JP2010000010A - Apparatus for evaluating carbon dioxide absorption or emission function of plant - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and compact apparatus for evaluating carbon dioxide absorption or emission function of plants, which can carry out highly-accurate evaluation of the function to absorb or emit carbon dioxide via plant photosynthesis. <P>SOLUTION: The apparatus comprises a chamber 2 into which atmospheric air is induced and in which plants are housed, a light source part 3 irradiating light to the plants, a light-intensity adjustment part 4 adjusting the light intensity of the light source part, a background carbon dioxide concentration measurement part 5 measuring the carbon dioxide concentration in the atmospheric air under set conditions and a chamber carbon dioxide concentration measurement part 5 measuring the carbon dioxide concentration in gas led out from the chamber. The light intensity adjustment part 4 adjusts the light intensity of the light source part 3 so as to change in the measured value by the chamber carbon dioxide concentration measurement part 5 from the background carbon dioxide concentration measurement part, based on the measured value by the background carbon dioxide concentration measurement part 5. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、植物の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置に関し、自然環境下における植物の光合成による二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for evaluating a carbon dioxide absorption or emission function of a plant, and relates to an apparatus for evaluating a carbon dioxide absorption or emission function by photosynthesis of a plant in a natural environment.

近年、地球環境の大きな改善テーマの1つとして、地球の温暖化の防止、具体的には温暖化ガスの低減があり、植物の光合成による二酸化炭素の吸収は、そうした温暖化ガスの低減方法の1つとして考えられている。従って、自然環境における植物の光合成による二酸化炭素の吸収のプロセスを明確にするために、模擬的に自然環境を再現し、実際の植物の光合成による二酸化炭素の吸収のメカニズムを解析する種々の試みがなされている。   In recent years, one of the major improvements in the global environment has been the prevention of global warming, specifically the reduction of greenhouse gases, and the absorption of carbon dioxide by plant photosynthesis is one of the methods for reducing such greenhouse gases. It is considered as one. Therefore, in order to clarify the process of carbon dioxide absorption by plant photosynthesis in the natural environment, various attempts have been made to simulate the natural environment and analyze the mechanism of carbon dioxide absorption by actual plant photosynthesis. Has been made.

例えば、図5に示すように、閉鎖式の同化箱を利用した光合成測定方法が提案されている。つまり、空気の循環経路を構成した同化箱51内に測定対象の植物52を入れ、同化箱51内の空気を循環させながら二酸化炭素濃度の経時的変化により光合成速度を測定する方法において、同化箱51の気密性は高いものの、完全気密ではないものを使用するとともに、植物52を入れない状態において換気率を測定し、植物52を入れて所定時間経過後に測定した二酸化炭素濃度の変化分から、換気による二酸化炭素濃度の変化分を除いたものにつき光合成速度を算出することができる(例えば特許文献1参照)。   For example, as shown in FIG. 5, a photosynthesis measurement method using a closed assimilation box has been proposed. That is, in a method of measuring the photosynthetic rate by changing the carbon dioxide concentration with time while putting the plant 52 to be measured in the assimilation box 51 constituting the air circulation path and circulating the air in the assimilation box 51, the assimilation box 51. Although the airtightness of 51 is high but not completely airtight, the ventilation rate is measured in a state where the plant 52 is not inserted, and the change in the carbon dioxide concentration measured after the passage of a predetermined time after the plant 52 is inserted The photosynthesis rate can be calculated from the amount excluding the change in the carbon dioxide concentration due to (see, for example, Patent Document 1).

