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Jun 13, 2023

遠い

編集者注: これは 2 部構成のシリーズの第 1 弾です。 環境管理された農業では、施用を通じて作物の収量、品質、均一性を向上させることに広範な取り組みが焦点を当ててきました。

編集者注: これは 2 部構成のシリーズの第 1 弾です。

環境制御型農業では、太陽光の補助または代替として電灯を利用することにより、作物の収量、品質、均一性を向上させることに広範な取り組みが行われてきました。 さまざまな電気照明源の中でも、エネルギー効率が高く、長寿命で、発熱が少ないため、発光ダイオード (LED) の人気が高まっています。 LED 技術の進歩により、光スペクトルの品質を正確に制御できるようになり、光生物学的応答に基づいた革新的な栽培戦略の開発につながりました。 そのような戦略の 1 つは、遠赤色 (FR) 光 (700 ～ 800 nm) の適用を含みます。これは、植物の形態的特性を制御し、温室システムと垂直農業システムの両方で作物の収量を潜在的に向上させるのに非常に効果的であることが示されています。 FR 光によって誘発される茎/葉の伸長や葉の拡大などの形態学的変化は、光子の捕捉と光合成を強化し、その結果植物の成長を促進します。

最適な温度範囲内で植物の成長を促進するために、照明制御に加えて温度上昇がよく利用されてきました。 ただし、暖かい温度でも、FR 光によるものと同様の形態学的変化が誘発されます。 共通の形態学的特徴は、FR の光と暖かい温度の両方による植物の形態と成長の相互作用的な制御を示唆しています。 制御された環境での作物生産では温度と光の両方を厳密に制御できるため、生産を最適化し、意図しない損失を防ぐためには、植物の成長と形態に対するそれらの相互作用の影響を理解することが重要です。

植物の成長と形態に対する FR 光と温度の相互作用効果を調査するために、コロラド州立大学 (CSU) とテキサス A&M 大学 AgriLife Research が共同で一連の実験を実施しました。 これらの実験は、温室と室内の作物生産の両方に適用できる情報を提供することを目的としていました。 2 部構成の記事の前半では、屋内作物生産における温度管理と FR 光の応用について主に取り上げます。

カレッジステーションにあるテキサス A&M 大学の成長チャンバーで 2 つの実験が行われました。 私たちの最初の研究では、レタス「レックス」とバジル「ジェノベーゼ」の植物の成長と形態に対するFR光と温度の相互作用効果を調査しました。 3 つのスペクトル処理 (0%FR、10%FR、および 20%FR) は、3 つの温度条件 (20°C、24°C、および 28°C) で赤色光子を FR 光子に部分的に置き換えることによって作成されました。 すべての処理は、同じ全光子束密度 (TPFD; 400 ～ 800 nm) 250 μmol·m-2·s-1 (垂直農場の葉物野菜に使用される典型的な光強度) で、光周期は 12 時間でした [毎日の光の積分] (DLI) 10.8 mol・m-2・d-1]。 2番目の研究では、植物の成長と形態に対するFRと温度の相互作用の影響が光の強度に依存するかどうかをさらに調査しました。 他のすべての実験条件を同じに保ちながら、光強度を2倍にしました（TPFDは250から500μmol・m-2・s-1に増加しました）。

どちらの研究でも、種子は温室内の 1.6 L の正方形のプラスチックポットに播種されました。 発芽から6日後に実生を処理のためにチャンバーに移した。 収穫時（処理後 20 ～ 30 日後）、生重量と乾燥重量、および葉の数、葉の長さと幅、植物の高さと幅、葉の総面積などの形態学的データが収集されました。

気温が上昇すると、レタスとバジルの両方で植物の成長速度が加速し、新芽の乾燥重量が増加しました。 温度が 20 °C から 28 °C に上昇すると、FR 0% でシュートの乾燥重量がレタスでは 93%、バジルでは 498% 増加しました。 しかし、植物バイオマスに対するFR光の影響は温度条件に依存していました（図1）。 たとえば、FR の割合が 0% から 20% に増加すると、レタスの芽の乾燥重量は 20°C の低温では 26% 大幅に増加しましたが、28°C の高温では 32% 減少しました。バジルでは FR が増加すると、FR が増加します。 0 ～ 20% の光は、低温 (20 ～ 24°C) でシュート乾燥重量を 49% 大幅に増加させましたが、28°C では植物バイオマスには影響を与えませんでした。葉の総面積に対する FR 光と温度の影響は、以下と同様でした。両種のシュート乾燥重量の値。 FR と温度の間のこれらの相互作用効果は、屋内農場で FR 光を適用する場合、生育環境の温度を慎重に考慮する必要があることを示しています。