JPWO2015093054A1 - Crop growth state determination method, growth method, crop growth device and plant factory - Google Patents
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Abstract
植物工場のような狭隘な空間においても、簡易な設備によって容易に作物の生育状況をリアルタイムで判別することができる作物の生育状態判別方法を提供する。本発明によれば、屋内に設置された定植板（１）に、間隔をおいて作物２の種または苗を定植し、定植板（１）の上方から人工光を照射して作物（２）を生育させつつ、これと併行して作物（２）の生育状態を判別するための方法であって、予め定植板（１）の上面（１ａ）を、光の反射率が作物２の反射率と異なるように形成するとともに、経時的に定植板（１）側に向けて照射光を照射し、その反射光の照度を測定してその経時変化を観察することにより、作物（２）の生育状態を判別する。Provided is a method for discriminating the growth state of a crop, which can easily discriminate the growth status of a crop in real time even in a narrow space such as a plant factory. According to the present invention, the seeds or seedlings of the crop 2 are planted at intervals on the indoor planting plate (1) installed indoors, and artificial light is irradiated from above the planting plate (1) to produce the crop (2). Is a method for discriminating the growth state of the crop (2) in parallel with the growth of the plant, wherein the top surface (1a) of the fixed planting plate (1) is previously reflected on the reflectance of the crop 2 Growth of crop (2) by irradiating irradiation light toward the fixed planting plate (1) over time, measuring the illuminance of the reflected light and observing the change over time Determine the state.
Description
本発明は、植物工場等の屋内において人工照明下で生育される作物の生育状態判別方法、生育方法並びに作物生育装置および植物工場に関するものである。 The present invention relates to a method for determining a growth state of a crop grown under artificial lighting indoors such as a plant factory, a growth method, a crop growth apparatus, and a plant factory.
近年、人工照明によって作物を計画的に育成する植物工場等が各所に設けられている。上記植物工場は、一般に、平板状の定植板を広範囲に敷設し、この定植板に所定間隔を置いて穴部を穿設して、当該穴部に通水性を有するとともに作物の根が入り込みやすい素材を充填し、各々の素材上に作物の苗等を定植して、水耕あるいは点滴によって養液を供給しつつ、上記定植板の上方に設けた照明装置から人工光を照射して上記作物を育成するものである。 In recent years, plant factories and the like that systematically grow crops by artificial lighting are provided in various places. In general, the plant factory lays a flat plate-planting plate over a wide area, and a hole is formed at a predetermined interval in the planting plate so that the hole has water permeability and the roots of the crop easily enter. Filling materials, planting crop seedlings etc. on each material, supplying nutrient solution by hydroponic or drip, and irradiating artificial light from the lighting device provided above the planting plate Nurturing
ところで、従来の上記植物工場においては、生育した作物の収穫時期を、勘や経験則あるいは播種からの時間管理のみによって決定していた。このため、上記作物の未成育や過生育によって、作物自体の生産品質の低下を招いたり、あるいは上記作物が生育し過ぎて光合成の効率が低下することにより生産性の非効率化を招いたりするという問題点があった。 By the way, in the said conventional plant factory, the harvest time of the grown crop was determined only by intuition, a rule of thumb, or time management from sowing. For this reason, the undergrowth and overgrowth of the crops cause a decrease in the production quality of the crops, or the crops grow too much and the efficiency of photosynthesis decreases, leading to inefficiency in productivity. There was a problem.
さらに、工場設備における養液の供給不良や人工光の照明不良等によって部分的な生育不足等が生じた場合にも、これにきめ細かく対応することが難しいために、計画的な栽培が行い難く、自動化を図るための障害となっていた。 Furthermore, even if partial growth shortages occur due to poor supply of nutrient solution in factory equipment or poor illumination of artificial light, etc., it is difficult to meticulously deal with this, so it is difficult to perform planned cultivation, It was an obstacle for automation.
一方、施設栽培等において、作物の生育や栽培状態を把握するための一指標として、葉面積指数（ＬＡＩ）が知られている。この葉面積指数は、もともと農耕地や森林内の植物群落等における一方向から見た単位面積当たりに重なる葉の面積の総和を示すものである。 On the other hand, the leaf area index (LAI) is known as an index for grasping the growth and cultivation state of crops in institutional cultivation and the like. This leaf area index originally represents the total sum of leaf areas per unit area as seen from one direction in arable land or plant communities in the forest.
そして、下記特許文献１においては、植物の一方の側に互いに波長が異なる第１光源および第２光源を配置し、上記植物に対して上記第１光源および第２光源とは反対側に当該第１光源および第２光源からの光によって照射される上記植物を撮影して、得られた撮影画像に基づいて、第１光源からの光の透過の度合いを示す第１透過量と、第２光源からの光の透過の度合いを示す第２透過量とを算出して、両者の差分量に基づいて上記葉面積指数（ＬＡＩ）を算出する葉面積指数計測システムが提案されている。
And in the following
上記葉面積指数計測システムによれば、例えば植物群落において、植物群の一方の側部に上記第１および第２光源を配置し、上記植物群を間に挟んだ水平方向の他側部に撮影手段を配置して、上記第１および第２光源からの光によって照射される植物群を撮影しつつ、第１および第２光源および撮影手段を植物群に沿って移動させることにより、当該植物群における葉面積指数を計測することができる。 According to the leaf area index measurement system, for example, in a plant community, the first and second light sources are arranged on one side of the plant group and photographed on the other side in the horizontal direction with the plant group interposed therebetween. By arranging the means and photographing the plant group irradiated with the light from the first and second light sources, the first and second light sources and the photographing means are moved along the plant group, thereby moving the plant group. The leaf area index in can be measured.
