７３５ｎｍの遠赤色光を主に吸収する。
【００１８】
それゆえ、遠赤色光の中でも７３０ｎｍ近傍の遠赤色光を照射することで、より効率的にイチゴの収量を増加させることができると考えられる。
【００１９】
また、上記主光源は、赤色光を出射する赤色光源を備えていてもよいし、
さらに青色光を出射する青色光源を備えていてもよい。
【００２０】
赤色光（波長６４０〜６９０ｎｍの光）を植物に照射することにより光合成を促進できる。また、青色光（波長４２０〜５００ｎｍ）を植物に照射することにより、光形態形成を促進できる。
【００２１】
また、上記主光源または上記遠赤色光光源は、発光ダイオードであることが好ましい。
【００２２】
光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いれば、低電力化が図れるとともに、光源の寿命を延ばすことができ、メンテナンスの手間を省くことができる。また、植物栽培に適した波長の光を出射する赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを利用することができ、既製のＬＥＤを光源として好適に利用できる。
【００２３】
本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、イチゴ栽培用の照明装置であって、遠赤色光を出射する遠赤色光光源を備えることを特徴としている。
【００２４】
本発明の発明者は、光合成に必要な波長範囲の光に加えて、遠赤色光をイチゴに照射することにより、イチゴの収量を増加させることができることを見出し、本発明を実現するに至った。
【００２５】
上記の構成によれば、光合成に必要な波長範囲の光を既存の光源から出射した上で、遠赤色光光源から遠赤色光を出射することにより、人工光を利用したイチゴ栽培においてイチゴの収量を増加させることができる。すなわち、本発明は、光合成に必要な波長範囲の光を出射する光源と組み合わせて用いられるものであり、当該組み合わせにより、上述の効果を奏することができる。
【００２６】
また、上記照明装置を備えるイチゴ栽培システムも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００２７】
また、上記イチゴ栽培システムは、上記照明装置を制御することにより短日条件の光環境を実現する制御装置をさらに備えることが好ましい。
【００２８】
イチゴは短日植物であるため、上記の構成により、短日条件の光環境を実現することができ、イチゴの花芽分化を促進することができる。
【００２９】
本発明に係るイチゴ栽培方法は、上記の課題を解決するために、光合成に必要な波長範囲の光に加え、遠赤色光をイチゴに照射することを特徴としている。
【００３０】
上記の構成によれば、光合成に必要な波長範囲の光（例えば、４００〜７００ｎｍの光）に加えて、遠赤色光（例えば、波長７００〜７８０ｎｍの光）を照射することにより、イチゴの収量を増加させることができる。この栽培方法の効果は、本発明の発明者によって実験的に確認されている。
【００３１】
それゆえ、人工光を利用したイチゴ栽培において、イチゴの収量を増加させることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、本発明に係る照明装置は、イチゴ栽培用の照明装置であって、光合成に必要な波長範囲の光を出射する主光源と、遠赤色光を出射する遠赤色光光源とを備える構成である。
【００３３】
また、本発明に係る照明装置は、イチゴ栽培用の照明装置であって、遠赤色光を出射する遠赤色光光源を備える構成である。
【００３４】
また、本発明に係るイチゴ栽培方法は、光合成に必要な波長範囲の光に加え、遠赤色光をイチゴに照射する構成である。
【００３５】
それゆえ、人工光を利用したイチゴ栽培においてイチゴの収量を増加させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るイチゴ栽培システムの概略構成を示す図である。
【図３】上記照明装置に含まれる主光源ユニットの構成を示す図である。
【図４】上記照明装置に含まれる遠赤色光光源ユニットの構成を示す図である。
【図５】「さちのか」についての栽培結果を示す図である。
【図６】「さちのか」の１日あたりかつ１株あたりの収量である平均収量を示すグラフである。
【図７】「さちのか」の収量および平均重量を示すグラフである。
【図８】「さちのか」の総果数および形状評価の結果を示すグラフである。
【図９】「とちおとめ」についての栽培結果を示す図である。
【図１０】「とちおとめ」の１日あたりの１株あたりの収量である平均収量を示すグラフである。
【図１１】「とちおとめ」の収量および平均重量を示すグラフである。
【図１２】「とちおとめ」の総果数および形状評価の結果を示すグラフである。
【図１３】「さちのか」と「とちおとめ」との栽培結果を比較するための図である。
【図１４】「さちのか」と「とちおとめ」との栽培結果を統合して示したグラフである。
【図１５】栽培区あたりの遠赤色光照射にかかるエネルギーコストを示す図である。
【図１６】上記イチゴ栽培システムで栽培したイチゴの売り上げの概算を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の実施の一形態について図１〜図１６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態のイチゴ栽培システム１０は、例えば、閉鎖型の人口光利用型の植物工場で用いられる栽培システムである。このイチゴ栽培システム１０は、光合成に必要な波長範囲の光（波長４００〜７００ｎｍの光）に加え、遠赤色光（波長７００〜７８０ｎｍの光）をイチゴに照射することにより、イチゴの果実の肥大等を促進し、収量を増加させるものである。
【００３８】
なお、本発明は、イチゴ栽培用の光として人工光を利用してイチゴを栽培する栽培施設（植物栽培用構造体）において用いられる照明装置、栽培システムおよび栽培方法に関するものである。人工光を利用した栽培とは、栽培のための光の少なくとも一部に人工光が用いられている栽培を意味し、太陽光を全く用いない栽培を意味するわけではない。太陽光と人工光とを組み合わせて栽培する場合にも本発明を適用可能である。
【００３９】
（イチゴ栽培システム１０の構成）
図２は、イチゴ栽培システム１０の概略構成を示す図である。図２に示すように、イチゴ栽培システム１０は、照明装置１、空調装置４、栽培容器５および制御装置６を備えており、栽培室７の内部に設置されている。
【００４０】
照明装置１は、イチゴ２０を栽培するための光を出射する光源であり、栽培容器５の上方に配置されている。この照明装置１の詳細については後述する。なお、図２では、照明装置１については１つのみ図示しているが、図１を用いて後述するように、照明装置１を複数設けてもよい。
【００４１】
空調装置４は、栽培室７の内部の温度を調節するエアコンある。また、空調装置４は、栽培室７の内部の空気を循環させる送風機としても機能する。
【００４２】
栽培容器５は、培養土または栽培用の固形培地（ロックウール、ウレタン、スポンジなど）を入れるためのプランターであってもよいし、イチゴ２０を保持するとともに水耕栽培用の培養液を貯める水槽であってもよい。
【００４３】
制御装置６は、照明装置１の照度および空調装置４の空調温度および風量を制御する。イチゴは短日植物であるため、特に制御装置６は、照明装置１を制御することにより短日条件の光環境を実現する。昼夜のサイクル（明期および暗期の長さ）および、明期および暗期のそれぞれにおける空調温度は、特に限定されず、イチゴに適した公知の栽培条件を用いればよい。
