Standardization of LED irradiation based on quantum yield of photosystem II in a plant factory with artificial lighting

• Project/Area Number: 15K07664
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Agricultural environmental engineering/Agricultural information engineering
• Research Institution: Shinshu University
• Principal Investigator: Nozue Masayuki 信州大学, 学術研究院繊維学系, 特任教授 (30135165)
• Research Collaborator: NOZUE Hatsumi 信州大学, 繊維学部, 特任准教授 (30218325)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2017)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2017: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
• Keywords: 人工光型植物工場 / 光化学系II / 量子収率 / 光質 / 光強度 / 遠赤色光 / 消費電力 / 白色LED / クロロフィル蛍光測定 / ΦII / 光阻害 / 省エネルギー / LED / ETR / 光量

Outline of Final Research Achievements

The availability of the quantum yield of PSII (Φ II) as an index for the evaluation of photosynthetic environment was validated in a plant factory with LED lighting. The relationship between light quality and power consumption in vegetable production was also investigated using various white LEDs that have a broad spectrum. It was shown the existence of the appropriate ratios between the light intensity of blue, red and far-red for the efficient production of vegetables. The photoinhibition caused by high intensity of the red light was alleviated by light supplement with far-red. The present studies suggested that the optimization of both light quality and intensity is essential and the measurement of Φ II makes it possible to evaluate the photosynthetic environment needed for the efficient vegetable production.

Research Products

• [Journal Article] 野菜栽培における白色LEDの効果と可能性 (2018)
  • Author(s): 野末雅之・野末はつみ
  • Journal Title: 施設と園芸 Volume: 181 Pages: 19-23
• [Journal Article] 人工光型植物工場におけるLED光環境の最適化と白色LEDの可能性 (2017)
  • Author(s): 野末雅之・野末はつみ・五味正男
  • Journal Title: アグリバイオ Volume: 1 Pages: 76-80
  • NAID: 40022118813
• [Journal Article] 人工光型植物工場におけるLED光環境の最適化とその評価の試み (2017)
  • Author(s): 野末雅之
  • Journal Title: アグリバイオ Volume: １ Pages: 49-51
  • NAID: 40021807022
• [Journal Article] コンテナ植物工場開発の現状と課題 (2016)
  • Author(s): 野末雅之・高橋伸英・野末はつみ
  • Journal Title: 計測技術 Volume: 44 Pages: 11-16
• [Presentation] 陰生植物の赤色光LEDによる光阻害と遠赤色光LED補光によるその緩和 (2017)
  • Author(s): 種五勇気・佐藤翔・白井花菜・岡本千晶・野末はつみ・野末雅之
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学 郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] 単色光LEDによるシロイヌナズナの長期馴化が光化学系I/IIに与える影響 (2017)
  • Author(s): 谷村駿・野末はつみ・白井花菜・熊崎茂一・野末雅之
  • Organizer: 第58回日本植物生理学会年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学 郡元キャンパス（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2017-03-16
• [Presentation] White LED light with wide wavelength spectrum promotes high-yielding and energy-saving indoor vegetable production (2017)
  • Author(s): Nozue, H., Shirai, K., Kajikawa, K., Gomi, M. and Nozue, M.
  • Organizer: International Society for Horticultural Science GREENSYS 2017
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 遠赤色・緑色光から考える植物育成における広域スペクトル白色 LED の可能性 (2017)
  • Author(s): 野末はつみ・白井花菜・野末雅之
  • Organizer: 日本生物環境工学会2017年松山大会 オーガナイズドセッション１
• [Presentation] ワサビ植物における養液濃度の違いが生育および光合成特性に及ぼす影響 (2017)
  • Author(s): 久保勇人・野口諒太・岡本千晶・野末はつみ・野末雅之
  • Organizer: 日本生物環境工学会2017年松山大会
• [Presentation] 分光分布の異なる白色LEDの植物育成効果 (2016)
  • Author(s): 白井花菜・梶川幸治・野末はつみ・五味正男・野末雅之
  • Organizer: 日本生物環境工学会 2016年金沢大会
  • Place of Presentation: 金沢工業大学 野々市キャンパス（石川県野々市市））
  • Year and Date: 2016-09-12
• [Presentation] 植物育成における白色LEDの適性光量 (2016)
  • Author(s): 野末はつみ・白井花菜・梶川幸治・五味正男・野末雅之
  • Organizer: 日本生物環境工学会 2016年金沢大会
  • Place of Presentation: 金沢工業大学 野々市キャンパス（石川県野々市市）
  • Year and Date: 2016-09-12
• [Presentation] ワサビ植物の光阻害に対する遠赤色光の影響 (2016)
  • Author(s): 種五勇気・久保勇人・岡本千晶・野末はつみ・野末雅之
  • Organizer: 日本生物環境工学会 2016年金沢大会
  • Place of Presentation: 金沢工業大学 野々市キャンパス（石川県野々市市）
  • Year and Date: 2016-09-12
• [Presentation] 遠赤色光の光合成活性、形態および生産性への影響 (2016)
  • Author(s): 関拓也・野末はつみ・野末雅之
  • Organizer: 日本生物環境工学会 2016年金沢大会
  • Place of Presentation: 金沢工業大学 野々市キャンパス（石川県野々市市）
  • Year and Date: 2016-09-12
• [Presentation] 単色光LED長期投与が光合成システムに与える影響 (2016)
  • Author(s): 谷村駿・野末はつみ・野末雅之
  • Organizer: 日本生物環境工学会 2016年金沢大会
  • Place of Presentation: 金沢工業大学 野々市キャンパス（石川県野々市市）
  • Year and Date: 2016-09-12
• [Presentation] The characteristics of functional photosystems in mature leaves that support leaf longevity in Arabidopsis thaliana (2016)
  • Author(s): Saruta, R., Fukuda, S., Nozue, H., Kumazaki, S. and Nozue, M
  • Organizer: The 57th Annual Meeting of The Japanese Society of Plant Physiologists
  • Place of Presentation: Iwate University, Ueda Campus (3-18-8 Ueda, Morioka, Iwate, Japan)
  • Year and Date: 2016-03-18
• [Presentation] 植物育成におけるLED光環境適正化への光化学系II量子収率の利用 (2015)
  • Author(s): 野末はつみ・白井花菜・中野里香・岡本千晶・野末雅之
  • Organizer: 日本生物環境工学会2015年宮崎大会
  • Place of Presentation: シーガイアコンベンションセンター（宮崎県宮崎市山崎町浜山）
  • Year and Date: 2015-09-08
• [Presentation] ワサビ苗の光阻害に対する光質の影響 (2015)
  • Author(s): 野末雅之・佐藤翔・岡本千晶・野末はつみ
  • Organizer: 日本生物環境工学会2015年宮崎大会
  • Place of Presentation: シーガイアコンベンションセンター（宮崎県宮崎市山崎町浜山）
  • Year and Date: 2015-09-08