特開平08−172913号公報JP 08-172913 A

しかしながら、従来の方法では、以下の示すいくつかの課題があった。
(i)植物用チャンバに空気を供給して試験した場合において、供給された空気中の二酸化炭素濃度と植物用チャンバ出口の二酸化炭素濃度との比較では、自然環境下における正確な光合成の評価ができないことがある。つまり、一般に植物は、光合成による二酸化炭素の吸収と同時に、植物の生物機能の維持から二酸化炭素を発生することから、自然環境下における両者のバランスを把握しないと正確な植物の光合成による二酸化炭素の吸収のメカニズムを解析することができない。
(ii)また、自然環境化においては、外光が大きく変化し、その変化に伴う光合成による二酸化炭素の吸収量の変動が大きく、正確な植物の光合成による二酸化炭素の吸収のメカニズムを解析することが難しい。
(iii)さらに、植物の光合成による二酸化炭素の吸収のメカニズムは、植物の種類・生育条件とともに、周囲の自然環境において大きく異なることから、現地での二酸化炭素の吸収機能の評価を簡易に行うことができる装置が不可欠であり、現状こうした要請に答える装置は実現されていない。特に、自然環境下における研究や学校教育などにおいては、こうした装置に対して強い要請があった。
However, the conventional method has some problems shown below.
(I) When a test is performed by supplying air to the plant chamber, a comparison between the concentration of carbon dioxide in the supplied air and the concentration of carbon dioxide at the outlet of the plant chamber indicates that accurate photosynthesis in the natural environment is evaluated. There are things that cannot be done. In other words, plants generally generate carbon dioxide by maintaining the biological functions of plants at the same time as absorption of carbon dioxide through photosynthesis. The mechanism of absorption cannot be analyzed.
(Ii) In addition, in the natural environment, the external light changes greatly, the fluctuation of carbon dioxide absorption due to photosynthesis accompanying the change is large, and the mechanism of carbon dioxide absorption by accurate plant photosynthesis is analyzed. Is difficult.
(Iii) Furthermore, the mechanism of carbon dioxide absorption by plant photosynthesis varies greatly in the surrounding natural environment as well as the type and growth conditions of the plant, so it is easy to evaluate the carbon dioxide absorption function in the field. It is indispensable to use a device that can respond to the request, and no device that can meet these requirements has been realized. In particular, there has been a strong demand for such devices in research and school education in the natural environment.

そこで、この発明の目的は、自然環境下において、簡易かつコンパクトで、精度の高い植物の光合成による二酸化炭素の吸収または排出機能の評価を行うことができる装置を提供することにある。   SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an apparatus capable of evaluating the absorption or emission function of carbon dioxide by photosynthesis of plants with high accuracy in a natural environment.

本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、以下に示す植物の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置によって、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。   As a result of intensive studies, the present inventor has found that the above-described object can be achieved by an apparatus for evaluating the carbon dioxide absorption or discharge function of plants described below, and has completed the present invention.

つまり、本発明に係る植物の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置は、大気が導入され、植物を内部に収容するチャンバと、該植物に光を照射する光源部と、該光源部の光量を調整する光量調整部と、設置された条件下における大気中の二酸化炭素濃度を測定するバックグランド二酸化炭素濃度測定部と、前記チャンバから導出されたガス中の二酸化炭素濃度を測定するチャンバ二酸化炭素濃度測定部と、を備え、前記光量調整部は、前記バックグランド二酸化炭素濃度測定部の測定値に基づいて、その測定値から前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部の測定値を変化させるよう前記光源部の光量を調整することを特徴とする。   That is, the evaluation apparatus for carbon dioxide absorption or emission function of a plant according to the present invention includes a chamber in which air is introduced and the plant is accommodated therein, a light source unit that irradiates light to the plant, and a light amount of the light source unit. A light intensity adjusting unit to adjust, a background carbon dioxide concentration measuring unit for measuring the carbon dioxide concentration in the atmosphere under installed conditions, and a chamber carbon dioxide concentration for measuring the carbon dioxide concentration in the gas derived from the chamber A measurement unit, and the light amount adjustment unit is configured to change the measurement value of the chamber carbon dioxide concentration measurement unit from the measurement value based on the measurement value of the background carbon dioxide concentration measurement unit. It is characterized by adjusting the amount of light.

こうした構成あるいは機能を有する簡易かつコンパクトな評価装置によって、自然環境下において光合成による二酸化炭素濃度の変化量、つまり二酸化炭素の吸収または排出機能が定量的に、容易に把握することが可能となった。また、本発明は、あらゆる植物に適用することが可能であり、かつ精度の高い植物の光合成の二酸化炭素の吸収または排出機能の評価装置あるいは評価方法の提供が可能となった。ここで、「大気」とは、本評価装置が設置された周囲環境雰囲気の「大気」をいう。   A simple and compact evaluation device with such a configuration or function makes it possible to easily grasp the amount of change in carbon dioxide concentration due to photosynthesis in a natural environment, that is, the absorption or emission function of carbon dioxide quantitatively. . Further, the present invention can be applied to any plant, and can provide a highly accurate evaluation apparatus or evaluation method for the photosynthesis carbon dioxide absorption or emission function of plants. Here, “atmosphere” means “atmosphere” of the ambient environment atmosphere where the evaluation apparatus is installed.