【００４４】
（照明装置１の詳細）
図１は、照明装置１の概略構成を示す図である。図３は、照明装置１に含まれる主光源ユニット２ａの構成を示す図である。
【００４５】
図１に示すように、照明装置１は、主光源ユニット（主光源）２ａを備える主照明装置１ａ、および遠赤色光光源ユニット（遠赤色光光源）２ｂを備える遠赤色光照明装置１ｂを含んでいる。
【００４６】
主照明装置１ａは、栽培容器５の上方（例えば、栽培容器５の上方約３０ｃｍ）に配置されており、遠赤色光照明装置１ｂは、主照明装置１ａの近傍かつ下方（主光源ユニット２ａの栽培容器５と対向する側）に配置されている。遠赤色光照明装置１ｂを設ける個数は、所望される遠赤色光の光量に応じて設定されればよく、例えば２本である。
【００４７】
主光源ユニット２ａおよび遠赤色光光源ユニット２ｂから出射された光は、それぞれ栽培容器５で栽培されるイチゴ２０に照射される。
【００４８】
図３は、主照明装置１ａに含まれる主光源ユニット２ａの構成を示す図である。図３に示すように、主光源ユニット２ａは、赤色ＬＥＤ（赤色光源）２２および青色ＬＥＤ（青色光源）２３を基板２１上に備えている。赤色ＬＥＤ２２は、６５０ｎｍにピークを有する赤色光を出射する。青色ＬＥＤ２３は、４７０ｎｍにピークを有する青色光を出射する。
【００４９】
ただし、赤色ＬＥＤ２２は、波長６４０〜６９０ｎｍの光を出射するものであればよく、赤色ＬＥＤ２２の赤色光の波長は６５０ｎｍに限定されない。また、青色ＬＥＤ２３は、波長４２０〜５００ｎｍ（特に、４２０〜４７０ｎｍ）の光を出射するものであればよく、青色ＬＥＤ２３の青色光の波長は４７０ｎｍに限定されない。
【００５０】
図１に示すように、基板２１の、赤色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３が搭載されている側の面とは反対側の面には、冷却板３が配設されている。冷却板３は、赤色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３が発した熱を放散させるための部材であり、金属（例えば、鉄、銅、アルミニウム）など、熱伝導性の高い物質からなるものである。
【００５１】
図３では、赤色ＬＥＤ２２と青色ＬＥＤ２３との個数の比は、４：１であるが、これに限定されない。後述するように、赤色光と青色光との光量の比率は、変更可能であり、所望の光量の赤色光および青色光を照射するために、赤色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の個数を適宜変更すればよい。なお、赤色光および青色光の光量の調整は、赤色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３に供給する電力を調整することによって行ってもよい。
【００５２】
また、赤色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の配置も図３に示したものに限定されず、適宜変更してもよい。例えば、赤色ＬＥＤ２２の列の間に青色ＬＥＤ２３の列を配置してもよい。
【００５３】
図４は、遠赤色光照明装置１ｂに含まれる遠赤色光光源ユニット２ｂの構成を示す図である。図４に示すように、遠赤色光光源ユニット２ｂは、複数の遠赤色光ＬＥＤ２５を基板２４上に備えている。遠赤色光ＬＥＤ２５は、７３０ｎｍにピークを有する（７３０ｎｍ近傍の）遠赤色光を出射する。
【００５４】
遠赤色光の光受容体としてフィトクロームが知られており、このフィトクロームは、７３０〜７３５ｎｍの遠赤色光を主に吸収する。それゆえ、イチゴ２０に照射する遠赤色光は、この範囲にピークを有するものが好ましいと考えられる。ただし、遠赤色光ＬＥＤ２５の遠赤色光の波長は、７３０ｎｍに限定されず、７００〜７８０ｎｍの波長範囲の光であってもよい。
【００５５】
図４では、遠赤色光ＬＥＤ２５は、基板２４上に一列に配置されているが、遠赤色光ＬＥＤ２５の配置は、これに限定されず、遠赤色光ＬＥＤ２５の列が複数列形成されてもよい。また、遠赤色光ＬＥＤ２５の個数も適宜変更されればよく、遠赤色光ＬＥＤ２５に供給する電力を調整することによって遠赤色光の光量を調節してもよい。
【００５６】
なお、遠赤色光光源ユニット２ｂは、消費電力が少ないため、遠赤色光照明装置１ｂには、冷却板３は設けられていない。
【００５７】
また、主光源ユニット２ａと遠赤色光光源ユニット２ｂとは互いに物理的に接続されていてもよい。
【００５８】
また、１つの基板に赤色ＬＥＤ２２、青色ＬＥＤ２３および遠赤色光ＬＥＤ２５が搭載されていてもよい。すなわち、図２に示すように、赤色ＬＥＤ２２、青色ＬＥＤ２３および遠赤色光ＬＥＤ２５を備える光源ユニット（照明装置）を１つ設けてもよい。この場合の各ＬＥＤの配置も特に限定されず、イチゴ２０に各ＬＥＤからの光が、所望の光量で均一に照射されるように３種類のＬＥＤを配置すればよい。
【００５９】
また、赤色ＬＥＤ２２、青色ＬＥＤ２３および遠赤色光ＬＥＤ２５という３種類のＬＥＤを用いる必要は必ずしもなく、複数の波長の光を照射できるＬＥＤを１種類または複数種類用いることにより、赤色ＬＥＤ２２、青色ＬＥＤ２３および遠赤色光ＬＥＤ２５の組み合わせと同様の波長の光を出射する光源を用いてもよい。この場合には、主光源と遠赤色光光源とを１種類のＬＥＤによって実現することも可能である。すなわち、照明装置１は、光合成に必要な波長範囲の光を出射するとともに、遠赤色光を出射する光源を備えていてもよい。
【００６０】
また、イチゴ栽培システム１０の光源として、ＬＥＤ（発光ダイオード）以外の光源、例えばハロゲンランプまたは蛍光灯を用いてもよい。
【００６１】
（栽培方法の概要）
次にイチゴ栽培システム１０を用いたイチゴ栽培方法の概要について説明する。当該イチゴ栽培方法では、人工光を利用する植物栽用の空間である栽培室７において、光合成に必要な波長範囲の光（波長４００〜７００ｎｍの光）に加え、遠赤色光（波長７００〜７８０ｎｍの光）を定植後のイチゴ２０に照射する。
【００６２】
より具体的には、赤色ＬＥＤ２２からの赤色光、青色ＬＥＤ２３からの青色光および、遠赤色光ＬＥＤ２５からの遠赤色光をそれぞれイチゴ２０に照射する。
【００６３】
赤色光および青色光の総光合成光量子束密度は、例えば、１００〜４００μｍｏｌ／ｍ２／ｓであり、赤色光と青色光との割合は、例えば１：０、１：１、４：１など、適宜設定されればよい。遠赤色光の光合成光量子束密度は、１０〜２０μｍｏｌ／ｍ２／ｓ程度とする。
【００６４】
イチゴは短日植物であるため、昼夜のサイクルは、短日条件になるように設定する。すなわち、短日条件の光環境を実現するように制御装置６によって主照明装置１ａおよび遠赤色光照明装置１ｂの光量を制御する。昼夜のサイクルは、例えば、明期１２時間、暗期１２時間であるが、これに限定されない。
【００６５】
昼夜のサイクルに伴って栽培室７の内部の温度も調節する。この温度調節は、制御装置６の制御下において空調装置４が行う。栽培室７の内部の温度は、例えば、明期２５℃、暗期１０℃に設定する。
【００６６】
その他の栽培条件（培養土の組成、給肥条件など）については、公知の条件を用いればよい。
【００６７】
（栽培方法の具体例）
次にイチゴ栽培システム１０におけるイチゴ栽培方法の一例について説明する。イチゴ２０として「さちのか」および「とちおとめ」を栽培容器５の中に入れたロックウールに定植し、図１に示した主照明装置１ａおよび遠赤色光照明装置１ｂの下方に設置した。イチゴ栽培用の培養液として園芸試験場処方を使用した。
【００６８】
明期１２時間、暗期１２時間のサイクルで主照明装置１ａおよび遠赤色光照明装置１ｂを点灯させ、栽培室７の内部の温度を、明期２５℃、暗期１０℃に調節した。