しかしながら、上記葉面積指数計測システムを用いて、上述した植物工場における植物の生育状況、すなわち葉の繁り方の変化を判別しようとすると、光源および撮影手段の一方を、植物の葉の上方に配置するとともに、他方を定植板と植物の葉との間の狭隘なスペースに配置して、定植板に沿って移動させる必要があり、現実的には実施することが困難である。 However, when using the above leaf area index measurement system to determine the growth status of the plant in the plant factory, that is, the change in leaf growth, one of the light source and the photographing means is arranged above the plant leaf. However, it is necessary to arrange the other side in a narrow space between the planting plate and the leaf of the plant and move it along the planting plate, which is difficult to implement in practice.
加えて、上記葉面積指数計測システムにおいては、撮影手段によって撮影した画像から輝度値を算出する機能、得られた輝度値を照度に変換する機能、および上記照度からＬＡＩを算出する機能、ならびにこれらの機能を実行する際に必要な各種のデータベースを具備する必要があり、システムが複雑であるとともに、ＬＡＩを計測するために要するコストが嵩むという問題点もある。 In addition, in the leaf area index measurement system, a function of calculating a luminance value from an image captured by the imaging unit, a function of converting the obtained luminance value into illuminance, a function of calculating LAI from the illuminance, and these It is necessary to provide various databases necessary for executing the function, and there are problems that the system is complicated and the cost required to measure the LAI increases.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、植物工場のような狭隘な空間においても、簡易な設備によって容易に作物の生育状況をリアルタイムで判別することができる作物の生育状態判別方法、生育方法並びに作物生育装置および植物工場を提供することを課題とするものである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and in a narrow space such as a plant factory, a growing state determination method for a crop that can easily determine the growing state of a crop in real time with simple equipment. It is an object of the present invention to provide a growing method, a crop growing apparatus, and a plant factory.
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、屋内に設置された定植板に、間隔をおいて作物の種、苗または菌床を定植し、上記作物を生育させつつ、これと併行して当該作物の生育状態を判別するための方法であって、予め上記定植板の上面を、光の反射率が上記作物の反射率と異なるように形成するとともに、経時的に上記定植板側に向けて照射光を照射し、その反射光の照度を測定してその経時変化を観察することにより、上記作物の生育状態を判別することを特徴とするものである。
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記反射光の照度を、２以上の照度計を用いて、各々の照度計の指向特性において測定感度が最も大きくなる方向と上記定植板とのなす角度が互いに異なる方向から測定することを特徴とするものである。
Further, the invention according to
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記照射光が、ＬＥＤから発せられる赤色光または青色光であることを特徴とするものである。
Furthermore, the invention described in
また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記定植板の上方から上記作物の生育用の人工光を照射するとともに、上記照射光は、上記作物の生育用の上記人工光であることを特徴とするものである。
In addition, in the invention according to
次いで、請求項５に記載の発明は、屋内に設置された定植板に、間隔をおいて作物の種、苗または菌床を定植し、上記定植板の上方から人工光を照射して上記作物を生育させるための方法であって、予め上記定植板の上面を上記作物と光の反射率が異なる色に形成するとともに、経時的に上記定植板側に向けて照射光を照射し、その反射光の照度を測定してその経時変化を観察することにより、上記作物の生育状態を判別し、収穫またはさらに生育を継続することを特徴とするものである。
Next, in the invention described in
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、上記照射光が、ＬＥＤから発せられる赤色光または青色光であることを特徴とするものである。
The invention according to
次いで、請求項７に記載の発明に係る作物育成装置は、間隔をおいて作物の種、苗または菌床が定植されるとともに上面の光の反射率が上記作物の反射率と異なる定植板と、この定植板の上方に配置されて上記作物を生育させる人工光を照射する照明装置と、上記定植板および上記作物から反射される反射光の照度を測定する照度計とを備えてなることを特徴とするものである。
Next, the crop growing device according to the invention described in
さらに、請求項８に記載の本発明に係る植物工場は、屋内に、請求項７に記載の作物生育装置が設置されていることを特徴とするものである。
Furthermore, the plant factory according to the present invention described in
請求項１〜８のいずれかに記載の発明において、定植板の上面と作物との光の反射率の差は、大きい程、反射光の照度の経時変化が大きくなって測定精度が向上するために、生育状態の判断が容易になる。このような観点から、上記反射率の差は、少なくとも５０％以上であることが望ましく、さらに７０％以上にすることがより好ましい。
In the invention according to any one of
請求項１〜８のいずれかに記載の発明においては、作物の苗を定植する定植板の上面を、上記作物と光の反射率が異なるように形成しているために、上記定植板に向けて照射光を照射した際の、作物からの反射と定植板からの反射の率の差によって、作物の生育の程度、例えば葉の大きさの変化の度合いが判る。すなわち、作物および定植板からの反射光の照度が、作物が生育することにより次第に大きくなって定植板の上面を覆い、作物間の間隔が狭くなるにしたがって変化する。したがって、上記定植板の上面を、作物よりも反射率が高くなるように形成しておけば、上記作物が大きくなるにつれて上記反射光の照度が経時的に低下してゆく。
In the invention according to any one of
したがって、上記定植板からの反射光の照度を経時的に計測し、その変化を観察することにより、作物の生育傾向を把握することができる。この結果、簡易な設備によって、上記作物の栽培状況あるいは収穫時期を容易に判断することができるとともに、特に生育の遅い区画が見出された場合には、早期にその原因の追究を行う等の不具合の検出およびその対応が可能になる。 Therefore, the growth tendency of the crop can be grasped by measuring the illuminance of the reflected light from the fixed planting plate over time and observing the change. As a result, it is possible to easily determine the cultivation status or harvest time of the above-mentioned crops with simple equipment, and in particular, when a slow-growing section is found, the cause can be investigated early. It is possible to detect and respond to defects.
