植物栽培のLED照明について①

植物栽培のLED照明について①

2018年04月11日(水)3:57 PM

背景:

光は水、土壌、温度、空気のように植物の成長に不可欠です。人間は昔から栽培植物の水、土壌および温度の重要性を認識し、植物成長の条件および環境を人工的に変えるために、灌漑、施肥、および温室技術を利用し始めていた。その結果、歩留まりが向上しました。しかし、私たちは照明とそれが植物の成長に与える影響についてほとんど知識がありませんでした。
人は植物が土壌から必要な栄養分をすべて得ると信じていました。アメリカの科学者G. Engelmannは1880年に光合成の実験を行い、緑色の葉がデンプンを生成し、酸素だけが光で放出するという結果がわかりました。その後、植物の研究と栽培に照明とのの関係が明らかになりました。
通常、人間の目は、380nmから780nmの波長(深紫色〜近赤外線)に反応します。人間の目のように、植物は400nm〜700nmの波長を吸収することができ、それは光合成活性放射(PAR)と定義され、すなわち、400nmから700nmの光(波長)のみが、植物による光合成のために知覚され、吸収されることができます。
 
研究は、光が3つの側面で植物の成長に影響を及ぼすことを見出します:

1、光強度
植物はCO2を吸収し、化学エネルギーを生成し、O2のみを光で放出することができることが知られている。暗闇の中で、O2を取り込み、化学エネルギーを消費し、CO2を放出します。光強度が0の場合は光合成のみであり、光強度が高いほど光合成が速くなります。光合成と呼吸が同じ速度で起こると、後者から発生したCO2は完全に吸収され、この時点での光強度は光補償点として定義されます。光の強度が光の補償点よりも高い場合にのみ、植物は健康に成長することができます。光合成の速度は光の強度に応じて増加しますが、光の強さが光の飽和点として定義されるある点に達すると停止します。

 

2、光周期性
光周期性は、植物の昼夜の生理的反応であります。 24時間周期における明暗の長さに応じて、植物は短日植物、長日植物および日中立植物に分類されています。光周期性は植物が地球環境に長期間適応する過程で形成されます。調査によると、照明期間を短くするか長くすると、開花を刺激したり延期させることができます。
 

3、光の質
可視する白色光は様々な波長の光の混合物であります。混合比が異なるとスペクトルが異なり、人間の目に異なる視覚体験を生み出します。色温度は白色光を区別するために使用されます。たとえば、正午の色温度は約6500Kで、通常は夜明けと夕暮れには約2700Kです。同じ色温度の白色光については、人間の目はスペクトルに大きく依存する演色性によってその品質を評価します。異なる成長段階の植物は異なるスペクトルの光を必要とします。そのため、光の質を記述して評価するためのCRIのような普遍的な指標は存在しませんでした。ご存じの通り、植物の成長には厳しい照明要件があります。だからこそ、価値の低い作物を技術的にも経済的にも成長させることは実用的ではありません。 LED技術が十分に発達するまでに伝統的な人工灯は主に温室内の補助照明として限定的な役割を果たしました。現在では、LED技術の技術者として、より多くのプラント工場がLEDを支配的な光源として使用しており、人口密度の高い都市にも現れています。
 
従来の人工光源と比較して、植物工場に革命的な変化をもたらすLEDの利点は何ですか?私たちはこの植物成長シリーズの次の記事でそれについて話します。


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