【００６９】
比較実験のために、各栽培区（実験系）において照明光の質および量を変化させた。赤色光および青色光の総光合成光量子束密度は、１２０μｍｏｌ／ｍ２／ｓと３７０μｍｏｌ／ｍ２／ｓとの２段階とし、赤色光と青色光との割合（Ｒ：Ｂ）は、１：０、４：１、１：１、５：２に設定した。なお、赤色光および青色光の総光合成光量子束密度が、３７０μｍｏｌ／ｍ２／ｓの場合に、赤色光と青色光との割合を５：２に設定した。また、各栽培区について「さちのか」または「とちおとめ」の４株を用いた。
【００７０】
赤色光と青色光との光強度の割合は、赤色ＬＥＤ２２および／または青色ＬＥＤ２３に投入する電流値を変更することで調節した。
【００７１】
そして、赤色光と青色光との光強度の割合が同じ２つの栽培区を設け、一方には遠赤色光（ＦＲ）を照射し、他方には遠赤色光を照射しなかった。遠赤色光の光合成光量子束密度は、１０〜２０μｍｏｌ／ｍ２／ｓ程度とした。
【００７２】
また、光源として蛍光灯を用いる系も用意した。蛍光灯の光合成光量子束密度も、１２０μｍｏｌ／ｍ２／ｓとした。蛍光灯を用いた栽培区についても、遠赤色光（ＦＲ）を照射した栽培区と、遠赤色光を照射しなかった栽培区とを設けた。遠赤色光の光合成光量子束密度は、同様に１０〜２０μｍｏｌ／ｍ２／ｓ程度とした。
【００７３】
（実験結果）
図５は、「さちのか」についての実験結果を示す図である。各栽培区における収量、（総）果数、大きさ別の重量および形状別の重量は、４株の合計であり、平均値および比率は４株についての値である。図５に示した順化日数は、定植から第一果の収穫日までの日数である。比率は、全て重量比率である。また、可販果重とは、販売可能な果実の重量であり、６ｇ以上を販売可能とした。また、奇形の果実を販売不可（×）とし、可販果について形状が良いもの（○）と、形状が良くも悪くもないもの（△）との２段階に区別した。可販果についての総合判定は、６ｇ以上で販売可能な形状のイチゴを用いて行った。また、平均収量とは、１日あたりかつ１株あたりの収量であり、（総収量）÷４（株）÷（収穫開始日から最終収穫日までの日数）という式によって算出される値である。
【００７４】
図６〜８は、図５に示した数値の一部を、グラフとして表現したものである。
【００７５】
図６は、「さちのか」の１日あたりかつ１株あたりの収量（ｇ／日／株）である平均収量を示すグラフである。各栽培区について、収穫したイチゴ全体についての数値と、可販果についての数値とをそれぞれ折れ線グラフで示している。
【００７６】
図７は、「さちのか」の収量および平均重量を示すグラフである。各栽培区における総収量（ｇ）（左縦軸）を棒グラフで示している。この棒グラフを区切ることによって、収穫された果実の大きさの分布を示している。また、各栽培区における平均重量（ｇ／果）（右縦軸）を折れ線グラフで示している。
【００７７】
図８は、「さちのか」の総果数および形状評価の結果を示すグラフである。各栽培区において、どのレベルの形状の果実がどの程度の割合（左縦軸）を占めているかを棒グラフで示している。また、各栽培区における総果数（右縦軸）を折れ線グラフで示している。
【００７８】
また、図９は、「とちおとめ」についての実験結果を示す図である。図５と同様に、各栽培区における収量、（総）果数、大きさ別の重量および形状別の重量は、４株の合計であり、平均値および比率は４株についての値である。図９に示した用語は、図５に示したものと同じ意味を有するものである。
【００７９】
図１０〜図１２は、図９に示した数値の一部を、グラフとして表現したものである。図１０は、「とちおとめ」の１日の平均収量を示すグラフである。図１１は、「とちおとめ」の収量および平均重量を示すグラフである。図１２は、「とちおとめ」の総果数および形状評価の結果を示すグラフである。図１０〜１２のグラフの見方は、図６〜８と同様である。
【００８０】
また、図１３は、「さちのか」と「とちおとめ」との実験結果を比較するための図である。図１３に示す数値は、図５および図９に示したものと同じである。
【００８１】
また、図１４は、「さちのか」と「とちおとめ」との実験結果を統合して示したものである。果実の平均重量（ｇ／個）（右縦軸）を折れ線グラフで示し、総収量（ｇ）（左縦軸）を棒グラフで示している。
【００８２】
図５〜図１４に示すように、いずれの栽培区でも、赤色光および青色光に加えて遠赤色光（ＦＲ）を照射した場合には、遠赤色光を照射しなかった場合と比較して、平均収量、総収量、平均重量が有意に増加した。また、光源として蛍光灯を用いた場合にも同様に遠赤色光の効果が確認された。
【００８３】
また、図１３に示すように、「さちのか」と「とちおとめ」との間では、ともに遠赤色光照射により総収量および果実の平均重量が増加するという効果が得られた。また、果数については、「さちのか」では、全ての栽培区において遠赤色光照射により果数が増加し、「とちおとめ」では、一部の栽培区において遠赤色光照射により果数が増加した。
【００８４】
遠赤色光照射により果数が増加したのは、果房の数が増加したため、すなわち、花芽分化が促進されたためであると考えられる。
【００８５】
これに対して、「とちおとめ」の一部の栽培区（ＲＢ比が４：１、１：１）では、遠赤色光の照射により順化日数が増加するとともに、果数が少なくなった。
【００８６】
それゆえ、栽培条件および品種によっては、遠赤色光の照射により花芽分化が遅れる可能性がある。ただし、順化日数が増加したことは、全ての花芽の分化が遅れたことを意味しているわけではなく、最初（一番目）の花芽の分化が遅れたことを意味している。それゆえ、１株あたりの花芽の集合として見た場合には、順化日数が増加したことの影響は緩和される。また、花芽分化が遅れても果実の平均重量が増加し、総収量は増加するため、大きな問題にはならないと考えられる。また、遠赤色光の照射条件を変更することにより、花芽分化を遅らせることなく、より効果的に収量を増加させることが可能であると考えられる。
【００８７】
また、図８および図１２に示すように、果実の形状に対しても遠赤色光は、少なくとも顕著な悪影響は及ぼしておらず、形状が改善した栽培区が多かった。
【００８８】
（遠赤色光の照射コストおよびイチゴの売り上げ）
図１５は、栽培区あたりの遠赤色光照射にかかるエネルギーコストを示す図である。図１６は、イチゴ栽培システム１０で栽培したイチゴの売り上げの概算を示す図である。図１５に示すように、イチゴ栽培システム１０における１栽培区において収穫期間を通して遠赤色光を照射するために必要な電気代は、約４９７円である。なお、電気代は、１ｋＷｈ＝２２円で計算している。
【００８９】
これに対して、遠赤色光の照射によるイチゴの売り上げの増加は、栽培区あたり３１円から７８５円までばらつきがあったが、いずれの系でも売り上げは増加していた。また、「さちのか」のＲ：Ｂ＝１：１の栽培区などでは、遠赤色光の照射コスト（約４９７円）を上回る売り上げの増加（７８５円）を記録した。
【００９０】
それゆえ、特定の栽培条件下では、遠赤色光の照射は、イチゴ栽培の収益の増加に寄与することができることが示された。また、基本的な栽培条件（温度、湿度、給肥条件など）、赤色光と青色光との割合、遠赤色光の照射期間、遠赤色光の照射量、遠赤色光の波長など検討すべき条件は多く、これらの条件をより好ましいものに設定すれば、さらに収益の増加が見込めると予想される。また、図１５に示すデータでは、固定費（初期設備投資費用）については考慮されていないが、継続的に栽培を行えば、固定費を回収可能であると考えられる。
【００９１】
（遠赤色光照射による果実の肥大化および収量増加の原理）
