べランダ・ハイドロポニック 水耕栽培工房
素人工作で水耕栽培の巨木トマトに挑戦
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パナが格安の植物育成灯
パナソニックさんから安価な植物育成用蛍光灯が出ていたんですね。
「FL20S・PG 植物用蛍光灯(育成用)」
最大の特徴は、一般的な赤と青だけでなく、緑と、さらに遠赤色の4つのピーク波長を持たせた点。
赤と青は主に葉物植物向けにはよいのですが、トマトなどでは徒長抑制のために遠赤は効果が高いとされ、この製品のカタログにも「トマトやキュウリなどの育苗」用とうたわれています。

遠赤搭載の育成灯製品はあるにはあったのですが、かなり高額でした。
わが工房でも、赤と青に緑を加えた3色構成のLED装置初号機を製作したのに続き、複数色のLEDランプを順次購入して大型装置の製作に備えています。
IMG_1686.jpg
しかし、遠赤ランプだけはコストが高く(1個200円!!!)、手が出ません。

パナソニックさんの蛍光灯の赤(R)/遠赤(FR)比率は1.0とされています。R/FRが1より大きいと徒長抑制効果があるとされているようです。

ただ、不可解な点もあります。ピーク波長が理想値から微妙にずれているのです。
青は440~450ナノ(理想は460~470ナノ)、緑は550ナノ近辺(同520~530ナノメートル)でぎりぎりセーフかという気もしますが、赤は、610~620ナノ近辺と、最も光合成に適した660ナノからかけ離れています。うーむ、このあたり、どうなんでしょうか。

姉妹品として販売している植物観賞用の「FL20S・BR 植物用蛍光灯(観賞用)」は660ナノ近辺のピーク波長を持っている点をみると、育成用では意図的にこのピークをはずしたとも考えられます。あるいは、遠赤で強い光を確保できないため、R/FRを下げないようにする配慮なのかもしれません。

それにしても、価格を一般向けでも手が出る設定にしたのは、画期的です。
消費税抜きで長さ58センチタイプ(700ルーメンス)が2800円、119.8センチタイプ(2000ルーメンス)が3800円。ネットで調べると、58センチタイプは1000円台から買えるようです。わが工房のLED装置試作機のコストを下回るかもしれません。

ところで、先日、京王電鉄さんが植物工場事業に進出というニュースで、植物育成に最適な比率で赤色光と青色光を照射する「Shigyo法」なるものがあると知りました。
山口大学の執行(しぎょう)正義教授の開発された技術。どうやら植物の種類や生育段階ごとに赤や青の比率を変える仕組みのようですが、門外不出のノウハウらしく、検索してもひっかかりません。このあたりは興味津々です。

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★パナソニックさんの植物育成蛍光灯


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LED装置、防滴化し温室へ
LED装置初号機」の製作に先駆け、試作版の「LED装置零号機」に防滴化工事を施し、ベランダの温室に設置しました。
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これまで屋内使用にかぎっていたため基板が剥き出しでも問題ありませんでしたが、屋外使用となれば雨が吹き込む事態も想定した漏電対策が必要でした。以下、工作の手順。

ケースは百均ショップのダイソーさんで手に入れた105円のアクリル製飾り箱。本来は模型などを飾る用途のようですが、これがサイズ的にLED装置零号機にぴったりでした。

まずはLED装置零号機のDCジャックやオンオフスイッチを取り付けるための穴をドリルで側面に開けます。ところが、太いドリルでガリガリやっていたら、パキッとケースの淵が欠けてしまいました(汗)。
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こんなこともあろうかと、以前、ホームセンターで購入した住友スリーエムさんの超強力接着剤「Scotch 強力接着剤スーパー多用途」で補修。確か、壁に植木鉢だったか何だったかをくっつける映像で強力さやなんでもくっつける性能をアピールしていた製品です。
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DCジャックやオンオフスイッチは抜き差しなどの圧力がかかるためステンレス製の補強パネルをつけることにしました。フロッピーディスクのシャッターカバー。奇しくも住友スリーエムさんのフロッピーでした。
IMG_0060.jpg

