CN112118729A - 栽培系统及栽培系统中的照度控制方法 - Google Patents

Abstract

具备：树液流传感器(7)，其测定在温室(3)内栽培的植物(2)的树液流速；遮光帘(5)，其遮蔽从太阳(4)入射到温室(3)内的光的光路；以及控制装置，其根据树液流速控制遮光帘(5)的开度。

Description

栽培系统及栽培系统中的照度控制方法

技术领域

本发明涉及栽培系统及栽培系统中的照度控制方法。

背景技术

以往，作为栽培系统，提出了通过开闭设置于温室的遮光帘来控制温室内的照度的栽培系统(例如，参照专利文献1)。

在该栽培系统中，具备测定温室的日照强度的日照计，通过计算机控制遮光帘装置，以使栽培部的过去15分钟的日照强度的最大值为预先设定的最大日照强度以下。遮光帘装置组合遮光率不同的2层遮光帘，进行设为使各个遮光帘打开或关闭的4种遮光状态中的任一种的控制。

在此，在上述现有的栽培系统中，根据日照强度，只能进行将遮光帘设为4种遮光状态中的任一种的控制。因此，根据栽培的植物的状态，有时会产生未必能够控制为最佳照度的不良情况。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平8-103173号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种在栽培植物的栽培系统中能够根据所栽培的植物的状态控制为更适当的照度的技术。

用于解决问题的手段

用于解决上述课题的本发明为一种栽培系统，其特征在于，具备：水分流量测定单元，其测定植物体内的水分的流量；以及照度控制单元，其根据由所述水分流量测定单元测定的所述植物体内的水分的流量，控制从光源照射到所述植物的光的照度。

根据本发明，根据与栽培的植物的光合作用速度具有密切相关关系的植物体内的水分的流量，控制从光源照射到植物的光的照度，因此能够根据植物的状态，控制为使光合作用更活跃地进行的更适当的照度。

另外，在本发明中，也可以是，对于通过控制输入的操作量来控制所述照度的所述照度控制单元，将由所述水分流量测定单元测定的所述植物体内的水分的流量的变化相对于该操作量的变化之比设为第一比，根据所述第一比来控制所述照度。

由此，由于根据包含照度控制单元的操作量的第一比来控制照度，因此能够根据照度与植物体内的水分的流量的关系，更准确地掌握栽培的植物的光合作用速度处于何种状态。因此，能够根据植物的状态，控制为使光合作用更活跃地进行的更适当的照度。

另外，在本发明中，所述照度控制单元可以根据所述第一比是正、负和0中的哪一者来确定是使所述照度增加、维持还是减少。

在此，第一比为0的情况不限于作为数值严格为0的情况，包含跨正或负的某种程度的范围。即使在第一比为正或负的情况下，也不是指作为数值严格地仅除去0的区域。另外，根据变化方向以增加方向为基准的情况和以减少方向为基准的情况而第一比的符号不同，但以哪个为基准是可以适当设定的。

另外，在本发明中，可以具备测定所述照度的照度测定单元，所述照度控制单元将由所述水分流量测定单元测定的所述植物体内的水分的流量的变化相对于由所述照度测定单元测定的所述照度的变化之比设为第二比，根据所述第二比来控制所述照度。

由此，由于根据包含由照度测定单元测定的照度的第二比来控制照度，因此能够根据照度与植物体内的水分的流量的关系，更准确地掌握栽培的植物的光合作用速度处于何种状态。因此，能够根据植物的状态，控制为使光合作用更活跃地进行的更适当的照度。

另外，在本发明中，所述照度控制单元可以根据所述第二比是正、负和0中的哪一者来确定是使所述照度增加、维持还是减少。

在此，在第二比为0的情况下，不限于作为数值严格地为0的情况，包含跨正或负的某种程度的范围。即使在第二比为正或负的情况下，也不是指作为数值严格地仅除去0的区域。另外，根据变化方向以增加方向为基准的情况和以减少方向为基准的情况而第二比的符号不同，但以哪个为基准是可以适当设定的。

另外，在本发明中，可以具备取得所述植物周围的空气的饱和差的饱和差取得单元，所述照度控制单元将由所述水分流量测定单元测定的所述植物体内的水分的流量相对于由所述饱和差取得单元取得的所述饱和差之比设为第三比，将所述第三比的变化相对于由所述照度测定单元测定的所述照度的变化之比设为第四比，根据所述第四比来控制所述照度。

由此，由于根据更准确地反映了栽培的植物的光合作用速度的状态的第三比的变化相对于照度的变化之比来控制照度，因此能够根据更准确地掌握栽培的植物的光合作用速度处于何种状态来控制照度。因此，能够根据植物的状态，控制为使光合作用更活跃地进行的更适当的照度。

另外，在本发明中，所述照度控制单元可以根据所述第四比是正、负和0中的哪一者来确定是使所述照度增加、维持还是减少。

在此，第四比为0的情况不限于作为数值严格为0的情况，包含跨正或负的某种程度的范围。即使在第四比为正或负的情况下，也不是指作为数值严格地仅除去0的区域。另外，根据变化方向以增加方向为基准的情况和以减少方向为基准的情况而第四比的符号不同，但以哪个为基准是可以适当设定的。

另外，在本发明中，所述水分流量测定单元也可以是测定在所述植物的导管内流动的树液的流速的树液流速测定单元。

另外，在本发明中，所述照度控制单元可以具备：遮光部件，其遮蔽从所述光源向所述植物入射的光的光路；以及开度控制单元，其控制所述遮光部件对所述光路的开放比例，通过控制所述开放比例来控制所述照度。