ここで先ず、定植板に照射する照射光について説明すると、照射光に対する反射率の高い定植板を用いる場合には、当該照射光としては、作物からの反射が少ないもの程、作物の生育に伴う経時的な反射光の変化率を大きくすることができる。このため、請求項２に記載の発明のように、反射光を得るための照射光として、上記作物における吸収が多くて反射が少なく、かつ作物における光合成に使用される光を、前記照射光として用いることが好ましい。
First, the irradiation light irradiated on the planting plate will be described. When using a planting plate having a high reflectance with respect to the irradiation light, as the irradiation light has a smaller reflection from the crop, it accompanies the growth of the crop. The rate of change in reflected light over time can be increased. For this reason, as in the invention described in
また、上記照射光の光源としては、蛍光灯、白熱電球、ＬＥＤ、レーザー、ＣＣＬＦ（冷陰極管）、高圧水銀灯等の人工光の光源が好ましい。このような人工光は、自然光に比べて照度の変化が少ないため、作物の生長に起因する反射率の変化を測定することが容易となる。上記人工光のなかでも、ＬＥＤからの赤色光あるいは青色光は、本発明が対象とする植物工場等の屋内の施設において作物の生育のための人工光として用いられているために、請求項４に記載の発明のように、上記照射光として上記人工光を用いることができ、この結果設備の一層の簡易化を図ることが可能になる。 The light source for the irradiation light is preferably an artificial light source such as a fluorescent lamp, an incandescent lamp, an LED, a laser, a CCLF (cold cathode tube), or a high-pressure mercury lamp. Since such artificial light has less change in illuminance than natural light, it is easy to measure the change in reflectance caused by the growth of crops. Among the artificial light, red light or blue light from the LED is used as artificial light for growing a crop in an indoor facility such as a plant factory targeted by the present invention. As described above, the artificial light can be used as the irradiation light, and as a result, the facility can be further simplified.
ところで、上記定植板および作物からの反射光を一方向から測定する場合には、作物の生育を２次元（面積）の変化として捉えることができる。さらに、上記定植板および作物からの反射光を２以上の照度計を用いて、各々の照度計の指向特性において測定感度が最も大きくなる方向と上記定植板とのなす角度が互いに異なる方向から測定してもよい。例えば、作物の生育が進み隣接して定植された作物同士の一部が接触又は重複した後、第１の照射計から測定した反射光の照度変化が極めて小さくなった場合においても、第２の照射計により第１の照度計とは異なる角度からの照度変化を測定することができるため、第１および第２の照度計が計測する照度変化を総合して判断することにより、作物の生育状況をより高い精度で計測することができる。 By the way, when the reflected light from the fixed planting board and the crop is measured from one direction, the growth of the crop can be regarded as a two-dimensional (area) change. Furthermore, the reflected light from the planting plate and the crop is measured from two or more illuminometers from the direction in which the measurement sensitivity in the directional characteristics of each illuminometer is the largest and the angle between the planting plate and each other. May be. For example, even when the illuminance change of the reflected light measured from the first irradiometer becomes extremely small after the growth of the crop has progressed and some of the crops planted adjacently contact or overlap each other, Since the illuminometer can measure the illuminance change from an angle different from that of the first illuminometer, the growth situation of the crop can be determined by comprehensively judging the illuminance change measured by the first and second illuminometers. Can be measured with higher accuracy.
すなわち、請求項２に記載の発明においては、上記定植板からの反射光の照度を、２以上の照度計を用いて、各々の照度計の指向特性において測定感度が最も大きくなる方向と上記定植板とのなす角度が互いに異なる方向から測定しているために、作物の生育状況を３次元（体積）の変化として捉えることが可能になる。
That is, in the invention described in
特に、上記定植板から上方への反射光の照度および水平方向への反射光の照度を測定すれば、設備上、照度計の設置が容易であるとともに、作物の葉の水平方向への大きさ（面積）の変化および鉛直方向への大きさ（面積）の変化を把握することができる。この結果、両方向からの反射光の照度の変化を合成することにより、作物の葉の生育を当該葉の体積の変化として把握することが可能になる。 In particular, if the illuminance of the reflected light upward and the illuminance of the reflected light in the horizontal direction are measured from the above-mentioned fixed planting plate, the installation of the illuminometer is easy on the equipment and the size of the crop leaves in the horizontal direction. A change in (area) and a change in size (area) in the vertical direction can be grasped. As a result, by synthesizing the change in the illuminance of the reflected light from both directions, it is possible to grasp the growth of the leaves of the crop as the change in the volume of the leaves.
