| 研究実績の概要 |
人工光型植物工場では生産コストの大半を照明が占め、光は植物生産にとって重要な環境要因といえる。しかし、光環境を総合的に評価する方法は確立されていない。本研究では、クロロフィル蛍光測定による光化学系IIの量子収率（ΦII）を指標として光合成環境を総合的に評価し、人工光型植物工場における効率的なLED光環境の構築を目的とした。
レタス、コマツナ栽培実験から、ΦIIとETR（電子伝達速度）が光合成環境の評価に有効であることが示された。光強度が増すとΦIIは低下するが、ETRは光強度の増加と伴に増加し、徐々に飽和する。ETR が直線的増加を示す最大の光強度付近で成長量あたりの消費電力量が最小となり、適性光強度と判断できる。また、光質によっても適性光強度は異なる。その基本情報を得るため、赤・緑・青単色光LEDでシロイヌナズナを育成し、それぞれの光質に対する応答に顕著な違いが見られることが明らかになった。また、陰生植物のワサビ葉で、青色光では光阻害（Fv/Fmの低下）が起こらないが、赤色光ではFv/Fmと伴にΦIIが顕著に低下した。この時、遠赤色光（730 nm）補光によりFv/Fm低下が軽減、ΦIIも回復した。
このように光質と光強度は重要な光環境要因であることがわかる。そこで、広域分光スペクトルをもつ種々の白色LEDを用いて、光質と省エネルギー効果について調査した。分光スペクトル分布のうち、青色光領域（B, 400～500 nm）、赤色光領域（R, 600～700 nm）、遠赤色光領域（FR, 700～800 nm）について、R/B比およびR/FR比（光量子束比）とレタス生産性との関係を蛍光灯と比較した。その結果、R/B比が2～5かつR/FR比が3～10の範囲内であれば蛍光灯よりも成育が良好であり、要した消費電力量はいずれも蛍光灯の約1/3に軽減された。
効率的な植物生産には光質と光量の最適化が重要であり、その程度はΦIIを測定することにより総合的に評価できることがわかった。
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