速度変数計測を導入した植物工場の投入資源最適化環境制御に関する研究

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 15K07662
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 農業環境・情報工学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 古在 豊樹 千葉大学, 環境健康フィールド科学センター, 名誉教授 (90081570)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 人工光型植物工場 / 正味光合成速度 / エネルギー・物質収支 / 光環境 / 表現型（フェノタイプ） / 植物群落

研究成果の概要

人工光型植物工場における速度変数（量の時間変化を表わす変数）の計測に基づいて、資源（電気エネルギー、光エネルギー、水、二酸化炭素、肥料、栽培空間など）の投入速度を資源利用効率および資源量生産性の面から最適化する方法を検討した。その結果、栽培室内の植物群落の正味光合成（二酸化炭素吸収）速度、暗呼吸速度、吸水速度のそれぞれをエネルギー・物質収支式にもとづいて算定できた。本研究の成果に基づいて、人工光型植物工場に適した環境制御の考え方と研究方法論の考察を進めた。本研究成果の一部は、Smart Plant Factory (Springer社, 2018)のchapterとして掲載されている。

自由記述の分野

植物環境工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

人工光型植物工場は安定的に高品質な植物を生産するシステムであるが、初期設備と運転のコストが高いことが問題となっている。本研究では、投入資源に関する速度変数と植物の反応速度を連続的に計測することにより、各資源の利用効率を算定することを可能にした。この成果に基づき、投入資源の利用効率を高め、投入資源の量とコストを削減し、さらには省資源で植物の成長を促進する方法が開発された。この方法を用いることにより、人工光型植物工場の生産性を向上させることで運転コストの削減が可能になり、商業的普及の理論的基礎の１つが構築できた。