超密植栽培を可能にする群落内環境制御法の開発

Research Project

Project/Area Number	22K19226
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
Research Institution	Yamaguchi University
Principal Investigator	荊木康臣山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (50242160)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	佐合悠貴山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (20648852)
Project Period (FY)	2022-06-30 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000) Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000) Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000) Fiscal Year 2022: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords	群落内環境 / 群落内照射 / PPFD / 投影葉面積比 / 栽植密度 / 人工光型植物工場 / 補光 / 動的制御
Outline of Research at the Start	本研究は、人工光型植物工場において、栽植密度を最大限に高めて、栽培面積あたりの生産効率の向上をめざすものである。密植に伴う栽培環境の悪化を群落内環境制御により改善することで、栽培面積あたりの（品質を考慮した）収量を評価指標に、栽植密度の最適化を試みることを目的とする。光を常時、群落上部から照射するという固定概念を捨て、群落への光分配を動的に制御するという独自の発想に基づき、人工環境の自由度を最大限にいかした柔軟な環境制御を試行する。本研究の根幹には、「密植時の生育抑制は、制限要因であるリソースの供給で改善できるか」という学術的な問いがあり、この問いの結果として「栽植密度の最大化」に挑戦する。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、人工光型植物工場において、栽植密度を最大限に高めて、栽培面積あたりの生産効率の向上をめざすことを目標に、密植に伴う栽培環境の悪化を群落内環境制御により改善することで、栽培面積あたりの（品質を考慮した）収量を評価指標に、栽植密度の最適化を試みる。２０２２年度は、まず、モデル栽培系の確立を目的に、人工光型植物工場におけるレタス栽培を対象として、文献調査により栽植密度や収量データの収集を行い、品種の選定、標準的な栽植密度・栽培日数、目標とする重量を設定し、モデル栽培系を確立した。次に、予備試験として、標準的な栽植密度と栽植密度を高めた場合で、実際に栽培を行い、生育を比較すると同時に、群落内環境の測定および個体生長速度の非破壊的解析手法の検討を行った。その結果、栽植密度を高めた方が、単位面積当たりの生産量は大きくなるが、1個体の生体重は、標準的な栽植密度の場合より低下することを確認した。個体生長速度の非破壊的解析手法としては、画像解析の利用を検討し、画像から算出される投影葉面積比による評価法を確立した。また、群落内環境として、群落内のPPFD、温湿度、CO2濃度を測定したが、密植の影響としては、群落内のPPFDの低下と湿度の上昇が認められた。この結果を受け、密植時の群落内の光環境の改善を目的に、群落内に光源を設置する方法を検討し、密植時に個体間の相互遮蔽等が起こり始めた段階で、光源の一部を群落内に移動する方法の影響を調べた。その結果、群落内照射を行うことで、密植時の個体の成長を促進できる可能性が示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 今年度は、モデル栽培系を確立し、また、栽培途中で人工光源を群落内に設置することで、一個体の生体重を大きくして、単位面積当たりの生産量を高められる可能性を得られたので、概ね順調に進捗している。
Strategy for Future Research Activity	次年度では、栽培途中で人工光源を群落内に設置する手法の有効性を確認するために、光源の種類や設置方法を検討するとともに、栽培試験を繰り返し行い、効果を最大限引き出すための方法を見出す。また、湿度環境の悪化を抑えるための、通気方法の検討を行う。さらに、質の評価法についても検討する。