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る作物の生育状態判別方法、生育方法並びに作物生育装置および植物工場を、葉物作物を育成する場合に適用した第１の実施形態を説明するための概略図である。(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining a first embodiment in which a growing state determination method, a growing method, a crop growing apparatus, and a plant factory according to the present invention are applied to growing a leaf crop. .
先ず、本発明に係る作物生育装置および植物工場の第１の実施形態について説明すると、この植物工場においては、広範囲にわたって、ポリスチレン（特にポリスチレンフォーム等）の板材からなる定植板１が敷設されており、この定植板１の上面１ａは、光の反射率が最も高い白色に形成されている。そして、この定植板１に所定間隔を置いて穴部が穿設され、各々の穴部に、ウレタンのスポンジやロックウール等の通水性を有するとともに作物の根が入り込みやすい素材が充填されている。
First, a first embodiment of a crop growing apparatus and a plant factory according to the present invention will be described. In this plant factory, a fixed
そして、各々の素材上に、レタス等の作物となる作物２の苗等が定植されている。また、定植板１に隣接して、作物２の苗等が定植された素材に水耕あるいは点滴によって養液を供給する養液供給手段が設けられるとともに、定植板１の上方には、上記作物２を生育するための人工の赤色光または青色光を照射するＬＥＤ照明装置３が配置されている。さらに、この照明装置３に隣接して、照明装置３から定植板１側に向けて照射された光の反射光の光量子束密度（μmol/m2／s）を測定するための照度計４が設置されている。And the seedlings of the
次に、以上の構成からなる植物工場を用いた本発明に係る作物の生育状態判別方法または生育方法の一実施形態について説明する。
上記植物工場において生育されている作物２の生育状態を判別するには、ＬＥＤ照明装置３から定植板１側に向けて一定照度の赤色光または青色光を連続的に、あるいは断続的に照射して、作物２を生育させるとともに、これと併行して、上記照射光の上記定植板１の上面１ａおよび作物２の葉からの反射光の光量子束密度を、照度計４によって計測する。そして、得られた光量子束密度のデータを、例えば横軸を生育日数とし、縦軸を計測された光量子束密度とするグラフにプロットすることにより、上記反射光の光量子束密度の経時変化を観察する。Next, an embodiment of a method for determining a growing state of a crop or a growing method according to the present invention using a plant factory having the above configuration will be described.
In order to determine the growth state of the
すると、定植板１の上面１ａを、作物２の葉よりも光の反射率が高い白色に形成しているために、作物２が生育することにより次第に大きくなって、その葉が定植板１の上面１ａを覆う面積が増えて行くにしたがって、作物２の葉の面および定植板１の上面１ａからの反射光の光量子束密度の値が次第に低下してゆく。
Then, since the upper surface 1a of the
したがって、定植板１および作物２の葉からの反射光の光量子束密度を経時的に計測し、その変化を観察することにより、作物の葉の生長傾向を把握することができる。この結果、例えば光量子束密度の経時的な変化率が徐々に低下して一定値以下となった際、または測定される光量子束密度の変化が小さくなった際に、作物２が十分に生育したとして、その収穫時期と判断することが可能になる。
Therefore, by measuring the photon flux density of the reflected light from the leaves of the fixed
これに対して、上記光量子束密度の経時的な変化率の低下が鈍い場合には、当該照度計４の設置個所における作物２の生育が異常に遅いと判断して、早期にその原因の追究を行うことが可能になる。
On the other hand, if the rate of change of the photon flux density over time is slow, it is determined that the growth of the
このように、上記構成からなる作物の生育状態判別方法または生育方法によれば、定植板１に照射する照射光として、作物２の生育用の赤色光または青色光を用いているために、照度計４といった簡易な設備の追加によって、作物２の生育と併行して、リアルタイムでその収穫時期を容易に判断することができるとともに、特に生育の遅い区画が見出された場合に、早期にその原因の追究を行うことが可能になる。
Thus, according to the growing state determination method or the growing method of the crop having the above-described configuration, since the red light or the blue light for growing the
しかも、定植板１の上面１ａを、最も光の反射率が高い白色とし、かつ定植板１に照射する照射光として、作物２の葉の面からの反射が少ない赤色光または青色光を用いているために、作物２の生育に伴う経時的な反射光の変化率を大きくすることができる。
In addition, the upper surface 1a of the
（第２の実施形態）
図４は、本発明に係る作物の生育状態判別方法、生育方法並びに作物生育装置および植物工場を、葉物作物を育成する場合に適用した第２の実施形態を説明するための概略図で、図１に示したものと同一構成部分に付いては、以下同一符号を付してその説明を簡略化する。(Second Embodiment)
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining a second embodiment in which the growing state determination method, the growing method, the crop growing apparatus, and the plant factory according to the present invention are applied when growing leafy crops. The same components as those shown in FIG. 1 will be denoted by the same reference numerals and the description thereof will be simplified.
