投稿者: ライトを点ける。石のように小さな塊。親指ほどの大きさ。それ以上大きくしないと包装に入りきらない。粉砕機の中？チーズパフのように砕ける。腺状の結晶に覆われ、粉砕されたその姿はまるでミミズのように、接着された植物質の波のように動いているのがわかる。これらの花が屋内で育てられたのか、屋外で育てられたのか、見分けがつかない。
約25年前に街灯に使用されていたものと同じ高圧ナトリウムランプを吊るしたトラップハウスから、現在の最先端の温室まで、照明技術は大麻の品質を高め、屋内大麻と屋外大麻の区別を曖昧にしました。
今日では、先進的な温室で太陽光と人工照明の両方を利用することで、屋内栽培と同等の密度の蕾を生産しています。かつては屋外栽培に特有と考えられていたテルペンとカンナビノイドの豊富さも、今では大規模に実現可能となっています。
生産性がピークに達した大麻栽培は、一種のサイボーグ化と言えるでしょう。半分は自然の太陽光に導かれ、半分は人工光によって制御されています。太陽光は植物が必要とするあらゆる波長を提供します。光合成に必要な赤と青、そしてその間の微妙な色調は、植物の伸長、開花、樹脂の生成を左右します。
しかし、日光がそれほど良いのであれば、なぜ栽培者は温室に光を補うのでしょうか？どのように行うのでしょうか？この作業に最適な照明とは？そして、その照明はどのように機能するのでしょうか？
さらに重要なのは、企業はどのようにして、屋内栽培と同等の品質の花をわずかなコストで実現しながら、大麻の価格を安く抑えているのかということです。
光のレシピ
温室で光を補充する上で最も重要な側面の 1 つは、開花や植物の栽培など、特定の目的を達成するために適切な光の量と色を見つけることです。
温室内の光スペクトルのさまざまな構成、つまり波長の組み合わせ（青、赤、遠赤色などの光の色）は、料理本のレシピのように多種多様です。
完璧なスペクトルを求めて、大麻栽培業者たちは今、カリフォルニアの砂漠地帯の奥深くまで光を追い求めています。グリーンホライズンズはそうした大麻栽培企業の一つで、100万平方フィート（約90万平方メートル）の敷地を所有し、年間約35万ポンド（約14万キログラム）の太陽光利用大麻を生産できる可能性があります。
Green Horizons の最高級施設の設計者兼運営者であるDillon Patterson氏によれば、最適な照明レシピの鍵の 1 つは、DLI、PPFD、マイクロモルなどの特定の指標に焦点を当てることです。
DL…え？わかりました。詳しく見ていきましょう。
DLIはDaily Light Integralの略です。「これは、一定期間に樹冠に届く光子の数を計算するものです」とパターソン氏は説明しました。
パターソン氏の説明を理解するには、まず基本的なことから始めると分かりやすいでしょう。光子とは、砂浜の砂粒一つのような光エネルギーの最小単位です。植物は光を大きな塊としてではなく、光子一つ一つに吸収します。つまり、DLIは実際には、1日を通してこれらの小さな光の束がどれだけ植物の樹冠に到達するかを測定する方法に過ぎません。
太陽光を利用した大麻栽培では、生育と開花の中間となるベースDLI（約40DLI）で栽培されます。冬季にはDLIが22まで低下するため、LEDライトが役立ちます。「屋内栽培では、まさにこのレベルを目指します」とパターソン氏は説明します。「私たちは、太陽光がもたらす光量と植物に必要な光量の差に基づいて計算を行い、屋内栽培で期待される光量と一致するようにしました。」
「私たちは、この余裕と補助光に基づいて、照明とキャノピーへの補助PPFDを設計しました。この余裕は通常、冬季で700PPFDで、基本的にはキャノピーに到達する光子の測定値です。」
ちょっと我慢してください。物理の授業みたいに聞こえるかもしれませんが、決してそうではありません。教科書を詳しく読むわけではありません。栽培者が光を測定する際に使用する用語を分解して説明するだけです。それがいかにシンプルかが分かれば、パターソン氏が「PPFDがキャノピーに当たる」と言った意味が正確に理解できるでしょう。
