第7回 〜光周期とLED育成〜

光周期制御って何？

光周期制御は、植物が太陽からの自然光を受けて行う生育サイクルを模倣するために、日照の変動によって引き起こされる植物の生理的な変化を人工光で補光して制御する手法です。
植物は光の変動に応じて成長段階を切り替え、花芽の形成や休眠などの重要な生命活動を調整します。

太陽の光サイクルが24時間で変動することを基に、植物にとって最適な光環境を提供することで、室内栽培においても健全で効果的な成長を促進できます。
光周期制御においては、植物に適したスペクトルのLEDライトを使用し、成長段階ごとに異なる光条件を調整することが重要です。

光周期制御は、植物の花成や収穫量の向上、季節の影響を受けない持続的な作物の生産など、多くのメリットをもたらします。
特に室内栽培環境では、外部の気象条件から植物を保護し、理想的な生育条件を提供することで、生産性を向上させることが可能です。

なぜ光周期制御が重要なのか

光周期制御は植物の生育において非常に重要です。
植物は太陽の光サイクルに応答して成長を制御し、花芽形成や休眠などの生理的なプロセスを調整します。
室内栽培では太陽光を完全に模倣できないため、光周期制御が必要です。

光周期制御は季節や環境の変動に頼らず、室内で一定の光環境を提供することができます。
これにより、地理的な制約を受けずに植物を育てることができ、年間を通して安定して高い収量を確保できます。
また、正確な光周期制御を行い、必要とする光条件を提供することで成長速度を最適化させます。

さらに、短日植物や長日植物など、植物の種類によって異なる季節に開花するための光周期が要求されます。
光周期制御はこれらの要件に合わせて適切な光環境を提供し、植物の自然なサイクルを創り出すことが可能です。

これにより、植物の健康状態を維持し、病害虫のリスクを最小限に抑えることができます。
総じて、光周期制御は室内栽培において植物の生育を最適化し、収穫の品質と収量を向上させるために不可欠な手法です。

植物の成長における光周期の役割

植物の成長における光周期は、植物が太陽光を利用して行う生育サイクルを規定する重要な要素です。
光周期は植物が24時間の一日サイクルにおいて光強度や日照の変動を感知し、それに応じて生理的なプロセスを調整します。

1. 光合成
光周期は光合成の中心的な要素であり、植物が光エネルギーを化学エネルギーに変換し、二酸化炭素と水から炭水化物（デンプン）を生成するプロセスを制御します。
特に葉緑体中のクロロフィル（葉緑素）が光を受け取り、これによって水分子が分解され、酸素が生じるとともにカルビン回路によりグルコースが生成されます。

2. 花芽形成
光周期は花芽形成にも影響を与えます。
植物は太陽の周期と日長の変化に応じて花を咲かせるように進化しており、春に咲く長日植物、秋に咲く短日植物のように光の変動が花芽の発達を制御します。
これにより、植物は適切なタイミングで開花と受粉、種子を生産し、繁殖を行います。

3. 休眠と成熟
光周期は植物の種子休眠と成熟にも関与しています。
夜間の暗闇が休眠のトリガーとなり、これによって植物はエネルギーを蓄え、次の成長サイクルに備えます。
成熟もまた光周期により制御され、適切なサイクルにおいて成熟が促進されます。

総じて、光周期は植物の生育において根本的な役割を果たしています。
太陽光のリズムに同期して植物が生育し、これによって健康な成長と繁殖が可能になります。
室内栽培環境では、LEDライトなどを用いて光周期制御を調整することで、これらの生理的なプロセスをサポートし、効果的な栽培を実現できます。

光周期制御における課題や注意が必要な点

光周期制御は効果的な植物の成長を促進する一方で、いくつかの課題や注意が必要な点もあります。
まず、周囲の環境によっては、光の適切な制御が難しい場合があり、植物にとって最適な光サイクルを受け取れないと、成長や花芽形成に影響を与える可能性があります。
光周期の制御には正確さが求められ、これには高品質かつ光スペクトルの調整が可能なLEDライトの使用が重要です。

また、植物の自然な生育サイクルに比べ光周期が短すぎたり長すぎたりすると、逆に生育が低下する可能性があります。
特に、開花に長い日照時間が必要な長日植物や短い日照時間が必要な短日植物に注意が必要です。
光周期の適切な制御が行われない場合、花芽形成や収穫の適切なタイミングを逃す可能性があります。

さらに、適度に調節された光環境が植物のストレスを軽減する一方で、光の過剰な使用は植物に逆効果となり、葉焼けや成育不良を引き起こす可能性があります。
過度の日照や過剰な光強度は植物に損傷を与え、十分な配慮が必要です。

総じて、光周期制御は植物の成長を最適化するために有益ですが、正確で調整可能な制御が求められ、植物の種類や個々の要件に合わせた配慮が必要です。

過剰な光の影響や不適切な光サイクルの影響

過剰な光の影響や不適切な光サイクルは植物にとって有害な影響をもたらす可能性があります。
まず、光の過剰な使用は葉焼けや光合成の過程での酸化ストレスを引き起こす可能性があります。
植物は特に高い光強度にさらされると、葉の表面に損傷を受けやすくなり、これが成長の妨げとなることがあります。

また、誤った光サイクルが採用されると、植物の自然な環境でも生育サイクルと乖離し、成長に支障をきたすことがあります。
例えば、短日植物が長い日照時間にさらされると、花芽形成が適切に行われず、収穫される穀物や作物の品質が低下する可能性があります。
逆に、長日植物が十分な日照を得られないと、成長が抑制されてしまうことが考えられます。

注意が必要なのは、光サイクルの調整が植物の種類や特性に合わせて行われることです。
植物は種によって異なる光条件を好むため、これを無視すると植物の健康や生産性に悪影響を及ぼす可能性があります。
定期的なモニタリングと適切な調整が必要であり、特に室内栽培ではLEDライトを適切に制御することが肝要です。

総じて、過剰な光や不適切な光サイクルは植物にとってストレスや不調和をもたらす可能性があります。
植物の特性を理解し、正確な光環境を提供するよう心がけましょう。

光周期制御が植物の成長に与える影響

LEDライトを活用した光周期制御は、植物の成長に多くのポジティブな影響をもたらします。
正確に調整された光環境により、植物は最適な光合成や花芽形成を遂行し、健康な成長を実現します。

成長段階ごとに最適なスペクトルを提供し、日照時間や光強度を調整することで、作物や果物などの高い生産性と品質が得られます。
また、季節や気象条件に左右されず、一貫して安定した栽培環境を提供するため、年間を通じて一定の生産性を確保できます。
LEDライトの利用により、室内栽培は効率的で持続可能な農業を創り出し、植物の成長を最適な状態でサポートします。






執筆：BARREL編集部
監修：坂本亘
岡山大学資源植物科学研究所光環境適応研究グループ教授。1990年東京大学大学院農学研究科修了、農学博士。シアノバクテリアの細胞内共生に由来する葉緑体の形成を40年近く追い続け、モデル植物で光合成を研究する葉緑体生物学者。専門は植物生理学