炭酸ガス発生機（光合成促進機）

CO₂施用機・炭酸ガス発生機（光合成促進機）とは

CO₂施用機・炭酸ガス発生機とは、
施設園芸で作物周辺へ二酸化炭素（CO₂）を供給し、
日中に起こるCO₂不足を補うための設備です。

「光合成促進機」と呼ばれる製品もあります。

CO₂は光合成の材料ですが、
装置そのものが光合成や増収を保証するわけではありません。

日射、温度、湿度、飽差、
気流、根域の水分・養分状態、葉面積、着果負担などによって、
CO₂を追加したときの反応は変わります。

CO₂施用は、単独で成立する増収技術ではありません。

CO₂を供給する栽培技術そのものについては、
CO₂施用も参照してください。

施設内のCO₂はなぜ不足するのか

夜間は作物や土壌などの呼吸によってCO₂が放出されるため、
閉鎖されたハウスではCO₂濃度が上昇することがあります。

日の出後に日射が増え、
作物の光合成が始まると状況が変わります。

作物がCO₂を取り込む量に対して外気からの供給が少なければ、
施設内や作物群落内のCO₂濃度は外気より低くなります。

特に低温期は換気窓を閉じている時間が長いため、
晴天日の午前中などにCO₂不足が起こることがあります。

換気を始めると外気からCO₂が入りますが、
作物の吸収量、換気量、群落密度などによっては、
葉の周辺でCO₂不足が続く場合があります。

CO₂施用機の主な方式

燃焼式

灯油やLPガスなどを燃焼させ、
燃焼によって生じたCO₂を施設内へ供給する方式です。

比較的多量のCO₂を発生させられる製品がありますが、
燃焼に伴って熱や水蒸気も発生します。

製品によって燃料、発生量、適用面積、電源、
制御方法、安全装置などが異なります。

燃焼式は不完全燃焼への対策が必須です。

一酸化炭素（CO）、燃焼異常、過熱、燃料漏れなどに備え、
メーカーが指定する設置条件、点検方法、安全装置を守って使用します。

液化炭酸ガス・生ガス供給式

ボンベや貯槽などからCO₂を供給する方式です。

燃焼を伴わないため、
燃焼熱や燃焼排ガスを施設内へ発生させずにCO₂を供給できます。

高温期の施用や局所施用にも利用できますが、
ガス価格、供給体制、貯槽・ボンベの設置条件、
漏えいや高濃度CO₂に対する安全管理が必要です。

排ガス回収・再利用方式

暖房機などの燃焼排ガスからCO₂を回収し、
浄化・貯留して日中の施用へ利用する設備があります。

夜間暖房で発生したCO₂を日中に再利用できれば、
CO₂施用のためだけに新たな燃料を燃焼する量を減らせる可能性があります。

暖房機の排ガスを、そのままハウス内へ戻してはいけません。

燃焼排ガスには一酸化炭素、窒素酸化物、硫黄酸化物などが含まれる可能性があります。
排ガス利用は、対象燃料に適合した専用の回収・浄化・監視設備を使用することが前提です。

