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2024.02.29

PPFDとは? 植物育成初心者も知っておくべき光の単位 光合成光量子束密度(PPFD)をLED照明メーカーが解説します

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こんにちは、JR秋葉原駅中央改札口から徒歩2分に本社のあるLED照明メーカー、株式会社トライテラスの販促担当です。

植物育成に興味を持ちつつ、植物をよく枯らしていた私が植物育成ライトを企画し、会社で植物育成を楽しんでいるので、これから植物を育成する方や、植物育成ライトに興味がある方に、植物育成をする上で知っておきたい光の単位、PPFD(光合成光量子束密度)について解説します。

植物に照明の光を当てるとき、どのように光の量と質を判断していますか?

光の量、明るさに関しては照度という指標で光の明るさを測っているかもしれません。
しかし、照度は人間の目に感じる明るさを表す指標であり、植物の指標には適切ではありません

植物の光合成には、PPFD(光合成光量子束密度)という指標で光の量を測る必要があります。
では、照度とPPFD(光合成光量子束密度)の違いは何でしょうか?

この記事では、植物育成に必要なPPFD(光合成光量子束密度)についてわかりやすく説明します。

■ PPFDとは?


PPFDとは、植物の光合成に関与する光の波長(400~700nm)の光の量を示す指標です。

Photosynthetic Photon Flux Densityの略で、日本語では、「光合成光量子束密度」と言います。
PPFDの単位はマイクロモル毎平方メートル毎秒(µmol/m2s)で、1平方メートルあたり1秒間に照射される光子(光の粒)を示します。

植物の光合成は、クロロフィルという色素が光子を吸収して起こる化学反応なので、光のエネルギーだけではなく光子の数が重量です。

植物育成ライトを選ぶ際や、植物育成ライトを設置する際にPPFDに注目してみましょう。

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■ PPFDはなぜ重要なのか?


植物の成長は光合成によって行われるため、PPFDは植物育成において重要な指標となります。
なぜなら、光合成には植物の成長の材料になる光子が必要だからです。

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植物育成に必要な「PPFD」と人間が目で見て感じる明るさ「照度」の違いを解説します。

■ 比視感度とは


比視感度(ひしかんど)とは、人間の目が光の明るさを感じる強さを波長ごとに数値で表したものです。

特定の観察条件において、人間の目が最大感度となる波長で感じる強さを「1」となるよう基準化したものです。

■ 明所視標準比視感度とは


明所視標準比視感度とは、人間の目で感じる指標の世界基準として国際照明委員会(CIE)と国際度量衡総会が規定して指標の1つです。
明所視標準比視感度は人間の目が明るい場所で感じる指標で、最も明るく感じるのは黄緑系の光(555nm付近の波長)です。

特定の観察条件において、人間の目が最大感度となる波長で感じる強さを「1」となるよう基準化したものです。

このように。人間の感じる明るさは波長(目で見える色)ごとに違うのです。

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■ 照度とは


照度とは、単位面積あたりに照射される光のエネルギーの量を示す指標です。
照度の単位はルクス(lx)で、その定義は1平方目メートルあたりに1ルーメンの光束が照射されるときの照度です。

人間の目で感じる明るさの指標が照度です。

■ PPFDは照度と違う?


PPFDと照度のは性質と指標が違います。
PPFDは光子の数を測る指標で、照度は光のエネルギー量を測る指標です。

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■ PPFDの測り方


PPFDを測るには、PPFD測定器という専用の機器が必要になります。
PPFD測定器は、植物が光合成に利用する波長の光を感知するセンサーと、その光の量を数値化する計測器からなります。

■ PPFDの注意点


PPFDは測定する距離によって数値が異なりますので、植物に植物育成ライトを設置する際は測定した距離にも気を付けましょう。

■ PPFDの目安


自然環境のPPFD値の目安といっても、実際の自然環境は、季節や場所、大気条件などで数値が変化してしまいます。
植物ごとに必要なPPFDの基準も、植物の生活環(発芽、栄養成長、花芽分化、開花、結実等の生殖成長、落葉、冬芽形成形等の休眠、休眠打破)は遺伝的に決まっているが、インドア空間では年間を通じて光環境および温度サイクルが自然界とは大きく異なるため、現段階ではインドア空間で植物別のPPFDを表示することはとても難しいのです。