これにドリルで穴を開けてスイッチを取り付けました。ただ苦労の割にほとんど効果がないような…w

次は基板の固定。これはアキバの電子部品ショップ、秋月電子さんで50円で売っていた基板取り付け用ネジとスペーサーセット。黒いふた部分にドリルで4箇所穴を開け、基板を固定します。
IMG_0078.jpg
基本構造が完成。
IMG_0081_20130202170846.jpg
次に黒い蓋の部分やケース側面にはLED光の照射効率を上げるためアルミテープを貼付。
IMG_0084.jpg

このままではアレなんで、ケース周囲をアルミパネルで覆い、雨が当たらないようにしました。さらにシールドつき針金でアルミパネルを固定。これで棚板にぶら下げることもできるようになりました。
IMG_0091.jpg

早速温室に設置。以前のように植物の安眠を妨害して枯死させることがないよう、タイマーで夜間は照射を休止することにします。
IMG_0093.jpg
設置したのは、ブロッコリー畑の上。こうして見ると、いかにLED装置零号機の規模が小さいかわかります。
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本葉を伸ばし始めたトマト苗の一部、3つ星黒トマト「ノワール・ラッセ」1株と、2つ星トマト「マルマンドVF」2株もLED装置零号機直下のブロッコリー畑にちんまりと移植し、様子を見ることにしました。

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トマト、安眠妨害で枯死?
ベランダの温室に人工太陽灯「LED装置初号機」を設置し夜間照射しようと考えていましたが、日本植物生理学会さんのサイトで気になる過去記事を見つけました。

大橋(兼子)敬子(東京大学大学院農学生命科学研究科生物・環境工学専攻生物環境工学研究室)氏による2008年12月12日付の文献です。

それによると、

「日長時間を4、8、12、16、20および24時間にしてトマト苗を栽培した研究によると、トマトの成育にとって16時間日長が最適であり、それ以上日長が延長されると成育が悪くなり、24時間日長では成育が悪くクロロシスが発生することが示されています。」
※注釈(「クロロシス」をネットで調べたところ「クロロフィルの欠如による白化(はくか」)だそうです)
「光周性において重要なのは明期の長さではなく、中断されない暗期の長さであることがわかっています。したがって、暗期をなくすと、健全な成育を果たせなくなると考えるべきでしょう。」

などとあります。知らなかった…。

これまで、光合成が活発になるほど植物は元気になると疑わず、LED装置の試作機「LED装置零号機」はこんな風に、夜間ぶっ通しで、今は亡きトマト苗「オオゼキ1~6号」に光を照射していました。
IMG_1439.jpg
つまり、トマトの成長によかれと思ってやっていたLED照射は、トマトにとっては「余計なお世話」だったということになります。

さらに、

北海道大学・大学院・農学研究科・助手・高田 晃氏の文献「就眠運動阻害剤を基盤としたアメリカツノクサネム特異的除草剤の開発」

によると、

就眠運動を「覚醒状態のまま停止させると水分蒸発量が上昇し枯死する」

とあります。就眠運動の様子はこちら→踊るトマト

オオゼキ1~6号は凍死とばかり思っていましたが、ひょっとしたら安眠妨害による枯死だったのかもしれません。当時の写真をつぶさに見ると、確かに葉の一部が白っぽいような。

LED装置は「昼行灯」が理想ということになるのでしょうか…

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人工太陽光計画その2
ベランダの温室に設置する人工太陽灯「LED装置初号機」。1月も残すところ1週間、急いで作らないとやがて春が来て、無用の長物になってしまいます。

では早速、LED装置初号機に組み込むランプの構成を見ていきましょう(見たい人だけw)。

1.赤色LED(ピーク波長650~670ナノメートル)250個(3750円)
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いうまでもなく、光合成のための主力。トマト苗の成長エンジンといえるでしょう。全ランプのほぼ半数です。

2.青色LED(ピーク波長463~466ナノメートル)100個(1000円)
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花や芽の分化を促進するとされ、トマトの実をたくさん成らせるには有効と思われますが、期待しているのはむしろ、徒長抑制効果です。赤色LED10に対し1、ないし5の割合がよいとされています(3とか4ではダメなのかという素朴な疑問がありますがw)。今回は徒長対策として零号機に比べ大幅増量します。

