注目される人工光による室内農作物栽培。コスト削減の為の光の当て方が研究される（米研究）
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注目される人工光による室内農作物栽培。コスト削減の為の光の当て方が研究される（米研究）
2019年07月27日 ι コメント(13) ι 知る ι 植物・菌類・微生物 ι #
Supersmario/iStock
日本でも今年は連日の梅雨曇りで日照不足が続き、農作物への影響が懸念されているが、ヨーロッパの一部の地域では毎年、日照量が乏しくなる時期がある。
そのため、LEDの人工光を使用した室内で作物を育てる試みが流行の兆しを見せており、ハーブ、レタス、トマトといった市場価値の高い作物を一年中光で照らされた温室で育てられている。
このやり方ならば、土地の限られた都心部でも農業が可能になり、さらに地方から都市まで作物を運送する必要もなく、都会にいながら地産地消を楽しめる。だがこれまで、人工光を照射するコストが高いことが問題となっていた。
そこで今回、コストを削減できる人工光の照射方法が研究された。
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光と闇のサイクルを短くすることで効率化
基本的に、室内温室栽培では赤と青の発光ダイオードが使用される。その電気代はときに生産費の25パーセントを超える。
これでは太陽の光を無料でふんだんに使える地域での農業には太刀打ちできないし、温暖化を引き起こす二酸化炭素も大量に放出されてしまう。
そこで、30年以上植物の成長と光との関係を研究しているアメリカ・フロリダ大学のケヴィン・M・フォルタ氏は、更に効率的な方法を模索した。
12時間毎の昼と夜のサイクルを繰り返す代わりに、数時間あるいは数分単位のもっと短いサイクルで植物を育てられないだろうかと考え、光の総量としては同じでありながら、それを色々な間隔に区切って植物に浴びせてみるという実験を行うことにした。
1万円札と1円玉1万枚は同じ？
いうまでもなく、植物が光を必要とするのは光合成のためだ。太陽のエネルギーを使って、二酸化炭素と水を結合し、代謝を支える糖を作り出す。また光には成長する方向を導くという役割もある。
このように植物にとって光はとても重要なものであるために、それを細かく分けてしまえば問題が生じるかもしれない。
想像してほしい。あなたは1万円札を手に入れればウキウキしてくるだろうが、同じ金額であっても1円玉1万枚ではあまり気分が上がらないだろう。
植物もこれと同じで、同じ量の光であっても、細かく分けられてしまえば、うまく育ってくれない恐れがあった。
実験でも予想どおりの結果となった。ケール、カブ、ビートのタネを光の照射を12時間、照明を切り真っ暗な状態を12時間というサイクルで4日間にわたり育ててみたところ、普通に成長し、色素が蓄積され、大きくなった。
だが光と闇のサイクルを6時間、3時間、1時間、30分で試してみると、タネはそれを拒絶した。光の総量は同じだったのに、それを細かくしすぎるとダメだったのだ。
nikkytok/iStock
光と闇のサイクルを短く縮めれば、植物体内時計に関係しない
同じ量の光であっても短いインターバルで当てると、植物にとっては暗闇の中で育っているのと同じになってしまう。
フォルタ氏は、光と闇のサイクルが植物の体内時計と一致しておらず、タネが今何時なのかわからないことが原因ではないかと考えた。その結果、光を求めて背を伸ばし、色素を作り出すプロセスが停止してしまうのだ。
ところが、光の照射サイクルをさらに細かくすると驚くべきことが起こった。
光と闇のサイクルを5秒間隔にまで縮めると、植物は普通のサイクルのときと同じように成長したのだ。ここまで短くしてしまうと、体内時計が起動せず、数秒間隔の光であってもそれほど気にしなくなるようだった。
88年前の結果の再発見
だが、じつはこの発見は、88年も前にすでに知られていたことの再発見だったようだ。
米農務省の科学者が1931年に同じ現象を確認していたのだ。その実験は成長した植物を対象としたものだったが、今回のタネの実験と驚くべき類似を示していた。
またフォルタ氏の実験は古い結果の再現だっただけでなく、電気代の節約にもならなかった。24時間5秒間隔のサイクルを続けたときの電気は、照明を12時間点けっぱなしにしたときの電気に相当する。電気の使用量は何も変わっていないのだ。
iStock
闇の時間を長くすることで電気代の節約可能
では、今度は闇の時間を長くしてみたらどうだろうか？ 5秒光を点けたら、10秒消すといった具合だ。こちらの実験は1931年当時はやられていない。
すると、植物は多少暗い時間が延びたからといって気にしないことがわかった。光合成と生体作用のために5秒光を当てて、それから10秒間あるいは20秒間光を消すというやり方でも、光と闇をそれぞれ同じ時間繰り返したときと同じようにタネは成長した。
これを室内農業で行えば、少なくとも30パーセントは電気代を節約できるだろう。コストがネックだった室内農業にさらに競争力持たせることができる。
