TW201803442A - 利用人造光之菠菜栽培法 - Google Patents
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Abstract
本發明的課題為以提供一種在利用人造光之菠菜之栽培，適於菠菜之條件作為目的。
本發明的解決手段為一種菠菜之栽培法，其特徵為包含以任意順序個別獨立進行將紅色光照射在菠菜之流程(紅階段)、與將藍色光照射在菠菜之流程(藍階段)的步驟，前述紅階段之日累積光量與前述藍階段之日累積光量的合計為9~22mol/m2．day，且前述紅階段與前述藍階段的合計照射時間每一日為16~24小時。
Description
本發明係關於對菠菜照射人造光而促進成長之植物栽培方法。
以往，在菠菜栽培，正導入對菠菜照射人造光而促進成長之技術。藉由促進植物之生長，可縮短栽培期間，增加於同一地點之收穫次數。又，即使為相同栽培期間，若能使植物生長得更大，可增加收穫量。
作為利用人造光之照射之菠菜栽培方法，例如專利文獻1中雖揭示有僅照射利用半導體光源之紅色光的菠菜栽培法，但記載有以僅紅色光之照射觀察到菠菜有徒長之傾向。
又，於專利文獻2，揭示有除了紅色光，藉由12小時同時進行將紅色光照射在植物之流程與將藍色光照射在植物之流程，可栽培高品質菠菜之方法。
進而，非專利文獻1中記載有利用白色螢光燈，在於夜間與晝間同樣照射高光之菠菜栽培法，藉由24小時連續照射，確認到菠菜之成長促進效果。
又，於專利文獻3，揭示有於一定期間內個別
獨立進行將太陽光照射在植物之流程、與將紅色光照射在植物之流程、與將藍色光照射在植物之流程的植物栽培方法，其中菠菜作為可栽培之品種列舉。於此方法記載有可促進生長的同時，亦得到優異之能量效率。
[專利文獻1]日本特開平9-37648號公報
[專利文獻2]日本特開2001-54320號公報
[專利文獻3]日本特開2014-166178號公報
[非專利文獻1]植物工廠學會誌J.Society of High Technology in Agriculture) 13(3):174-182.2001
如前述，於以往之利用人造光之菠菜之栽培中有白色螢光燈之24小時連續照射、紅色光與藍色光之12小時混合照射等。
惟，菠菜係喜好比較低溫的植物，24小時連續照射白色螢光燈的情況下，因伴隨照射之大量之發熱，有對菠菜帶來成長阻礙及葉之形態異常的情況。又，從植物生理學的觀點來看時，光合成中雖然紅色光及藍色光最有效率，但由於通常之白色螢光燈中亦包含紅色光及藍色
光以外之光，認為是照射能量的利用效率降低。
紅色光與藍色光之12小時混合照射法雖以防止菠菜的抽薹為目的，但人造光與太陽光相比較，光強度低，對菠菜的生育而言無法說是足夠。
又，專利文獻3中菠菜雖作為可栽培之品種列舉，但並無關於菠菜之栽培法之細節的記載，又，視情況，觀察到徒長等係不足夠者。
如前述，由於在以往之利用人造光之菠菜之栽培並不令人滿意，故有必要進一步研究適於菠菜之條件。
本發明者們為了解決前述之課題進行研究。其結果發現，在菠菜之栽培，於特定之照射時間範圍及照射量範圍內，個別獨立進行將紅色光照射在菠菜之流程、與將藍色光照射在菠菜之流程的情況下，可以較以往之人造光照射法更早栽培至通常之收穫大小，而完成本發明。
亦即，本發明係關於以下之菠菜之栽培法。
[1]一種菠菜之栽培法，其特徵為包含以任意順序個別獨立進行將紅色光照射在菠菜之流程(紅階段)、與將藍色光照射在菠菜之流程(藍階段)的步驟，前述紅階段之日累積光量(以下，有記為DLI的情況)與前述藍階段之DLI的合計(以下，有記為合計DLI的情況)為9~22mol/m2．day，且前述紅階段與前述藍階段的合計照射時間每一日為16~24小時。
[2]如[1]之菠菜之栽培法，其中，前述紅階段之DLI為4.5~18.3mol/m2．day，前述藍階段之DLI為1.5~11mol/m2．day。
[3]如[1]或[2]之菠菜之栽培法，其中，前述紅階段的合計照射時間每一日為3小時以上，且前述藍階段的合計照射時間每一日為1小時以上。
[4]如[1]~[3]中任一項之菠菜之栽培法，其中，前述栽培法為水耕栽培。
