光放射の作用

（2）-3 遠赤色光による植物の成長制御

植物の形状を左右する葉や茎の伸長は660nm（赤色光：Red）と730nm（遠赤色光：Far-Red）を中心とする二つの波長域に含まれる光子束比（R／FR比）と密接な関係があり、この値が大きいと葉面積や茎の背丈は小さくなる傾向があります^3）。図3は、同一の蛍光ランプ本数の下で、ランプのR／FR比のみを変えたヒマワリの栽培試験^4）で、それぞれのR／FR比はA：0.78、B：1.26（自然光の値は約1.10）、C：2.09、D：8.68（蛍光灯）となっています。このようにR／FR比を変えることで、草高を大きく変えることができます。

図3：遠赤色光による草高の違い（ヒマワリの栽培試験）

これらの研究成果に基づき、「現行の蛍光灯」の中でPPFが最も高い蛍光灯をベースにしてFR蛍光体（700～800nmにエネルギーを放射する遠赤色蛍光体）を付加し、自然光に近いR／FR比（1.0）になるように開発した「４波長域発光形植物用蛍光灯」^5）を採用することにより、光合成の促進と自然光の下での生育に近い環境が実現できます。

室内においては、年間を通じた光放射環境および環境温度のサイクルが自然界とは大きく異なる上、現実に植物の形態形成に合わせて環境条件を細かく制御することが困難になります。そのため、現段階では常緑植物以外の植物を、その季節的な形態の変化を楽しみながら室内で生育させることは困難であり、落葉樹では落葉が遅れたり、枯葉が枝に付いたまま落葉しないでいつまでも残ったり、花芽が形成しなかったり、果実は開花、結実しても肥大しなかったり、落果したりすることもあります。

インドアグリーナリーの光環境は光強度が不足がちになるため、人工光で12～16時間程度の日長になるよう補光を実施することが望ましいといえます。

植物は光を受容しやすいように枝･葉を展開し、樹形を整えます。このため、建物の採光面や照明光源の位置が特定位置に固定されてしまう場合が多い、インドアグリーナリーの空間では植物体への光照射方向が偏りがちになり、樹形が自然の姿から崩れることもあり注意を要します。これらのことから、インドアグリーナリーの計画に際しては、樹木の定期的な入れ替えや枯れた場合の対策も、計画当初から考えておく必要があります。

植物育成の場合は積極的に光放射を利用しますが、ライトアップや道路照明は人間のための照明であり、樹木への照明光や道路周辺への光のもれが植物に与える影響への配慮はされていません。植物の種類によってはマイナスの影響を生じる場合があります。そのためライトアップによく使用される「スダジイ（ブナ科シイノキ属）」「ケヤキ（ニレ科ケヤキ属）」「イチョウ（イチョウ科イチョウ属）」の3樹種について、ライトアップによる影響を明らかにすることを目的とした実験を行いました。また、稲については照明学会の調査報告書や和歌山県農業試験場の試験結果の概要を紹介します。それぞれの詳しいデータに関しては、原文をご参照ください。

（a） スダジイ・ケヤキ・イチョウに対するライトアップの影響^14）

新葉の展開期から成葉期（1994年4月7日～7月6日）の4ヶ月間、マルチハロゲン灯を使用した照明実験を行いました。一般に、ライトアップによる葉の被照面は2,000 lx（28µmol／m²・s）を超える場合は少ないため、実験では1,000 lx（14µmol／m²・s）区〈中照度区〉、2,000 lx（28µmol／m²・s）区〈高照度区〉、5,000 lx（70µmol／m²・s）区〈超高照度区〉、非照明区〈自然光のみの対照区〉の4照度区を設定しました。（日没から午後10時まで点灯）
試験結果の概要はつぎのようになりました。

1. （ⅰ）

   外見上はいずれの樹種にも光の照射による障害は特に見られなかった。

2. （ⅱ）

   照度の高い試験区では、非照明の対象区と比較し枝葉の伸長度に低い部分が見られた。現地で撮影した写真から、外部形態的には照度の高い試験区で主枝の周辺に側枝が成長し、非照明区と比較して枝葉が密になる傾向が観察された。

3. （ⅲ）

   内部形態的には、葉の内部の柵状組織層が増加し厚みが増している傾向が照度の高い試験区で観察され、光合成がより活発に行われていると推測された。

これらの実験結果から、ライトアップによる葉の被照面照度が1,000 lx以下（通常のライトアップ照度の範囲）と想定すれば、光による障害は特に認められませんでした。また、局所的に5,000 lxレベルの照射が行われたとしても外部・内部形態に及ぼす基本的な障害はなく、むしろ枝葉の成長の充実・葉の内部組織形成を促進する効果が働くものと思われました。なお、ライトアップを年間スパンで見た紅葉・落葉現象等の樹木の生体リズムに及ぼす影響や、通常行われるより長い時間連続的に照明された場合の影響等を明らかにすることは今後の課題であります。