本実施形態の作物生育装置および植物工場が、図１に示した第１の実施形態と異なる点は、定植板１の上方に配置された作物２を生育するためのＬＥＤ照明装置３に隣接して設置された定植板１からの光の反射光の光量子束密度（μmol/m2／s）を測定するための照度計４に加えて、さらに定植板１の側方であって作物２を水平方向に臨む位置に、同様の照度計５を設置したことにある。The difference between the crop growing device and the plant factory of the present embodiment from the first embodiment shown in FIG. 1 is that it is adjacent to the
以上の構成からなる植物工場を用いた作物の生育状態判別方法または生育方法の第２の実施形態においては、ＬＥＤ照明装置３から定植板１側に向けて一定照度の赤色光または青色光を連続的に、あるいは断続的に照射して、作物２を生育させるとともに、これと併行して、上記照射光の上記定植板１の上面１ａおよび作物２の葉からの反射光の光量子束密度を、照度計４および照度計５によって計測する。
In the second embodiment of the crop growth state determination method or growth method using the plant factory configured as described above, red light or blue light with a constant illuminance is continuously applied from the
そして、作物２が生育することにより次第にその葉が大きくなって、定植板１の上面１ａを覆う面積が増えて行くにしたがって、照度計４によって測定された作物２の葉の面および定植板１の上面１ａからの反射光の光量子束密度の値が次第に低下し、隣接する株の葉体が重複すると、上記光量子束密度の経時的な変化率が緩やかになって一定値に収束する。
Then, as the
この生育状態においても、作物２が生育することにより、その葉が上方に向けて成長してゆく。すると、照度計５によって測定された作物２の葉の面からの反射光の光量子束密度の値が、経時的に低下して行く。そして、最終的に照度計５によって測定される光量子束密度の変化率が所定の値以下に小さくなった際に、作物２が十分に生育したとして、その収穫時期と判断することが可能になる。
Even in this growing state, as the
このように、上記第２の実施形態においては、照度計４によって定植板１から上方への反射光の照度を測定するとともに、照度計５によって水平方向への反射光の照度を測定しているために、作物２の葉の水平方向への大きさ（面積）の変化および鉛直方向への大きさ（面積）の変化を把握することができる。この結果、両方向からの反射光の照度の変化を合成することにより、作物の葉の生育を当該葉の体積の変化として把握することが可能になる。
Thus, in the said 2nd Embodiment, while the
さらに、照度計４によって得られた測定値をPH、照度計５によって得られた測定値をPVとすると、作物２の体積Vは、次式によって近似させることができる。
V＝α×（PV0−PV）×（PH0−PH）１／２ （１）
ここで、PV0、PH0は、それぞれPV、PHの初期の値であり、αは測定場所における光学的環境に基づき任意に設定される比例定数である。Furthermore, when the measured value obtained by the
V = α x (P V0 -P V ) x (P H0 -P H ) 1/2 (1)
Here, P V0 and P H0 are initial values of P V and P H , respectively, and α is a proportionality constant arbitrarily set based on the optical environment at the measurement location.
また、上述したように、作物２の生育によって隣接する株の葉体が重複すると、照度計４または５によって測定された反射光の光量子束密度における経時的な変化率が緩やかになって一定値に収束する場合がある。したがって、隣接する株の葉体が重複する経過日数ｔまでは、上記（１）式によって作物２の体積Vを推定し、上記経過日数ｔを超えた後は、次式（２）によって作物２の体積Vを禁じさせることができる。
V＝Vt＋α２×（PVt−PV）×（PHt−PH） （２）Further, as described above, when the leaf bodies of adjacent strains overlap due to the growth of the
V = Vt + α 2 × (P Vt −P V ) × (P Ht −P H ) (2)
ここで、Vtは、経過日数ｔ時における上記（１）式によって得られた作物２の体積であり、PVt、PHtは、それぞれVt、PVの経過日数ｔにおける値、α２は測定場所における光学的環境に基づき任意に設定される比例定数である。Here, Vt is the volume of the
上記（１）式および（２）式を用いて作物２の体積Vを推定することにより、より一層高い精度で作物の収穫時期等を判断することが可能になる。
By estimating the volume V of the
なお、上記第１および第２の実施形態においては、反射光の照度の測定を、照度計４、または照度計４と照度計５を用いて光量子束密度を測定することによって実施した場合についてのみ説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、照度計４によって反射光の照度（ルックス）を測定したり、あるいは分光放射照度計によって上記反射光の放射強度を測定したりすることによって実施することも可能である。
In the first and second embodiments, only when the measurement of the illuminance of the reflected light is performed by measuring the photon flux density using the
また、反射光を得るための照射光についても、照明装置３から照射される作物２を育成するための人工光とは別の光源からのものを用いてもよい。これは、上記作物２として茸類を生育する場合のように、当該作物２を育成するための人工光を必要としない場合があるからである。また、照射光の照度についても、一定でなくてもよい。この場合には、上記照射光の照度変化に対応して、測定した反射光の光量子束密度を補正することによって、同様に生育状況を観察することができるためである。
Moreover, you may use the light from the light source different from the artificial light for growing the
また、測定対象は反射率でもよい。さらには、上記照射光として、太陽光等の自然光も用いることが可能である。自然光等の複数の波長を含む照射光を用いる場合には、一定の波長のみを対象として測定することにより、反射光は反射率の測定精度を向上させて作物の生育状態をより正確に把握することができる。 Further, the measurement target may be reflectance. Furthermore, natural light such as sunlight can be used as the irradiation light. When using irradiation light that includes multiple wavelengths, such as natural light, the reflected light improves the measurement accuracy of the reflectance by measuring only a certain wavelength, and grasps the growth state of the crop more accurately be able to.