遠赤色光は、フィトクロームの反応を介して花芽分化に影響している可能性が考えられる。
【００９２】
また、データとしては示していないが、遠赤色光の照射により葉柄および果梗の伸長が確認されており、葉が光源に近づいたため、または草冠部が広がり、受光体勢が向上したために、１株あたりの光合成速度が増加した可能性が考えられる。遠赤色光を照射していないイチゴでは、葉どうしによる相互遮蔽が生じており、これにより光合成が抑制されていると考えられる。
【００９３】
また、個葉の葉面積も大きくなる傾向があることから、葉面積の増加により１株あたりの光合成速度が増加した可能性も考えられる。
【００９４】
その一方で、図５〜図１４において「下方ＦＲ」のデータが示すように、遠赤色光をイチゴの株の上方からではなく、栽培容器５の下方から照射した場合にも収量が増加した。特に、「とちおとめ」では、下方から遠赤色光を照射することより、総収量、果数および果実の平均重量が上方から照射した場合よりも増加した。このことから、遠赤色光が果実肥大に直接影響した可能性も考えられる。
【００９５】
それゆえ、遠赤色光照明装置１ｂを栽培容器５の上方に配する必要は必ずしもなく、遠赤色光照明装置１ｂを栽培容器５の側方または下方に配し、イチゴ２０の側方または下方から遠赤色光を照射してもよい。
【００９６】
下方から果実に対して遠赤色光を照射することにより、収量等の増加に加え、照射範囲を限定でき、消費電力を削減できるという効果が得られる可能性がある。
【００９７】
また、上述の栽培実験では、定植から約７ヶ月後まで調査を行ったが、遠赤色光を照射しない栽培区では、実験の終盤でほぼ花芽分化が止まっており、果実がほとんどついていない状態であった。これに対し、遠赤色光照射区では、栽培実験の終了後も休むことなく花芽分化し続けていた。このことから、遠赤色光照射により収穫期間を延ばす効果もあると考えられる。
【００９８】
（イチゴ栽培システム１０の効果）
上述したように、遠赤色光を照射することにより、「さちのか」および「とちおとめ」において総収量および果実の平均重量が増加した。「とちおとめ」においては、遠赤色光の照射により果数が減少する栽培区が見られたが、果実の平均重量が増加したため、最終的に総収量は増加した。一方、「さちのか」では、果数、果実の平均重量ともに増加した。
【００９９】
それゆえ、遠赤色光の照射により、果数が増加するかどうかは、品種によって異なる可能性があるが、果実の平均重量は品種によらず増加し、総収量の増加に寄与すると考えられる。
【０１００】
このように、イチゴ栽培システム１０を用いてイチゴを栽培することで、総収量および果実の平均重量を増加させることができる。また、この効果はイチゴの品種に依存しないものである。
【０１０１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、植物工場など、人工照明光によりイチゴを栽培するときに用いる照明装置および栽培システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 照明装置
１ａ 主照明装置
１ｂ 遠赤色光照明装置
２ａ 主光源ユニット（主光源）
２ｂ 遠赤色光光源ユニット（遠赤色光光源）
６ 制御装置
１０ イチゴ栽培システム
２０ イチゴ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工光を利用してイチゴを栽培するための照明装置、栽培システムおよび栽培方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
イチゴは、そのまま生食するだけでなく、加工食品など、１年を通して需要が多い作物である。冬から春にかけて市場に出回る一季成りイチゴは、短日植物であり、昼の長さが短くなる秋から冬に花芽分化し、実をつける。逆に夏季には実がつかないため、日本では非常に高価となっている。
【０００３】
一方、近年の植物工場ブームのため、植物工場ビジネスに参入する企業が急増している。発光ダイオード（ＬＥＤ）または蛍光灯などの人工光を利用する栽培方法では、光の量および質が植物の形態や栄養成分、収量等に大きな影響を与えることが知られており、様々な企業や研究機関で植物に適した光環境の検討がなされている。
【０００４】
植物工場では光環境を人為的に制御できるため、植物工場においてイチゴの花芽分化に適した光環境を構築し、イチゴの周年栽培を行うことで、夏季にもイチゴを供給するが可能となる。また、気候変動に影響されず、病虫害の被害が少ないため、無農薬で安定的に栽培することができるとともに、イチゴの花芽分化に適した条件で栽培し続けることで、長期間収穫することが可能であるというメリットがある。
【０００５】
しかし、現在実用化されている人工光利用型の植物工場では、主に葉菜類の栽培がほとんどであり、イチゴのような果菜類ではあまり例がない。
【０００６】
一般的に植物工場では、露地栽培に比べコストがかかるため、収量を増加させたり、栄養成分を高めたりすることで利益を上げることが好ましい。人工光利用の植物工場をビジネスとして成功させるためには、高効率栽培を行うための光環境を構築することで収益を上げる仕組みが極めて重要である。
【０００７】
特にイチゴは栽培期間が長く、光合成光量子束密度（ＰＰＦＤ）で３００μｍｏｌ／ｍ２／ｓ程度以上の光量が必要とされている。このレベルの光を与え続ければ、ある程度の収量は見込めると考えられるが、エネルギーコストが高くなってしまい、収益が見合わないため、あまり実施されていないものと考えられる。
【０００８】
人工光を用いたイチゴ栽培の例として、特許文献１には、６３０〜７００ｎｍにピーク波長を持ち、実質的に７００ｎｍを超える波長の光を含まない赤色光を照射するイチゴの電照栽培方法が開示されている。この文献では、７００ｎｍを越える波長の光は電照効果を打ち消す作用を有し、個体によっては長日処理の効果が相殺されて、新葉展開が起こらない場合があるため、７００ｎｍを越える波長の光を実質的に含まないようにする必要があると記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１１−４６５７５号公報（１９９９年２月２３日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１の発明は、露地栽培またはハウス栽培を前提としていると考えられ、補光を目的として夜間に電照を行う栽培方法である。昼間に人工光を利用してイチゴを栽培する場合には、栽培に適した光環境は異なってくるため、特許文献１に記載の知見は利用できない。それゆえ、植物工場等において効率的に収益を上げるための光条件を別途検討する必要がある。
【００１１】
収益を上げるためのひとつの方策として、収量を増加させることが考えられる。しかし、上述のように、人工光を主に利用してイチゴを栽培したという実例自体がほとんどないため、人工光利用型の植物栽培施設でイチゴの収量を増加させる技術についての報告は見当たらない。
【００１２】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、その目的は、人工光を利用したイチゴ栽培においてイチゴの収量を増加させることができる照明装置、イチゴ栽培システムおよびイチゴ栽培方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、イチゴ栽培用の照明装置であって、光合成に必要な波長範囲の光を出射する主光源と、遠赤色光を出射する遠赤色光光源とを備えることを特徴としている。
【００１４】
