補足とソールの活用

この記事シリーズは、商業温室生産における資源管理マルチステート研究プロジェクトからのものです。

地元で持続可能な方法で生産された食料への関心が高まるにつれ、都市型環境農業 (CEA) への新たな関心が高まっています。 消費者は農産物が化学物質を含まないことをますます要求しており、その農産物がどこでどのように栽培されたのか知りたいと考えています。 都市環境で作物を生産することには、市場への近さ、賞味期限の延長、生産慣行に関する消費者の知識などの重要な利点があることは明らかです。 しかし、有害物質のない適切な土地の入手可能性、高い資産価値と税金、許可と規制、熟練労働者の確保、安価な野外生産物との競争などの大きな課題もあります。 CEA の利点は、ほとんどの環境条件を慎重に制御できることです。これにより、年間を通じて生産が可能になり、最高の潜在収量がほぼ保証されます。 典型的な栽培構造は、高いトンネルから温室まで多岐にわたります (図1）、および再利用された建物（図2) または輸送用コンテナ (図3）植物に太陽光がほとんど、またはまったく届かないこと。

緯度と特定の季節に応じて、収量を増やすために自然に利用できる太陽光を補うため、日長を延長するため、または唯一の光源として機能するために、電気照明が必要になる可能性があります。 人間の目は光の強さの違いを評価するのがあまり得意ではなく、また人間は通常、比較的低い光の強さでもうまく機能できるため、植物が成長し発育するためにどれだけの光合成光が必要かがわかりません。 実際、植物は一般の人が予想するよりもはるかに多くの光を必要とします。 したがって、植物照明は都市の作物生産環境の重要な要素です。

CEA では、蛍光灯 (FL)、高輝度放電灯 (HID)、および発光ダイオード (LED) の 3 つの異なるタイプの電球が一般的に使用されます。 HID ランプは、さらに高圧ナトリウム (HPS) ランプとメタルハライド (MH) ランプに分類できます。 FL ランプと HID ランプにはさまざまなサイズとワット数がありますが、一度取り付けると、固定された色スペクトルの光を生成します。 平均して、FL ランプは、供給された電気エネルギーの約 20 パーセントを、植物が光合成に使用する光合成活性放射線 (PAR; 後述) に変換します。 これらは、実生生産または組織培養用に設計された成長チャンバーまたは発芽チャンバーでよく使用されます。 HID ランプの場合、変換効率は約 30% まで向上します。 MH ランプによって生成される光の色のスペクトルには、HPS ランプよりもわずかに青が多く含まれており、植物がより忠実な色に見えるように園芸用品センターで最もよく使用されます。 HPS ランプは、長日植物の開花と光合成を促進する効果的な光スペクトルを備えています。

最近の技術の進歩により、高輝度 LED ランプは光合成光源としてより魅力的なものになりました。特定の色のスペクトルを生成するように設計したり、植物のニーズに基づいてスペクトルを調整したりできます。 HID ランプとは異なり、LED ランプは放射熱をほとんど発生しないため、葉の組織を損傷することなく植物の樹冠の近くに設置できます (図4 ）。 ただし、LED ランプは依然として (対流) 熱を発生します。効率的な動作と最大の寿命を確保するには、この熱を除去する必要があります。 植物成長用途向けに特別に設計された LED ランプは、最近ダブルエンド HPS ランプの変換効率を上回り、将来的にはさらに高い変換効率に達すると予想されます。 園芸用途の高輝度 LED ランプのほとんどには、赤色と青色のダイオードが含まれており、人間が植物の本当の色を見ることができるように白色ダイオードも含まれている場合があります。

PAR は、植物が光合成に利用する光の波長帯 (400 ～ 700 nm) を指します。 植物が種特有のレベルまで PAR を摂取すると、光合成速度が増加し、最終的には成長、品質、収量の向上につながります。 太陽からのエネルギーの約 45 パーセントは、400 ～ 700 nm の PAR 波長帯内に収まります。 PAR領域外のエネルギーは光合成活性が低いが、葉/花の色(つまり、紫外線はアントシアニンの濃度を促進する可能性がある)、茎の伸長(赤色:遠赤色光および青色放射の比)、開花などの植物の反応に影響を与える可能性がある。 、植物の温度（赤外線）を上昇させることもできます。