さらに、定植板１は、非透光性であることが好ましいが、色については上述の実施形態において使用した白色に限定されるものではなく、照明装置３から照射される照射光を反射する色であれば、様々な色のものを用いることが可能である。
Further, the
ただし、上述したように、定植板１の上面１ａと作物２の葉との光の反射率の差は、大きい程、反射光の照度の経時変化が大きくなって測定精度が向上する。このため、上記反射率の差は、少なくとも５０％以上であることが望ましく、さらに７０％以上にすることがより好ましい。
However, as described above, the greater the difference in the reflectance of light between the upper surface 1a of the
また、定植板１の照射光に対する反射率は、定植板の色や材質以外にも、上面１ａへの塗料の塗布、研磨および粗化処理等の表面加工によって調整することも可能である。特に、定植板１の表面に、光を全反射するダイヤモンドフィルムシートなどを貼れば、高い反射率や光効率を得る観点から好ましい。一般的に、明度の高い色ほど反射率が高くなる傾向があるが、使用する照射光の波長を考慮して、適宜選択することが好ましい。ちなみに、上記定植板１としては、樹脂製や金属製等の汎用のものを用いることができる。
Moreover, the reflectance with respect to the irradiation light of the fixed
さらに、上記第１および第２の実施形態においては、定植板１として、生育する作物より照射光に対する反射率が高いものを用いた場合について説明したが、その逆であっても本発明の課題を達成することができる。例えば、照明装置３から照射される一定照度の照射光に対して高い反射率を有する作物を生育する場合には、当該作物よりも上記照射光に対して反射率の低い上面を有する定植板を選択することにより、作物の生育に伴い照度計により測定される反射光の照度が増加することにより、作物の生育状態を判別することができる。
Furthermore, in the said 1st and 2nd embodiment, although the case where the thing with a higher reflectance with respect to irradiation light than the growing crop was used as the fixed
また、上記実施形態においては、本発明に係る判別方法によってレタス等の作物となる植物を例示しているが、本発明に係る植物栽培方法等が対象とする栽培作物は、特に限定されることなく、野菜類、いも類、きのこ類、果物類、豆類、穀物類、種実類、観賞用植物類、シダ類、コケ類などとできる。また、これらの植物の栽培形態も、特に限定されることなく、水耕栽培、土耕栽培、養液栽培、固形培地耕などであってもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the plant used as crops, such as lettuce, is illustrated by the discrimination method which concerns on this invention, the cultivated crops which the plant cultivation method etc. which concern on this invention target are specifically limited. And vegetables, potatoes, mushrooms, fruits, beans, cereals, seeds, ornamental plants, ferns and moss. Moreover, the cultivation form of these plants is not particularly limited, and may be hydroponics, soil cultivation, hydroponics, solid medium cultivation, or the like.
野菜類としては、レタス類、ネギ、ミズナ、サラダナ、シュンギク、パセリ、ミツバ、コマツナ、カラシミズナ、カラシナ、ワサビナ、クレソン、ハクサイ、ツケナ類、チンゲンサイ、キャベツ、カリフラワー、ブロッコリー、メキャベツ、タマネギ、ニンニク、ラッキョウ、ニラ、アスパラガス、セルリー、ホウレンソウ、セリ、ウド、ミョウガ、フキ、シソ、オオバ、各種ハーブ等が挙げられる。また、いわゆる「ベービーリーフ」と称され、主として若葉で食されるデトロイト、ロロロッサ、ルッコラ、ピノグリーン、レッドロメイン、チコリー等の葉菜類も挙げられる。 Vegetables include lettuce, leek, mikuna, saladana, shungiku, parsley, honey bee, komatsuna, mustarded beetle, mustard, wasabi, watercress, Chinese cabbage, tsukena, chingensai, cabbage, cauliflower, broccoli, medicinal cabbage, onion, garlic, rakkyo , Leek, asparagus, celery, spinach, seri, udo, myoga, buffalo, perilla, barley and various herbs. Further, leaf vegetables such as Detroit, Lolo Rossa, Arugula, Pinot Green, Red Romaine, and Chicory, which are called “baby leaves” and are eaten mainly by young leaves, can also be mentioned.
