赤信号の比率を最適化して効率を最大化するにはどうすればよいですか?成長のあらゆる段階で植物の収量を増やすための完全ガイド

赤信号の比率を最適化して効率を最大化するにはどうすればよいですか?成長のあらゆる段階で植物の収量を増やすための完全ガイド

あなたはおそらく、次の権威ある技術概要を読んだことがあるでしょう。ミシガン州立大学のエリック・ランクル博士または VantenLED での初心者向けの概要-。赤色光が植物の発育を刺激するという基本的な事実は、両方の情報源によって確立されています。しかし、深い学術出版物と表面的な解釈の間にはギャップがあります。商業生産者が意思決定を行うために必要とする実際の数値-比率、成長段階、および作物-固有のデータ-は、単一の情報源によって赤色光の科学に結びついているわけではありません。
その空白はこのガイドによって埋められます。ここでは、赤色光をビジネスの正確なツールとして利用するための包括的で実践的な基礎を示します。

1. 植物に対する赤色光の影響の概要

比率や手法について議論する前に、共通のベースラインが必要です。植物の発育において、赤色光には 3 つの主な目的があります。それぞれの根底にある主なメカニズムを以下の表にまとめます。

これらの技術のおかげで、赤色光を戦略的に適用することができます。まず、赤と遠赤の比率から始めましょう。これは最も活用されていない制御レバーです。-

2. 赤と遠赤 (R:FR) の比率: 重要な制御レバー

赤信号は単独では機能しません。赤色（600～700 nm）と遠赤色（700～750 nm）の比、つまり R:FR は、植物の形態に大きな影響を与えます。{3}
直射日光は、R:FR 比が高いことで示されます（赤が強く、遠赤が少ない）。-それに応じて、植物はコンパクトに成長し、節間が短くなります。近くの植物からの日陰は、低い R:FR 比 (遠赤と比較して赤が少ない) によって示されます。-。これに応じて、植物は光を求めてより高く伸びます。
次の表は、植物の形態に対するさまざまな R:FR 比の影響と、それらが適用される状況を示しています。

MSU の研究との大きな違いの 1 つは、屋内の唯一の光源照明が温室の補助照明よりも植物の形態にはるかに大きな影響を与えることです。{0}温室では、植物がすでに太陽光の全スペクトルを受け取っているため、正確な R:FR を備えた LED ライトを追加することは、窓のない屋内施設ほど重要ではありません。

プロのヒント: 葉の拡大を促進するために遠赤を追加すると、全体の光の強度が比例して増加します。-これにより、葉の面積が大きくなるという利点を生かしながら、伸びの影響を軽減できます。

3. 作物別の赤-対-青の比率: 情報に基づくガイド-

すべての作物が単一の赤と青の比率にうまく反応するわけではありません。{0}}-次の表は、ビジネス慣行と証拠に基づく基礎に関する既存の研究をまとめたものです。-
重要: これらの比率は普遍的な推奨事項ではありません。むしろ、それらは検証された出発点を表します。最適な比率は、施設の制限、品種の選択、環境要因によって影響されます。導入を完了する前に、検証のために小規模な実験を行ってください。-

キュウリのデータは特に役立ちます。 7 つの赤-と-の比率をテストした後、Wang らは(2024) 9:1 が最大のバイオマスを生み出すことを発見しました。しかし、純粋な赤色光によってバイオマスは大幅に減少し、10% の青色光でも重要であることがわかりました。この研究では、赤色光が収量の蓄積を促進する定常状態の光合成速度を維持するのに対し、青色光は急激な光の変化に対する植物の光合成反応（光誘導速度）を加速することも示しました。{10}
生産者の教訓: スペクトルを作成するときは、上のグラフにある赤と青の比率から始めて、植物の反応に応じて調整してください。-}-植物が過度に伸びている場合は、ブルーライトを 5% 増加させます。成長がコンパクトすぎる場合は、青を減らすか、少量の遠赤を追加します。-

4. 成長段階を通じて赤色光に対処する

収量と品質は、種子から収穫までの一定の範囲によって左右されます。これは、作物のサイクルが進むにつれて、赤信号戦略がどのように変化するかです。

4.1 種子の発芽

すべての種子が発芽するのに光を必要とするわけではありませんが、赤色光は、レタスや特定のハーブなどの光爆性種子の環境トリガーとして機能します。吸収中に赤色光 (660 nm) に短時間曝露すると、休眠が打破され、発芽が始まります。苗木がメイン栽培室に移される前に、これは通常、商業運転では発芽室で行われます。
実践的なアドバイス: 光に敏感な作物で不均一な発芽が発生する場合は、発芽サイクルの最初の 24 時間に赤色光処理を適用すると、均一性が向上します。-

4.2 植生の段階

将来の収量のための強固な基盤を構築することが、栄養段階の目標です。ここでの主な危険は過度のストレッチです。
戦略: 赤-と-の比率を約 8:2 に保ちます。これにより、赤色光による光合成効率が最大化され、同時に歪みを防ぐのに十分な青色光 (10 ～ 20%) が供給されます。植物の茎が細い場合や節間が伸びている場合は、全体の強度を変更する前に青色光の量を増やしてください。多くの場合、ストレッチは明るさの問題ではなくスペクトルの問題です。
栄養発育中に開花舞台照明（高赤色、増加した遠赤色）を使用するのは、よくある間違いです。-この結果、構造的完全性が弱く、背が高くて弱々しい植物ができてしまいます。