由此，在利用太阳这样的来自栽培系统以外的光源的光的情况下，通过控制遮光部件的开放比例，能够根据植物的状态，控制为使光合作用更活跃地进行的更适当的照度。

遮光部件的开放比例不限于入射光的光路中的开放部分的比例，也可以是未开放而被遮蔽的部分的比例。

另外，在本发明中，所述照度控制单元可以通过控制向所述光源的输入来控制所述照度。

由此，在栽培系统内具有能够根据输入来控制输出的光源的情况下，通过控制光源的输入，能够根据植物的状态，控制为使光合作用更活跃地进行的更适当的照度。

另外，本发明是栽培系统中的照度控制方法，其在栽培植物的栽培系统中控制从光源照射到所述植物的光的照度，该方法包括：取得使所述照度变化时的所述植物体内的水分的流量的变化量的步骤；以及根据所述变化量来控制所述照度的步骤。

由此，由于根据使照度变化时的植物体内的水分的流量的变化量来控制照度，因此根据照度和与光合作用速度存在密切关系的植物体内的水分的流量的关系，能够更准确地掌握栽培的植物的光合作用速度处于何种状态。因此，能够根据植物的状态，控制为使光合作用更活跃地进行的更适当的照度。

另外，本发明是栽培系统中的照度控制方法，其在栽培植物的栽培系统中控制输入到照度控制单元的操作量来控制照度，所述照度控制单元控制从光源照射到所述植物的光的所述照度，该方法包括：取得所述操作量的变化量的步骤；取得使所述操作量变化时的所述植物的体内的水分的流量的变化量的步骤；取得作为所述植物的体内的水分量的变化量相对于所述操作量的变化量之比的第一比的步骤；以及根据所述第一比来控制所述照度的步骤。

由此，由于根据使照度控制单元的操作量变化时的植物体内的水分的流量的变化量来控制照度，因此能够根据照度和与光合作用速度存在密切关系的植物体内的水分的流量的关系，更准确地掌握栽培的植物的光合作用速度处于何种状态。因此，能够根据植物的状态，控制为使光合作用更活跃地进行的更适当的照度。

根据所述第一比来控制所述照度的步骤包括：判断所述第一比是正、负和0中的哪一者的步骤；根据所述第一比是正、负和0中的哪一者来确定是使所述照度增加、维持还是减少的步骤。

在此，在第一比为0的情况下，不限于作为数值严格地为0的情况，包含跨正或负的某种程度的范围。即使在第一比为正或负的情况下，也不是指作为数值严格地仅除去0的区域。另外，根据变化方向以增加方向为基准的情况和以减少方向为基准的情况而第一比的符号不同，但以哪个为基准是可以适当设定的。

另外，本发明是栽培系统中的照度控制方法，其在栽培植物的栽培系统中控制从光源向所述植物照射的光的照度，该方法包括：测定所述照度的步骤；取得所述植物的体内的水分的流量的步骤；取得作为所述植物的体内的水分的流量的变化相对于所述照度的变化之比的第二比的步骤；以及根据所述第二比来控制所述照度的步骤。

根据本发明，由于根据作为植物体内的水分的流量的变化相对于照度的变化之比的第二比来控制照度，因此根据照度和与光合作用速度存在密切关系的植物体内的水分的流量的关系，能够更准确地掌握栽培的植物的光合作用速度处于何种状态。因此，能够根据植物的状态，控制为使光合作用更活跃地进行的更适当的照度。

另外，在本发明中，根据所述第二比来控制所述照度的步骤包括：判断所述第二比是正、负和0中的哪一者的步骤；根据所述第二比是正、负和0中的哪一者来确定是使所述照度增加、维持还是减少。

在此，在第二比为0的情况下，不限于作为数值严格地为0的情况，包含跨正或负的某种程度的范围。即使在第二比为正或负的情况下，也不是指作为数值严格地仅除去0的区域。另外，根据变化方向以增加方向为基准的情况和以减少方向为基准的情况而第二比的符号不同，但以哪个为基准是可以适当设定的。

另外，本发明是一种栽培系统中的照度控制方法，其在栽培植物的栽培系统中控制从光源向所述植物照射的光的照度，该方法包括：将所述植物的体内的水分的流量相对于所述植物周围的空气的饱和差之比设为第三比，取得作为所述第三比的变化相对于所述照度的变化之比的第四比的步骤；以及根据所述第四比来控制所述照度的步骤。

由此，根据更准确地反映栽培的植物的光合作用速度的状态的第三比的变化相对于照度的变化之比来控制照度，因此能够根据更准确地掌握栽培的植物的光合作用速度处于何种状态来控制照度。因此，能够根据植物的状态，控制为使光合作用更活跃地进行的更适当的照度。

另外，在本发明中，根据所述第四比来控制所述照度的步骤包括：判断所述第四比是正、负和0中的哪一者的步骤；以及根据所述第四比是正、负和0中的哪一者来确定是使所述照度增加、维持还是减少的步骤。

在此，在第四比为0的情况下，不限于作为数值严格地为0的情况，包含跨正或负的某种程度的范围。即使在第四比为正或负的情况下，也不是指作为数值严格地仅除去0的区域。另外，根据变化方向以增加方向为基准的情况和以减少方向为基准的情况而第四比的符号不同，但以哪个为基准是可以适当设定的。