PPF（光合成光子束）は、光源が1秒間に放出する光子の総数を指します。PPFD（光合成光子束密度）は、この数値を、1秒間に1平方メートルあたり何個の光子が実際に樹冠に到達するかという、本当に重要な数値に変換します。
実際の栽培では、PPFD は光合成に利用できる光を直接反映するため、栽培者が最も注意深く追跡する数値です。
つまり、パターソン氏は、植物が失っている自然光の量を計算し、その差を補うために適切な量の人工光を加えると言っているのです。PPFは照明器具が総出力でどれだけの光量を生み出すかを示し、PPFDはその出力のうち植物が実際にどれだけの光量を得ているかを示します。PPFDがある瞬間の光の強さだとすれば、DLIは植物が一日を通して集める総光量です。
温室の場所
照明レシピは、栽培者、栽培場所、そして利用可能な技術によって異なります。夏場は自然光で十分な光量を確保できる場合が多いですが、冬場や日照時間が短い地域では、LEDや高圧ナトリウムランプなどの補助照明器具が利用されます。
大麻は光周期に敏感なので、特に母植物やクローン植物の生産では、照明は日の長さを延長して植物を栄養生長状態に保つためにも使用されます。
パターソン氏と同様に、欧州最大のLED園芸メーカーの1つであるSANLightの創設者兼CEOであるマーティン・アンカー氏は、大麻が密集した芽を育てるには通常、12時間にわたって持続する約900マイクロモルの光強度（1日あたり約38 DLIに相当）が必要であると指摘した。
この単位に馴染みのない人のために説明すると、マイクロモルは単に葉に当たる光子の数を数える方法であり、毎秒 1 平方メートルに当たる雨滴の数を測定するのとよく似ています。
大手LED照明ブランドであるフルエンスの農学者、テイラー・カーク氏も、パターソン氏とアンカー氏の指摘に同意した。理想的な範囲は40～50 DLIで、これは場所によって約500～1,000 PPFDに相当するとカーク氏は指摘した。彼らの見解に同調し、カーク氏はこれらの数値を達成することは重要であるものの、照明システムの真の効率は、反射鏡と光学系が樹冠全体に光子をどれだけ均等に分散させるかにも左右されると強調した。
照明器具のショッピング
LEDの選択肢があまりにも多様で、まるで星座を見つめているような気分になります。何千もの光点が点在し、その区別が困難です。ハードウェアの仕様、消費電力、配線、耐候性、さらにはマイクロチップのコンポーネントなど、さまざまな要素を考慮すると、栽培に最適な構成をどのように決めればよいでしょうか？
顧客サービス、部品の品質、そして温室の天井補助照明用に特別に設計された直線型ライトは、パターソンにとって頼りになる選択肢です。Green Horizonsは、植物の成長や開花に合わせて、白色、青色、赤色の光を個別に調整できるデュアルチャンネルスペクトルコントロールを備えています。
これらのライトは影の影響を抑え、均一なPPFDマップを実現します。「白、青、赤を制御するために、固定スペクトルではなくデュアルチャンネルで、最高の均一性を実現できるライトを選んでいます」とパターソン氏は述べました。
SANlightのCEO、アンカー氏は、栽培業者はダイオードに関するオンライン上の終わりのない議論に惑わされるべきではないと付け加えた。技術は実際には毎月変わるものではなく、今日の最高のチップは2年前とほとんど変わっていないのだ。
アンカー氏は、最も重要なのはチップの種類とターゲットスペクトルのマッチングだと強調しました。「白色光の場合、0.2ワット程度で駆動する中出力LEDが最も優れた性能を発揮しますが、赤色光の場合は高出力LEDの方が優れています。そのため、ほとんどのプロ仕様の照明器具では、白色の中出力LEDと赤色の高出力LEDを組み合わせています」とアンカー氏は指摘しました。
反射板の材質も性能に大きな影響を与えます。LEDパッケージ内部では光が全方向に放射されるため、内部反射板が重要な役割を果たします。Ankerは、安価なプラスチック製の反射板は効率が悪く、銀製の反射板は性能は優れていますが、湿気や硫黄の影響で劣化すると警告しています。