[5]如[4]之菠菜之栽培法，其中，在前述水耕栽培，供給菠菜之養液的液溫為10~30℃。
[6]如[1]~[5]中任一項之菠菜之栽培法，其中，在前述栽培法，將株密度定為5o~250株/m2。
根據本發明，可藉由以任意順序把將紅色光照射在菠菜之流程、與將藍色光照射在菠菜之流程於特定照射時間、特定照射量範圍內個別獨立進行，促進菠菜之生育，與以往之使用人造光之栽培法進行比較，可以短期間栽培安定品質之菠菜。
以下，針對用以實施本發明之適合的形態列舉例進行說明。尚，以下所說明之實施形態，係表示本發明之代表性實施形態之一例，並非藉此而將本發明的範圍
進行任何限定者。
可實施本發明之栽培法之栽培裝置，係具備照射紅色光及藍色光之光照射部、與將紅色光照射步驟與藍色光照射步驟以特定之照射時間、特定之照射量個別獨立控制之控制部。於光照射部係具備有紅色光之光源與藍色光之光源。作為紅色光及藍色光之光源，可使用以往周知者。作為光源，具體而言，可使用波長選擇容易，且可輻射有效波長區域之光能量所佔有的比例較大之光之發光二極管(LED)、或雷射二極管(LD)、電致發光(EL)元件、直管形及緊密形之螢光燈、燈泡形螢光燈、高壓放電燈、金屬鹵化物燈等。使用EL元件作為光源的情況下，可為有機EL元件，亦可為無機EL元件。
上述之光源當中，尤其是發光二極管(LED)或雷射二極管(LD)等之光半導體元件，小型且壽命長，由於因材料而以特定之波長發光，不要之熱輻射少，故能量效率良好，即使對植物進行近距離照射，亦不易引起葉焦等之障礙。因此，將光半導體元件作為光源使用的情況下，與其他光源進行比較，得到低電力且優異之能量效率的同時，成為節省空間之光照射部。
作為紅色光之光源使用之發光二極管，例如有由昭和電工股份有限公司作為製品編號HRP-350F販售之鋁．鎵．銦．磷系發光二極管(鎵．磷系基板、紅色波長
660nm)等。又，作為藍色光之光源使用之發光二極管，有一般所販售者等作為銦．鎵．氮化合物(nitride)系(波長450nm)。
作為將光半導體元件作為光源使用之光照射部，例如，可使用將組合紅色光半導體元件與藍色光半導體元件以實裝之SMD(Surface Mount Device)複數配列成線狀而成之SMD線光源、或將僅紅色光半導體元件或藍色光半導體元件之任一者配列成線狀或面狀之單色線光源或單色面板光源分別具備紅色光用與藍色光用者等。
光照射部可為組合上述之光源、與用以選擇性利用紅色光及/或藍色光之光學過濾器者。
從光照射部射出之紅色光為波長600~730nm之光。進而，從光照射部射出之紅色光，作為峰值波長可列舉600~730nm之光，較佳為將645~670nm之波長定為峰值波長之紅色光。
從光照射部射出之藍色光係波長為400~515nm之光。進而，作為從光照射部射出之藍色光，可列舉峰值波長400~515nm之光，較佳為將峰值波長定為420~480nm之藍色光，更佳為將峰值波長定為440~460nm之藍色光。
紅色光與藍色光之波長，可在各照射步驟之一個照射循環，於上述波長區域的範圍內變化，亦可於某照射循環與另一照射循環間變化。
照射紅色光時之照明光若包含紅色光即可，雖亦可包
含與上述紅色光不同波長之光，但實質上未包含上述之藍色光。於此，所謂實質上未包含，係指藍色光之強度相對於總光量為5%以下。照射藍色光時之照明光若包含藍色光即可，雖亦可包含與上述藍色光不同波長之光，但實質上未包含上述之紅色光。所謂實質上未包含，係指紅色光之強度相對於總光量為5%以下。
將總光量定為全部光之合計，以各光之光量的比例表示時，通常相對於照射紅色光時的總光量之紅色光的比例為60%以上，更佳為80%以上，最佳為100%。通常相對於照射藍色光時的總光量之藍色光的比例為60%以上，更佳為80%以上，最佳為100%。尚，將個別之光的μmol/m2．s的合計定為總光量，將相對於總光量之各光的μmol/m2．s作為單位時之%定為比例。
本實施形態之植物栽培裝置所具備之控制部，係藉由對紅色光之光源或藍色光之光源供給預定之電流，使紅色光之光源與藍色光之光源個別獨立點燈．熄燈者。又，在本實施形態，較佳為藉由以控制部調節供給至紅色光之光源或藍色光之光源之電流的大小，變成可控制來自光照射部之紅色光及藍色光的發光強度。