发明的效果

根据本发明，能够提供一种在栽培植物的栽培系统中能够根据所栽培的植物的状态控制为更适当的照度的技术。

附图说明

图1是表示本发明的实施例1中的栽培系统的概略结构的图。

图2是表示照度与光合作用速度的关系的曲线图。

图3是表示照度与树液流速的关系的曲线图。

图4是表示本发明的实施例1中的照度的控制方法的流程图。

图5是表示本发明的实施例2中的栽培系统的概略结构的图。

图6是表示本发明的实施例2中的照度的控制方法的流程图。

图7是表示本发明的实施例3中的栽培系统的概略结构的图。

图8是表示本发明的实施例3中的照度的控制方法的流程图。

图9是表示本发明的实施例4中的栽培系统的概略结构的图。

图10是表示本发明的实施例4中的照度的控制方法的流程图。

具体实施方式

【应用示例】

以下，参照附图对本发明的应用例进行说明。本发明例如应用于图1所示的栽培系统1。栽培系统1根据由作为测定植物2体内的水分的流量的水分流量测定单元的树液流传感器7测定的树液流速度，控制作为遮蔽入射的光路的遮蔽部件的遮光帘5和作为遮光帘5的开放比例的开度，从而控制从作为光源的太阳4对栽培的植物2照射的光的照度。水分流量测定单元的流量不仅包括流量本身，还包括每规定时间的流量即流速，在以下的实施例中，作为水分流量测定单元，对测定树液流速的树液流传感器进行说明。

如图2所示，植物中的照度和光合作用速度遵循如下变化：随着照度增加而光合作用速度增加，在某照度下光合作用速度的变化是固定的，如果超过该照度而增加，则光合作用速度下降。光合作用速度是表示光合作用的活跃度的指标，也根据植物的生长阶段等植物自身的条件、二氧化碳浓度等环境条件而发生变化。因此，为了在更活跃地进行光合作用的状态下进行栽培，需要以成为图2中光合作用速度最大的照度(最佳照度)的方式控制照射到植物2的光的照度。

此时，在植物2的体内即导管内流动的水分的流量即树液流速与光合作用速度具有密切的相关关系。这是因为，植物2为了从周围的空气取入用于光合作用的二氧化碳而打开气孔时，植物2体内的水分通过气孔蒸腾，该蒸腾量与树液流量相关。

在图1所示的栽培系统中，根据由树液流传感器7测定的树液流速来控制遮光帘5的开度，因此，无论植物2自身的条件或环境条件等如何变动，都能够以成为使光合作用更活跃地进行的照度的方式实时地适当控制照度。

另外，也可以如图5所示的实施例2那样应用于系统21，该系统21还具备作为照度测定单元的照度传感器10，根据树液流速的变化相对于照度的变化之比，控制遮光帘5的开度。另外，也可以如图7所示的实施例3那样应用于栽培系统31，该栽培系统31还具备作为湿度测定单元的湿度传感器11和作为温度测定单元的温度传感器12，根据被定义为相对于饱和差的树液流速的气孔导度的变化相对于照度的变化之比来控制遮光帘5的开度。

本发明也能够如图9所示的实施例4那样应用于控制人工的光源13的输出的系统。

〔实施例1〕

以下，使用附图对本发明的实施例1的栽培系统进行更详细地说明。

<系统结构>

图1表示实施例1的栽培系统的概略结构。栽培系统1包括容纳植物2的温室3。另外，栽培系统1具备遮光帘5，该遮光帘5为了遮蔽从作为光源的太阳4向植物2照射的光线的一部分或全部来控制入射量而进行开闭。另外，栽培系统1具备扩散膜6，该扩散膜6使经由遮光帘5向植物2照射的光线扩散。另外，栽培系统1具备测定植物2的树液流量的树液流传感器7和根据由树液流传感器7测定的树液流量控制遮光帘5的开度的控制装置8。

在图1中，仅示出了1株植物2，但这是示意性的例示，对温室3内栽培的植物2的株数并不限定，实际上栽培有多株植物2。

遮光帘5是通过展开而关闭、通过缩小或卷取而打开的片状部件。遮光帘5的开度不仅是全开和全闭这两种状态，能够从全开到全闭为止无级地变更开度。如后所述，通过使遮光帘5以指定时间进行打开动作或关闭动作来变更开度。另外，遮光帘5的开度的变更方法不限于此，也可以设定为能够从全开到全闭为止阶段性地变更。遮光帘5与控制装置8无线地连接，具有接收来自控制装置8的设定遮光帘5的开度的控制信号并且根据需要向控制装置8发送表示当前的开度的信息的发送接收功能。遮光部件不限于这样的遮光帘5，也可以是包含多个百叶帘并根据百叶帘的角度来控制入射量的百叶窗，还可以是通过使液晶的透明度变化来控制入射量的液晶面板。这里，遮光帘5对应于遮光部件，控制装置8对应于遮光控制单元，遮光帘5和控制装置8对应于照度控制单元。

扩散膜6具有以使向在温室3内栽培的植物2照射的光线的照度分布均匀化的方式使入射的光线扩散的功能。扩散膜6可以将屋顶、顶棚、侧壁等构成部件作为扩散膜6，也可以在构成部件上粘贴扩散膜6。另外，只要是具有使入射的光线扩散的功能的部件即可，不限于膜状的部件。

在图1中，树液流传感器7安装于植物2的茎2a，但树液流传感器7的安装部位不限于茎2a，也可以选择叶2b或其他部位。另外，在多株植物2中可以适当选择安装树液流传感器7的植物2。可以在栽培的所有植物2上安装树液流传感器7，也可以在所选择的多株植物2上安装树液流传感器7。在此，树液流传感器7对应于水分流量测定单元及树液流速测定单元。