4.3 開花結実の段階

植物は生殖段階に達した後、より多くの赤色光を必要とします。光周期シグナル伝達と光合成効率という 2 つの理由から、この時点で赤色光を最大化する必要があります。
方法: 赤-と-の比率を約 9:1 に変更します。重要な開花初期の期間中の伸びを防ぐために、R:FR 比が 2:1 以上を維持するようにしてください。-赤色光による暗闇の混乱は、たとえ非常に低い強度であっても、光周期に敏感な短日植物の開花を遅らせたり中断したりする可能性があります。-暗い時間帯は完全遮光を行ってください。

4.4 仕上げと熟成

生産者の中には、収穫前の最後の 1 ～ 3 週間に仕上げスペクトルを使用する人もいます。
高度な戦略: シーズン後半の状況を再現するには、全体の光の強度をわずかに下げます（900～1050 のピークから約 700～800 µmol/m²/s まで）。{0}}赤の比率を高く保ちます。よりきつめの最終的なつぼみの形を実現するために、生産者によってはこの期間中の遠赤を最小限に抑える人もいます。-それにもかかわらず、現在、この戦略に関する研究はほとんどありません。これは必須ではなく、むしろ最適化のステップです。初期のフェーズをマスターすることを優先します。

5. 赤色光の動作: LED 成長ライトの選択と適用

赤信号理論を理解することは一つのことです。もう 1 つは、計画を実行するために適切なハードウェアを選択することです。これらが主に考慮すべき事項です。
630 nm と 660 nm の赤色 LED
園芸では、最もよく使用される 2 つの赤色 LED 波長には、異なる機能があります。それらの特徴については、以下の比較で説明します。

620～630nm

660nm

現在、ハイエンドの園芸用 LED ランプの大部分は、主な赤色光源として 660 nm チップを採用しており、赤色スペクトルを拡張するために少量の 630 nm を追加することもあります。{0}
赤色 LED の効率上の利点
ワットを光合成フォトンに変換する場合、赤色 LED が最も電気効率が高くなります。 MSU の調査結果によれば、これは、商用照明器具が赤色領域でスペクトルの 75 ～ 85% を送信することが多い理由を説明しています。器具を比較するときはルーメンやワットだけに焦点を当てるのではなく、μmol/J で表される光合成光子効率 (PPE) の評価を考慮してください。 PPE が高いほど、単位電力あたりにより多くの光合成光が生成されます。
チャンネル制御と調光
セクション 4 で説明したステージベースのソリューションを適用するには、スペクトル調整機能が必要です。赤チャンネルと青/白チャンネルを個別に調光できるように、デュアル チャンネル (またはマルチ-) 制御を備えた器具を探してください。-

赤-と青の比率を個別に調整できる-フルスペクトル LED 器具のラインナップをご覧ください →https://www.benweilight.com/professional-lighting/grow-light-for-plants.html

6. 最先端の研究: 動的光合成など

動的光合成は、キュウリの苗木に関する 2024 年の研究 (Wang et al.、Plants 誌に掲載) で導入された概念であり、おそらく将来世代のスペクトル技術に影響を与えるでしょう。
研究によると、青い光は植物の光合成機構を準備し、雲の通過や風に吹かれる葉などの突然の光の変化に対してより迅速に反応できるようにします。{0}対照的に、数時間から数日にわたってバイオマスを蓄積する定常状態の光合成速度は、赤色光によって維持されます。{2}}別の言い方をすると、植物は青色光を受容し、赤色光を生産します。
さらに、研究者らは、15 分ごとに光の強度を変えることで現実世界の変動を再現する「変動光」環境下で、さまざまな赤と青の比率で前処理した苗木のパフォーマンスを調べました。{0}{1}{2}純粋な青色光と赤-対-の比率9:1で栽培された苗木は、このような変動する状況下で最もよく育ちました。
この一連の研究では、環境変数に基づいてリアルタイムでスペクトルを変更する適応照明システムが提案されています。今のところ、実際的な意味合いは明らかです。定常状態の生産性と動的適応性の間の最適なバランスは、応答性を維持するのに十分な青色を備えた赤色光をベースとしたバランスのとれたスペクトルによって実現されます。-

結論は
赤色光は独立した入力ではありませんが、光合成を最も効果的に活性化します。{0}植物の構造を形成する赤-と-の青の比率、伸びを制御する赤-と-遠-の比率、スペクトルを植物の発育に合わせる段階固有の調整が、LED 照明器具を所有する栽培者とそれを積極的に管理する栽培者を区別する 3 つの要素です。-
セクション 3 に記載されている作物固有の比率を最初に使用する必要があります。{0}植物の反応を観察してください。調整を行います。照明への投資を最大限に活用する農家は、スペクトルを固定設定ではなくアクティブな管理変数として扱う農家です。

よくある質問