• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

温室内環境要素の変動を実験室内に再現可能な「小型温室環境シミュレーター」の開発

研究課題

研究課題/領域番号 23H00348
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分41:社会経済農学、農業工学およびその関連分野
研究機関東京大学

研究代表者

富士原 和宏  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30211535)

研究分担者 谷野 章  島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 教授 (70292670)
松田 怜  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (20547228)
イ ジユン  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (80966903)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
47,320千円 (直接経費: 36,400千円、間接経費: 10,920千円)
2025年度: 9,750千円 (直接経費: 7,500千円、間接経費: 2,250千円)
2024年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
2023年度: 18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
キーワード温室 / シミュレーター / 環境要素 / 環境制御 / LED / 太陽光 / 光合成 / CO2施用
研究開始時の研究の概要

本研究では、温室内の主要な環境要素の時間変動を実験室内に再現可能なシステム、すなわち、小植物個体群を栽培可能な「小型温室環境シミュレーター」を開発することを目的とする。さらに、開発したシミュレーターを用いて、植物の環境要素変動への応答や、環境要素変動条件での最適環境制御の基本的考え方を、再現性を担保しつつ、統合的・網羅的に明らかにすることを目指す。

研究実績の概要

本研究では、温室内の主要な環境要素の時間変動を実験室内に再現可能なシステム、すなわち、小植物個体群を栽培可能な「小型温室環境シミュレーター」を開発する。開発したシミュレーターを用いて、植物の環境要素変動への応答や、環境要素変動条件での最適環境制御の基本的考え方を、再現性を担保しつつ、統合的・網羅的に明らかにすることを目指す。具体的には、「課題1:小型温室環境シミュレーターのプロトタイプ開発」、「課題2:太陽光の光環境要素の日内および日間変動パターンが植物の光合成および光順化応答に及ぼす影響の解明」、および「課題3:温室内の環境要素変動パターンの下での効果的なCO2施用ロジックの策定」の3つの課題を進める。
課題1については、シミュレーターの光源ユニットの開発を進めた。研究代表者らが開発したLED人工太陽光光源システムをベースとし、光の被照射面における光合成有効光量子束密度(PPFD)・相対分分光分布の均一性を担保しつつ被照射面積を拡張するための、LEDの配置等を検討した。課題2については、LED人工太陽光光源システムを用いて再現した、地表面における太陽光の分光分布変動パターンの下での個葉の純光合成速度の測定データの解析を進めた。この解析結果に基づき、人工的に作出した矩形のPPFD変動パターンを用いて、個葉純光合成速度のPPFD変動に対する応答遅れを測定した。また、種々の日内PPFD変動パターン条件下で栽培したキュウリ苗の生育および光合成特性を調べ、PPFD一定条件下との比較からそれらの特徴を明らかにした。課題3については、実験室内の小型温室モデルを用いて取得したキュウリ個体群のPPFD-純光合成速度曲線に基づくシミュレーションにより、晴天日の温室内PPFD変動条件下において、ゼロ濃度差CO2施用法よりもCO2施用効率の高いCO2施用法の候補を見出した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

研究計画調書および本年度の交付申請書に記載した研究実施計画に概ね従って、研究が進展しているため。

今後の研究の推進方策

「課題1:小型温室環境シミュレーターのプロトタイプ開発」では、本年度に引き続き、光源ユニットの光被照射面積の拡張を進める。「課題2:太陽光の光環境要素の日内および日間変動パターンが植物の光合成および光順化応答に及ぼす影響の解明」では、人工的に作出した種々のPPFD変動パターンを用いて、純光合成速度および気孔コンダクタンスのPPFD変動に対する応答遅れのモデル化に取り組む。「課題3:温室内の環境要素変動パターンの下での効果的なCO2施用ロジックの策定」では、シミュレーションによって見出されたCO2施用効率の高いCO2施用法について、実際の栽培試験によってその効果を実証する。

報告書

(2件)
  • 2023 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Growth of cucumber seedlings under emulated sunlight with artificially reproduced fluctuations in photosynthetic photon flux density2023

    • 著者名/発表者名
      Ryo Matsuda, Soichiro Shiba, Yunhao Chen, Shunsuke Kubo, Liyao Yu, Ji-Yoon Lee, Kazuhiro Fujiwara
    • 雑誌名

      農業気象

      巻: 79 号: 4 ページ: 131-137

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-23-00019

    • ISSN
      0021-8588, 1881-0136
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Responses of leaf mass per area of cucumber seedlings to light with diurnal and day‑to‑day changes in photosynthetic photon flux density2023

    • 著者名/発表者名
      Ryo Matsuda, Moe Shinohara, Liyao Yu, Kazuhiro Fujiwara
    • 雑誌名

      農業気象

      巻: 79 号: 4 ページ: 138-141

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-23-00021

    • ISSN
      0021-8588, 1881-0136
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 明期PPFDの経日変化データを用いたキュウリ葉の光順化応答の推定2024

    • 著者名/発表者名
      于 立堯・富士原和宏・松田 怜
    • 学会等名
      日本農業気象学会2024年全国大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 小型温室モデルを用いた費用対効果の高い換気時CO2施用法の策定2024

    • 著者名/発表者名
      イ ジユン・松田 怜・富士原和宏
    • 学会等名
      日本農業気象学会2024年全国大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Explorative researches on greenhouse environment control and LED lighting for plant cultivation2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiro Fujiwara
    • 学会等名
      International symposium commemorating the 60th anniversary of the Korean Society of Horticultural Science
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 光植物学研究用LED人工太陽光光源システム2023

    • 著者名/発表者名
      富士原和宏
    • 学会等名
      日本農業気象学会2023年東北支部大会講演会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 葉面PPFD変化がキュウリ葉の純光合成速度および気孔コンダクタンスの応答遅れに及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      久保俊介・富士原和宏・松田 怜
    • 学会等名
      日本農業気象学会関東甲信越支部2023年度例会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 植物へのLED光照射と研究用LED光源システム2023

    • 著者名/発表者名
      富士原和宏
    • 学会等名
      第64回東京大学農学部公開セミナー「光」
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

URL: 

公開日: 2023-04-13   更新日: 2025-06-20  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi