日積算光量(にちせきさんこうりょうしりょうでぃーえるあい)

日積算光量
日積算光量子量（DLI）は、植物が1日に受ける光合成に利用できる光子の総量

日積算光量子量（DLI）とは

日積算光量子量（にちせきさんこうりょうしりょう）とは、植物の光合成に利用される波長域の光子が、1日を通して単位面積にどれだけ入射したかを表す指標です。

英語ではDaily Light Integralと表記し、略称はDLIです。「日積算光量」「日積算光合成有効光量子量」と呼ばれる場合もあります。

従来のDLIでは、光合成有効放射（PAR）に相当する波長400～700nmの光子を対象とします。

単位はmol/m²/day（モル毎平方メートル毎日）です。

施設園芸や植物工場では、作物が1日に受ける光量を把握するために使用され、植物育成用LEDによる補光、遮光カーテンの運用、栽培環境の評価などに利用されています。

DLIは、作物が受ける光子量を積算した値であり、植物が実際に吸収した光子量や光合成速度、収量を直接表す数値ではありません。

DLIとPPFDの違い

DLIを理解するには、PPFD（光合成光量子束密度）との違いを知ることが基本になります。

PPFDは瞬間的な光量を示す

PPFD（Photosynthetic Photon Flux Density）は、単位面積・単位時間当たりに入射する光合成有効域の光子量を示します。

単位はμmol/m²/sです。

例えば、PPFDが300μmol/m²/sの場合、対象となる波長域の光子が1秒間に1m²当たり300μmol入射していることを意味します。

PPFDは、その時点での光の強さを評価する指標です。

DLIは1日の光量を積算した値

DLIは、PPFDを1日を通して積算した値です。

同じPPFDであっても、照射時間が長ければDLIは大きくなります。反対に、短時間だけ強い光が当たっても、1日全体の受光量が十分とは限りません。

自然光を利用するハウスでは、時刻、天候、季節、施設被覆材などによってPPFDが変動するため、DLIを求めるには時間経過を含めた評価が必要です。

DLIの計算方法

PPFDが一定の条件では、DLIを次の式で計算できます。

DLI（mol/m²/day）＝PPFD（μmol/m²/s）×照射時間（h）×0.0036

0.0036は、1時間を3,600秒に換算し、μmolをmolに換算するための係数です。

計算例：PPFDが200で16時間照射する場合

PPFDが200μmol/m²/sのLED照明を、1日16時間点灯する場合は次のようになります。

200×16×0.0036＝11.52mol/m²/day

つまり、対象の栽培面には1日当たり11.52mol/m²の光合成有効域の光子が入射する計算です。

計算例：PPFDが400で8時間照射する場合

PPFDが400μmol/m²/sで、照射時間を8時間とすると、

400×8×0.0036＝11.52mol/m²/day

2つの条件はDLIが同じですが、光の強さと照射時間は異なります。

同じDLIであっても、光合成速度や生育反応まで同じになるとは限りません。強い光では光合成の増加が頭打ちになる場合があり、照射時間の違いは植物の光周性や日長反応にも影響します。