本発明の発明者は、光合成に必要な波長範囲の光（例えば、波長４００〜７００ｎｍの光）に加えて、遠赤色光（例えば、波長７００〜７８０ｎｍの光）をイチゴに照射することにより、イチゴの収量を増加させることができることを見出し、本発明を実現するに至った。
【００１５】
上記の構成によれば、光合成に必要な波長範囲の光が主光源から出射されるとともに、遠赤色光光源から遠赤色光が出射される。それゆえ、人工光を利用したイチゴ栽培においてイチゴの収量を増加させることができる。
【００１６】
また、上記遠赤色光光源は、７３０ｎｍ近傍にピークを有する遠赤色光を出射することが好ましい。
【００１７】
植物における遠赤色光の光受容体としてフィトクロームが知られており、このフィトクロームは、７３０〜７３５ｎｍの遠赤色光を主に吸収する。
【００１８】
それゆえ、遠赤色光の中でも７３０ｎｍ近傍の遠赤色光を照射することで、より効率的にイチゴの収量を増加させることができると考えられる。
【００１９】
また、上記主光源は、赤色光を出射する赤色光源を備えていてもよいし、
さらに青色光を出射する青色光源を備えていてもよい。
【００２０】
赤色光（波長６４０〜６９０ｎｍの光）を植物に照射することにより光合成を促進できる。また、青色光（波長４２０〜５００ｎｍ）を植物に照射することにより、光形態形成を促進できる。
【００２１】
また、上記主光源または上記遠赤色光光源は、発光ダイオードであることが好ましい。
【００２２】
光源として発光ダイオード（ＬＥＤ）を用いれば、低電力化が図れるとともに、光源の寿命を延ばすことができ、メンテナンスの手間を省くことができる。また、植物栽培に適した波長の光を出射する赤色ＬＥＤおよび青色ＬＥＤを利用することができ、既製のＬＥＤを光源として好適に利用できる。
【００２３】
本発明に係る照明装置は、上記の課題を解決するために、イチゴ栽培用の照明装置であって、遠赤色光を出射する遠赤色光光源を備えることを特徴としている。
【００２４】
本発明の発明者は、光合成に必要な波長範囲の光に加えて、遠赤色光をイチゴに照射することにより、イチゴの収量を増加させることができることを見出し、本発明を実現するに至った。
【００２５】
上記の構成によれば、光合成に必要な波長範囲の光を既存の光源から出射した上で、遠赤色光光源から遠赤色光を出射することにより、人工光を利用したイチゴ栽培においてイチゴの収量を増加させることができる。すなわち、本発明は、光合成に必要な波長範囲の光を出射する光源と組み合わせて用いられるものであり、当該組み合わせにより、上述の効果を奏することができる。
【００２６】
また、上記照明装置を備えるイチゴ栽培システムも本発明の技術的範囲に含まれる。
【００２７】
また、上記イチゴ栽培システムは、上記照明装置を制御することにより短日条件の光環境を実現する制御装置をさらに備えることが好ましい。
【００２８】
イチゴは短日植物であるため、上記の構成により、短日条件の光環境を実現することができ、イチゴの花芽分化を促進することができる。
【００２９】
本発明に係るイチゴ栽培方法は、上記の課題を解決するために、光合成に必要な波長範囲の光に加え、遠赤色光をイチゴに照射することを特徴としている。
【００３０】
上記の構成によれば、光合成に必要な波長範囲の光（例えば、４００〜７００ｎｍの光）に加えて、遠赤色光（例えば、波長７００〜７８０ｎｍの光）を照射することにより、イチゴの収量を増加させることができる。この栽培方法の効果は、本発明の発明者によって実験的に確認されている。
【００３１】
それゆえ、人工光を利用したイチゴ栽培において、イチゴの収量を増加させることができる。
【発明の効果】
【００３２】
以上のように、本発明に係る照明装置は、イチゴ栽培用の照明装置であって、光合成に必要な波長範囲の光を出射する主光源と、遠赤色光を出射する遠赤色光光源とを備える構成である。
【００３３】
また、本発明に係る照明装置は、イチゴ栽培用の照明装置であって、遠赤色光を出射する遠赤色光光源を備える構成である。
【００３４】
また、本発明に係るイチゴ栽培方法は、光合成に必要な波長範囲の光に加え、遠赤色光をイチゴに照射する構成である。
【００３５】
それゆえ、人工光を利用したイチゴ栽培においてイチゴの収量を増加させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態に係る照明装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るイチゴ栽培システムの概略構成を示す図である。
【図３】上記照明装置に含まれる主光源ユニットの構成を示す図である。
【図４】上記照明装置に含まれる遠赤色光光源ユニットの構成を示す図である。
【図５】「さちのか」についての栽培結果を示す図である。
【図６】「さちのか」の１日あたりかつ１株あたりの収量である平均収量を示すグラフである。
【図７】「さちのか」の収量および平均重量を示すグラフである。
【図８】「さちのか」の総果数および形状評価の結果を示すグラフである。
【図９】「とちおとめ」についての栽培結果を示す図である。
【図１０】「とちおとめ」の１日あたりの１株あたりの収量である平均収量を示すグラフである。
【図１１】「とちおとめ」の収量および平均重量を示すグラフである。
【図１２】「とちおとめ」の総果数および形状評価の結果を示すグラフである。
【図１３】「さちのか」と「とちおとめ」との栽培結果を比較するための図である。
【図１４】「さちのか」と「とちおとめ」との栽培結果を統合して示したグラフである。
【図１５】栽培区あたりの遠赤色光照射にかかるエネルギーコストを示す図である。
【図１６】上記イチゴ栽培システムで栽培したイチゴの売り上げの概算を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の実施の一形態について図１〜図１６に基づいて説明すれば、以下のとおりである。本実施形態のイチゴ栽培システム１０は、例えば、閉鎖型の人口光利用型の植物工場で用いられる栽培システムである。このイチゴ栽培システム１０は、光合成に必要な波長範囲の光（波長４００〜７００ｎｍの光）に加え、遠赤色光（波長７００〜７８０ｎｍの光）をイチゴに照射することにより、イチゴの果実の肥大等を促進し、収量を増加させるものである。
【００３８】
なお、本発明は、イチゴ栽培用の光として人工光を利用してイチゴを栽培する栽培施設（植物栽培用構造体）において用いられる照明装置、栽培システムおよび栽培方法に関するものである。人工光を利用した栽培とは、栽培のための光の少なくとも一部に人工光が用いられている栽培を意味し、太陽光を全く用いない栽培を意味するわけではない。太陽光と人工光とを組み合わせて栽培する場合にも本発明を適用可能である。
【００３９】
（イチゴ栽培システム１０の構成）
図２は、イチゴ栽培システム１０の概略構成を示す図である。図２に示すように、イチゴ栽培システム１０は、照明装置１、空調装置４、栽培容器５および制御装置６を備えており、栽培室７の内部に設置されている。
【００４０】
照明装置１は、イチゴ２０を栽培するための光を出射する光源であり、栽培容器５の上方に配置されている。この照明装置１の詳細については後述する。なお、図２では、照明装置１については１つのみ図示しているが、図１を用いて後述するように、照明装置１を複数設けてもよい。
【００４１】
空調装置４は、栽培室７の内部の温度を調節するエアコンある。また、空調装置４は、栽培室７の内部の空気を循環させる送風機としても機能する。
【００４２】
栽培容器５は、培養土または栽培用の固形培地（ロックウール、ウレタン、スポンジなど）を入れるためのプランターであってもよいし、イチゴ２０を保持するとともに水耕栽培用の培養液を貯める水槽であってもよい。
【００４３】