レタス類には、結球性レタス、非結球レタス及び半結球レタスなどが含まれ、例えば、リーフレタス、フリルレタス、サニーレタス、ロメイン、グリーンウェーブ、グリーンリーフ、レッドリーフ、フリルアイス（登録商標）、リバーグリーン（登録商標）、フリルリーフ、フリンジグリーン、ノーチップ、モコレタス、サンチュ、チマ・サンチュが挙げられる。 The lettuce includes head-letter lettuce, non-head-letter lettuce and hemi-head lettuce and the like. For example, leaf lettuce, frill lettuce, sunny lettuce, romaine, green wave, green leaf, red leaf, frill ice (registered trademark), Examples include River Green (registered trademark), frilled leaf, fringe green, no chip, mocoretas, sanchu, chima sanchu.
各種ハーブには、例えば、バジル、イタリアンパセリなどが含まれる。さらに、甘草、人参、紫胡、アシュワガンダ、エキナセア、リンデン、セントジョーンズワート、カモミールなどの薬用植物の栽培も可能である。 Various herbs include, for example, basil, Italian parsley and the like. Furthermore, medicinal plants such as licorice, carrot, purple hu, ashwaganda, echinacea, linden, St. John's wort and chamomile can be cultivated.
また、トマト、メロン、キュウリ、イチゴ、カボチャ、スイカ、ナス、ピーマン、オクラ、サヤインゲン、ソラマメ、エンドウ、エダマメ、トウモロコシ等の果菜類、ダイコン、カブ、ゴボウ、ニンジン、ジャガイモ、サトイモ、サツマイモ、ヤマイモ、ショウガ、ワサビ、レンコン等の根菜類なども栽培対象とすることができる。 In addition, fruit vegetables such as tomato, melon, cucumber, strawberry, pumpkin, watermelon, eggplant, pepper, okra, sweet bean, broad bean, pea, shrimp, corn, radish, turnip, burdock, carrot, potato, taro, sweet potato, yam, Root vegetables such as ginger, wasabi and lotus root can also be targeted for cultivation.
いも類としては、じゃがいも、さつまいも、里芋、長芋、山芋、キャッサバ、こんにゃくいも、タロイモ、キクイモ、アピオス等が挙げられる。
きのこ類としては、シイタケ、エノキタケ、シメジ類、マツタケ、トリュフ、ナメコ、マッシュルーム、マイタケ、エリンギ、ヒラタケ等が挙げられる。Potatoes include potatoes, sweet potatoes, taro, Nagatoro, yam, cassava, konjac potatoes, taro, kikuimo, and apios.
Examples of mushrooms include shiitake mushrooms, enokitake mushrooms, shimeji mushrooms, matsutake mushrooms, truffles, sea cucumbers, mushrooms, maitake mushrooms, eringi, oyster mushrooms and the like.
果物類としては、マンゴー、パイナップル、イチジク、ブルーベリー、ラズベリー、ブラックベリー、ボイセンベリー、ブドウ、ユスラウメ、クランベリー、ハスカップ、スグリ、フサスグリ、パパイア、パッションフルーツ、ドラゴンフルーツ等が挙げられる。 Examples of the fruits include mango, pineapple, fig, blueberry, raspberry, blackberry, boysenberry, grapes, leeks, cranberry, lotus cup, currant, redcurrant, papaya, passion fruit, dragon fruit and the like.
穀類としては、アマランサス、アワ、エンバク、オオムギ、キビ、コムギ、コメ、モチゴメ、ソバ、トウモロコシ、ハトムギ、ヒエ、ライムギを例示することができる。 Examples of cereals include amaranth, millet, oat, barley, millet, wheat, rice, glutinous rice, buckwheat, corn, pearl barley, barnyard millet, and rye.
コケ類としては、マゴケ綱に属するコケ類が含まれる。例えば、エゾスナゴケ（Racomitriumjaponicum）等、いわゆる砂苔と称される、キボウシゴケ目（Grimmiales）ギボウシゴケ科シモフリゴケ属のコケ類が挙げられる。 The moss includes moss belonging to the Magoke class. For example, moss belonging to the genus Shimmofurigoceae (Grimmiales), so-called sand moss, such as Racomitriumjaponicum.
また、観賞用植物としては、バラ、ミニバラ、リンドウなどに加えて、アジアンタム、プテリス、イワヒバなどのシダ類を含む種々の観葉植物を栽培対象とすることができる。 In addition to roses, mini roses, gentian, and the like, various ornamental plants including ferns such as Asian Tam, Pteris, and Siwahiba can be cultivated as ornamental plants.