控制部可使用通用之電腦構成。具體而言，例如控制部係根據於記憶體火硬碟等之記憶裝置預先保持、記憶之控制圖型，來調整光源之驅動電流的大小，成為可變更紅色光及/或藍色光之發光強度及照射時間者。又，控制部係根據記憶裝置所記憶之控制圖型，可為切換
輻射不同波長區域之光之複數之光源進行驅動，變更射出之光的波長區域者。
本實施形態之栽培法，係包含以任意順序個別獨立進行將紅色光照射在菠菜之流程(紅階段)、與將藍色光照射在菠菜之流程(藍階段)之步驟，前述紅階段之DLI、與前述藍階段之DLI的合計之DLI(合計DLI)為9~22mol/m2．day。較佳係合計DLI為10~20mol/m2．day，更佳為14~18mol/m2．day。可因應實際之栽培環境將合計DLI於上述的範圍內進行調節。合計DLI較9mol/m2．day更低的情況下，將菠菜栽培至通常之收穫大小(於定植後16日前後植株高25cm前後，地上部鮮重15g~30g)有困難，超過22mol/m2．day時，光強度接近光合成飽和點，降低相對於消費之電力能量的光合成效率。
又，本實施形態之栽培法，係包含以任意順序個別獨立進行將紅色光照射在菠菜之流程(紅階段)、與將藍色光照射在菠菜之流程(藍階段)之步驟，較佳為在紅階段之DLI為4.5~18.3mol/m2．day，在藍階段之DLI為1.5~11mol/m2．day。紅階段之更佳DLI為7.3~16.6mol/m2．day，再更佳為9.3~15mol/m2．day。藍階段之更佳之DLI為1.8~8.6mol/m2．day，再更佳為2.3~6mol/m2．day。
於此，所謂「個別獨立」，係意指紅階段與
藍階段分別存在。紅階段與藍階段雖然1日當中分別包含至少1個步驟即可，但亦可分別包含2個以上之步驟。
又，紅階段與藍階段可交互連續進行，亦可於兩步驟之間，挾持同時照射紅色光及藍色光之步驟不連續地重複進行、或挾持暫停光照射之步驟不連續地重複進行。紅色光照射步驟及藍色光照射步驟何者先進行為任意。
本實施形態之在紅階段之DLI相對於在藍階段之DLI的比雖可任意設定，但以「紅：藍」為1：1~10：1左右的範圍較佳。DLI比具體而言，可以「紅：藍」例如成為1：1、5：3、2：1、3：1、4：1、10：1等的方式設定。DLI比之更佳之值以「紅：藍」為2.01：1~7：1，再更佳為以「紅：藍」為3.01：1~5：1。該範圍的情況下，可抑制菠菜之徒長，更加促進正常成長。又，紅色光及藍色光之光量可於上述範圍內變化，例如可於某照射循環內變化光量，亦可於與某照射循環不同之另外之某照射循環間變化光量。
又，在本實施形態之紅階段與藍階段之合計光照射時間，每一日較佳為16~24小時，更佳為20~24小時。合計光照射時間較16小時更少時，從生產性的觀點來看不佳。
又，短時間照射極端高強度之光時，即使DLI為規定之範圍，由於光強度接近光合成飽和點，光合成效率大幅降低故不佳。據此，以在本實施形態之紅階段的合計照射時間每一日成為3小時以上的方式設定較佳，更佳
為以成為3~23小時的方式設定，在藍階段之合計照射時間以每一日成為1小時以上的方式設定較佳，以成為1~21小時的方式設定更佳。又，從謀求抑制菠菜之徒長的正常成長的觀點來看，紅階段之合計照射時間相對於藍階段之合計照射時間的比，以紅合計時間/藍合計時間為0.5~2較佳，更佳為1~1.4。
又，每一日之紅階段、及藍階段之循環數、與各階段之連續照射時間若為前述之合計照射時間的範圍內，可分別任意設定。例如，將紅階段之合計照射時間與藍階段的合計照射時間之比定為1：1進行交互照射的情況下，可將紅階段定為12小時，將藍階段定為12小時。又，可將紅階段定為6小時，將藍階段定為6小時，可重複2次此循環。一個照射循環之時間，可於某照射循環與另一照射循環之間變化。又，紅階段之各循環照射時間及藍階段之各循環照射時間可為相同亦可為相異，可將每一日之照射時間成為「12小時．12小時」、「16小時．8小時」、「7小時．5小時」+[6小時．6小時]、「3小時．2小時(+暫停1小時)」×4次、等的方式任意設定。在紅階段之各循環之連續照射時間雖較佳為0.1~23小時，但為了得到高成長效果，更佳為3小時以上。在藍階段之各循環之連續照射時間雖較佳為0.1~21小時，但為了得到高成長效果，更佳為1小時以上。
