JP2019017350A - 植物育成システム、植物育成方法および植物育成システム用プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
このように、本発明に係る植物育成システムは、放射温度計を用いて葉面の温度を測定しているので、葉面における蒸散作用を極めて高い精度で捉えることができる。葉面における蒸散作用は、葉面の気孔の開閉と密接に関連しており、そして気孔の開閉は植物の光合成反応と密接に関連している。つまり、葉面における蒸散作用を精度よく捉えることにより、植物の光合成反応(光合成を行っているか否か)を精度よく捉えることができると言える。
すなわち、本発明に係る植物育成システムにおいて測定する葉温は、光合成反応と密接に関連する作用である蒸散作用を高い精度で反映している。そのため、植物の育成環境を制御して、このような葉温を制御することにより、実質的に、育成植物の光合成反応を高い精度で制御することができるのである。
これらの各種育成環境を、育成する植物の光合成速度を制御するパラメータ(光合成速度制御パラメータともいう)として適宜選択して制御することで、育成する植物の光合成速度をより厳密に制御することができ、明期および暗期における植物の葉温をより正確に制御することができる。その結果、植物の成長度をより高めることができる。
このような植物であれば、本発明に係る植物育成システムにより、暗期における植物の葉温を、明期における植物の葉温よりも高くすることで、育成期間における植物の成長度をより高めることができ、単位期間あたりの植物の収穫量をより増大することができる。
なお、本実施形態の植物Xは食用植物であり、具体的にはリーフレタスである。
以下、各構成について説明する。
具体的には、制御装置20は、CPU、メモリ、A/Dコンバータ等を備えたコンピュータであり、前記メモリの所定領域に格納されたプログラムに従ってCPUや周辺機器が協働することにより、図1に示すように、記憶部21、点灯制御部22、検知部23、葉温取得部24、演算部25および制御部26としての機能を発揮するように構成されたものである。
より具体的には、例えば光合成速度制御パラメータの変動値と、植物Xの葉温の変動値とをルックアップテーブルで記憶している態様を挙げることができる。また、各光合成速度制御パラメータの変動値を変数として、植物Xの変動値を算出する算出式を記憶している態様を挙げることができる。
本実施形態の点灯制御部22は、光照射装置14に対して、1日のうち午前6:00〜午後10:00の時間帯にのみ、照明を点灯する制御信号を送信するように構成されている。
当該差の値が0以上である場合には、さらに、当該差の値が予め設定した0より大きい所定の値(閾値ともいう)以上になるように、各種光合成速度制御パラメータの変動値(増減値)を決定する。当該差の値が、予め設定した所定の値以上である場合には、各種光合成速度制御パラメータの変動値(増減値)を0と決定する。
本実施形態では、育成室10内に供給する空気の温度、湿度、風量等の変動値(増減値)を含む制御信号を空調装置18に送信する。
次に、本実施形態に係る植物育成システム100のうち制御装置20の動作について、図2及び図3のフローチャートを参照して説明する。
検知部23が検知した明暗情報が暗期を示す場合、まず、葉温取得部24は、図2に示すように放射温度計12から葉温情報を取得する(ステップSd1)。葉温取得部24は、取得した葉温情報を、記憶部21および演算部25に送信する。
検知部23が検知した明暗情報が明期を示す場合、まず、葉温取得部24は、図3に示すように放射温度計12から葉温情報を取得する(ステップSl1)。葉温取得部24は、取得した葉温情報を、記憶部21および演算部25に送信する。
このように構成された本実施形態の植物育成システム100によれば、放射温度計を用いて植物Xの葉温を測定し、測定した葉温に基づいて空調装置18を制御することで、植物Xの育成期間の暗期の葉温の平均温度を、同期間における明期の葉温の平均温度以上にすることができる。
これにより、育成期間における植物Xの成長度を高めて、収穫量を増大することができる。
なお本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。
例えば、育成室10内に設けた照度センサ等のセンサにより取得される育成室10内の照度に基づいて、明期および暗期を検知するものであってもよい。このようなものであれば、育成室10内の照度が所定の値以上である場合には明期として検知し、所定の値未満である場合には暗期として検知してもよい。
あるいは、検知部23は、葉温取得部24が取得した葉温情報が示す葉温に基づいて、明期および暗期を検知するものであってもよい。このようなものである場合、葉温が所定の値以上変化したことにより、育成室10内の明期と暗期とが切り替わったことを検知するものであってもよい。