つまり、試験用チャンバ(チャンバ)、光源部、二酸化炭素濃度測定部等、非常に簡易な構成を有する評価装置あるいはこうした機能を基に操作する評価方法を用い、大気を環境雰囲気とする自然環境下における植物の二酸化炭素の授受がバランスする状態を基準としてステップ状に光量(以下「シフト光量」という)を上昇させることによって、自然環境下における植物の二酸化炭素の吸収または排出機能を正確に測定することが可能となった。また、自然環境下における外光の影響を排除し、制御された光源部からの光を照射することによって、安定的かつ客観的な定量的評価を行うことが可能となった。   In other words, an evaluation device having a very simple configuration such as a test chamber (chamber), a light source unit, a carbon dioxide concentration measurement unit, or an evaluation method operated based on such a function is used, and the atmosphere is a natural environment where the atmosphere is an environmental atmosphere. Accurately measure the absorption or emission function of plants in natural environment by increasing the amount of light (hereinafter referred to as “shift light amount”) in a step-like manner based on the balance of plant carbon dioxide exchange in Japan It became possible. In addition, stable and objective quantitative evaluation can be performed by irradiating light from a controlled light source unit by eliminating the influence of external light in a natural environment.

本発明は、上記植物の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置であって、前記光量調整部は、前記バックグランド二酸化炭素濃度測定部の測定値と前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部の測定値がほぼ一致するように前記光源部を第1の光量に調整し、その後、前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部の測定値を変化させるよう前記光源部を第2の光量に調整することを特徴とする。二酸化炭素の吸収は、生命体である植物にとっては代謝機能を意味するものであり、バックグランド二酸化炭素濃度とチャンバ二酸化炭素濃度が一致するように植物に照射された光量から、植物の代謝機能のメカニズムをも把握することが可能となる。   The present invention is an apparatus for evaluating the carbon dioxide absorption or emission function of the plant, wherein the light amount adjustment unit has a measurement value of the background carbon dioxide concentration measurement unit and a measurement value of the chamber carbon dioxide concentration measurement unit approximately The light source unit is adjusted to a first light amount so as to match, and then the light source unit is adjusted to a second light amount so as to change a measurement value of the chamber carbon dioxide concentration measuring unit. Carbon dioxide absorption means a metabolic function for a living plant, and the plant's metabolic function is determined from the amount of light irradiated to the plant so that the background carbon dioxide concentration matches the chamber carbon dioxide concentration. It is also possible to grasp the mechanism.

また、本発明は、上記植物の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置であって、前記第2の光量は、前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部の測定値が変動を生じない条件以上の光量で調整することを特徴とする。「前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部の測定値が変動を生じない条件以上の光量」とは、例えば光飽和点(光合成速度が最大になる光強度)以上の光量をいう。   Further, the present invention is an apparatus for evaluating the carbon dioxide absorption or discharge function of the plant, wherein the second light amount is adjusted with a light amount equal to or greater than a condition that does not cause fluctuations in the measurement value of the chamber carbon dioxide concentration measuring unit. It is characterized by doing. “The amount of light exceeding the condition that the measurement value of the chamber carbon dioxide concentration measurement unit does not fluctuate” refers to the amount of light above the light saturation point (the light intensity at which the photosynthesis speed is maximized), for example.

本発明は、上記植物の二酸化炭素の吸収または排出機能の評価方法であって、前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部における測定値を表示する表示部を備え、
該表示部は、前記バックグランド二酸化炭素濃度測定部の測定値または前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部の測定値に基づいて、表示可能な二酸化炭素濃度範囲を変更することを特徴とする。
The present invention is an evaluation method of the carbon dioxide absorption or emission function of the plant, comprising a display unit for displaying a measurement value in the chamber carbon dioxide concentration measurement unit,
The display unit may change a displayable carbon dioxide concentration range based on a measurement value of the background carbon dioxide concentration measurement unit or a measurement value of the chamber carbon dioxide concentration measurement unit.

本発明は、上記植物の二酸化炭素の吸収または排出機能の評価方法であって、設置された条件下における大気を導入するとともに、前記チャンバに接続され、前記植物によって二酸化炭素が吸収または排出されたガスを導出する第1流路と、設置された条件下における大気を導入する第2流路と、それら第1および第2流路に接続される流路切換部と、その切換部に接続され、バックグランド二酸化炭素濃度測定部とチャンバ二酸化炭素濃度測定部とを一体化した1つの二酸化炭素濃度測定部を備えたことを特徴とする。   The present invention relates to a method for evaluating the absorption or emission function of carbon dioxide in the plant, wherein the atmosphere under installed conditions is introduced and connected to the chamber, and carbon dioxide is absorbed or emitted by the plant. A first flow path for deriving gas, a second flow path for introducing air under the installed conditions, a flow path switching unit connected to the first and second flow paths, and a connection to the switching unit And a single carbon dioxide concentration measuring unit in which the background carbon dioxide concentration measuring unit and the chamber carbon dioxide concentration measuring unit are integrated.