作为树液流速的测定方法，提出了茎热收支法、热脉冲法、热消散法(Granier法)等各种方法，树液流传感器7的测定方法可以根据作为安装对象的植物2的种类、其部位等条件适当选择。树液流传感器7与控制装置8无线地连接，具有向控制装置8发送测定结果并且根据需要从控制装置8接收控制信号的收发功能。

作为控制装置8，例如可以使用预先组装有根据树液流传感器7的测定结果控制遮光帘5的开度的程序的PLC(可编程逻辑控制器)。控制装置8不限于PLC，也可以使用读出存储在ROM等存储装置中的控制遮光帘5的开度的程序并由CPU执行的PC(个人计算机)。控制装置8包括在与树液流传感器7和遮光帘5之间进行收发的通信单元。控制装置8、树液流传感器7和遮光帘5等不限于通过无线连接的情况，也可以通过有线连接。

在温室3中可以具备经由培养基等向植物2供给水分的浇水装置、进行温室3内的制冷和/或供暖的温度调整装置、换气装置等调整栽培环境的各种装置，但省略对这些装置的说明。

通常，已知照射到植物的光的照度和植物的光合作用速度具有图2的光-光合作用曲线所示的关系。当然，二氧化碳浓度、气温、湿度等诸条件也影响植物的光合作用速度，但在此假定这些条件是固定的。如图2所示，随着照度增加，光合作用速度也增加，但当照度进一步增加时，光合作用速度降低。这样，如果其他条件固定，则光合作用速度在某照度下为最大。因此，如果如上所述以接近使光合作用速度成为最大的照度的方式控制来自光源的入射光束，则能够预想到光合作用最活跃地进行，促进植物的生长，收获量也变多。

另外，在光合作用中，植物通过根从培养基或土壤吸收并通过导管输送的水和光能，从表面的气孔将二氧化碳中含有的碳固定为有机物。通过打开气孔来吸收用于光合作用的二氧化碳，植物体内的水分也通过打开的气孔而蒸腾。在此，通过导管输送的树液流包含通过光合作用分解的水和通过气孔蒸腾的水，该树液流由树液流传感器7测定。当光合作用活跃地进行而单位时间的二氧化碳的吸收量增加时，通过打开的气孔蒸腾的水也增加，树液流速增加，因此可知光合作用速度与树液流速之间存在密切的相关关系。

因此，如图3所示，照度和树液流速的关系也与照度和光合作用速度的关系同样地，成为遵循如下变化的曲线：树液流速随着照度的增加而增加，若超过某照度而照度进一步增加，则树液流速减少。根据这样的照度与树液流速的关系，利用树液流传感器7测定树液流速，以接近使树液流速成为最大的照度的方式控制遮光帘的开度，由此能够成为使光合作用变得更活跃的最佳照度。这样的最佳照度本身根据植物2的种类、生长阶段等与植物2自身相关的条件或二氧化碳浓度等其他环境条件的变动而变动，但通过监视树液流传感器7的测定值，能够始终实时地实现最佳照度。

<控制方法>

图4表示说明实施例1的遮光帘的控制方法的流程图。

在步骤1(图中标记为S1。以下也同样。)中，从控制装置8向遮光帘5发送控制信号，使遮光帘5移动到规定的初始位置。在步骤2中，通过树液流传感器7测定树液流速。在控制装置8中，在步骤3中，设i＝0，在步骤4中，将遮光帘5的开度代入变量b(i)。这里，遮光帘5的开度与输入到对应于照度控制单元的遮光帘5及控制装置8的操作量对应。关于遮光帘5的开度，例如，将遮光帘5完全关闭的状态的开度设定为0(％)，将完全打开的状态的开度设定为100(％)。在步骤5中，将步骤2中测定的树液流速代入变量a(i)并进行存储。在步骤6中，从控制装置8向遮光帘5发送控制信号，使遮光帘5的打开动作进行T秒钟。该遮光帘5的打开动作是为了在控制的初期阶段，根据因遮光帘5的开度的变化而产生的照度变化来检测树液流速的变化方向是增加、减少以及固定中的哪一种。因此，打开动作的时间T只要适当选择能够检测这种树液流速的显著变化的值即可。在步骤7中，在遮光帘5的打开动作后的状态下，通过树液流传感器7测定树液流速。在控制装置8中，在步骤8中，设i＝i+1，在步骤9中，将在步骤6中进行T秒钟打开动作后的遮光帘5的开度代入变量b(i)。在步骤10中，将在步骤7中测定出的树液流速代入变量a(i)并进行存储。在步骤11中，在控制装置8中，作为评价植物2的光合作用速度的光合作用系数k1，计算k1＝{a(i)-a(i-1)}/{b(i)-b(i-1)}。在此，k1对应于第一比。在步骤12中，控制装置8判断在步骤11中计算出的k1和0的大小关系。在步骤12中，根据k1是正、负、0中的哪一者来确定照度的控制。在此，如果步骤12中的判断为k1＞0，则进入步骤13，从控制装置8向遮光帘5发送控制信号，为了增加照度而使遮光帘5的打开动作进行t1秒。如果步骤12中的判断为k1＝0，则进入步骤14，从控制装置8向遮光帘5发送控制信号，为了维持照度而不使遮光帘5动作。如果步骤12中的判断为k1＜0，则进入步骤15，从控制装置8向遮光帘5发送控制信号，为了减少照度而使遮光帘5的关闭动作进行t2秒。在步骤13、14或15之后，返回步骤7，重复步骤7～步骤13、14或15的处理。

这里，k1＝0的情况(后述的k2、k3以及k4也同样。)并不限定于作为数值严格地为0的情况，也包括跨正或负的某种程度的范围。即使在第三比为正或负的情况下，也不是指作为数值严格地仅除去0的区域。

