異なるスペクトル組成の補助照明が施設栽培トマトの生長、果実の発育および品質形成に与える影響

日照が乏しい季節に明るくなるトマト

トマトは日光を好みますが、特に中国南西部の貴州省のような地域では、曇りや薄明が続くことが多く、多くの温室が長期にわたる日照不足に直面しています。本研究は、実用的な疑問に答えます――自然光が不足する状況で、選択した色のLED照明はトマトの生長を促し、成熟を早め、味や栄養を向上させることができるか。複数の色の組み合わせを試すことで、研究者らはレシピのように光を調整することで収量や風味、栄養価を高められることを示しています。

なぜ補助光が重要か

現代の温室栽培では温度、水、栄養を制御できますが、光は確保が難しい要素です。貴州では冬や春の日照時間が全国平均を大きく下回り、トマトのような日光を好む作物にとって慢性的な「光不足」を生みます。研究チームはプラスチック温室でトマトを栽培し、補助光を与えない群と、1日6時間のLEDによる「日延べ」照明を行う群を比較しました。すべてのLED処理は光合成を促すことが知られている基本の赤–青ミックスを共有し、そこに追加で赤、青、緑、遠赤、または紫外線Aのいずれかを加えました。この構成により、補助光が有効かどうかだけでなく、生産目標に応じてどの色の組み合わせが最適かを評価できました。

光のレシピはどのように試されたか

研究者はすべての処理で同一のトマト品種、同じ鉢、用土配合、肥料、剪定方法を使用し、光条件のみを変えました。LEDは植株の頂部のすぐ上に吊るされ、成長に合わせて位置を調整して一定の距離を保ち、均一な光投与量を確保しました。数週間にわたり、植株の高さ、茎の太さ、葉の大きさ、葉の緑色度を測定しました。果実が形成・成熟する過程では、色づきの速さや完熟までの進行を追跡しました。主要な生育段階で収穫重量を量り、サイズ別に果実数をカウントし、糖、酸、ビタミンC、タンパク質、アミノ酸、リコピン（赤色色素）、総フェノールなど風味や栄養に関係する化合物を分析しました。

成長と収量に起きたこと

補助光を与えた全ての処理で、光を与えなかった群よりも優れた結果が得られました：より旺盛に成長し、早く熟し、収量が増加しました。しかし、追加した光の色によって詳細は異なりました。赤色光を基本の赤–青に重ねると、大果の数と1株当たりの収量が最も多くなり、基本の赤–青処理を上回りました。緑色光の追加は平均果重を最も高め、収量も有意に増加させました。青色光の追加は茎を太くし葉の緑色を深め、光合成系が強化された兆候を示しました。遠赤と紫外線Aは早期の生長促進や形態変化を促しましたが、収量の増加は追加の赤や緑ほど大きくはありませんでした。

光の色が味と栄養に与えた影響

スペクトルは果実内部の成分にも影響を与えました。着色に関しては、すべての有色光処理がリコピンの蓄積を加速し、自然光のみの条件よりも果実をより赤く、強い色合いにしました。特に緑色光の追加はリコピンを促進し、成熟後期にタンパク質、アミノ酸、フェノール化合物を増加させるとともに、より豊かな風味に関連する高い糖酸比をもたらしました。青色光の追加はビタミンCと可溶性タンパク質を優位にし、遠赤光は糖と酸のバランスを強化し皮の赤や黄の色調を高めました。紫外線Aは発育末期に一時的に植物の伸長を促し、可溶性タンパク質、糖、有機酸を増加させました。対照的に、追加色のない赤–青のみの処理は成熟末期に特定の栄養成分を抑制する場合があり、トマトが光質の微妙な違いに敏感であることを示しています。

栽培者にとっての意味

一般向けの結論は明快です：日照が不足する場合、適切なLEDの色の組み合わせはトマトを単に生存させるだけでなく、収穫量、果実の大きさ、着色の速さ、甘みや酸味、栄養価を左右します。最大収量と大果を目指すなら追加の赤色光が最適です。色や風味、重量のある果実を求めるなら追加の緑色光が理想的です。青、遠赤、紫外線Aはそれぞれ品質に関する異なる調整効果をもたらします。著者らは、温室栽培者が光を調整可能な要素として扱い、地域の気象や市場の需要に合わせて特定の色ブレンドを選ぶことを提案しており、今後は光の色と光量の役割を分離して検討し、より多くのトマト品種にこれらの“レシピ”を適用する研究が必要だと結んでいます。

引用: Sun, D., Ma, C., Liu, X. et al. Effects of supplementary lighting with different spectral compositions on plant growth, fruit development, and quality formation of facility-grown tomatoes. Sci Rep 16, 10737 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44021-6

キーワード: 温室トマト, LED照明, 光スペクトル, 果実品質, 制御環境農業