対照的に、酸化チタン反射板は最も安定しており、長持ちするため、ゴールドスタンダードとなっています。
Anker によれば、「現在、このリフレクタータイプの中出力 LED を製造しているのは、Samsung (LM301H、LM301 EVO)、Seoul Semiconductor (3030C シリーズ)、Osram など、ほんの一握りの企業だけです。」
しかし、アンカー氏が注意を促したように、「Samsung」と謳われているダイオードのすべてがハイエンド製品というわけではない。Samsungは効率レベルが異なる数百種類のモデルを製造している。「赤色光に関しては、オスラムがOslon Square Gen 6+シリーズで長年業界をリードしており、これは高出力赤色LEDのベンチマークであり続けています」とアンカー氏は述べた。
一方、カーク氏は照明器具の購入者に対し、高圧洗浄に耐え、高熱に耐え、温室内での使用を最大限にするダイナミックな器具を備え、一貫した顧客サービスを提供している照明器具を探すようアドバイスしている。
インターキャノピー照明
光が増えることは決して悪いことではないので、混合照明による大麻栽培では、太陽光が当たらない場所、つまりキャノピーの下に照明を設置しています。しかし、これは本当に効果があるのでしょうか？それとも、蕾の間に宇宙船が浮かんでいるように見えるから、InstagramやTikTokで大流行しているだけなのでしょうか？
パターソン氏にとって、樹冠の下の照明は、頭上の照明では届かない部分にまで届き、下側の芽の生成を刺激して、より大きく密に成長させることで、頭上の照明を補うものとなる。
さらに、インターキャノピーライトは、頻繁な剪定や余分な労力を削減し、生産時間を短縮します。言い換えれば、自然に最も光を浴びる上部の塊である「A芽」と、通常は密度が低く成長する小さく低い花である「B芽」の比率を改善するのに役立ちます。
「インナーキャノピー照明のメリットは、AとBの比率を高め、上部からの光が届かないキャノピー内の花のサイズと成熟度を高めることです。インナーキャノピー照明は下部のつぼみの品質を高め、インナーキャノピー照明を使用することで、約25%多くのつぼみを成長させることができます」とパターソン氏は言います。
この技術は収益に直接的な乗数効果をもたらします。Aグレードのつぼみは1ポンドあたり750ドルにも達する一方、小さめのBグレードのつぼみは1ポンドあたり200ドル近くで売れます。低グレードのつぼみの品質を向上させることで、生産者は屋内栽培の花卉市場を効果的に下回り、屋内栽培品質のAグレードの花を、わずかなコストとほぼ半分の時間で生産できるようになります。
カーク氏はまた、インターキャノピーライトの持続可能性の利点についても強調しました。「太陽光の寄与を考慮した上で必要なものだけを使用するため、特定の地域に存在する自然と共存していることになります。光合成には、光エネルギーが葉に吸収され、他の組織へと運ばれて成長を促すという、供給源と吸収源の関係があります」とカーク氏は指摘しました。
「樹冠の影になっている部分に光を当てることで、通常は光合成が起こらない場所で光合成を最大限に高め、つぼみを大きくすることができます。つまり、抽出液などの副産物として使われるのではなく、より多くの花が棚に並ぶようになるということです。」
高圧ナトリウムランプ vs. LED
温室業界では、長年議論が続いています。栽培者は従来の高圧ナトリウム（HPS）ランプやメタルハライドランプに頼るべきか、それともLEDに移行すべきか？開花にはどちらが適しているのでしょうか？旧式のランプの方が必ずしも優れているのでしょうか？
Anker社によると、答えは具体的な指標「マイクロモル/ジュール」を見れば明らかです。マイクロモル/ジュール（µmol/J）は効率を表す指標で、照明器具が消費電力1ジュールあたり、光合成に有用な光子（マイクロモル単位）をどれだけ生成するかを示します。言い換えれば、消費エネルギー1単位あたり、どれだけの利用可能な光が得られるかということです。