上述遮光帘5的开度控制能够适当地设定结束条件，使得控制装置8在k1满足规定条件时、或者取得日落时刻等规定的定时信息时等结束。另外，上述遮光帘5的开度控制可以适当设定开始条件，使得在取得日出时刻等规定的定时信息时等开始。

在步骤14中，也可以通过不从控制装置8向遮光帘5发送控制信号而不使遮光帘5动作。另外，步骤13中的k1＞0时的遮光帘5的打开动作的时间t1秒和步骤15中的k1＜0时的遮光帘5的关闭动作的时间t2可以设定为t1＝t2，也可以设定为t1≠t2。另外，在控制过程中可以根据k1的绝对值的大小来变更t1、t2的值。例如，也可以随着k1的绝对值变小而减小t1、t2的值。

这样，利用树液流传感器7测定与光合作用速度具有密切相关性的树液流速度，以使温室3内维持使树液流速固定的照度的方式控制遮光帘5的开度，由此能够实时地实现光合作用活跃的最佳照度。

〔实施例2〕

以下，根据图5对本发明的实施例2的栽培系统21进行说明。

<系统结构>

在实施例2的栽培系统21中，除了实施例1的栽培系统1以外，还具备测定温室3内的照度的照度传感器10。对于与实施例1的栽培系统1相同的结构，标注相同的标号并省略说明。照度传感器10在温室3内配置于能够测定照射到植物2的光的照度的适当的位置。图5是例示，可以适当设定照度传感器10的设置位置及台数。可以在代表温室3内的照度分布的位置设置一个，也可以将温室3内分割为多个区域，按每个区域设置照度传感器10。另外，也可以与各树液流传感器7对应地设置照度传感器10。这里，照度传感器10对应于照度测定单元。

如在实施例1中说明的那样，照度和树液流速度具有图3所示的关系。在此，设树液流速为a、照度为b，作为评价光合作用速度的光合作用系数k2，确定为k2＝Δa/Δb。于是，在树液流速随着照度增加而增加的区域中k2＞0，在树液流速相对于照度的增加成为最大的区域中k2＝0，在树液流速相对于照度的增加而减少的区域中k2＜0。因此，在控制装置8中，根据树液流传感器7的测定结果和照度传感器10的测定结果算出光合作用系数k2，判断k2和0的大小关系，相应地控制遮光帘5的开度，由此能够将温室3内的照度实时地设为植物2的光合作用活跃的最佳照度。

<控制方法>

图6是表示实施例2的遮光帘5的控制方法的流程图。

在步骤21中，通过树液流传感器7测定植物2的树液流速。然后，在步骤22中，利用照度传感器10测定温室3内的照度。在步骤23中，在控制装置8中，根据步骤21中的树液流速的测定值a和步骤22中的照度的测定值b计算光合作用系数k2＝Δa/Δb。这里，k2对应于第二比。步骤21的树液流速的测定和步骤22的照度的测定并行进行，但采样的定时也可以不一定是同时的。在重叠的时间范围内，根据处理了分别多次采样的测定值而得的信息，计算出对应的树液流速的变化量和照度的变化量，根据它们计算出光合作用系数k2即可。另外，在设有多个树液流传感器7或照度传感器10的情况下，也对各自的测定结果进行平均化等处理。在步骤24中，在控制装置8中判断计算出的光合作用系数k2与0的大小关系。在步骤24中，根据k2是正、负和0中的哪一者来确定照度控制。在此，在步骤24中判断为k2＞0的情况下，在步骤25中，从控制装置8向遮光帘5发送控制信号，为了增加照度而使遮光帘5的打开动作进行t3秒钟。另外，在步骤24中判断为k2＝0的情况下，在步骤26中，从控制装置8向遮光帘5发送控制信号，为了维持照度而不使遮光帘5动作。而且，在步骤24中判断为k2＜0的情况下，在步骤27中，从控制装置8向遮光帘5发送控制信号，为了减少照度而使遮光帘5的关闭动作进行t4秒钟。在进行了步骤25～步骤27的处理后，返回步骤21及步骤22，之后以规定的时间间隔重复步骤21～步骤27的处理。

在步骤26中，也可以通过不从控制装置8向遮光帘5发送控制信号而不使遮光帘5动作。另外，对于步骤25中的k2＞0时的遮光帘5的打开动作的时间t3秒和步骤27中的k2＜0时的遮光帘5的关闭动作的时间t4，可以设定为t3＝t4，也可以设定为t3≠t4。另外，在控制过程中，也可以根据k2的绝对值的大小来变更t3、t4的值。例如，也可以随着k2的绝对值变小而减小t3、t4的值。

〔实施例3〕

以下，根据图7对本发明的实施例3的栽培系统31进行说明。

<系统结构>

实施例3的栽培系统31除了实施例2的栽培系统21以外，还具备测定温室3内的湿度的湿度传感器11和测定温室3内的温度的温度传感器12。对于与实施例1的栽培系统1及实施例2的栽培系统21共同的结构，标注相同的标号并省略说明。湿度传感器11及温度传感器12配置在温室3内的适当的位置。图7是例示，湿度传感器11及温度传感器12的设置位置及台数可以适当设定。可以在代表温室3内的湿度分布、温度分布的位置各设置一个，也可以将温室3内分割为多个区域，按每个区域设置湿度传感器11及温度传感器12。另外，也可以与各树液流传感器7对应地设置湿度传感器11及温度传感器12。也可以不使用湿度传感器11测定湿度、不使用温度传感器12测定温度，而使用湿度及温度均能够测定的温湿度传感器。