自然光によるDLIの求め方

太陽光を利用するビニールハウスでは、PPFDが時間とともに変化します。

朝夕は比較的低く、晴天の日中に高くなる傾向がありますが、雲の通過、施設の骨組み、遮光資材などによって短時間で変動することもあります。

このため、正午などに測定したPPFDを、単純に日照時間へ掛け合わせてDLIを求める方法は適切ではありません。

光量子センサーによる積算

自然光のDLIを把握するには、光量子センサーなどを使用してPPFDを継続的に記録し、時間積算します。

例えば、15分ごとの平均PPFDを記録する場合、次の式で近似的にDLIを計算できます。

DLI＝各15分間の平均PPFDの合計×0.0009

0.0009は、15分間の900秒を1,000,000で割った係数です。

記録間隔が異なる場合は、その時間間隔に応じて換算します。

また、データロガーや環境制御装置によっては、PPFDを自動積算してDLIを表示できる機種もあります。

正確な評価には、測定間隔、センサーの精度、欠測の有無なども確認します。

DLIと日射量の違い

施設園芸では、DLIのほかに日射量も広く利用されています。

両者はいずれも光環境に関係しますが、測定する対象と単位が異なります。

DLI

光合成有効域の光子数を基準に、1日当たりの積算量を示します。

単位はmol/m²/dayです。

積算日射量

太陽から到達した放射エネルギーを積算した値です。

一般にMJ/m²/dayなどで表されます。

全天日射計では、PARよりも広い波長域の放射エネルギーを測定するため、DLIとは測定対象が異なります。

日射量からDLIを推定する方法もありますが、換算関係は太陽光の分光分布、天候、施設被覆材などによって変化します。

積算日射量が同じであっても、DLIが必ず同じになるわけではありません。

特に光質を変えるフィルムやLED照明では、測定対象の違いを確認する必要があります。

作物の生育とDLIの関係

植物は光合成によって有機物を生産し、その一部を葉、茎、根、果実などの形成に利用します。

光量が不足する条件では、DLIの増加によって乾物生産や生育が改善する場合があります。

一方、光合成速度には光による飽和があり、温度、CO₂濃度、水分、養分などが制限要因になる場合もあります。

したがって、DLIを増やせば収量が比例して増加するわけではありません。

また、同じDLIでも、光の強さ、照射時間、光質、昼夜温度などの条件が異なれば、生育や品質に違いが生じる場合があります。

作物ごとのDLIの目安

作物に適したDLIは、種類、品種、生育段階、栽培目的、温度、CO₂濃度などによって異なります。

例えば、バージニア工科大学の施設園芸向け資料では、一般的な参考範囲として次の値が紹介されています。

  • レタス：12～17mol/m²/day
  • ホウレンソウ：14～20mol/m²/day
  • バジル：15～25mol/m²/day
  • トマト：20～30mol/m²/day
  • キュウリ：20～30mol/m²/day

これらは海外の栽培技術資料に示された一般的な参考範囲であり、日本国内のすべての品種・作型に共通する適正値や上限値ではありません。

特にトマトやキュウリなどの果菜類では、栽培期間、葉面積、着果負担、CO₂施用条件などによって、必要な光量や追加照明の効果が異なります。

実際の目標DLIは、対象作物の試験成績や栽培指針を確認し、施設の環境条件と生産目標に応じて設定します。

施設園芸でのDLIの利用

冬季・曇天時の光量不足の評価

冬季や曇天時は、作物が受ける日積算光量が不足する場合があります。

このとき、日中のある時点でPPFDが十分に高くても、1日全体では必要な光量を確保できていないことがあります。

施設内でDLIを測定することにより、日射不足の程度を把握し、補光の必要性を検討できます。

植物育成用LEDによる補光

植物育成用LEDなどの補光設備では、自然光から得られるDLIと人工光による追加光量を合わせて評価します。

例えば、ある日の施設内の自然光によるDLIが8mol/m²/dayで、人工照明が同じ評価面へ6mol/m²/dayを供給する場合、合計は14mol/m²/dayです。

ただし、この計算は自然光と人工光の寄与をそれぞれ適切に求めた場合に成り立ちます。

自然光と人工光を同時に測定したDLIに、人工照明のDLIを再度加えると二重計上になります。

補光設備の導入では、必要な追加DLIだけでなく、光量分布、照射時間、消費電力、設備費なども確認します。

遮光ネット・遮光カーテンの運用

遮光・遮光資材は、強日射や高温による負担を軽減するために利用されます。

しかし、遮光によって作物に届く光合成有効域の光子量も減少する場合があります。

遮光の必要性を判断するときは、気温や葉温だけでなく、DLIの低下にも注意します。

特に、朝夕や曇天時に不要な遮光を続けると、1日の受光量が不足する場合があります。

遮光カーテンの自動開閉では、日射や温度などの条件と合わせて、積算光量を評価する方法もあります。

人工光型植物工場

人工光型植物工場では、照明が主要な光源となるため、PPFDと照射時間によってDLIを管理します。

ただし、照射時間を長くすればよいわけではありません。

作物によっては、暗期の確保や適切な日長が生育・品質に影響します。また、強い光を短時間与える条件と、弱い光を長時間与える条件では、同じDLIでも光合成効率や生理反応が異なる場合があります。