制御装置６は、照明装置１の照度および空調装置４の空調温度および風量を制御する。イチゴは短日植物であるため、特に制御装置６は、照明装置１を制御することにより短日条件の光環境を実現する。昼夜のサイクル（明期および暗期の長さ）および、明期および暗期のそれぞれにおける空調温度は、特に限定されず、イチゴに適した公知の栽培条件を用いればよい。
【００４４】
（照明装置１の詳細）
図１は、照明装置１の概略構成を示す図である。図３は、照明装置１に含まれる主光源ユニット２ａの構成を示す図である。
【００４５】
図１に示すように、照明装置１は、主光源ユニット（主光源）２ａを備える主照明装置１ａ、および遠赤色光光源ユニット（遠赤色光光源）２ｂを備える遠赤色光照明装置１ｂを含んでいる。
【００４６】
主照明装置１ａは、栽培容器５の上方（例えば、栽培容器５の上方約３０ｃｍ）に配置されており、遠赤色光照明装置１ｂは、主照明装置１ａの近傍かつ下方（主光源ユニット２ａの栽培容器５と対向する側）に配置されている。遠赤色光照明装置１ｂを設ける個数は、所望される遠赤色光の光量に応じて設定されればよく、例えば２本である。
【００４７】
主光源ユニット２ａおよび遠赤色光光源ユニット２ｂから出射された光は、それぞれ栽培容器５で栽培されるイチゴ２０に照射される。
【００４８】
図３は、主照明装置１ａに含まれる主光源ユニット２ａの構成を示す図である。図３に示すように、主光源ユニット２ａは、赤色ＬＥＤ（赤色光源）２２および青色ＬＥＤ（青色光源）２３を基板２１上に備えている。赤色ＬＥＤ２２は、６５０ｎｍにピークを有する赤色光を出射する。青色ＬＥＤ２３は、４７０ｎｍにピークを有する青色光を出射する。
【００４９】
ただし、赤色ＬＥＤ２２は、波長６４０〜６９０ｎｍの光を出射するものであればよく、赤色ＬＥＤ２２の赤色光の波長は６５０ｎｍに限定されない。また、青色ＬＥＤ２３は、波長４２０〜５００ｎｍ（特に、４２０〜４７０ｎｍ）の光を出射するものであればよく、青色ＬＥＤ２３の青色光の波長は４７０ｎｍに限定されない。
【００５０】
図１に示すように、基板２１の、赤色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３が搭載されている側の面とは反対側の面には、冷却板３が配設されている。冷却板３は、赤色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３が発した熱を放散させるための部材であり、金属（例えば、鉄、銅、アルミニウム）など、熱伝導性の高い物質からなるものである。
【００５１】
図３では、赤色ＬＥＤ２２と青色ＬＥＤ２３との個数の比は、４：１であるが、これに限定されない。後述するように、赤色光と青色光との光量の比率は、変更可能であり、所望の光量の赤色光および青色光を照射するために、赤色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の個数を適宜変更すればよい。なお、赤色光および青色光の光量の調整は、赤色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３に供給する電力を調整することによって行ってもよい。
【００５２】
また、赤色ＬＥＤ２２および青色ＬＥＤ２３の配置も図３に示したものに限定されず、適宜変更してもよい。例えば、赤色ＬＥＤ２２の列の間に青色ＬＥＤ２３の列を配置してもよい。
【００５３】
図４は、遠赤色光照明装置１ｂに含まれる遠赤色光光源ユニット２ｂの構成を示す図である。図４に示すように、遠赤色光光源ユニット２ｂは、複数の遠赤色光ＬＥＤ２５を基板２４上に備えている。遠赤色光ＬＥＤ２５は、７３０ｎｍにピークを有する（７３０ｎｍ近傍の）遠赤色光を出射する。
【００５４】
遠赤色光の光受容体としてフィトクロームが知られており、このフィトクロームは、７３０〜７３５ｎｍの遠赤色光を主に吸収する。それゆえ、イチゴ２０に照射する遠赤色光は、この範囲にピークを有するものが好ましいと考えられる。ただし、遠赤色光ＬＥＤ２５の遠赤色光の波長は、７３０ｎｍに限定されず、７００〜７８０ｎｍの波長範囲の光であってもよい。
【００５５】
図４では、遠赤色光ＬＥＤ２５は、基板２４上に一列に配置されているが、遠赤色光ＬＥＤ２５の配置は、これに限定されず、遠赤色光ＬＥＤ２５の列が複数列形成されてもよい。また、遠赤色光ＬＥＤ２５の個数も適宜変更されればよく、遠赤色光ＬＥＤ２５に供給する電力を調整することによって遠赤色光の光量を調節してもよい。
【００５６】
なお、遠赤色光光源ユニット２ｂは、消費電力が少ないため、遠赤色光照明装置１ｂには、冷却板３は設けられていない。
【００５７】
また、主光源ユニット２ａと遠赤色光光源ユニット２ｂとは互いに物理的に接続されていてもよい。
【００５８】
また、１つの基板に赤色ＬＥＤ２２、青色ＬＥＤ２３および遠赤色光ＬＥＤ２５が搭載されていてもよい。すなわち、図２に示すように、赤色ＬＥＤ２２、青色ＬＥＤ２３および遠赤色光ＬＥＤ２５を備える光源ユニット（照明装置）を１つ設けてもよい。この場合の各ＬＥＤの配置も特に限定されず、イチゴ２０に各ＬＥＤからの光が、所望の光量で均一に照射されるように３種類のＬＥＤを配置すればよい。
【００５９】
また、赤色ＬＥＤ２２、青色ＬＥＤ２３および遠赤色光ＬＥＤ２５という３種類のＬＥＤを用いる必要は必ずしもなく、複数の波長の光を照射できるＬＥＤを１種類または複数種類用いることにより、赤色ＬＥＤ２２、青色ＬＥＤ２３および遠赤色光ＬＥＤ２５の組み合わせと同様の波長の光を出射する光源を用いてもよい。この場合には、主光源と遠赤色光光源とを１種類のＬＥＤによって実現することも可能である。すなわち、照明装置１は、光合成に必要な波長範囲の光を出射するとともに、遠赤色光を出射する光源を備えていてもよい。
【００６０】
また、イチゴ栽培システム１０の光源として、ＬＥＤ（発光ダイオード）以外の光源、例えばハロゲンランプまたは蛍光灯を用いてもよい。
【００６１】
（栽培方法の概要）
次にイチゴ栽培システム１０を用いたイチゴ栽培方法の概要について説明する。当該イチゴ栽培方法では、人工光を利用する植物栽用の空間である栽培室７において、光合成に必要な波長範囲の光（波長４００〜７００ｎｍの光）に加え、遠赤色光（波長７００〜７８０ｎｍの光）を定植後のイチゴ２０に照射する。
【００６２】
より具体的には、赤色ＬＥＤ２２からの赤色光、青色ＬＥＤ２３からの青色光および、遠赤色光ＬＥＤ２５からの遠赤色光をそれぞれイチゴ２０に照射する。
【００６３】
赤色光および青色光の総光合成光量子束密度は、例えば、１００〜４００μｍｏｌ／ｍ２／ｓであり、赤色光と青色光との割合は、例えば１：０、１：１、４：１など、適宜設定されればよい。遠赤色光の光合成光量子束密度は、１０〜２０μｍｏｌ／ｍ２／ｓ程度とする。
【００６４】
イチゴは短日植物であるため、昼夜のサイクルは、短日条件になるように設定する。すなわち、短日条件の光環境を実現するように制御装置６によって主照明装置１ａおよび遠赤色光照明装置１ｂの光量を制御する。昼夜のサイクルは、例えば、明期１２時間、暗期１２時間であるが、これに限定されない。
【００６５】
昼夜のサイクルに伴って栽培室７の内部の温度も調節する。この温度調節は、制御装置６の制御下において空調装置４が行う。栽培室７の内部の温度は、例えば、明期２５℃、暗期１０℃に設定する。
【００６６】
その他の栽培条件（培養土の組成、給肥条件など）については、公知の条件を用いればよい。
【００６７】
（栽培方法の具体例）
次にイチゴ栽培システム１０におけるイチゴ栽培方法の一例について説明する。イチゴ２０として「さちのか」および「とちおとめ」を栽培容器５の中に入れたロックウールに定植し、図１に示した主照明装置１ａおよび遠赤色光照明装置１ｂの下方に設置した。イチゴ栽培用の培養液として園芸試験場処方を使用した。