（実施例１）
上記第１の実施形態に示した作物の生育状態判別方法を用いて、レタスの生育状態の判別を行った。このレタスの生育状態の判別は、ＬＥＤ照明装置３から、赤色光を一定の照度で照射して作物２を生育させつつ、定植板１および作物２の葉面からの反射光の光量子束密度を照度計４で計測した場合と、ＬＥＤ照明装置３から、青色光を一定の照度で照射して作物２を生育させつつ、定植板１および作物２の葉面からの反射光の光量子束密度を照度計４で計測した場合とについて実施した。Example 1
Using the crop growth state determination method shown in the first embodiment, the growth state of lettuce was determined. The growth state of the lettuce is determined by determining the photon flux density of the reflected light from the leaf surface of the
図２および図３は、この結果を示すものである。図２に示すグラフおよび図３に示す作物２の葉の生育状態の写真から、作物２の定稙（０日目）から生育１６日目までは、葉の増加によって定植板１の上面１ａが徐々に覆われ、これに伴って反射する光の量が減少して行くことにより、照度計４によって計測された反射光の光量子束密度の値が大きな比率で低下していることが判る。
2 and 3 show the results. From the graph shown in FIG. 2 and a photograph of the growth state of the leaves of the
そして、生育１７日目以降は、定植板１の上面１ａのほぼ全面が作物２の葉によって覆われ、以降は上記葉の量が増加するのみであることから、照度計４によって計測された反射光の光量子束密度の値が緩やかな比率で低下し、２０日目以降は概ね一定の値に収束していることが判る。
After the 17th day of growth, almost the entire upper surface 1a of the fixed
したがって、ＬＥＤ照明装置３から一定照度の赤色光または青色光を定植板１側に向けて照射して作物２を生育させるとともに、これと併行して照度計４により定植板１の上面１ａおよび作物２の葉面からの反射光の光量子束密度（照度）を測定し、当該光量子束密度の経時的な変化を観察して、その減少率が予め設定した値になった時に、作物２の収穫時期として判断することが可能になる。
Accordingly, red light or blue light having a certain illuminance is irradiated from the
（実施例２）
上記第２の実施形態に示した作物の生育状態判別方法を用いて、実施例１と同様にレタスの生育状態の判別を行った。このレタスの生育状態の判別は、ＬＥＤ照明装置３から、赤色光を一定の照度で照射して作物２を生育させつつ、定植板１および作物２の葉面からの反射光の光量子束密度を照度計４および照度計５によって計測した。(Example 2)
The growth state of lettuce was determined in the same manner as in Example 1 using the method for determining the growth state of the crop shown in the second embodiment. The growth state of the lettuce is determined by determining the photon flux density of the reflected light from the leaf surface of the
また、上記照度計４および照度計５によって得られた測定値に基づいて、照度計４の測定値から予測作物重量を算出するとともに、照度計４および照度計５の測定値から上記（１）式および（２）式により体積Ｖを算出した。そして、前記体積Ｖに作物２の仮定密度を乗じることにより、これらの算出結果と当該作物重量の実測値とを比較した。
Further, based on the measured values obtained by the
図５は、この結果を示すものであり、横軸が経過日数、左縦軸が照度計４、５による測定値を作物定植前の照度計４、５による測定値で除して１０を乗じた照度（無次元数）であり、右縦軸が作物重量を示すものである。
FIG. 5 shows this result. The horizontal axis is the number of days elapsed, the left vertical axis is the value measured by the
同図から、作物２の生育によって隣接する株の葉体が重複した経過日数ｔ（本実施例において経過日数１４日）以降は、上方の照度計４によって測定された反射光の照度の変化は小さくなった。一方、水平方向の照度計５によって測定された反射光の照度は継続して減少することが確認され、隣接する株の葉体が重複した後も植物の生育状態の変化を確認することができた。さらに、照度計４および照度計５の測定値から上記（１）式および（２）式により算出した予測作物重量は、実測値に近い値を示し、より高い精度で作物の生育状態を把握することができた。
From the figure, the change in the illuminance of the reflected light measured by the
植物工場等の屋内において人工照明下で生育される作物の生育状態を判別するために用いられる。 It is used to determine the growth state of crops grown under artificial lighting in a plant factory or the like.
１ 定植板
１ａ 上面
２ 作物
３ ＬＥＤ照明装置
４、５ 照度計
DESCRIPTION OF
Claims (8)
予め上記定植板の上面を、光の反射率が上記作物の反射率と異なるように形成するとともに、経時的に上記定植板側に向けて照射光を照射し、その反射光の照度を測定してその経時変化を観察することにより、上記作物の生育状態を判別することを特徴とする作物の生育状態判別方法。This is a method for planting seeds, seedlings or fungi beds of crops at regular intervals on a fixed planting board installed indoors, and growing the crops as well as simultaneously determining the growth state of the crops. And
The upper surface of the planting plate is formed in advance so that the reflectance of light is different from that of the crop, and the irradiation light is irradiated toward the planting plate over time, and the illuminance of the reflected light is measured. A method for discriminating the growth state of a crop, characterized in that the growth state of the crop is discriminated by observing changes over time.
予め上記定植板の上面を上記作物と光の反射率が異なる色に形成するとともに、経時的に上記定植板側に向けて照射光を照射し、その反射光の照度を測定してその経時変化を観察することにより、上記作物の生育状態を判別し、収穫またはさらに生育を継続することを特徴とする作物の生育方法。It is a method for planting seeds, seedlings or fungus beds of crops at intervals on a fixed planting plate installed indoors, and irradiating artificial light from above the fixed planting plate to grow the crops,
The upper surface of the fixed planting plate is formed in advance in a color having a light reflectance different from that of the crop, and the irradiation light is irradiated toward the fixed planting plate with time, and the illuminance of the reflected light is measured to change with time. A method for growing a crop, characterized in that the state of growth of the crop is determined by observing and the crop is further harvested or further grown.
A plant factory, wherein the crop growing apparatus according to claim 7 is installed indoors.
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