アグリフォトニクス Ⅱ ―LEDを中心とした植物工場の最新動向―

Agri-Photonics Ⅱ ―The Latest Technology of Plant Factories with LED Lighting―

【総論 編】

第1章　光と植物工場　　後藤英司

1　はじめに
2　植物工場の種類
3　植物工場の光源
　　3.1　完全人工光型
　　3.2　太陽光利用型
4　LEDの活用場面
5　植物に作用する光の波長域
　　5.1　光源
　　　　5.1.1　紫外線(Ultraviolet radiation; UV)
　　5.1.2　光合成有効放射(Photosynthetically active radiation; PAR)
　　　　5.1.3　遠赤色光(Farred; FR)
　　5.2　植物
6　植物の光に対する反応
7　植物が光質を認識する方法
8　光質のパラメータ
　　8.1　B/R比とR/B比
　　8.2　R/FR比
　　8.3　フィトクロム光平衡φ(Pfr/P)
　　8.4　UVの強度
9　植物育成用光源としてのLED利用の留意点
　　9.1　波長別のエネルギーと光量子数
　　9.2　白色LED

第2章　植物工場の実用化の現状　　伊藤保

1　拡大する植物工場市場
2　淘汰の歴史を繰り返す植物工場入退場の歴史
3　本格的な実用化の時代到来へ
4　ひとつの産業として自立するために
　　4.1　業界スタンダードの構築
　　4.2　エネルギーに対する配慮

第3章　LED素子の開発動向　　鈴木廣志

1　はじめに
2　植物育成用高輝度LEDについて
3　4元系発光ダイオードの製造
4　波長の制御
5　高出力化,高効率化
6　LED照明の利点
　　6.1　省エネの効果
　　6.2　波長の選択
　　6.3　適用範囲の拡大
7　照明器具への応用と今後の課題
　　7.1　LED照明器具の種類
　　7.2　LED照明を上手に使いこなすために
　　7.3　LED照明の更なる普及を目指して

第4章　LED照明の現状と将来　　石渡正紀

1　はじめに
2　LEDの特徴とLED照明の現状
　　2.1　寿命
　　2.2　省電力・高効率
　　2.3　放射光に紫外線や赤外線を含まない
　　2.4　直流点灯
　　2.5　低温で発光効率が低下しない
3　効率低下の要因
4　照明用途でのLED応用の変遷
5　植物育成分野への応用
6　植物育成用光源としての直管形LEDランプ
7　LED照明の関連法規と規格化
8　おわりに


【完全人工光型植物工場の照明技術 編】


第5章　LEDを用いた野菜工場　　渡邊博之

1　はじめに
2　植物栽培光源としてのLEDのメリット
　　2.1　単色性
　　2.2　近接照射
　　2.3　形状
3　植物栽培光源としてのLEDの課題
　　3.1　高輝度化
　　3.2　ランプコスト
　　3.3　耐久性
4　ダイレクト水冷式ハイパワーLEDの開発
　　4.1　水冷式LEDパネル
　　4.2　LEDチップの水冷構造の構築
5　玉川大学 Future Sci Tech Lab 植物工場研究施設
6　おわりに

第6章　蛍光灯を用いた野菜工場―コンテナ式;,大阪府立大学―　　中村謙治

1　はじめに
2　コンテナ式植物工場
　　2.1　開発の経緯
　　2.2　蛍光灯を用いたコンテナ式
　　2.3　蛍光灯とLEDを併用したコンテナ式
　　2.4　太陽光発電を組合せたコンテナ式
3　大阪府立大学植物工場研究センターにおける蛍光灯利用植物工場
　　3.1　大阪府立大学植物工場研究センター農水棟施設について
　　3.2　機能性植物生産室
　　3.3　多層型植物生産室
　　3.4　空調設備について

第7章　蛍光灯とその反射光を利用した植物工場　　森一生

1　はじめに
2　わが国の農業を取り巻く環境
3　完全人工光型植物工場と農業
　　3.1　植物工場の抱えてきた課題
　　3.2　人工光型植物工場の概要
　　3.3　植物工場の栽培コストと野菜の品質
4　どうすれば,コストを抑えて採算のとれる植物工場が出来るか?
　　4.1　照明の方法
　　4.2　放物面反射板
　　4.3　蛍光ランプのソケット付近の照度低下に対する対策
　　4.4　蛍光ランプからの熱の除去
5　環境,エネルギーから見た植物工場
6　従来農業と植物工場のすみ分け
7　マイ野菜市民農園
8　植物工場の普及
9　おわりに