3.緑色LED(ピーク波長520~530ナノメートル)。とりあえず50個(1500円)
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従来、緑色は植物に効果なしといわれていましたが、植物育成用緑色LEDランプ「みどりきくぞう」を販売されている四国総合研究所さんによると、成長促進、果実肥大、ハダニ抑制などの効果があるそうです。

4.紫外線(UV-A)LED(ピーク波長400~410ナノメートル)。とりあえず50個(900円)
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今回初採用。紫外線も徒長を防ぐ効果が指摘されています。波長の短い(300ナノメートル前半より短い)紫外線は発ガンや物質の劣化などの弊害が指摘されていますが、400ナノメートル台は人体はもちろん、植物や石化製品などに悪影響を与える心配はきわめて小さいとされているようです。

5.赤外線LED(ピーク波長940ナノメートル)。50個?
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これも今回初採用。やはり徒長抑制効果が指摘されています。当初は保温用にと考えていましたが、1000ナノメートル以下では点灯してもほとんど温度は感じません。また可視光ではないので光っているかどうかもわかりません。本当に徒長に有効なのかどうかもわかりませんw。さらに、これは定格電流が50mAと、他色のランプ(ほとんどが20mA)に比べ突出しています。18mAが最大の定電流ダイオード(CRD)を直列で使うとなればCRDが1列に3つも必要。正直、どうしようか迷っています。

6.遠赤色LED(ピーク波長740ナノメートル)。0個
徒長対策として購入する方向だったのですが、1個150円という単価は高杉です。赤色LEDとのバランスをとり徒長抑制効果を発揮するための購入費は軽く4万円を超えてしまいます。今回はその代わりとして徒長抑制効果があるとされる青色や紫外線LEDなどをラインアップしたというわけです。

とりあえずいろいろな波長を組み合わせることで、未知のエマーソン効果(複数波長組み合わせによる相乗効果)を引き出せるかもしれません。とはいえ、仮に高いエマーソン効果を引き出せたとしても、効果のほどを定量化して把握するのはほぼ不可能。カンデラやルクスなどの単位でさえ人間の視覚を基準にしたものであり、植物が感じる光量とは違います。これに加え、ランプごとに半減角が違ったり、流す電流などにより波長も変わってしまうからです。とりあえず作ってみて効果を実感できればよいというスタンスです。

ところで、製作コストは6000~7000円くらいかと思ってましたが、こうやって買ったパーツをレビューしてみると、意外にかかってます。このほかに10個400円もするCRDが50個(2000円)やハンダ(600円)などのもろもろを計算すると軽く1万円を突破しそうな…w

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人工太陽光計画その1
植物育成促進用LED装置の試作機「LED装置零号機」が、まがりなりにも発光した実績をベースに、いよいよ、温室内に設置する大型の「LED装置初号機」の製作に着手することにしました。

今回、大規模なLED装置を作ろうと考えたのは、
1.LED装置零号機は小さすぎ、温室の棚の面積を十分にカバーできない
2.とりわけトマトにはスイカに次いで大きな光線が必要なことが分かった
―からです。

コンセプトは「小さな太陽」。植物に必要な数種類の波長のLEDを組み合わせることにより、太陽のようにバランスの取れた自然な光を再現する狙いです。

LEDランプの種類の多さだけでなくランプ数も増やします。基板に実装する砲弾型LEDランプの数はLED装置零号機のほぼ5倍超の500個。実装工程でランプ1個当たりのハンダ付けポイントはアノードとカソード(+と-)で1000カ所となり、ハンダ付け1回に1分もかかっていれば休憩なしで8時間、休日2~3日はつぶれる計算です。

これが秋葉原の電気街で買い付けた材料。
IMG_1683.jpg
部品のコストは6000~7000円くらいでしょうか。ネットでは1万円台から数万円の植物育成用ランプも市販されており、これを見ると「いい商売してるなぁ」と感じますが、自作に費やす労力や時間を考えると、そうとは言い切れないのかもしれません。(LEDの組み合わせをあれこれ考える楽しみはなくなりますがw)

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Author:glass★hoppy
年齢別構成--M3
生息地域--東京
脳内成分--園芸(水耕栽培、花壇)、料理、酒、ロードバイク、各種工作(栽培装置、電子装置、パソコン、自転車)、経済情勢、国際情勢、帝国海軍、戦国武将、藤沢修平



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