【００６８】
明期１２時間、暗期１２時間のサイクルで主照明装置１ａおよび遠赤色光照明装置１ｂを点灯させ、栽培室７の内部の温度を、明期２５℃、暗期１０℃に調節した。
【００６９】
比較実験のために、各栽培区（実験系）において照明光の質および量を変化させた。赤色光および青色光の総光合成光量子束密度は、１２０μｍｏｌ／ｍ２／ｓと３７０μｍｏｌ／ｍ２／ｓとの２段階とし、赤色光と青色光との割合（Ｒ：Ｂ）は、１：０、４：１、１：１、５：２に設定した。なお、赤色光および青色光の総光合成光量子束密度が、３７０μｍｏｌ／ｍ２／ｓの場合に、赤色光と青色光との割合を５：２に設定した。また、各栽培区について「さちのか」または「とちおとめ」の４株を用いた。
【００７０】
赤色光と青色光との光強度の割合は、赤色ＬＥＤ２２および／または青色ＬＥＤ２３に投入する電流値を変更することで調節した。
【００７１】
そして、赤色光と青色光との光強度の割合が同じ２つの栽培区を設け、一方には遠赤色光（ＦＲ）を照射し、他方には遠赤色光を照射しなかった。遠赤色光の光合成光量子束密度は、１０〜２０μｍｏｌ／ｍ２／ｓ程度とした。
【００７２】
また、光源として蛍光灯を用いる系も用意した。蛍光灯の光合成光量子束密度も、１２０μｍｏｌ／ｍ２／ｓとした。蛍光灯を用いた栽培区についても、遠赤色光（ＦＲ）を照射した栽培区と、遠赤色光を照射しなかった栽培区とを設けた。遠赤色光の光合成光量子束密度は、同様に１０〜２０μｍｏｌ／ｍ２／ｓ程度とした。
【００７３】
（実験結果）
図５は、「さちのか」についての実験結果を示す図である。各栽培区における収量、（総）果数、大きさ別の重量および形状別の重量は、４株の合計であり、平均値および比率は４株についての値である。図５に示した順化日数は、定植から第一果の収穫日までの日数である。比率は、全て重量比率である。また、可販果重とは、販売可能な果実の重量であり、６ｇ以上を販売可能とした。また、奇形の果実を販売不可（×）とし、可販果について形状が良いもの（○）と、形状が良くも悪くもないもの（△）との２段階に区別した。可販果についての総合判定は、６ｇ以上で販売可能な形状のイチゴを用いて行った。また、平均収量とは、１日あたりかつ１株あたりの収量であり、（総収量）÷４（株）÷（収穫開始日から最終収穫日までの日数）という式によって算出される値である。
【００７４】
図６〜８は、図５に示した数値の一部を、グラフとして表現したものである。
【００７５】
図６は、「さちのか」の１日あたりかつ１株あたりの収量（ｇ／日／株）である平均収量を示すグラフである。各栽培区について、収穫したイチゴ全体についての数値と、可販果についての数値とをそれぞれ折れ線グラフで示している。
【００７６】
図７は、「さちのか」の収量および平均重量を示すグラフである。各栽培区における総収量（ｇ）（左縦軸）を棒グラフで示している。この棒グラフを区切ることによって、収穫された果実の大きさの分布を示している。また、各栽培区における平均重量（ｇ／果）（右縦軸）を折れ線グラフで示している。
【００７７】
図８は、「さちのか」の総果数および形状評価の結果を示すグラフである。各栽培区において、どのレベルの形状の果実がどの程度の割合（左縦軸）を占めているかを棒グラフで示している。また、各栽培区における総果数（右縦軸）を折れ線グラフで示している。
【００７８】
また、図９は、「とちおとめ」についての実験結果を示す図である。図５と同様に、各栽培区における収量、（総）果数、大きさ別の重量および形状別の重量は、４株の合計であり、平均値および比率は４株についての値である。図９に示した用語は、図５に示したものと同じ意味を有するものである。
【００７９】
図１０〜図１２は、図９に示した数値の一部を、グラフとして表現したものである。図１０は、「とちおとめ」の１日の平均収量を示すグラフである。図１１は、「とちおとめ」の収量および平均重量を示すグラフである。図１２は、「とちおとめ」の総果数および形状評価の結果を示すグラフである。図１０〜１２のグラフの見方は、図６〜８と同様である。
【００８０】
また、図１３は、「さちのか」と「とちおとめ」との実験結果を比較するための図である。図１３に示す数値は、図５および図９に示したものと同じである。
【００８１】
また、図１４は、「さちのか」と「とちおとめ」との実験結果を統合して示したものである。果実の平均重量（ｇ／個）（右縦軸）を折れ線グラフで示し、総収量（ｇ）（左縦軸）を棒グラフで示している。
【００８２】
図５〜図１４に示すように、いずれの栽培区でも、赤色光および青色光に加えて遠赤色光（ＦＲ）を照射した場合には、遠赤色光を照射しなかった場合と比較して、平均収量、総収量、平均重量が有意に増加した。また、光源として蛍光灯を用いた場合にも同様に遠赤色光の効果が確認された。
【００８３】
また、図１３に示すように、「さちのか」と「とちおとめ」との間では、ともに遠赤色光照射により総収量および果実の平均重量が増加するという効果が得られた。また、果数については、「さちのか」では、全ての栽培区において遠赤色光照射により果数が増加し、「とちおとめ」では、一部の栽培区において遠赤色光照射により果数が増加した。
【００８４】
遠赤色光照射により果数が増加したのは、果房の数が増加したため、すなわち、花芽分化が促進されたためであると考えられる。
【００８５】
これに対して、「とちおとめ」の一部の栽培区（ＲＢ比が４：１、１：１）では、遠赤色光の照射により順化日数が増加するとともに、果数が少なくなった。
【００８６】
それゆえ、栽培条件および品種によっては、遠赤色光の照射により花芽分化が遅れる可能性がある。ただし、順化日数が増加したことは、全ての花芽の分化が遅れたことを意味しているわけではなく、最初（一番目）の花芽の分化が遅れたことを意味している。それゆえ、１株あたりの花芽の集合として見た場合には、順化日数が増加したことの影響は緩和される。また、花芽分化が遅れても果実の平均重量が増加し、総収量は増加するため、大きな問題にはならないと考えられる。また、遠赤色光の照射条件を変更することにより、花芽分化を遅らせることなく、より効果的に収量を増加させることが可能であると考えられる。
【００８７】
また、図８および図１２に示すように、果実の形状に対しても遠赤色光は、少なくとも顕著な悪影響は及ぼしておらず、形状が改善した栽培区が多かった。
【００８８】
（遠赤色光の照射コストおよびイチゴの売り上げ）
図１５は、栽培区あたりの遠赤色光照射にかかるエネルギーコストを示す図である。図１６は、イチゴ栽培システム１０で栽培したイチゴの売り上げの概算を示す図である。図１５に示すように、イチゴ栽培システム１０における１栽培区において収穫期間を通して遠赤色光を照射するために必要な電気代は、約４９７円である。なお、電気代は、１ｋＷｈ＝２２円で計算している。
【００８９】
これに対して、遠赤色光の照射によるイチゴの売り上げの増加は、栽培区あたり３１円から７８５円までばらつきがあったが、いずれの系でも売り上げは増加していた。また、「さちのか」のＲ：Ｂ＝１：１の栽培区などでは、遠赤色光の照射コスト（約４９７円）を上回る売り上げの増加（７８５円）を記録した。
【００９０】
それゆえ、特定の栽培条件下では、遠赤色光の照射は、イチゴ栽培の収益の増加に寄与することができることが示された。また、基本的な栽培条件（温度、湿度、給肥条件など）、赤色光と青色光との割合、遠赤色光の照射期間、遠赤色光の照射量、遠赤色光の波長など検討すべき条件は多く、これらの条件をより好ましいものに設定すれば、さらに収益の増加が見込めると予想される。また、図１５に示すデータでは、固定費（初期設備投資費用）については考慮されていないが、継続的に栽培を行えば、固定費を回収可能であると考えられる。