全体施用と局所施用

CO₂の発生・供給方式と、
ハウス内でどこへ届けるかは別の問題です。

全体施用

発生したCO₂をハウス空間へ広く拡散させる方法です。

送風機やダクト、
換気関連器具
などを利用して濃度むらを減らします。

施設が大きい場合や換気量が多い場合には、
作物へ到達する前にCO₂が施設外へ流出する量も増えます。

局所施用

ダクトや多孔質チューブなどを使い、
株元、葉の近く、群落内へCO₂を供給する方式です。

ハウス全体の濃度を高めるのではなく、
作物がCO₂を取り込む場所へ近距離で供給することで、
換気時などの損失を抑えられる場合があります。

局所施用でも、チューブを設置するだけでは十分ではありません。

風向、送風量、チューブの配置、
作物の草丈や葉量によって濃度むらが生じるため、
群落内で実際のCO₂濃度を確認します。

CO₂濃度は一律に決められない

「施設園芸では○○～○○ppmが適正」という一律の基準で運転するのは不適切です。

適する濃度は、
作物、品種、作型、日射量、温度、換気状態、
ハウスの気密性、施用方式、センサー位置、
機器の使用条件によって変わります。

基本になるのは、
光合成が進んでいる時間帯に、
作物周辺のCO₂濃度を外気より大きく低下させないことです。

換気量が少ない条件では外気より高い濃度で管理する方法もあります。
換気量が多い条件では、
外気相当を下回らせない低濃度施用や局所施用を検討する方法があります。

濃度は高いほどよいわけではありません。

効果が頭打ちになるだけでなく、
CO₂の損失、燃料・ガス費、機器の使用上限、
作業者の安全管理まで考える必要があります。

設定値は栽培事例だけで決めず、
使用する機器の取扱説明書と作物・作型ごとの試験結果を確認してください。

換気中のCO₂施用

「換気窓を開けたらCO₂施用はすべて無駄になる」という説明は正確ではありません。

換気によってCO₂の施設外への流出量は増えます。

そのため、ハウス全体を高濃度に保とうとすると
費用対効果が悪化しやすくなります。

それでも、日中の作物群落内では
換気中でもCO₂濃度が外気より低くなる場合があります。

低濃度長時間施用、局所施用、
換気開度に応じた濃度変更などによって
CO₂不足を抑える管理方法があります。

換気中に施用するか停止するかは、条件次第です。

換気量、施用方式、CO₂価格、
群落内濃度、日射量を確認して判断します。

CO₂濃度センサーの位置

CO₂施用では、
センサーをどこに置くかによって測定値が大きく変わります。

発生機の吹出口やダクト出口の近くにセンサーを置くと、
作物周辺より高い値を示し、
群落内のCO₂不足を見落とすことがあります。

基本は、作物がCO₂を取り込む葉層付近や群落内で測定します。

奥行の長いハウスや大規模施設では、
中央部、端部、風上・風下など複数地点の確認も有効です。

CO₂濃度だけでなく、
日射量、
温度、相対湿度、飽差、
換気開度などを同時に記録すると、
CO₂不足が発生する条件を判断しやすくなります。

CO₂施用機を導入する前に測る

例えば、晴天日の午前中にCO₂濃度が大きく低下しているハウスなら、
CO₂施用を検討する根拠があります。

反対に、
日中のCO₂濃度を一度も測っていない状態では、
CO₂が収量を制限しているか判断できません。

不足を確認せずに機械を購入するのは誤投資になり得ます。

導入前には、
無施用状態のCO₂濃度、日射量、温湿度、飽差、
換気開始時刻などを数日間記録し、
どの時間帯でCO₂不足が起きるか確認します。

データロガーや
ハウス内環境管理システム
を利用すると、時間変化を比較しやすくなります。

CO₂施用の効果と限界

CO₂施用によって増収した研究事例はあります。

それは「CO₂施用機を設置すれば一定割合で増収する」という意味ではありません。

同じ作物でも、
作型、日射、温度、換気、施用期間、
草勢、着果負担などが異なれば結果は変わります。

試験によっては、収穫初期の収量が増えても
栽培期間全体の総収量には差が出なかった例もあります。

増収率だけを抜き出して設備投資の根拠にしないでください。

光が少ない日にCO₂を増やせばよいわけではない

CO₂は光合成の材料ですが、
光合成速度はCO₂だけで決まりません。

低日射では光エネルギーが制限要因になりやすく、
高温・乾燥などで気孔が閉じれば、
葉の内部へCO₂が入りにくくなります。

根傷みや極端な水分不足、
養分不足などがある場合にも、
CO₂を増やしただけでは十分な改善になりません。

これらの条件でもCO₂への反応が完全にゼロになるとは限りませんが、
費用に見合う効果が得られるかは別問題です。

燃焼式で特に確認すること

燃焼式CO₂発生機では、
正常な燃焼状態を維持することが前提です。

燃焼不良による一酸化炭素、
異常加熱、燃料系統の異常などは
作物だけでなく作業者にも危険です。

CO警報器などの安全設備、
定期清掃、燃焼部の点検、
メーカー指定の燃料を確認してください。

燃焼によって熱と水蒸気も発生するため、
高温期や高湿度条件では
CO₂だけでなく温湿度への影響も確認します。

炭酸ガス発生機を暖房機の代用品として扱ってはいけません。

暖房用途に使用できるかどうかは製品仕様で判断します。

液化CO₂を使用する場合の安全管理

液化炭酸ガスでは燃焼による一酸化炭素は発生しませんが、
漏えいしたCO₂が密閉空間へ蓄積すると
作業者への危険があります。

ボンベ・タンクの固定、
配管・継手の点検、保管場所、
換気、漏えい時の対応を事前に決めます。

栽培の目標濃度と、
作業者の安全管理に用いる濃度は別の基準です。

CO₂施用機で起こりやすい失敗

CO₂濃度は高いほど収量が増えると考える

誤りです。

作物の反応には限界があり、
CO₂以外の環境条件が律速すれば効果は頭打ちになります。
高濃度ほどガスや燃料の損失も増えます。

換気を始めたら施用には意味がないと考える

これも一律には言えません。

換気中でも群落内CO₂濃度が外気より低下する場合があり、
局所施用や低濃度施用が有効な条件があります。

CO₂センサー1台の値だけでハウス全体を判断する

発生機付近とハウス中央、
作物群落内と天井付近では濃度が異なることがあります。

大規模施設では複数地点を確認してください。

暖房排ガスをそのまま利用する

危険です。

専用の回収・浄化システムを経ず、
暖房機排ガスを直接ハウス内へ導入してはいけません。

増収事例の数字をそのまま自分の圃場へ当てはめる

作物名が同じでも、
品種、栽培時期、日射量、換気量、
目標濃度、施用時間、養水分管理が違えば再現性はありません。

事例は「増収率」ではなく、
どの条件で結果が得られたかを確認します。

CO₂施用機を選ぶ際の確認項目

燃料・CO₂供給方式、
1時間当たりのCO₂供給量、
発熱量、適用面積、電源、
センサー・制御盤との接続、
ダクトやチューブへの対応、
安全装置、保守体制を確認します。

メーカーの「適用面積」は機種選定の目安ですが、
同じ面積でも軒高や容積、換気量、
作物量によって必要量は変わります。

面積だけで機種を決めないでください。

導入費だけでなく、
灯油・LPガス・液化CO₂の費用、
保守費、センサー交換・校正、
配管やダクトなどを含めた年間費用で比較します。

CO₂施用機・炭酸ガス発生機取り扱いメーカー・代理店

関連する資材分類・農業用語

• CO₂施用
• 光合成
• 日射量
• 環境制御
• 飽差
• 気孔
• 蒸散
• 換気
• データロガー
• ハウス内環境管理システム
• 複合制御盤
• 農事用換気扇（農業用換気扇）
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