第8章　HEFLをもちいた「アグリからライフサイエンス事業」への転換!植物工場産シャキシャキ塩味「美容と健康のツブリナブランド」の日産日消事業　　辻昭久

1　はじめに
2 完全人工光型植物工場の事業モデルを考える
3　光質制御可能な人工照明を考える
　　3.1　HEFL照明
　　3.2　LED照明
4　アイスプラント(ツブリナ)とは
　　4.1　「ツブリナ」ブランドの特徴
　　4.2　アイスプラントの特徴
　　4.3　アイスプラントの機能性成分
5　「ツブリナ」栽培技術
　　5.1　「ツブリナ」のシャキシャキした食感
　　5.2　「ツブリナ」の塩味度と機能性評価
　　5.3　「ツブリナ」栽培環境技術
　　5.4　「ツブリナ」栽培装置技術
6　「ツブリナ」の事業化
　　6.1　「ツブリナ」のマーケッティングと特徴
　　6.2　「ツブリナ」の予防医学研究
7　おわりに


【太陽光利用型植物工場の照明技術　編】

第9章　温室における補光栽培技術の可能性　　福田直也

1　農業生産現場における補光技術
2　光合成促進を主目的とした補光の照明方法
3　補光における理想的な照明方法とは?
4　作物栽培現場で用いられている各種人工光源の特性
5　LEDを利用した補光栽培技術とその可能性
　　5.1　光質による野菜や花の開花制御
　　5.2　人工光利用による植物の代謝制御
6　おわりに

第10章　電照補光　　久松完

1　はじめに
2　電照を用いた生育・開花調節の鍵となる光応答の生理機構
　　2.1　光周性
　　2.2　避陰反応
3　電照補光の現状
4　光環境の計量法
　　4.1　単位
　　4.2　計測機器(センサー)の特徴
　　　　4.2.1　照度計
　　　　4.2.2　光量子計
　　　　4.2.3　放射照度計
　　　　4.2.4　分光放射照度計
5　今後の課題


【光に対する作物の反応メカニズムとその生育制御　編】

第11章　LED下における園芸植物の光応答反応　　雨木若慶

1　はじめに
2　植物の光受容体と情報伝達
3　異なる光質下での植物の反応
　　3.1　スイートバジルの精油成分含量と節間伸長に及ぼす光質の影響
　　3.2　観葉植物における赤LED単色光のクロロフィル形成阻害
　　3.3　シソの長日下での成長・開花反応
　　3.4　LED補光による成長促進・品質向上
4　植物の光応答反応の解析と光環境評価の問題点
　　4.1　ペチュニアの育苗環境がその後の成長・開花に及ぼす影響
　　4.2　栽培時と暗期中断時の光質とその作用評価

第12章　光制御による野菜の高品質化　　庄子和博

1　はじめに
2　サニーレタスのアントシアニン蓄積を促進する光制御
　　2.1　青色光,UV-AおよびUV-Bの夜間照射がサニーレタスの成長と着色に及ぼす影響
　　2.2　青色光と赤色光の割合がサニーレタスのアントシアニン蓄積と生合成遺伝子の発現に及ぼす影響
3　バジルのポリフェノール蓄積を促進する光制御
　　3.1　連続光処理による抗酸化活性と総ポリフェノール蓄積量の変化
　　3.2　ポリフェノール類の同定と光質による蓄積量の変化
　　3.3　ロズマリン酸生合成酵素遺伝子の発現
4　おわりに

第13章　光を用いた花きの生育制御　　久松完

1　はじめに
2　光合成促進を目的とした補光
3　生育・開花調節を目的とした補光
　　3.1　キクの事例
　　3.2　トルコギキョウの事例
　　3.3　その他花き類の光質応答に関する事例
4　花成ならびに花成関連遺伝子発現に及ぼす光質の影響
　　4.1　キクの花成ならびにFTL3遺伝子発現に及ぼす暗期中断時の光質の影響
　　4.2　トルコギキョウの生育ならびに花成関連遺伝子発現に及ぼす光質の影響
5　おわりに