1つの指標として、インドアグリーナリーによく用いられる植物の所要光強度を示した表がありますので参考にしてください。

PPFD
7~15µmol/m2s
500~1000lx
PPFD
15~30µmol/m2s
1000~2000lx
PPFD
30~70µmol/m2s
2000~5000lx
PPFD
70〜µmol/m2s
5000lx~
樹木カシワバゴムノキ
ドラセナ
インドゴムノキ
ガジュマル
デコラゴムノキ
パキラ
フィカス
ベンジャミン
ポインセチア
ユーカリ
ワイルドコーヒー
アラリア
ヘンヨウボク
カポック
モミジバアラリア
花木アジサイ
アザレア
サンタンカ
ハイビスカス
フクシア
ブーゲンビリア
草木セントポーリア
シロガスリンソウ
ディッフェンバキア
アスパラガス
アンスリウム
(ベニウチワ)
オオゴンカズラ
(ポトス)
キンチャクソウ
スパティフィラム
(ササウチワ)
シマサンゴアナナス
ツツアナナス
ハラン
ペペロミア
マランタ
モンステラ
(ホウライショウ)
ヤツデ
ベゴニア
(メタリカ、レックス)
ユッカ
パイナップル
ベゴニア
(センパフローレンス)
つる性植物フィロデンドロンヒメカズラトケイソウ
ヘデラ
ジャスミン
ヤシ・ソテツキレバテーブルヤシ
テーブルヤシ
アレカヤシ
カンノンチク
ケンチヤシ
シュロチク
トックリヤシ
オオギヤシ
シンノウヤシ
ビロウ
ココヤシ
ソテツ
シダコウモリラン
(ビカクシダ)
タマシダ
シマオオタニワタリ
ホウライシダ
ボストンタマシダ
ヘゴ
サボテン
多肉植物
サンセベリア
(チトセラン)
アロエ
クジャクサボテン
シャコバサボテン
ハナキリン

引用:洞口公俊:インドアグリーナリーの光放射環境
照明学会誌79-4(1995)P.P.11-15

■ 植物育成に必要な光の質


植物育成に必要な光の量と質は植物の種類や育成段階によって異なります。

ここまではPPFDだけに注目しましたが、植物に必要な光の質、(波長)を見てみましょう。

植物は基本的に光合成(①)によって成長するが、その他の重要な光反応に光形態形成がある。
これには弱光反応③、④と、強光反応②があり、フィトクロームという色素の働きを介して種子発芽、花芽分化、開花、子葉の展開、葉緑素合成、節間伸張などの植物の質的変化を誘起する。

植物の主要な光反応のスペクトルを示した図

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引用:文部科学省 豊かな暮らしに寄与する光 光と植物 植物工場

図でわかるように、植物には光合成に必要な波長だけでなく、様々な波長が必要です。

■ PPFDを知るメリット


今回説明したPPFD(光合成光量子束密度)を知ることで、植物育成において光の量と質を適切に管理することができます。

光の量と質は、植物の光合成や生理現象に大きな影響を与えるため、植物の種類や生育段階に応じて最適な光環境を作ることが重要です。

室内で植物育成をする際はこの記事で解説したPPFDをよく知り、植物育成ライトを活かして植物育成を楽しみましょう。

いかがでしたか?
この記事では、PPFDについて、照度との違いについて説明しました。

照度は人間の目に感じる明るさを表す指標であり、植物育成の指標には適切ではありません。
植物の光合成には、PPFD(光合成光量子束密度)という指標で光の量を測り、知る必要があります。

植物育成初心者のあなたも、ぜひPPFDと照度の違いを知って、植物にとって最適な光環境を作ってみましょう。
私もそうします!

室内での植物育成に必要な植物育成ライトの選び方をまとめた ブログ も是非ご覧ください。

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