植物光合成応答に基づく間欠照明方法の検討
丸山 和美
1. はじめに
近年の植物生産の方法の一つとして植物工場がある。気象にも左右されず周年で供給が可能であるが，環境の制御にかかるコストが課題となる。昨年の実験において，消灯・点灯の比を1：1とした間欠照明を行った場合，1分間点灯当たりのCO２吸収量は連続光の1.2倍となり，点灯時間当たりの光合成量が増加することが分かった。本研究では，エネルギの利用効率をさらに向上させるために，点灯方法を変えてCO２吸収量を計測した。
2. 装置および方法
サラダナを供試作物とし，環境制御室内において，CO２アナライザと自作のリーフチャンバを用い，植物体全体のCO２吸収量を計測した。サラダナは明期・暗期12時間の周期で育成し，環境条件はPPFD250μmol/m2/s，温度20℃，湿度80％とした。
まず，明期に一時消灯し，CO２濃度の安定した状態から，50％と100％の2段階で光強度を変化させた実験を行い，光強度に対するCO２吸収量の変化を計測した（実験1）。ここで，光強度100％はPPFD250μmol/m2/sとした。さらに20％ごとの5段階で光強度を変化させた実験を行った（実験2）。また，エネルギ利用効率は，光合成量（CO２吸収量）の総和を，点灯時間と光量の積で割ったものとして検討した。
3. 結果および考察
図1に100％の光強度を照射したときの，光合成量の変化の一例を示す。なお，暗期下の光合成量の安定した値の平均値を0とし，光合成量の最大値を100％として算出した。光合成量は，点灯後，直ちに最大値に達するのではなく，5分程度は大きく変化するが，その後は緩やかに最大値へと向かった。そこで，点灯直後から100％の光強度にせず，徐々に光強度を上げていく方法を検討した。
実験1の結果を図2に示す。2段階で光強度を変化させた場合，50％の光強度を点灯した直後から光合成量は大きく変化し，5分後以降は緩やかな値となった。その後，光強度を100％にすると，光合成量は再び大きく変化し，5分後以降は緩やかな値となった。光強度を変化させたときにも，光合成量は大きく変化することが分かったので，光合成量が大きく直線的に変化する部分を組み合わせるように，光強度を変化させるタイミングを検討した。
光強度を5段階で変化させた場合の実験結果を図3に示す。実験の結果，光強度を変化させなかった場合と比べると，エネルギ利用効率は1.5倍となった。このことから，徐々に光強度を増加させることによって，エネルギ利用効率を上げられることが分かった。さらに，この効率を向上させるためには，光強度を直線的に変化させればよいと考えられた。