第14章　LEDを用いた野菜の病害抵抗性向上　　伊藤真一,吉村和正,荊木康臣

1　はじめに
2　植物の病害抵抗性
　　2.1　静的抵抗性と動的抵抗性
　　2.2　病害抵抗性の誘導
3　LEDによる植物の病害抵抗性誘導
　　3.1　赤色光
　　3.2　緑色光
　　3.3　紫外線
　　3.4　紫色光
4　紫色LED補光によるトマトの病害抑制
　　4.1　材料および方法
　　4.2　結果
5　おわりに

第15章　光環境制御と薬用植物の生育　　後藤英司

1　はじめに
2　薬用植物と環境ストレス
3　ハッカ
　　3.1　特徴
　　3.2　紫外線と薬用成分濃度
　　3.3　明期・光強度と成長および薬用成分濃度
4　セントジョーンズワート
　　4.1　特徴
　　4.2　光質と成長
　　4.3　光質と薬用成分
5　おわりに


【生産システム　編】

第16章　閉鎖型苗生産システムの特徴と利用　　土屋和

1　はじめに
2　閉鎖型苗生産システムの特徴
　　2.1　装置の構成と特徴
　　2.2　育苗の特徴
3　閉鎖型苗生産システムの利用場面
4　おわりに

第17章　医療用原材料生産のための密閉型植物工場　　田林紀子

1　開発の背景
2　密閉型遺伝子組換え植物工場システム
　　2.1　遺伝子組換え体の封じ込め対策
　　2.2　多種多様な作物種の栽培環境を人工的に構築可能な設備性能
　　2.3　医薬品原材料生産のための設備と運用
　　　　2.3.1　計画生産性・収穫物の品質の均一性等
　　　　2.3.2　清浄度管理
3　密閉型遺伝子組換え植物工場施設の開発事例
　　3.1　遺伝子組換え体の封じ込めのための仕様
　　3.2　照明・空調仕様
4　イヌ歯周病薬原材料生産

第18章　人工光型イチゴ植物工場　　彦坂晶子

1　はじめに
2　果菜類の周年生産とイチゴの需要
3　人工光型植物工場での果菜類生産のデメリットとイチゴ生産の優位性
4　人工光型植物工場でのイチゴ生産に関する研究開発
　　4.1　これまでの研究開発
　　4.2　遺伝子組換えイチゴによる医療用原材料生産プロジェクト
5　四季成り性イチゴの生育ステージと研究開発要素
6　研究成果
　　6.1　基本となる栽培環境条件
　　6.2　栄養成長期の開花促進
　　6.3　生殖成長期の果実生産効率
7　四季成り性イチゴと一季成り性イチゴの相違点
8　イチゴ植物工場の可能性
9　おわりに

第19章　人工光型イネ植物工場　　中島啓之

1　はじめに
2　人工環境下でのイネ栽培設備事例
　　2.1　植物育成チャンバ
　　2.2　PASONA　O2(2009年閉館)およびアーバンファーム〔(株)パソナグループ〕
　　2.3　閉鎖型生態系実験施設〔(財)環境科学技術研究所〕
3　人工光型イネ植物工場
　　3.1　光環境制御
　　3.2　空気環境制御
　　3.3　栽培結果
4　LED型イネ植物工場への期待

第20章　薬用植物生産のための植物工場　　澤田裕樹

1　はじめに
2　国内の薬用植物を取り巻く状況
3　薬用植物を植物工場で生産する意義
4　鹿島建設の薬用植物工場生産に関する取り組み
　　4.1　甘草とは
　　4.2　甘草の植物工場生産に関する取り組み
　　　　4.2.1　優良種苗系統の確保と増殖方法の開発
　　　　4.2.2　水耕栽培技術の開発
　　　　4.2.3　環境ストレスの付与によるグリチルリチン含有率制御技術の開発
　　　　4.2.4　光環境について
5　今後の展開に向けた課題
　　5.1　従来品との同等性の評価
　　5.2　多品種少量生産への対応
　　5.3　生産コストの削減
　　5.4　市場の特殊性
6　おわりに