この結果はリーフレタスでもうまくいった。そして、こちらの場合では、葉っぱがより大きく、色が紫ではなく緑色になるレタスもあった。これを利用すれば、作物の種類を増やすこともできるだろう。
iStock
都心にある最新設備の高層ビルで作られた新鮮な野菜――近い将来、そんなことを売り文句にする農業が登場するのかもしれない。
References:Micro-naps for plants: Flicking the lights on and off can save energy without hurting indoor agriculture harvests/ written by hiroching / edited by parumo
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コメント
1
1. 匿名処理班
- 2019年07月27日 10:11
- ID:B5x9fXIr0 #
葉の陰であろうとも苔は生す
2
2. 匿名処理班
- 2019年07月27日 10:15
- ID:s3.YAU.70 #
植物は太陽光だけでなく、隣の植物の気分（アロマで情報のやり取りをしてる）や根から取り入れるその他の情報など、きっと未解明の何かも得てるんだと思われるので、そっちの研究も進むといいな。
フィトケミカルと呼ばれる人体に有用な成分は、その植物が自然界で何かを相手に頑張った結果得た成分なので、その全てが整うとなれば、やはり田舎の地産地消に勝るものはまだないと思う。
3
3. 匿名処理班
- 2019年07月27日 10:47
- ID:yCVPbN5u0 #
「天気に左右されなくなる」って言うことだけでも相当コストダウンなんじゃないかな？（金銭的、人的、時間的、総合的に見てのコストね）俺は洗濯物を外に干すのを７年くらい前にやめたよ、扇風機を使って風をあてるんだけど、その角度と時間をちょっと調整するだけで、かなりしっかり乾くよ。一番のメリットは「やっべー、雨だよ」って勤務中に思わなくて済むってことだね、一番手強いお風呂の足拭きマットでもカサカサに乾くよ。
4
4. 匿名処理班
- 2019年07月27日 10:56
- ID:PI9426Ea0 #
青と赤の植物用ＬＥＤ買ったけどやっぱりまだまだ出力が弱くて
ちょっとＬＥＤだけじゃきついなぁ・・・よほど光を収束できるような設備があるなら別かもしれんけど
鏡で囲ってみるか？
5
5. 匿名処理班
- 2019年07月27日 10:59
- ID:vIE.6zak0 #
普通に太陽光を活用すればいいのよ
現在の技術力では人類は太陽のない場所で生存は無理よ
だったら利用できるものは利用した方がいいのよ
太陽光を発電以外に、作物に照射して活用すればコストは抑えられるでしょ
核融合発電が実用化されれば状況はガラッと変わるのだから、それまではね
6
6. 匿名処理班
- 2019年07月27日 11:22
- ID:io2kC8sP0 #
想像しただけで目がチカチカしてきた…
付けて消してって以外と電気代使うんだよね
7
7. 匿名処理班
- 2019年07月27日 11:31
- ID:C6Ky3aNr0 #
太陽光が足りない所でなら役に立ちそうだな
けど今後はソコが問題な地域以外が増えて行く気がするが
今の日本の場合は過剰な雨風かね
8
8. 匿名処理班
- 2019年07月27日 11:47
- ID:.J.LwU940 #
※5
そのとおりだ
室内栽培なんて努力の方向性が間違っている
温暖化を促進し栄養もない作物作っても害になるだけ
人類の叡智の結集である段々畑こそが
最大の土地の有効活用だと確信している
9
9. 匿名処理班
- 2019年07月27日 11:59
- ID:lCHoJjMI0 #
>>8
地球外での栽培とかも視野には入ってんじゃないのこういう実験は
10
10. 匿名処理班
- 2019年07月27日 12:17
- ID:dPoaCHBP0 #
良い情報でした。ありがとう。
11
11. 匿名処理班
- 2019年07月27日 12:20
- ID:vIE.6zak0 #
※8
段々畑もいいと思うけど
室内栽培そのものを否定するつもりはないわ
天候に左右されず虫や動物の被害も防げて
安定して栽培できるというのは大きな強みだから
室内栽培になると太陽光を使わないのが
もったいないと言いたかったの
室内栽培でも日中は普通に
太陽光を取り入れればいいじゃない
日中の間にライトを照射せずに済むなら
コストを大きく削減できるわ
12
12. 匿名処理班
- 2019年07月27日 12:41
- ID:i.NEhbTu0 #
※8
まず冒頭から記事をちゃんと読んで下さい。
日照不足が毎年起こるから代替案として研究してるということです。天然の太陽光ですべて問題なく栽培できているんなら、なにもコストをかけて設備を作ったりしないんです。
日本だって、日照不足からくる野菜の値段の高騰はよく報道されるでしょう。安定供給に向けた努力の何が「間違ってる」んですか？
13
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