著者の所属・活動拠点の国は、イタリア、スウェーデンです。

掲載誌：Agronomy

ライセンス: CC BY 4.0　対象: 公開論文　確認元: 論文PDF

研究の目的

縦型農場は、屋内で栽培棚を何段も積み重ね、LED照明や空調で環境を管理しながら作物を育てる方式です。論文によると、現在の縦型農場で育てられているのは、小型で成長が速いレタスなどの葉物野菜やハーブがほとんどです。トマトのような果菜類や穀物まで広げられるかは、まだ分かっていません。また、電力消費の大きさ、特に照明の電力が普及の大きな障害になっています。

研究チームは、葉物とハーブに加えて果菜類と穀物も同じ条件で育て、収量、資源を使う効率、エネルギー需要を比較しました。どの作物が屋内の多段栽培に向いているかを、数値で示すことが目的です。

何を、どのように調べたか

実験は、ボローニャ大学の実験用縦型農場「AlmaVFarm」で行われました。対象は、レタス、ルッコラ、バジル、矮性（背丈の低い品種の）トマト、矮性トウモロコシの5作物です。いずれも、泥炭とバーミキュライトを混ぜた培地で育てました。水耕システムは、養液を定期的に満たしては抜く方式です。作物ごとに4反復で栽培しました。葉物とトマトは間隔50cmの3段棚で、背が高くなるトウモロコシは間隔75cmの2段棚で育てています。

作物によって好む環境は異なりえますが、比べやすくするため、全作物を同じ環境で育てました。気温は昼24℃・夜21℃、CO2濃度は850ppmです。照明は赤と青を3対1で組み合わせたLEDで、1日16時間当てました。

研究チームは、収穫物の生重量（収穫したままの重さ）と乾燥重量を測りました。売り物になる部分として数えたのは、葉物では地上部、トマトでは熟した果実、トウモロコシでは子実です。あわせて、葉の気孔の開き具合、蒸散量、CO2を取り込む速さ（光合成速度）、葉緑素量の目安も測定しました。

5作物は形も生育期間も大きく異なるため、生育データそのものは統計的に比べていません。代わりに、作物の違いを越えて比べられる指標を計算しました。たとえば、消費電力1kWhあたりの収量（エネルギー利用効率）、照明電力1kWhあたりの収量、床面積1m²あたりの年間収量（土地利用効率）、栽培空間1m³あたりの年間収量（容積利用効率）です。これらの指標を作物どうしで統計的に比較しました。

主な報告結果

年間の可販収量（売り物になる収量の年換算値）が最も多かったのはレタスで、1m²あたり73.2kgでした。バジルは47.6kg、ルッコラは39.4kg、トマトは21.7kgでした。トウモロコシは1.56kgで、論文はレタスより98%少ないと報告しています。

エネルギー利用効率でもレタスが最も高く、消費電力1kWhあたり46.7gでした。これはトマトの3.5倍、トウモロコシの58倍にあたります。ルッコラやバジルと比べても最大1.8倍でした。レタス栽培の年間消費電力は1m²あたり1566kWhで、そのうち58%が照明でした。照明電力だけで見た効率は1kWhあたり80.68gです。

空間の使い方の効率でもレタスが優れていました。床面積あたりの年間収量は、レタスが1m²あたり65kg、トウモロコシが0.9kgで、約72倍の差がありました。栽培空間あたりでは、レタスが1m³あたり24.5kg、バジルが15.9kg、ルッコラが13.2kg、トマトが7.27kg、トウモロコシが0.35kgでした。研究チームは、この差の一因として、トウモロコシは矮性品種でもレタスの約1.5倍の高さが必要なことを挙げています。

バジルは株の密度がレタスやルッコラより約40%低いにもかかわらず、乾燥重量で見た1日あたりの生産量が1m²あたり平均11gでした。これはレタスの約1.6倍、ルッコラの約1.4倍です。トウモロコシの乾物生産量は1m²あたり1日3.5gで、水耕栽培の小麦で過去に報告された値より低くなりました。

