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【2021年版】葉緑素計 メーカー2社一覧

葉緑素計のメーカー2社を一覧でご紹介します。まずは使用用途や原理についてご説明します。


目次


葉緑素計とは

葉緑素計とは、簡便かつ非破壊的に葉緑素の濃度を推定する機器です。

現代農業において、収量増加、環境保全、コスト削減は重要な課題であり、そのためには適切な窒素施肥が必要とされています。窒素施肥を適切に行うためには、作物の栄養状態を把握する必要があります。

葉緑素は植物の光合成を担う色素で、一般に窒素含量が多くなると増加する性質があり、葉の緑色も濃くなります。したがって、葉緑素濃度を測定することで作物の栄養状態を知ることが可能です。

葉緑素計の使用用途

葉緑素計は、稲(水稲)の圃場管理のために、「土壌・作物体分析機器開発事業(SPAD;Soil & Plant Analyzer Development)」において開発されました。

葉の幅が2mm以上あり、測定部で挟める厚さの生葉で、透過光量があれば測定可能なため、農作物全般に使うことができます。測定可能な植物は、稲をはじめとした穀類や綿花、野菜・果物などのほか、観葉植物や緑化樹木など、多岐にわたります。

携帯可能なサイズなので、圃場で生きたままの作物の葉を直接測定し、品質向上や収量増加のための施肥管理に活用されています。 

葉緑素計の原理

葉緑素の光の吸収のピークは、一般に、400nm~500nmの青色域と600nm~700nmの赤色域にありますが、カロチノイド色素など他の色素の吸収波長も青色域にあり、ピークが重なります。一方、700nm以上の赤外領域の光は、どの色素にもほとんど吸収されません。

これを利用して、ピーク波長が650nm付近の赤色領域の光と、940nm付近の赤外領域の光を試料に交互に当てることで、光学濃度の差が測定できます。光学濃度は、光が吸収されて減少する度合いを対数で示した数値です。
葉緑素計の発光部には、ピーク波長が650nm付近の赤色域のLEDと940nm付近の赤外領域のLEDの2つの光源が内蔵されていて、試料を透過した光は受光素子で電気に変換されます(光電変換)。測定された光学濃度の差をもとに、赤色域のLEDからの光が吸収される度合いを示す数値「SPAD値」を求めて表示します。

SPAD値は、葉身の葉緑素濃度と強い線形の相関があることが確認されているので、試料中の葉緑素濃度の指標とすることができます。SPAD値の名称は、前述の土壌・作物体分析機器開発事業(SPAD)に由来します。 

葉緑素計の使い方における注意点

葉緑素計は、とても簡単に葉緑素の量を測定することが出来ますが、測定できる葉のサイズには制限があります。葉の面積が縦2 mm、横3 mmよりも小さい場合は測定ができません。測定可能な葉の厚みは1.2 mmまでであるため、葉に厚みがある植物は測定できません。また、葉脈が多い葉は、場所によって数値がバラつくため、複数箇所を測定し、それらの平均値を用いることが推奨されています。

葉に含まれる葉緑素量の測り方は、葉緑素計以外ですと、葉緑素を薬品により抽出して、分光光度計で測定する方法があります。この場合、抽出したい葉緑素がどこに含まれるかによって方法が異なります。抽出に使う薬品は、アセトンやメタノール、ジメチルホルムアミドがあります。葉をそのまま使用してクロロフィルを抽出する場合は、ジメチルホルムアミドを使用します。これらの測定方法の場合、必要に応じて葉を細かく刻む作業や、一定期間薬品に浸す作業を行います。そのため、葉などのサンプルは、樹木や植物体から葉を採取し、葉緑素の測定のみに使用することになります。そのため、これらの方法と比較すると、葉緑素計は「非破壊的」に葉緑素を測定できるといえます。

葉緑素計の活用事例

葉緑素計は農業において幅広く利用されています。畑や水田に生育している植物体をそのまま測定できるため、収穫や追肥のタイミングの判断に活用されています。例えば、植物体の窒素含有量と葉緑素の含有量の相関関係を利用して、稲の栄養状態を把握するために葉緑素計を活用しています。このように、これまでサンプルを採取し、前処理をした上で分析にかけなければ分からなかった値が、現場で簡単にで知ることができるようになりました。また、代表的な葉緑素(クロロフィル)を測るだけではなく、β-カロテン含量を測定することにも活用されています。ウシの飼料となるイネを栄養価が高い時期に収穫し、与えることで効率的な肥育管理に役立たせています。これまで、目視などといった個人の判断に頼っていた部分を、数値的に、より客観的に行うことができます。

参考文献
http://ffpsc.agr.kyushu-u.ac.jp/kfs/kfr/62/bin090702221358009.pdf
https://www.jstage.jst.go.jp/article/cssjchugoku/32/0/32_KJ00002444042/_pdf
https://ocw.kyoto-u.ac.jp/ja/faculty-of-agriculture-jp/010-001/pdf/1.pdf
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jsprs/50/1/50_1_34/_pdf/-char/ja
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jcs1927/32/2/32_2_157/_article/-char/ja
https://www.jstage.jst.go.jp/article/itej/68/1/68_63/_pdf
https://jspp.org/hiroba/q_and_a/detail.html?id=4359&key=&target= 
https://www.pref.chiba.lg.jp/ninaite/network/field-h24/chiku1206.html
https://aimg.as-1.co.jp/c/2/8875/01/61/0288750160manuals.pdf?v=9c5daf0bf8fed7e2ae8cf7685a171a0c0f7cb740
https://www.konicaminolta.jp/about/csr/environment/communication/ecopro/pdf/repo2011_spad502plus.pdf

葉緑素計のメーカー情報

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