在实施例2中，作为评价光合作用速度的光合作用系数，对于树液流速a和照度b，使用由Δa/Δb定义的光合作用系数k2。在实施例3中，导入评价光合作用速度的新的光合作用系数k3。为了更准确地评价光合作用速度，需要考虑饱和差(某一气温下的空气中的饱和水蒸气压与实际含有的水蒸气压之差)。因此，在此，将饱和差设为v，使用由c＝a/v定义的气孔导度(气孔传导度，也称为气孔传导性)c。饱和差v可以通过温度、该温度下的相对湿度以及饱和水蒸气压导出。实际上，气孔导度c表示为包含由叶的面积或健康状态等决定的系数α的α(a/v)，在此，假设α为常数1进行说明。利用该气孔导度c，将光合作用系数k3设为k3＝Δc/Δb。因此，在控制装置8中，根据树液流传感器7的测定结果、照度传感器10的测定结果、湿度传感器11及温度传感器12的测定结果来计算光合作用系数k3，判断k3与0的大小关系，相应地控制遮光帘5的开度。由此，能够将温室3内的照度实时地设为植物2的光合作用活跃的最佳照度。这里，气孔导度c对应于第三比，光合作用系数k3对应于第四比。另外，湿度传感器11和温度传感器12以及具有根据它们的测定结果导出饱和差的功能的控制装置8的一部分与饱和差取得单元对应。

<控制方法>

图8是表示实施例3的遮光帘的控制方法的流程图。

在步骤31中，通过树液流传感器7测定植物2的树液流速。在步骤32中，利用照度传感器测定温室3内的照度。在步骤33中，通过湿度传感器11测定温室3内的湿度，通过温度传感器12测定温室3内的温度。在步骤34中，在从树液流传感器7、照度传感器10、湿度传感器11以及温度传感器12分别接收到测定结果的控制装置8中，首先，根据湿度传感器11以及温度传感器12的测定结果，计算出饱和差v。在此，控制装置8通过预先存储的温度和饱和水蒸气压的表或根据温度来计算饱和水蒸气压的计算式，取得由温度传感器12测定出的温度下的饱和水蒸气压，根据该饱和水蒸气压和湿度传感器11的测定结果即相对湿度求出饱和差v。然后，控制装置8根据饱和差v和树液流速a计算气孔导度c＝a/v，根据照度传感器10的测定结果即照度b计算光合作用系数k3＝Δc/Δb。步骤31的树液流速的测定、步骤32的照度的测定、步骤33的湿度及温度的测定并行进行，但采样的定时也可以不一定是同时的。在重叠的时间范围中，根据处理了分别多次采样的测定值而得的信息，算出对应的饱和差的变化量和照度的变化量，根据它们算出光合作用系数k3即可。

在步骤35中，判断在控制装置8中计算出的光合作用系数k3与0的大小关系。在步骤35中，根据k3是正、负和0中的哪一者来确定照度控制。在此，在判断为k3＞0的情况下，在步骤36中，从控制装置8向遮光帘5发送控制信号，为了增加照度而使遮光帘5的打开动作进行t5秒。另外，在判断为k3＝0的情况下，在步骤37中，从控制装置8向遮光帘5发送控制信号，为了维持照度而不使遮光帘5动作。而且，在判断为k3＜0的情况下，在步骤38中，从控制装置8向遮光帘5发送控制信号，为了减少照度而使遮光帘5的关闭动作进行t6秒。在进行了步骤36～38的处理后，返回步骤31、步骤32以及步骤33，以后以规定的时间间隔重复步骤31～步骤38的处理。

在步骤37中，也可以通过不从控制装置8向遮光帘5发送控制信号，而不使遮光帘5动作。另外，步骤36中的k3＞0的情况下的遮光帘5的打开动作的时间t5秒和步骤38中的k3＜0的情况下的遮光帘5的关闭动作的时间t6可以设定为t5＝t6，也可以设定为t5≠t6。另外，在控制过程中，也可以根据k3的绝对值的大小来变更t5、t6的值。例如，也可以随着k3的绝对值变小而减小t5、t6的值。

〔实施例4〕

以下，根据图9对本发明的实施例4的栽培系统41进行说明。

<系统结构>

实施例4的栽培系统41使用照射人工光的LED等光源13来代替实施例1的栽培系统1中的光源即太阳4。因此，实施例4的栽培系统41不具备调整照射到温室3内的植物2的光线的照度的遮光帘5。由于图9是示意性的例示，因此仅示出了一株植物2，但实际上多株植物2、……2配置在温室3内。为了使针对这些多株植物2、……2的光线的照度分布均匀化，在实施例1的栽培系统1中使用扩散膜6。但是，在实施例4的栽培系统41中，通过将多个光源13、……13配置在温室3内的适当位置，能够使针对多株植物2、……2的光线的照度分布均匀化，因此不具备扩散膜6。栽培系统41除了不具备遮光帘5及扩散膜6这一点以外，具备与栽培系统1共同的结构。对于与实施例1的栽培系统1相同的结构，标注相同的标号并省略说明。但是，在栽培系统41中，控制装置8不是控制遮光帘5的开度而是控制光源13的光度。在上述栽培系统41中不具备扩散膜6，但也可以为了使来自光源13的光线扩散而使用扩散膜6。在此，控制装置8对应于照度控制单元。