生理的な測定では、トウモロコシの気孔の開きと光合成速度が5作物の中で最も低くなりました。研究チームは、その理由について、測定した時期にまだ光合成機能が十分発達していなかったためと考えています。一方で蒸散量はごく少なく、研究チームはここから、水を節約しながら炭素を取り込む性質がうかがえるとしています。

この報告が示すこと

研究チームは、短期間で収穫を繰り返す縦型農場では、レタスが生産性の基準になると位置づけています。バジルは付加価値の高い生産に可能性があるとし、ルッコラにも一定の可能性があるとしています。トマトとトウモロコシについては、商業的に成り立つまでに品種改良や栽培技術の最適化が必要だと結論づけました。とくにトウモロコシは、大規模な商業生産よりも、特定の形質に焦点を当てた育種に向くとしています。作物間で生産性が違った背景として、論文は光合成能力、葉緑素量、水の使い方の違いを挙げています。

論文は、共通の効率指標を使ったことで、性質の大きく異なる作物どうしを比較できたとしています。

限界も述べられています。全作物に同じ標準化した養液を使ったため、トマトの最大収量を過小評価した可能性があり、トウモロコシについてもその可能性があるとしています。また、実験施設は通路や研究用の空間が広いため、床面積あたりの効率は商業施設より低く出ます。研究チームの試算では、スウェーデンの商業施設並みに栽培面積を確保した場合、レタスの床面積あたりの年間収量は1m²あたり約256kgになります。

原著論文の著者・所属：Vivek Jadhav（DISTAL—Department of Agricultural and Food Science, Alma Mater Studiorum—University of Bologna, Viale Giuseppe Fanin 44, 40127 Bologna, Italy）、Afsaneh Nematpour（DISTAL—Department of Agricultural and Food Science, Alma Mater Studiorum—University of Bologna, Viale Giuseppe Fanin 44, 40127 Bologna, Italy）、Giuseppina Pennisi（DISTAL—Department of Agricultural and Food Science, Alma Mater Studiorum—University of Bologna, Viale Giuseppe Fanin 44, 40127 Bologna, Italy）、Alessandro Pistillo（DISTAL—Department of Agricultural and Food Science, Alma Mater Studiorum—University of Bologna, Viale Giuseppe Fanin 44, 40127 Bologna, Italy）、Laura Carotti（DISTAL—Department of Agricultural and Food Science, Alma Mater Studiorum—University of Bologna, Viale Giuseppe Fanin 44, 40127 Bologna, Italy）、Alberto Tassinari（DISTAL—Department of Agricultural and Food Science, Alma Mater Studiorum—University of Bologna, Viale Giuseppe Fanin 44, 40127 Bologna, Italy）、Marco Ghio（Germina S.r.l., Via di Brera 2, 16121 Genova, Italy）、Silvio Salvi（DISTAL—Department of Agricultural and Food Science, Alma Mater Studiorum—University of Bologna, Viale Giuseppe Fanin 44, 40127 Bologna, Italy）、Michael Martin（IVL Swedish Environmental Research Institute, Valhallavägen 81, 114 28 Stockholm, Sweden; KTH-SEED—Department of Sustainable Development, Environmental Science and Engineering, KTH Royal Institute of Technology, Teknikringen 10b, 114 28 Stockholm, Sweden）、Giorgio Gianquinto（DISTAL—Department of Agricultural and Food Science, Alma Mater Studiorum—University of Bologna, Viale Giuseppe Fanin 44, 40127 Bologna, Italy）、Francesco Orsini（DISTAL—Department of Agricultural and Food Science, Alma Mater Studiorum—University of Bologna, Viale Giuseppe Fanin 44, 40127 Bologna, Italy）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Vivek Jadhav, Afsaneh Nematpour, Giuseppina Pennisi, et al. Unveiling the Productivity Potential of Vertical Farming Through Diverse Crop Cultivation: An Empirical Analysis. Agronomy（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-03. DOI: 10.3390/agronomy16171700. 原著ライセンス：CC BY.