照明条件は、作物の生育反応と電力コストを合わせて評価します。

DLIを測定するときの注意点

DLIの測定には、光量子センサーとデータロガー、またはDLIの積算機能を備えた測定器などが使用されます。

  • 測定位置：作物の葉群上部など、評価したい面の高さにセンサーを設置します。作物の生長に応じて設置高さを調整します。
  • 受光面の向き：上方からの光を水平面で評価する場合は、センサーを水平に設置します。
  • 測定時間：1日を通した光量を記録し、必要に応じて複数日の変動も確認します。
  • 測定間隔：短時間の天候変化や照明の点滅を把握できるよう、目的に応じた記録間隔を設定します。
  • 光量分布：施設内の複数地点を確認し、栽培面内の明暗のばらつきを評価します。
  • センサーの性能：対象波長域、分光応答、余弦応答、校正状態などを確認します。
  • データの管理：欠測、記録時刻、積算の開始・終了時刻、センサーの汚れなどによる誤差に注意します。

特にハウスでは、骨組みや遮光設備による影が生じるため、1地点のDLIだけで施設全体の光環境を代表させないようにします。

DLIとePAR・ePPFDの関係

従来のDLIは、400～700nmのPARに相当する光子量を対象とします。

一方、近年は700～750nmの遠赤色光を含めたePAR（拡張光合成有効放射）という考え方も提案されています。

400～750nmを対象としたePPFDを積算する場合、従来のDLIとは測定対象が異なります。

遠赤色光を多く含む照明設備では、従来のDLIと拡張波長域で積算した光子量に差が生じます。

製品仕様や研究資料を比較する際は、測定波長域が400～700nmなのか、400～750nmなのかを確認します。

また、拡張波長域での積算値が大きくても、光合成量や収量が同じ割合で増えるとは限りません。

DLIに関する誤解と正しい判断

DLIが高いほど収量が増えると考える

DLIは光子量の積算値であり、光合成産物の生産量や収量を直接示すものではありません。

光以外の環境条件が制限要因になる場合もあるため、作物の生育・収量・品質と合わせて評価します。

正午のPPFDからDLIを推定する

自然光のPPFDは時間帯や天候によって大きく変動します。

一時点の測定値だけでは1日の積算光量を正確に求められないため、継続測定または妥当性を確認した推定方法を使用します。

同じDLIなら栽培条件も同じと考える

DLIが同じでも、照射時間、光の強さ、波長分布などが異なれば、植物の生理反応は変わる場合があります。

光周性や暗期の必要性も考慮し、DLIだけで照明条件を決定しないようにします。

積算日射量とDLIを同じものとして扱う

積算日射量は放射エネルギー、DLIは対象波長域の光子数を評価する指標です。

両者を換算する場合は、波長分布や施設被覆材の特性などを確認します。

自然光と補光を二重に積算する

センサーが自然光と人工光の両方を測定している場合、積算されたDLIには両方の光が含まれています。

光源ごとの寄与を別々に計算する場合は、重複しないよう測定条件を整理します。

海外のDLI目安をそのまま使用する

作物別の参考値は、対象品種、温度、栽培方式、生育段階などによって適用条件が異なります。

目標値は国内の栽培試験や現場データも確認して設定し、数値だけで管理の適否を判断しないようにします。

補光による追加DLIだけで設備投資を判断する

補光設備は光量不足を補う手段ですが、導入によって必ず増収や収益改善が得られるわけではありません。

導入前には、追加光量による収量・品質への効果、電力料金、設備費、保守費、冷暖房負荷などを評価します。

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