一、作物の収量に対するスペクトル成分のさまざまな影響
1. 赤色光と青色光の複合的な影響
光合成の主なバンドは赤色光 (630 ～ 660 nm) と青色光 (400 ～ 500 nm) です。これら 2 種類の光が連携すると、作物の生産性が大幅に向上します。赤色光はクロロフィル a/b の吸収ピークをオンにし、光化学系 II (PSII) における電子の移動を加速し、光合成による炭素同化のプロセスを直接駆動します。ブルーライトは、気孔の開口、葉緑体の成長、光の形状を制御することにより、植物が光エネルギーをより効率的に利用できるようにします。たとえば、山東省寿光市のスイートメロンの温室実験では、赤色と青色の光の比率が 3:1 の LED フィルライトを 1 日 4 ～ 6 時間使用すると、スイートメロンの収量が 40% 増加することが示されました。年間平均生産額は42000元/ムーから87000元/ムーまで上昇する可能性があります。
赤色光と青色光の組み合わせの相乗効果は、作物の形態の制御にも反映されます。赤い光は茎が伸びるのを止めて側芽の成長を助け、青い光は茎を強くして倒れるのを防ぎます。北京の温室トマト実験では、赤色青色光の比率が4:1の光補充計画により、植物密度が1平方メートル当たり4.17本に増加し、収量が27%増加し、果糖含有量が2.3度、ビタミンC含有量が15%増加した。
2. 緑色光の普及と規制への影響
緑色光 (500 ～ 600 nm) は光合成の主要な帯域ではありませんが、密集した地域や樹冠の厚い作物の栽培には役立ちます。緑色の光は上部の葉を通過し、下部の樹冠に吸収される可能性があります。これにより、植物は光エネルギーを利用しやすくなり、光の競合量が減少します。雲南省バラ温室プロジェクトでは、赤色と青色の光に緑色の光を 10% 加えると、切り花の収量が 57% 増加することが明らかになりました。また、花の枝や茎の生重や頭花の幅も増加します。緑色の光は、高温時に気孔を開く青色光の影響を阻止し、蒸散を制御し、水分の損失を減らす効果もあります。
3. 調節に対する遠赤色光の形態学的影響
遠赤色光 (720 ～ 740 nm) は光合成に直接寄与しません。ただし、フィトクロム活性の調節を通じて作物の形態形成に影響を与える可能性があります。遠赤色光と赤色光の比 (R/FR) は、植物の成長の高さ、節間の長さ、および葉の面積を決定する上で重要な要素です。 R/FR比が低下すると、植物はより多くの光エネルギーを受け取ることができるように、より長い茎とより大きな葉を成長させます。一方で、それは彼らが長く成長するのを止め、枝分かれすることを奨励します。たとえば、ドラゴン フルーツの植物に夜間に遠赤色光 (730nm) を加えると、花芽の数が 30% 増加し、開花枝のペースが 25% 増加し、時差マーケティングが可能になります。
4. 紫外線によるストレスの影響
紫外線（UV-A 320～380nm、UV-B 280～320nm）は作物の成長を遅らせる可能性がありますが、紫外線を少し加えることで作物の二次代謝産物の生成を助け、ストレスに対する耐性を高め、栄養含有量を増やすことができます。 UV-B は作物がフラボノイドやアントシアニンなどの抗酸化物質を蓄積するのを助け、病気になったり害虫に襲われにくくなります。たとえば、レタスの栽培に UV-B を加えると、葉に含まれるフェノール化合物の量が 40% 増加し、硝酸塩の量が 20% 減少し、製品の安全性が高まります。
2、スペクトル動的制御を使用して作物の収量を増やす最良の方法
1. 成長サイクルのスペクトル適応
作物のスペクトルニーズは、成長のさまざまな段階で大きく変化します。苗の段階では過剰な成長を抑制し、根の発達を促進するために、より高い割合の青色光 (40 ～ 50%) が必要です。栄養成長期には、光合成効率を高めるために赤色光の割合を増やす（60～70％）必要があります。生殖成長期には花芽の分化を促進するために遠赤色光（10～15％）を補う必要があります。たとえば、雲南省ではデンドロビウム・オフィシナールの組織培養段階で、赤色光が光の80％を占めるスキームを利用することで、苗木の生存率を95％以上に高め、成長サイクルを15％短縮することができた。
2. 環境応答スペクトルの調整
最大の収量を達成するには、光環境を温度や湿度などの環境要因と調整する必要があります。暑い夏には、より多くのブルーライトを追加すると、蒸散と水分の損失を減らすことができます。寒い冬には、赤色光を増やすと光合成が促進され、植物の寒さに対する耐性が高まります。たとえば、広東省でドラゴン フルーツを栽培する際、夜間（22:30 ～ 2:30）に照明を加え、噴霧による冷却を行うと、果実の収量が 12% 増加し、果実を 8 か月間より長く市場に出すことができます。
3. キャノピーのスペクトル勾配の作成
密に植える場合、樹冠の異なる部分に必要な光の量は異なります。上部の葉は光合成するために多くの赤色光を必要とし、下部の葉は樹冠を通過するためにより多くの緑色光を必要とします。 LED ライトストリップを層状に配置することで、キャノピー内の配光を正確に制御できます。たとえば、山東省寿光トマト温室では、段階的な補助光システムを使用しており、下葉の光合成速度を 20% 高め、全体の収量を 15% 高めています。
3、業界の現在の慣行と将来何が起こるか
1. 標準化されたスペクトル公式の適用
業界は現在、さまざまな種類の作物に共通のスペクトル公式を考案しています。たとえば、レタスやほうれん草などの葉物野菜は、赤色光と青色光の比率が 3:1 である必要があります。-果物や野菜作物（トマトやメロンなど）は、赤色光-の比率が 4:1 で、遠赤色光が 10% 追加されている必要があります。花作物（バラや菊など）の見栄えを良くするには、ブルーライトの比率を 50% にする必要があります。
2. スマートスペクトル制御システム
IoT テクノロジーの向上に伴い、インテリジェント スペクトル制御システムがビジネスで普及してきています。センサーによる作物の成長状態のリアルタイム監視と、スペクトル成分と強度を動的に調整する AI アルゴリズムを組み合わせることで、収量と品質の正確な制御を実現できます。たとえば、Philips GreenPower LED 植物育成ライトは、光の配合と作物の成長モデルをうまく組み合わせているため、トマトの収量がほぼ 2 倍になり、果物の色と味がはるかに良くなりました。
3. フルスペクトル LED テクノロジーにおける大きな前進-
従来の LED 植物ライトは赤と青のスペクトルを混合して使用することが多く、色の歪みや病気の特定が困難になるなどの困難を引き起こす可能性がありました。フルスペクトル LED テクノロジーは太陽光のスペクトルを模倣し、より自然光に近い光環境を提供します。これにより作物はストレスに強くなり、製品の品質が向上します。たとえば、新しく開発されたフルスペクトル LED ライトは、レタスの葉のアントシアニン含有量を 30% 増加させ、病気の発生率を 25% 減らすことができます。