彼の説明によると、シングルエンド HPS (一般的な「ねじ込み式」電球) は電球単体で約 1.7 µmol/J の効率を実現しますが、バラストや反射器による損失を考慮すると、実際のシステム効率は約 1.3～1.4 µmol/J に低下します。
例えば、1,000ワットのシングルエンドHPSは、通常、壁面で約1,100ワットの電力を消費し、約1,430µmol/sのPPF（光出力関数）を出力します。ダブルエンドHPSはより優れた性能を発揮し、システム効率は約1.8µmol/J、同じ消費電力で出力は1,980～2,000µmol/sに近づきます。それでも、どちらも最新のLEDシステムに比べると効率は大幅に劣ります。
対照的に、高効率LED照明器具は約2.7µmol/Jで動作し、温室に最適化されたスペクトルでは3.0µmol/Jを超えることもあります。これはシングルエンドHPSのほぼ2倍の効率であり、栽培者は同じPPFDを約半分のエネルギーコストで達成できることを意味します。
もう一つの重要な違いは熱力学にあります。HPSの入力電力の約30%が光となり、大部分は放射熱に変換されて植物の葉を直接温め、残りは対流熱として拡散します。
「LEDもすべてのエネルギーを光に変換し、最終的には熱に変換しますが、樹冠に届く放射熱ははるかに少なくなります。その代わりに、器具自体に多くの熱が蓄積されますが、これは空気の流れや温室の構造で管理できます。栽培者にとって、この変化は全体的な熱負荷は同じでも、その分布、そして植物の葉への影響が大きく異なることを意味します」とアンカー氏は指摘しました。
HPSをLEDに置き換える
アンカー氏は、LED は器具での対流熱を増加させ、樹冠への放射熱を大幅に減少させ、それが葉の温度の挙動を変えると指摘した。
この違いは、植物の反応と環境制御の両方に重要です。HPSを1対1のワット数でLEDに置き換えると、LEDの効率が高いため、キャノピーは実際にはPPFDのほぼ2倍の光子を受け取ります。この余分な光子は葉を温めるため、放射熱が低いにもかかわらず、LEDの下では葉の温度がさらに高くなる可能性があります。
しかし、省エネが目的であれば、アプローチは変わります。例えば、500µmol/m²/sのHPS照明を500µmol/m²/sのLEDに置き換えると、必要なLED電力は約500ワットとなり、エネルギーはほぼ半分になります。
このシナリオでは、総熱負荷が減少し、葉温が低下する可能性があります。この低下は生育初期に最も顕著に現れ、葉温不足はカルシウム吸収障害などの問題につながる可能性があります。
決まったレシピはありません
完全に屋内で栽培された花と区別がつかないこれらの温室栽培のつぼみは、混合光栽培が定着し、状況を変えつつあることを証明しています。
パターソン氏、アンカー氏、そしてカーク氏は、万能の光のレシピは存在しないという点で意見が一致しました。鍵となるのは、作物と場所に合ったスペクトルを作り出すことです。太陽光が既に大きな役割を果たしているため、補助的な照明器具はより正確に調整し、より控えめに使用することができます。この組み合わせにより、室内で育てられる高品質な花を、わずかなコストで実現できるのです。
しかし、照明は全体像の一部に過ぎません。制御環境温室は、一連の効率化対策によってコストを削減します。空調設備への依存度の低減、エネルギー消費量の多いチラーの代わりに蒸発冷却を採用、流出水の回収と再循環、節水型灌漑システム、自動遮光、スマート換気、CO₂濃縮、精密施肥灌漑、総合的病害虫管理、そして気候対応型制御などです。これらの技術を組み合わせることで、収量を向上させながら経費を削減します。
コーチェラ・バレーで効果的な方法は北欧と同じではありませんし、日光と補助剤のバランスも季節や品種によって常に変化します。しかし、パターンは明らかです。温室は太陽光とテクノロジーをよりスマートかつ効率的に組み合わせることで、大麻の価格を下げています。
その結果、収穫量の増加だけでなく、屋内と屋外という従来の区分を曖昧にする一貫した品質も得られます。
Reference :