【００９１】
（遠赤色光照射による果実の肥大化および収量増加の原理）
遠赤色光は、フィトクロームの反応を介して花芽分化に影響している可能性が考えられる。
【００９２】
また、データとしては示していないが、遠赤色光の照射により葉柄および果梗の伸長が確認されており、葉が光源に近づいたため、または草冠部が広がり、受光体勢が向上したために、１株あたりの光合成速度が増加した可能性が考えられる。遠赤色光を照射していないイチゴでは、葉どうしによる相互遮蔽が生じており、これにより光合成が抑制されていると考えられる。
【００９３】
また、個葉の葉面積も大きくなる傾向があることから、葉面積の増加により１株あたりの光合成速度が増加した可能性も考えられる。
【００９４】
その一方で、図５〜図１４において「下方ＦＲ」のデータが示すように、遠赤色光をイチゴの株の上方からではなく、栽培容器５の下方から照射した場合にも収量が増加した。特に、「とちおとめ」では、下方から遠赤色光を照射することより、総収量、果数および果実の平均重量が上方から照射した場合よりも増加した。このことから、遠赤色光が果実肥大に直接影響した可能性も考えられる。
【００９５】
それゆえ、遠赤色光照明装置１ｂを栽培容器５の上方に配する必要は必ずしもなく、遠赤色光照明装置１ｂを栽培容器５の側方または下方に配し、イチゴ２０の側方または下方から遠赤色光を照射してもよい。
【００９６】
下方から果実に対して遠赤色光を照射することにより、収量等の増加に加え、照射範囲を限定でき、消費電力を削減できるという効果が得られる可能性がある。
【００９７】
また、上述の栽培実験では、定植から約７ヶ月後まで調査を行ったが、遠赤色光を照射しない栽培区では、実験の終盤でほぼ花芽分化が止まっており、果実がほとんどついていない状態であった。これに対し、遠赤色光照射区では、栽培実験の終了後も休むことなく花芽分化し続けていた。このことから、遠赤色光照射により収穫期間を延ばす効果もあると考えられる。
【００９８】
（イチゴ栽培システム１０の効果）
上述したように、遠赤色光を照射することにより、「さちのか」および「とちおとめ」において総収量および果実の平均重量が増加した。「とちおとめ」においては、遠赤色光の照射により果数が減少する栽培区が見られたが、果実の平均重量が増加したため、最終的に総収量は増加した。一方、「さちのか」では、果数、果実の平均重量ともに増加した。
【００９９】
それゆえ、遠赤色光の照射により、果数が増加するかどうかは、品種によって異なる可能性があるが、果実の平均重量は品種によらず増加し、総収量の増加に寄与すると考えられる。
【０１００】
このように、イチゴ栽培システム１０を用いてイチゴを栽培することで、総収量および果実の平均重量を増加させることができる。また、この効果はイチゴの品種に依存しないものである。
【０１０１】
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１０２】
本発明は、植物工場など、人工照明光によりイチゴを栽培するときに用いる照明装置および栽培システムとして利用することができる。
【符号の説明】
【０１０３】
１ 照明装置
１ａ 主照明装置
１ｂ 遠赤色光照明装置
２ａ 主光源ユニット（主光源）
２ｂ 遠赤色光光源ユニット（遠赤色光光源）
６ 制御装置
１０ イチゴ栽培システム
２０ イチゴ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イチゴ栽培用の照明装置であって、
光合成に必要な波長範囲の光を出射する主光源と、
遠赤色光を出射する遠赤色光光源とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
上記遠赤色光光源は、７３０ｎｍ近傍にピークを有する遠赤色光を出射することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
上記主光源は、赤色光を出射する赤色光源を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
上記主光源は、青色光を出射する青色光源をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
上記主光源または上記遠赤色光光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
イチゴ栽培用の照明装置であって、
遠赤色光を出射する遠赤色光光源を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明装置を備えることを特徴とするイチゴ栽培システム。
【請求項８】
上記照明装置を制御することにより短日条件の光環境を実現する制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のイチゴ栽培システム。
【請求項９】
光合成に必要な波長範囲の光に加え、遠赤色光をイチゴに照射することを特徴とするイチゴ栽培方法。
【請求項１】
イチゴ栽培用の照明装置であって、
光合成に必要な波長範囲の光を出射する主光源と、
遠赤色光を出射する遠赤色光光源とを備えることを特徴とする照明装置。
【請求項２】
上記遠赤色光光源は、７３０ｎｍ近傍にピークを有する遠赤色光を出射することを特徴とする請求項１に記載の照明装置。
【請求項３】
上記主光源は、赤色光を出射する赤色光源を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の照明装置。
【請求項４】
上記主光源は、青色光を出射する青色光源をさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の照明装置。
【請求項５】
上記主光源または上記遠赤色光光源は、発光ダイオードであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の照明装置。
【請求項６】
イチゴ栽培用の照明装置であって、
遠赤色光を出射する遠赤色光光源を備えることを特徴とする照明装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の照明装置を備えることを特徴とするイチゴ栽培システム。
【請求項８】
上記照明装置を制御することにより短日条件の光環境を実現する制御装置をさらに備えることを特徴とする請求項７に記載のイチゴ栽培システム。
【請求項９】
光合成に必要な波長範囲の光に加え、遠赤色光をイチゴに照射することを特徴とするイチゴ栽培方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２０１２−１６５６６５（Ｐ２０１２−１６５６６５Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７３１６（Ｐ２０１１−２７３１６）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（５０５１２７７２１）公立大学法人大阪府立大学 (688)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００００５０４９）シャープ株式会社 (33,933)
【出願人】（５０５１２７７２１）公立大学法人大阪府立大学 (688)
【Ｆターム（参考）】
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