（b） 稲に対する照明光の影響

稲は短日性植物であり、照明光が稲に当たると出穂が遅れるなどの影響が出ます。この影響については既に研究報告がされており、その概要を次にまとめます。

以上のふたつの報告書から、照度は5 lx程度以下に抑えることが望ましいといえます。また、光の影響をできるだけ避けるには、照明器具の位置や光のカットなどへの配慮を行い、できるだけ照度が低くなるようにしなければなりません。

（2）紫外線照射によるイチゴうどんこ病害防除

近年、健康や環境に対する意識の高まりから、無農薬・減農薬野菜を購入する人が増えてきています。国レベルでも、改正農薬取締法（平成14年2月改正）、ポジティブリスト（農薬基準）の導入（平成18年5月導入）やIPM（Integrated Pest Management（総合的病害虫・雑草管理）の略）政策などが進められています。紫外線（UV-B）は、ある特定の波長域の紫外線（UV-B）を照射することで、イチゴが本来持っている免疫機能（抵抗性）を活性化させ、うどんこ病の発生を抑制します。自然の力を活用するため、有害成分の発生や病原菌の耐性進行などの副作用がない、安全な防除法です。これらの効果は、2006年度に兵庫県農林水産技術総合センターにおいて、イチゴうどんこ病の発病果率が大幅に減少することが実証されました。

紫外線（UV-B）未照射区

かなりの割合で
うどんこ病の発生が見られます。

紫外線（UV-B）照射区

うどんこ病の発生は
ほとんど見られません。

図9：うどんこ病の発病率の比較

光源は、電気エネルギーを可視放射に変換することを目的とした装置です。しかし、可視放射だけでなく、それに隣接する紫外放射、赤外放射も同時に行われます。

表6は被照面の照度が1,000 lxになった時の紫外放射、可視放射、赤外放射を含めた放射パワーの値を示しています。同じ照度であっても白熱電球は放電灯に比べて放射照度が高くなっています。

これは、赤外放射成分の比率が放電灯より白熱電球の方が大きいことによるためです。

表6：各種光源の1,000 lx当たりの放射照度

表7は光源に加えられた電気エネルギーが光放射パワーに変換された場合の構成内容をまとめたものです。

ハロゲン電球では約0.2%が紫外放射に変換され、蛍光灯では約0.5%、水銀灯、メタルハライドランプでは2～3%、高圧ナトリウムランプでは約0.3%が、紫外放射に変換されていることを示しています。

表7：各種光源のエネルギー配分^{17）18）19）20）21）22）}

（2）損傷の特性

光放射による損傷や変退色は、照射された光の量（照度x時間）に比例します。光源により損傷の度合は異なりますが、N.B.S（米国商務省標準局）が色紙を使用して求めた特性がよく知られています。図10に損傷の分光特性を示します。

この損傷特性より次のことがわかります。

1. ①580mm以下の可視放射、および紫外放射が変退色に作用します。
2. ②短波長の光放射ほど作用が大きく、特に紫外放射の作用が大きい。

図10：損傷の分光特性の一例

損傷係数とは、表8に示す光源で同一の照度で同じ時間照射した場合の変退色の度合を計算して求めたものです。昼光に比べ人工光源の損傷度が低いことがわかります。

損傷の要因としては、光源の分光分布や光の量の他に、温度・湿度・材料などがあります。温度による影響については、絹や木綿の場合50℃以下であれば、ほとんど問題はありません。しかし、65℃以上になると退色の割合が30℃の場合の約2倍になります^23）。

光放射による損傷を軽減するには、表8に示す損傷係数の小さい光源を選択してください。

短波長をカットすると損傷度合が低減します。しかしながら可視域の波長をカットすると、色の見え方に影響を及ぼします。紫外線領域の光のみをカットすることが適切です。紫外線を取り除くフィルターは一般には紫外線カットフィルターと呼ばれ、その材質により透過率が違います。

先に述べましたように、変退色は照射された光の量（照度×照射時間）に比例します。損傷係数の小さい紫外線吸収膜付蛍光灯を使用しても、高照度で長時間照明すれば損傷が起こりますので、照度は必要最小限の値とするとともに、照明する時間も短くすることに留意しなければなりません。