具体的には、養液槽16中のpHが設定範囲から外れた場合には、pH調整剤(アップ剤あるいはダウン剤)を添加して設定範囲に戻るように構成されるのが好ましい。
養液槽16中のECが設定値よりも低下した場合には、設定濃度の100倍程度の濃度の濃縮養液を添加することで、設定範囲に戻るように構成されるのが好ましい。
育成する植物として、食用植物であるリーフレタスの品種である“グリーンウェーブ”を用いた。人工光を用いた完全人工環境で水耕栽培が可能な育成チャンバーを4つ(チャンバーA〜D)用意し、各チャンバー内の設定温度を異なる温度にしてリーフレタスを1つずつ栽培し、これを9回実施した(すなわち、36個のリーフレタスを栽培した)。育成チャンバーA〜Dの設定温度は、1〜3回目は[A:15℃、B:20℃、C:25℃、D:30℃]とし、4〜9回目は[A:19℃、B:22℃、C:25℃、D:28℃]とした。
・養液の成分:大塚A処方(OATアグリオ株式会社)
・養液の濃度:EC 2.0±0.2dS/m
・養液のpH:5.5−6.5
・養液の温度:約20℃
・養液の流量:ポンプ流量 約1000リットル/時間
・供給する空気のCO2濃度:約400ppm
育成チャンバーA〜Dの設定温度を[A:15℃、B:20℃、C:25℃、D:30℃]とした場合における葉温の測定結果の一つを、図4に示す。
(チャンバー内設定温度と葉温との関係について)
図4に一例を示すように、育成チャンバーA〜Dの設定温度を[A:15℃、B:20℃、C:25℃、D:30℃]とした測定では、チャンバーAおよびDにおける葉温の変化の挙動と、チャンバーBおよびCにおける葉温の変化の挙動とは異なるものとなった。
具体的には、図4の四角の点線で囲んでいる部分に顕著に示されるように、チャンバーAおよびチャンバーDでは、明期から暗期に切り替わった直後に葉温が低下し、暗期から明期に切り替わった直後に葉温が上昇した。また、明期における葉温は、暗期における葉温よりも概ね高くなった。これに対して、チャンバーBおよびチャンバーCでは、明期から暗期に切り替わった直後に葉温が上昇し、暗期から明期に切り替わった直後に葉温が低下した。また、明期における葉温は、暗期における葉温よりも概ね低くなった。
同様の傾向は、育成チャンバーA〜Dの設定温度を[A:15℃、B:20℃、C:25℃、D:30℃]とした他の例においても見られた。
図5に示すように、昼夜間温度差が0℃以下であるリーフレタス、すなわち育成期間中の暗期の葉温の平均温度が明期の葉温の平均温度以上であるリーフレタスは、昼夜間温度差が0℃を超えるリーフレタス、すなわち育成期間中の暗期の葉温の平均温度が明期の葉温の平均温度未満であるリーフレタスと比較して、地上部生体重が総じて大きくなる傾向があることが分かった。
X・・・植物
10・・・育成室
12・・・放射温度計
20・・・制御装置
26・・・制御部
Claims (7)
- 明期と暗期とが交互に繰り返される育成環境下において植物を育成する植物育成システムであって、
前記植物の葉温を測定する放射温度計と、
前記測定した葉温に基づいて前記植物の育成環境を制御する制御部と
を備え、
前記制御部は、前記暗期の一部期間または全期間における前記葉温の平均温度が、前記明期の一部期間または全期間における前記葉温の平均温度以上となるように、前記植物の育成環境を制御することを特徴とする植物育成システム。 - 前記育成環境は、前記植物を育成する雰囲気の温度若しくは湿度、前記植物に供給される養液の成分、濃度、pH若しくは液温、前記植物に照射する光の照度若しくは波長、前記植物に供給される二酸化炭素の濃度若しくは供給量、又は前記植物に供給される風量から選択される一つまたは複数である、請求項1記載の植物育成システム。
- 前記植物はC3植物である請求項1又は2記載の植物育成システム。
- 前記植物は葉物野菜である請求項1〜3のいずれか記載の植物育成システム。
- 前記育成環境は前記植物を育成する雰囲気の温度であり、前記雰囲気の平均温度を19℃以上25℃以下に制御する請求項4記載の植物育成システム。
- 明期と暗期とが交互に繰り返される育成環境下において植物を育成する植物育成方法であって、
放射温度計を用いて前記植物の葉温を測定し、
前記暗期の一部期間または全期間における前記葉温の平均温度が、前記明期の一部期間または全期間における前記葉温の平均温度以上となるように、前記植物の育成環境を制御することを特徴とする植物育成方法。 - 植物の葉温を測定する放射温度計を備え、明期と暗期とが交互に繰り返される育成環境下において前記植物を育成する植物育成システムに用いられるものであって、
前記測定した葉温に基づき、前記暗期の一部期間または全期間における前記葉温の平均温度が、前記明期の一部期間または全期間における前記葉温の平均温度以上となるように、前記植物の育成環境を制御する制御部としての機能をコンピュータに発揮させることを特徴とする植物育成システム用プログラム。
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