日本主導：この研究は、筆頭著者・責任著者、または著者の主要所属が日本の研究機関である研究です。

掲載誌：Sustainable Energy Research

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

日本は2030年までに、電源構成に占める再生可能エネルギーの割合を36〜38%に高める目標を掲げています。太陽光発電を広げるには設置場所が必要で、広い面積を持つ農地が有力な候補です。ただし、農地にパネルを並べると作物の収量が落ち、食料安全保障を損なうおそれがあります。その対策として、同じ土地で作物栽培と太陽光発電を両立させる「営農型太陽光発電（アグリボルタイクス）」があります。日本では2013年の農地法改正により、作物の収量減少が20%以内であることを条件に、農地への発電設備の設置が認められました。

研究チームが着目したのは、日本で古くから親しまれてきたサトイモです。サトイモは日陰に強い一方で高温に弱く、パネルがつくる日陰との相性が良いと考えられます。研究チームはこれに加えて、表と裏の両面で発電できる「両面受光型」パネルと、地面に敷く反射シートの組み合わせを考えました。シートで跳ね返った光をパネルの裏面で受けて発電量を増やし、同時にシートで地温を下げる効果も期待したものです。こうした組み合わせを実験で確かめた研究は少ないといいます。そこで、この方式が作物の収量と発電量の両方にどのような相乗効果をもたらし、どのようなトレードオフ（一方を得ると他方が損なわれる関係）があるのかを明らかにすることを目的としました。

何を、どのように調べたか

実験は東京大学の、西東京市にある試験圃場で行われました。圃場の広さは幅14m、長さ18mで、土壌は関東ロームと呼ばれる火山灰土です。栽培したのは東日本で広く作られている早生品種の「土垂（どだれ）」で、2021年、2023年、2025年の3回、それぞれ4〜5月に植え付け、11月に収穫しました。

実際の太陽光パネルの代わりに、黒く塗った木の板を設置して日陰をつくりました。条件は、地面のうちパネルに覆われる割合（地表被覆率、GCR）で分けています。大きなパネルの区画は29%、小さなパネルの区画は14%、パネルのない区画は0%です。これに、地面に反射シートを敷くか、通常の農業用マルチ（地面を覆うシート）を使うかの違いを組み合わせて比べました。

栽培期間中は、植物が光合成に使える光の量（光合成有効光量子束密度）、地温、気温を継続して測り、収穫後には収量や葉の面積などを調べました。発電量は実測ではなく、シミュレーションで見積もっています。収量と発電量をまとめて評価する指標には「土地等価比率（LER）」を用いました。LERは、パネルも反射シートもない区画を基準とした作物収量の比と、地面をすべてパネルで覆ったと仮定した場合を基準とした発電量の比を足し合わせた値です。収量にどの要因が関係しているかは、区画ごとのばらつきを考慮できる統計手法（線形混合効果モデル）で分析しました。

2021年と2023年の結果から、日陰以外の要因が収量に影響している可能性が浮かんだため、2025年には大きなパネルと小さなパネルの設置場所を入れ替えて検証しています。

主な報告結果

2021年と2023年の収量は、多い順に大きなパネルの区画（GCR29%）、パネルなしの区画、小さなパネルの区画（GCR14%）でした。ところが、パネルの位置を入れ替えた2025年には、小さなパネルの区画、パネルなし、大きなパネルの区画の順になりました。研究チームはこの結果から、日陰以外の要因も収量に影響していると判断しました。収量が最も低かった区画は、平均地温は他と変わらないものの、真夏に高い地温が長く続いていました。この区画は他より粘土分がやや多く、高温になりやすい土壌でした。そのため、以降の主な分析ではこの区画のデータを除いています。

パネルを置くと作物に届く光は減り、パネルが大きいほど減り方も大きくなりました。それでも日陰に強いサトイモでは、パネルの日陰が収量にプラスに働いたと報告されています。反射シートを敷くと収量が増え、特に親芋の重さが増えました。子芋の重さもおおむね増えましたが、減った例もありました。研究チームは、夏の極端に高い地温が収量を下げ、反射シートは夏の地温を下げることで収量を増やしたと結論づけています。パネル自体も、地温を下げることで収量にプラスに働きうるとしています。

統計分析では、パネルの被覆率と栽培年が収量と有意に関係し、反射シートの効果の大きさは年によって異なりました。反射シートの有無そのものの効果は、分析の前提の置き方によって有意かどうかが変わるため、慎重に解釈したとしています。2021年と2023年について、GCR0%・29%と反射シートの有無を組み合わせた4条件を比べると、パネルなし・反射シートなしの条件は他の3条件より有意に収量が低くなりました。一方、2025年の反射シートなしでのGCR14%と0%の比較では、有意な差はみられませんでした。

収量は、光合成量を左右する葉の面積と正の相関がありました。反射シートがない場合、葉の面積はGCR29%で最大となり、日陰への適応がうかがえました。全収穫量に占める食べられる部分の割合はどの条件でも0.8〜0.9で、反射シートやパネルの大きさによってこの割合が高まった証拠は得られませんでした。

発電については、大きなパネルの場合、裏面での発電量が表面の約20%と見積もられました。土地等価比率はGCR29%の区画で1.0を上回り、同じGCR29%で反射シートを敷くと、2021年には1.65から2.12へ、2023年には1.90から1.94へ上がりました。GCR14%の区画でも、2025年に1.42となりました。

この報告が示すこと

研究チームは、反射シートを組み合わせた営農型太陽光発電によるサトイモ栽培を、作物と電気を持続的に生産できる有望な方式だと結論づけ、サトイモはこうした方式に適した作物だと考えられる、としています。

一方で、研究チームはいくつかの限界も挙げています。実験では本物の太陽光パネルではなく木の板を使っており、土地等価比率は実測ではなくシミュレーションに基づく推定値です。より確かな結論を得るには、実際に稼働する発電パネルで試験する必要があるとしています。また、結果は特定の品種・土壌・気候条件で得られたものです。反射シートの効果は光の反射だけによるものではなく、地温や水分保持の変化も含めた、通常のマルチとの差として表れたものです。反射光による葉の傷みなどは測定していません。年ごとの違いには天候の差だけでなく実験配置の変更も重なっているため、解釈には注意が必要だとしています。

普及に向けては費用も課題です。反射シートは通常のマルチの10倍以上の費用がかかり、両面受光型パネルの設置費用も高くなります。研究チームは、地温低下による増収や裏面での発電増と合わせて、費用対効果を検討する必要があると述べています。

原著論文の著者・所属：Chun Ho Gun（Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo, Kashiwa, Japan）、Guray Glen Cruz（Graduate School of Frontier Sciences, The University of Tokyo, Kashiwa, Japan）、Makoto Suzuki（Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Japan）、Tetsuya Doi（Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Japan）、Yoshikuni Yoshida（Graduate School of Engineering, The University of Tokyo, 7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8656, Japan）、Akira Tani（Faculty of Food and Nutritional Sciences, University of Shizuoka, Shizuoka, Japan）

※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）：Chun Ho Gun, Guray Glen Cruz, Makoto Suzuki, et al. The synergistic effects of reflective sheets and photovoltaic panels in agrivoltaics: a study on taro. Sustainable Energy Research 2026-11-10. DOI: 10.1186/s40807-026-00289-w. 原著ライセンス：CC BY.