如图3所示，照度与树液流速成为遵循如下变化的曲线：树液流速随着照度的增加而增加，在某照度下树液流速的变化固定，若照度进一步增加则树液流速减少。根据这样的照度与树液流速的关系，利用树液流传感器7测定树液流速，通过以接近使树液流速成为最大的照度的方式控制光源13的光度，能够成为使光合作用变得更活跃的最佳照度。这样的最佳照度本身根据植物2的种类、生长阶段等与植物2自身相关的条件或二氧化碳浓度等其他环境条件的变动而发生变动，但通过监视树液流传感器7的测定值，能够始终实时地实现最佳照度。

<控制方法>

图10表示说明实施例4的光源13的控制方法的流程图。

在步骤41中，从控制装置向光源13发送控制信号，将光源13的输入电流设定为初始值I0。在本实施例中，以为了控制光源的光强度进而控制照射到植物2的光的照度而控制向光源13输入的电流的情况为例进行说明，但为了控制光源13的光强度而输入的操作量可以根据光源13适当选择电压、功率等。在步骤42中，通过树液流传感器7测量树液流速。在控制装置8中，在步骤43中，设i＝0。在步骤44中，将向光源13输入的电流值(在此为初始值I0)代入变量I(i)。在步骤45中，将在步骤42中测定出的树液流速代入a(i)并进行存储。在步骤46中，从控制装置8向光源13发送控制信号，将向光源13输入的电流值设定为I0+ΔI。向该光源输入的电流值的变更是为了在控制的初始阶段通过向光源13输入的电流值的变化来检测树液流速的变化方向是增加、减少和固定中的哪一种。因此，输入电流值的变化量ΔI只要适当选择能够检测出这种树液流速的显著变化的值即可。在步骤47中，在向光源13输入的电流变更后的状态下，通过树液流传感器7测定树液流速。在步骤48中，设i＝i+1。在步骤49中，将在步骤46中设定的输入电流值(在此为I0+ΔI)代入变量I(i)。在步骤50中，将在步骤47中测定的树液流速代入变量a(i)并进行存储。在步骤51中，在控制装置8中，作为评价植物2的光合作用的光合作用系数k4，计算k4＝{a(i)-a(i-1)}/{I(i)-I(i-1)}。这里，k4对应于第一比。在步骤52中，在控制装置8中判断在步骤51中计算出的k4和0的大小关系。在步骤52中，根据k4是正、负和0中的哪一者来确定照度控制。这里，如果步骤52中的判断为k4＞0，则进入步骤53，从控制装置8向光源13发送控制信号，为了增加光强度而使向光源13输入的电流增加I1。如果步骤52中的判断为k4＝0，则进入步骤54，从控制装置8向光源13发送控制信号，不变更向光源13的输入电流。如果步骤52中的判断为k4＜0，则进入步骤55，从控制装置8发送控制信号，为了减少光强度而使向光源13输入的电流减少I2。在步骤53、54或55之后，返回步骤47，重复步骤47～步骤53、54或55的处理。步骤53中的k4＞0时的向光源13输入的电流的增加量I1和步骤55中的k4＜0时的向光源13输入的电流的减少量I2可以设定为I1＝I2，也可以设定为I1≠I2。另外，也可以在控制过程中根据k4的绝对值的大小来变更I1、I2的值。例如，也可以随着k4的绝对值变小而减小I1、I2的值。

上述的对光源13的输入电流控制可以适当设定结束条件，以使得在k4满足规定条件时等结束。另外，对于开始条件，也能够以在取得了植物2的生长阶段的进展、光源13的劣化等的规定的定时信息时等开始的方式适当设定开始条件。

除了上述实施例4的栽培系统41之外，可以如实施例2的栽培系统21那样，还具备照度传感器10，根据光合作用系数k2＝Δa/Δb与0的大小关系，控制光源13的输入电流。进而，也可以如实施例3的栽培系统31那样，还具备湿度传感器11及温度传感器12，根据光合作用系数k3＝Δc/Δb与0的大小关系，控制光源13的输入电流。

另外，以下为了能够对比本发明的构成要件和实施例的结构，带附图的标号地记载本发明的构成要件。

<发明1>

一种栽培系统(1、21、31、41)，其特征在于，具备：

水分流量测定单元(7)，其测定植物(2)体内的水分的流量；

照度控制单元(5及8、8)，其根据由所述水分流量测定单元(7)测定的所述植物(2)体内的水分的流量，控制从光源(4、13)照射到所述植物(2)的光的照度。

<发明2>

一种栽培系统中的照度控制方法，其在栽培植物(2)的栽培系统(1、41)中控制向照度控制单元中输入的操作量来控制照度，所述照度控制单元控制从光源(4、13)照射到所述植物(2)的光的照度，该方法包括：

取得所述操作量的变化量的步骤(S4、S9)；

取得使所述照度变化时的所述植物体内的水分的流量的变化量的步骤(S5、S10、S45、S50)；

取得作为所述植物体内的水分量的变化量相对于所述操作量的变化量之比的第一比(k1、k4)的步骤(S11、S51)；以及

根据所述第一比(k1、k4)控制所述照度的步骤(S12～S15、S52～S55)。

<发明3>

一种栽培系统中的照度控制方法，其在栽培植物(2)的栽培系统(21)中控制从光源(4)照射到所述植物(2)的光的照度，该方法包括：

测定所述照度的步骤(S22)；

取得所述植物体内的水分的流量的步骤(S21)；

取得作为所述植物体内的水分的流量的变化相对于所述照度的变化之比的第二比(k2)的步骤(S23)；以及

根据所述第二比来控制所述照度的步骤(S24～S27)。

<发明4>

一种栽培系统中的照度控制方法，其在栽培植物(2)的栽培系统中控制从光源(4)照射到所述植物(2)的光的照度，该方法包括：

将所述植物(2)体内的水分的流量相对于所述植物(2)周围的空气的饱和差之比设为第三比(c)，取得作为所述第三比(c)的变化相对于所述照度的变化之比的第四比(k3)的步骤(S34)；以及根据所述第四比来控制所述照度的步骤(S35～38)。

