LED 下で開花させるカンナビスの PPFD と DLI 目標値

本稿は情報提供を目的としたものであり、農学上、医学上、法律上の助言ではありません。LED 下での開花では、計画に有用な数値はキャノピー面の PPFD と、それが明期にわたって積算する DLI です。栽培者や一部の文献が報告する光強度の範囲は出発点になりますが、遺伝子型、環境、測定方法によって変動します。したがって規律とは、選んだ目標値を正確に換算し、そのうえで実際に供給している量を測定することです。換算は本サイト全体で用いている同一の厳密な式です。

換算は厳密だが、目標値は厳密ではない

DLI と PPFD は作目の仮定を置かず、単位の算術だけで換算できます。不確かなのは、自施設の状況に適した目標値です。公表されている開花期の光強度は固定値ではなく範囲として流通しており、保証された設定値ではなく検証すべき仮説として扱うべきものです。

過剰光と熱を避ける

PPFD が高いほど常に良いわけではありません。ある点を超えると、追加の光はバイオマスの増分を鈍らせながら、葉温、冷却負荷、エネルギーコストを押し上げます。実務上の上限は、環境がキャノピー温度を維持できなくなる点、そして限界収量が限界エネルギー費用を賄えなくなる点です。PPFD 単独ではなく、葉温と PPFD を併せて測定してください。

器具計画に結びつける

選択した PPFD とキャノピー面積から、器具台数の推定によって設備規模が決まります。均斉度係数は、平均 PPFD だけでは不十分であることを思い出させてくれます。屋内レイアウトの記事 では、高 PPFD の屋内作物に共通する同じ計算を行っています。

本稿は園芸用照明を検討する事業者向けに情報提供を目的として作成されたものであり、農学上、医学上、法律上の助言ではありません。読者は自らの法域の法令を遵守する責任を負います。

計算例：開花期の目標値を設定し、器具台数を確認する

以下は例示的な計算であり、処方ではありません。64 m2 の開花室で、計画目標を 900 umol/m2/s、明期 12 時間、均斉度係数 1.15、器具は 2000 PPF、光子効率 2.8 umol/J とします。

• ステップ 1 — DLI：900 x 12 x 0.0036 = 38.9 mol/m2/day。高い光量域であり、CO2、気流、空調能力の適合が求められます。
• ステップ 2 — 必要 PPF：900 x 64 x 1.15 = 66240 umol/s。
• ステップ 3 — 器具台数：66240 / 2000 = 33.1、切り上げて 34 台。最小値／平均値の均斉度を 0.85 以上に保つレイアウトとします。
• ステップ 4 — 電力負荷：34 x (2000 / 2.8) = 器具電力で約 24.3 kW。これに、この熱が夏季に加える空調システム負荷が加わります。
• ステップ 5 — センサ計画：複数のキャノピー高さで PPFD マッピングを行う。均斉度の悪い 900 という目標値は、同一室内にそれを大きく上回る領域と下回る領域を生むためです。

器具台数はこの計算の容易な部分です。難しいのは運用です。38.9 mol/m2/day という目標は、CO2 添加、温度管理、根域能力、品種の遺伝的特性がすべてそれを支えて初めて成長に変換されます。供給能力の不足した室では、追加の光は成長ではなく熱とコストとして消費されます。

高い PPFD は照明だけでなく支援システムを変える

CO2 と光利用の上限

大気レベルの CO2 濃度では、光合成は現代の LED が供給できる光強度よりはるかに低い水準で飽和します。高 PPFD の運用と CO2 添加が通常セットで論じられるのはそのためです。添加によって、追加の光がなお成長に変換される光強度の水準が上がります。CO2 戦略なしに 900 以上の PPFD を運転することは、他がすべて均衡した状態で 650-750 を運転するより、経済判断として劣ることが少なくありません。適正な目標値はシステム全体に依存し、それを見つける誠実な方法は、投入と産出を記録した段階的試験です。

高強度下での均斉度

均斉度の問題は光強度に比例して拡大します。900 PPFD での 10 パーセントの偏差は 90 umol/m2/s の振れであり、用途によっては作付け帯域 1 つ分に相当します。高い目標値では、器具配置、取付高さ、キャノピー管理（誘引と剪定によるキャノピーの均一化）が、低い目標値のとき以上に重みを持ちます。まずキャノピーをマッピングし、暗部を物理的に解消し、そのうえで初めて平均値を上げる投資を行ってください。

購入前に確認すべき質問

• 目標 PPFD における予測最小値／平均値均斉度を含むレイアウト検討を提供できますか。
• 開花室の温度で PPF は維持されますか。熱による低減はどのように規定されていますか。
• 同一プラットフォームの栄養成長室にも使えるほど深く調光でき、スペアを共通化できますか。
• 開花計画で用いる駆動レベルにおける実測光子効率はいくらですか。
• 年間 4300 時間以上を高負荷で運転する器具には、どのドライバと保証条件が適用されますか。

本稿は園芸用照明を検討する事業者向けに情報提供を目的として作成されたものであり、農学上、医学上、法律上の助言ではありません。読者は自らの法域の法令を遵守する責任を負います。

PPFD と DLI の目標設定でよくある誤り

光強度の目標設定は、楽観が建物に入り込む入口です。繰り返される誤りは次のとおりです。

• 会議で聞いた見出しの数値から目標を決め、室の実測性能と品種の応答から決めない。
• ばらつきを無視して平均値だけを達成する。最小値／平均値比 0.75 の平均 900 には、675 の領域と 1050 の領域が同じ表示の下に併存します。
• CO2、温度、根域能力を確認せずに光強度を上げ、その結果を遺伝的特性と解釈する。
• 空室での設置時に PPFD を測定したきり、その後キャノピー高さ、誘引方法、栽植密度が変わっても再測定しない。
• 耐性の異なる品種に同一の目標値を適用する。これを高くつく形で学ぶのが、感受性の高い品種での葉先枯れ（チップバーン）と白化です。
• 調光の基準値を無視する。常に 100 パーセントで運転する室には、気象、試験、デマンド管理のための余裕が残りません。

より高い目標値への段階的アプローチ

光強度は実績で獲得する

高い開花期目標に到達する弁護可能な方法は段階的です。まず現在の目標値で、均斉度をマッピングし投入を記録したうえで性能を確立し、次に他を一定に保ったまま光強度を約 10 パーセント上げ、次の段階の前に応答を測定します。各段階は、空調、CO2、灌水が実際にその増分を支えていることを確認する作業です。650 から 950 へ一度に跳ぶ室は、多くの場合、開花期の 3 週目という修正が最も高くつく時期に、律速要因を発見することになります。

光強度の対策より先に均斉度の対策

暗い隅を解消するために平均値を上げることは、光を必要としない株に光を買い与えることになります。安価な順序はまず物理的な対策です。キャノピーを再マッピングし、器具配置と取付高さを調整し、誘引でキャノピーを均一にし、そのうえで目標値を上げます。多くの室では、この順序で既存器具のまま意図した実効 DLI の増加が得られ、残る調光余裕は設備の残存期間を通じて有用です。

検証可能な参考文献

• e-GRO — 高強度照明と CO2 の相互作用に関する資料
• Controlled Environment Agriculture Center, University of Arizona — アリゾナ大学の環境制御農業研究センター
• DesignLights Consortium — 園芸用照明プログラム

よくある質問