本發明係可適用在全部菠菜之品種。一般之品種時，若無法將暗期確保一定期間，有到達收穫大小之
前發生抽薹，降低商品價值的可能性。另一方面，由於明期越長越促進生長，作為使用本發明進行栽培之品種，較佳為抽薹遲緩，即使每一日連續照射16小時，到達收穫大小之前不引起抽薹之晚抽品種(於播種時期4月~8月抽薹遲緩之夏用品種)。更佳為極晚抽(抽薹極遲緩之夏用品種)且生長比較快之品種。藉此，期待即使連續照射24小時，到達收穫大小之前未抽薹，且生產性最大化。
發芽、育苗方法可使用任意之方法。作為發芽、育苗栽培條件，期望調整至溫度15~20℃、相對濕度65~75%、二氧化碳濃度1000~1500ppm。關於發芽，較佳為針對一般之種子進行催芽處理(將種子於低溫高濕度下打破休眠)。藉此，可一起發芽，亦可得到高發芽率。又，為了提高發芽率，較佳為使用預先去除硬果皮之裸種子。
適用本發明之栽培形態亦並未特別限定，可為水耕栽培、土耕栽培、固形培地耕等。從衛生面或施肥作業的面來看，較佳為管理容易之水耕栽培。在水耕栽培所供給之養液的液溫較佳為10~30℃。更佳為15~25℃，再更佳為18~22℃。上述養液的液溫較10℃更低的情況、超過30℃的情況，有於根部之營養吸收引起障礙，生育大幅惡化的情況。栽培室溫度較佳10~30℃。更佳為15~25℃，再更佳為20~23℃。
栽培室相對濕度較佳為調整至65~75%。栽培室之二氧化碳濃度較佳為調整至1000~1500ppm。前述養
液若為適應在菠菜者雖為任意，但育苗期間，養液之EC(表示電傳導度、養液的濃度之指標)較佳為2.0dS/m前後。前述養液之pH較佳為維持在6.0~6.5。
在適用本發明之栽培法，關於株間隔，較佳為以株密度成為50~250株/m2的方式調整。雖然隨著株間隔的縮短增加生產株數，但每一株之重量減少，成為有徒長的傾向。從品質與生產性平衡的觀點來看，更佳為98~220株/m2。
如上述，根據本發明之菠菜之栽培法，可維持菠菜之品質，並且實現生產性的提昇，與在人造光之植物工廠的菠菜栽培之成本的削減相關。
在以下所示之實施例，將觀察生育狀態之對象的菠菜之裸種子播種在市售之水耕栽培用胺基甲酸乙酯海綿，於二日之暗期處理後，在光強度140μmol/m2．s之白色螢光燈下以日照16小時進行育苗。養液從播種後第三日，以自大塚A處方(葉菜類用栽培養液、OAT Agrio股份有限公司)調製之EC=1.0dS/m,pH=6.0灌溉，第七日後以EC=1.5dS/m,pH=6.0灌溉。
實施例1作為觀察生育狀態之對象，係使用品種：A法蓮草(中原採種場)，以一穴2粒播種，育苗後第14日進
行定植，栽培至播種後30日。
又，實施例1係於人工氣象裝置(腔室)進行，溫度設定在23℃，相對濕度設定在70%，二氧化碳濃度設定在1000ppm，養液係藉由養液循環裝置控制，設定在EC=2.0dS/m,pH=6.0、養液溫19℃以株間隔15cm定植28株。使用紅色LED(峰值波長：660nm、昭和電工製HRP-350F)、及藍色LED(峰值波長：450nm、昭和電工製GA2PT450G)作為光源。光條件係紅階段之DLI以於8.3mol/m2．day且連續照射時間定為12小時的方式設定，藍階段之DLI以於2mol/m2．day且連續照射時間成為照射12小時的方式設定。DLI係使用LI-COR製光量子計LI-250A測定。
實施例2作為觀察生育狀態之對象，係使用品種：B法蓮草(中原採種場)，除了栽培至播種後28日之外，其他與實施例1同樣進行實驗。
實施例3作為觀察生育狀態之對象，除了使用品種：C法蓮草(中原採種場)之外，其他與實施例1同樣進行實驗。
實施例4除了取代腔室改以大型栽培棚進行，以株間隔15cm(株密度98株/m2)定植80株，紅階段之DLI為7.8mol/m2．day、藍階段之DLI為2.6mol/m2．day之外，其他與實施例1同樣進行實驗。
實施例5除了紅階段之DLI為6.9mol/m2．day、藍階段之DLI為3.4mol/m2．day之外，其他與實施例4同樣進行實驗。