标号说明

1：栽培系统；2：植物；3：温室；4：太阳；5：遮光帘；6：扩散膜；7：树液流传感器；8：控制装置。

Claims (17)

1.一种栽培系统，其特征在于，具备：

水分流量测定单元，其测定植物体内的水分的流量；以及

照度控制单元，其根据由所述水分流量测定单元测定的所述植物体内的水分的流量，控制从光源照射到所述植物的光的照度。

2.根据权利要求1所述的栽培系统，其特征在于，

对于通过控制输入的操作量来控制所述照度的所述照度控制单元，将由所述水分流量测定单元测定的所述植物体内的水分的流量的变化相对于该操作量的变化之比设为第一比，

所述照度控制单元根据所述第一比来控制所述照度。

3.根据权利要求2所述的栽培系统，其特征在于，

所述照度控制单元根据所述第一比是正、负和0中的哪一者来确定是使所述照度增加、维持还是减少。

4.根据权利要求1所述的栽培系统，其特征在于，

所述栽培系统具备测定所述照度的照度测定单元，

所述照度控制单元

将由所述水分流量测定单元测定的所述植物体内的水分的流量的变化相对于由所述照度测定单元测定的所述照度的变化之比设为第二比，

根据所述第二比来控制所述照度。

5.根据权利要求4所述的栽培系统，其特征在于，

所述照度控制单元根据所述第二比是正、负和0中的哪一者来确定是使所述照度增加、维持还是减少。

6.根据权利要求4所述的栽培系统，其特征在于，

所述栽培系统具备取得所述植物的周围空气的饱和差的饱和差取得单元，

所述照度控制单元

将由所述水分流量测定单元测定的所述植物体内的水分的流量相对于由所述饱和差取得单元取得的所述饱和差之比设为第三比，

将所述第三比的变化相对于由所述照度测定单元测定的所述照度的变化之比设为第四比，

根据所述第四比来控制所述照度。

7.根据权利要求6所述的栽培系统，其特征在于，

所述照度控制单元根据所述第四比是正、负和0中的哪一者来确定是使所述照度增加、维持还是减少。

8.根据权利要求1至7中的任一项所述的栽培系统，其特征在于，

所述水分流量测定单元是测定在所述植物的导管内流动的树液的流速的树液流速测定单元。

9.根据权利要求1至8中的任一项所述的栽培系统，其特征在于，

所述照度控制单元具备：

遮光部件，其遮蔽从所述光源向所述植物入射的光的光路；以及

开度控制单元，其控制所述遮光部件对所述光路的开放比例，

所述照度控制单元通过控制所述开放比例来控制所述照度。

10.根据权利要求1至8中的任一项所述的栽培系统，其特征在于，

所述照度控制单元通过控制向所述光源的输入来控制所述照度。

11.一种栽培系统中的照度控制方法，其在栽培植物的栽培系统中控制从光源照射到所述植物的光的照度，该照度控制方法包括：

取得使所述照度变化时的所述植物体内的水分的流量的变化量的步骤；以及

根据所述变化量来控制所述照度的步骤。

12.一种栽培系统中的照度控制方法，其在栽培植物的栽培系统中控制输入到照度控制单元的操作量来控制照度，所述照度控制单元控制从光源照射到所述植物的光的所述照度，该照度控制方法包括：

取得所述操作量的变化量的步骤；

取得使所述操作量变化时的所述植物体内的水分的流量的变化量的步骤；

取得第一比的步骤，所述第一比是所述植物体内的水分量的变化量相对于所述操作量的变化量之比；以及

根据所述第一比来控制所述照度的步骤。

13.根据权利要求12所述的栽培系统中的照度控制方法，其特征在于，

根据所述第一比来控制所述照度的步骤包括：

判断所述第一比是正、负和0中的哪一者的步骤；以及

根据所述第一比是正、负和0中的哪一者来确定是使所述照度增加、维持还是减少的步骤。

14.一种栽培系统中的照度控制方法，其在栽培植物的栽培系统中控制从光源照射到所述植物的光的照度，该照度控制方法包括：

测定所述照度的步骤；

取得所述植物体内的水分的流量的步骤；

取得第二比的步骤，所述第二比是所述植物体内的水分的流量的变化相对于所述照度的变化之比；以及

根据所述第二比来控制所述照度的步骤。

15.根据权利要求14所述的栽培系统中的照度控制方法，其特征在于，

根据所述第二比来控制所述照度的步骤包括：

判断所述第二比是正、负和0中的哪一者的步骤；以及

根据所述第二比是正、负和0中的哪一者来确定是使所述照度增加、维持还是减少的步骤。

16.一种栽培系统中的照度控制方法，其在栽培植物的栽培系统中控制从光源照射到所述植物的光的照度，该照度控制方法包括：

将所述植物体内的水分的流量相对于所述植物的周围空气的饱和差之比设为第三比，取得作为所述第三比的变化相对于所述照度的变化之比的第四比的步骤；以及

根据所述第四比来控制所述照度的步骤。

17.根据权利要求16所述的栽培系统中的照度控制方法，其特征在于，

根据所述第四比来控制所述照度的步骤包括：

判断所述第四比是正、负和0中的哪一者的步骤；以及

根据所述第四比是正、负和0中的哪一者来确定是使所述照度增加、维持还是减少的步骤。

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