【応用展開　編】

第21章　6波長帯光混合照射LED光源システム　　富士原和宏,谷野章

1　はじめに
2　6波長帯光混合照射LED光源システムのハードウェア構成
　　2.1　光源ユニット
　　　　2.1.1　LED
　　　　2.1.2 　LEDアレイおよびLED配置
　　　　2.1.3　アルミニウム製ヒートシンクおよび冷却ファン
　　　　2.1.4　電流微調整用抵抗回路
　　2.2　光源ユニット支持台
　　2.3　デジタルタイマー
　　2.4　LEDの直・並列接続および直流電源装置
3　運転試験
　　3.1　分光光量子束密度(SPFD)
　　3.2　平均光量子束密度(PFD)および平均光合成有効光量子束密度(PPFD)
4　次世代の光源システム

第22章　植物栽培用LED照明の研究事例と現状　　　宮坂裕司,秋間和広

1　はじめに
2　植物研究用LED照明
　　2.1　植物研究用LED照明の特徴
　　2.2　波長特性に関する報告例
　　2.3　波長比率検討実験
3　植物栽培用LED照明とHf蛍光灯の比較
　　3.1　LED照明への期待
　　3.2　照明効率
　　3.3　光強度分布
　　3.4　周囲温度変化
　　3.5　LED照明が生育に及ぼす影響
4　おわりに

第23章　LED照明技術―人工光用,補光用,実験研究用―　　岡田透

1　はじめに
2　人工光用LED栽培光源
3　補光用LED栽培光源
4　実験研究用LED光源
　　4.1　植物研究用3波長調光光源システム
　　4.2　開花制御研究用波長選択型ランプ光源

第24章　高演色白色LED照明導入によるイチゴの成長促進実証と緑色LED照明・青色LED照明導入によるイチゴのうどんこ病抑制効果の実証 阿波加和孝

1　はじめに
2　高演色白色LED照明によるイチゴの成長促進
　　2.1　高演色白色LED照明の実現
　　2.2　高演色白色LEDのモジュール化
　　2.3　高演白色LED照明による実験方法
　　2.4　実験結果
3　緑色LED照明・青色LED照明導入によるイチゴ栽培におけるうどんこ病抑制効果
　　3.1　緑色LED照明・青色LED照明の実験方法
　　3.2　実験結果
4　まとめ

第25章　LEDの課題と植物工場および補光栽培への応用　　金満伸央

1　はじめに
2　LEDの構造
3　LEDの課題と対策
　　3.1　防水
　　3.2　配光
　　3.3　放熱
　　3.4　劣化
　　3.5　光質
4　人工光型植物工場への応用
　　4.1　光源
　　4.2　応用事例
5　補光栽培への応用
　　5.1　光源
　　5.2　応用事例
6　おわりに

第26章　サスティナブル・低環境負荷都市型植物工場の事業に向けた提言　　岡﨑聖一

1　はじめに
2　フードマイレージの数値を小さくする努力と都市型植物工場の関わり
3　植物工場における栽培用光源選定に求められる視座
4　植物栽培に利用可能な光源
　　4.1　白熱電球
　　4.2　蛍光ランプ
　　4.3　メタルハライドランプ
　　4.4　高圧ナトリウムランプ
　　4.5　冷陰極管(CCFL)
　　4.6　発光ダイオード(LED)
5　植物工場用栽培ユニット「AGRI-Oh!」
6　LED植物工場の導入事例
　　6.1　異業種参入事例
　　6.2　店産店消事例
7　高収益植物工場事業に求められる生産-直販一貫姿勢

第27章　LED照明を用いた植物栽培研究・植物工場　　齋藤和興

1　はじめに
2　植物栽培用LED
　　2.1　LED照明に関するLED配置の重要性
　　2.2　LED照明の温度,湿度対策
　　2.3　LED照明の電源
　　2.4　研究用LED照明
3　研究用LEDの応用
　　3.1　スプラウト類栽培への利用
　　3.2　農研機構　生研センター　LED植物栽培試験室
　　3.3　マイクロ水力発電によるコンテナ型機能性植物ミスト栽培システム
4　ED植物工場&栽培システム
　　4.1　完全閉鎖型LEDミスト栽培工場
　　4.2　見せる化野菜栽培システム