實施例6除了以株間隔10cm之一穴2株(株密度208株/m2)定植208株，紅階段之DLI定為13.8mol/m2．day，藍階段之DLI定為3.5mol/m2．day，栽培日數28日之外，其他與實施例4同樣進行實驗。
比較例1除了利用白色螢光燈，將DLI定為10.3mol/m2．day，定為24小時連續照射之外，其他與實施例1同樣進行實驗。
比較例2除了於紅階段DLI定為5.5mol/m2．day，於藍階段DLI定為1.4mol/m2．day，合計DLI為6.9mol/m2．day之
外，其他與實施例1同樣進行實驗。
比較例3除了於紅階段DLI定為6.5mol/m2．day，於藍階段DLI定為1.6mol/m2．day，合計DLI為8.1mol/m2．day之外，其他與實施例1同樣進行實驗。
比較例4除了將紅階段之照射時間定為連續7小時，將藍階段之照射時間定為連續7小時(合計照射時間為14小時，未照射時間為10小時)之外，其他與實施例2同樣進行實驗。
比較例5除了將紅階段之照射時間定為連續7小時，將藍階段之照射時間定為連續7小時(合計照射時間為14小時，未照射時間為10小時)之外，其他與實施例3同樣進行實驗。
針對實施例1~6、比較例1~5，對於收穫時之菠菜每10株，測定地上部鮮重及植株高，將平均之數值集中於表1。
如表1所示，了解到個別獨立進行紅階段與藍階段之本栽培法的實施例1，與使用白色螢光燈同樣以DLI照射24小時之比較例1進行比較，地上鮮重大幅超越。
又，如實施例2及實施例3所示，顯示即使其他品種之菠菜藉由本栽培法，可正常栽培至收穫大小。
於實施例4(DLI比3：1)與實施例5(DLI比2：1)，以與實施例1(DLI比4：1)不同之紅、藍DLI比以實際之植物工廠施設進行栽培。因定植株數之增加產生與周圍株之相互遮蔽，與腔室進行比較，由於每一株之受光量減少，故可確認地上鮮重雖稍微減少，但可栽培至收穫大小。
於實施例6，雖相對於實施例4及5將株密度定為約2倍，但藉由以將紅階段之DLI定為13.8mol/m2．day，將藍階段之DLI定為3.5mol/m2．day，合計DLI成為17.3mol/m2．day的方式增加，可達到收穫大小。每1株之鮮重為15g雖低，但每一栽培面積的收量提高，實現相對於實施例4之生產性110g/m2．day(=18g×98株/16日(定植後日數))，為223g/m2．day之生產性。
另一方面，於比較例2、比較例3以藍階段之DLI及合計DLI較預定範圍更低的條件進行栽培的結果，較實施例1生長速度大幅降低，於30日無法達到收穫大小。
又，於實施例2與比較例4、實施例3與比較例5的比較，2品種皆以較預定範圍更短之合計照射時間進行
栽培的結果，生長速度大幅降低，於30日無法達到收穫大小。
藉由利用本發明，期待周年栽培困難之菠菜變成不會被氣候或環境的變化左右，可維持品質且安定生產。
Claims (6)
- 一種菠菜之栽培法，其特徵為包含以任意順序個別獨立進行將紅色光照射在菠菜之流程(紅階段)、與將藍色光照射在菠菜之流程(藍階段)的步驟，前述紅階段之日累積光量(以下，有記為DLI的情況)與前述藍階段之DLI的合計(以下，有記為合計DLI的情況)為9~22mol/m2．day，且前述紅階段與前述藍階段的合計照射時間每一日為16~24小時。
- 如請求項1之菠菜之栽培法，其中，前述紅階段之DLI為4.5~18.3mol/m2．day，前述藍階段之DLI為1.5~11mol/m2．day。
- 如請求項1或2之菠菜之栽培法，其中，前述紅階段的合計照射時間每一日為3小時以上，且前述藍階段的合計照射時間每一日為1小時以上。
- 如請求項1~3中任一項之菠菜之栽培法，其中，前述栽培法為水耕栽培。
- 如請求項4之菠菜之栽培法，其中，在前述水耕栽培，供給菠菜之養液的液溫為10~30℃。
- 如請求項1~5中任一項之菠菜之栽培法，其中，在前述栽培法，將株密度定為50~250株/m2。
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