以上のように、本発明に係る二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置によれば、自然環境下において、簡易かつコンパクトで、精度の高い植物の光合成による二酸化炭素の吸収または排出機能の評価を行うことができる。また、学校教育などにおいて要請される、視覚的に変化を容易に把握する表示機能を確保した装置を提供することが可能となる。   As described above, according to the evaluation apparatus for carbon dioxide absorption or emission function according to the present invention, evaluation of carbon dioxide absorption or emission function by plant photosynthesis is simple, compact and highly accurate in a natural environment. be able to. In addition, it is possible to provide an apparatus that secures a display function that is required in school education and the like to easily grasp a visual change.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

<本発明に係る植物の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置の全体構成>
本発明に係る植物の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置(以下「本装置」という)の構成例を図1に示す。本装置は、大気を給送する手段1と、光合成を行う植物Tを内部に密閉可能な試験用チャンバ2と、植物Tに光を照射する光源部3と、光源部3の光量を調整する光量調整部4と、大気の一部を試験用チャンバ2に導入する流路L2と、大気中の二酸化炭素濃度Daおよび試験用チャンバ出口ガス中の二酸化炭素濃度Dsを測定するCO分析計(二酸化炭素濃度測定部に相当)5と、これらを制御し、CO分析計5の出力の演算等の処理を行う制御演算処理部6と、二酸化炭素濃度等を表示する表示部7を有する。
<Whole structure of the evaluation apparatus of the carbon dioxide absorption or discharge | emission function of the plant based on this invention>
FIG. 1 shows a configuration example of a plant carbon dioxide absorption or discharge function evaluation apparatus (hereinafter referred to as “the present apparatus”) according to the present invention. This apparatus adjusts the light quantity of the light source part 3, the light source part 3 which irradiates light to the plant 1 which feeds air | atmosphere, the test chamber 2 which can seal the plant T which performs photosynthesis inside, and light A light amount adjusting unit 4, a flow path L2 for introducing a part of the atmosphere into the test chamber 2, and a CO 2 analyzer for measuring the carbon dioxide concentration Da in the atmosphere and the carbon dioxide concentration Ds in the test chamber outlet gas ( Equivalent to a carbon dioxide concentration measuring unit) 5, a control calculation processing unit 6 that controls these and performs processing such as calculation of the output of the CO 2 analyzer 5, and a display unit 7 that displays the carbon dioxide concentration and the like.

大気は、1次フィルタF1を介してポンプP1,P2(大気を給送する手段1を構成)によって採取される。ポンプP2で吸引された大気は、流路L2において、試験用チャンバ2に導入され、その流量を、その下流に配設された調節弁NV2によって調整され、流量計M2によって検知されるとともに、切換弁SV2を介してCO分析計5に導入される。試験用チャンバ2の内部には、植物Tが密封状に充填され、その周囲に配設された光源部3から照射される光によって、光合成を行い、二酸化炭素を吸収する。一方、ポンプP1で吸引された大気は、流路L1において、調節弁NV1、流量計M1および切換弁SV1を介してCO分析計5に導入される。CO分析計5の上流には、気液分離用のタンク8および除塵用の2次フィルタF2が配設されている。 The atmosphere is collected by pumps P1 and P2 (constituting means 1 for supplying the atmosphere) through the primary filter F1. The air sucked by the pump P2 is introduced into the test chamber 2 in the flow path L2, and the flow rate thereof is adjusted by the control valve NV2 disposed downstream thereof, and is detected by the flow meter M2 and switched. It is introduced into the CO 2 analyzer 5 via the valve SV2. The inside of the test chamber 2 is hermetically filled with the plant T, and photosynthesis is performed by light emitted from the light source unit 3 disposed around the plant T to absorb carbon dioxide. On the other hand, the air sucked by the pump P1 is introduced into the CO 2 analyzer 5 through the control valve NV1, the flow meter M1, and the switching valve SV1 in the flow path L1. Upstream of the CO 2 analyzer 5, a gas-liquid separation tank 8 and a secondary filter F 2 for dust removal are disposed.

ここで、植物Tは、試験用チャンバ2内に配置できる樹木や草花あるいは広くコケ等の地衣類など種々の植物を対象とすることができる。後述する実施例においては、サマードレスやペンタスなどの草花を対象とした。   Here, the plant T can target various plants such as trees, flowers, or lichens such as moss that can be arranged in the test chamber 2. In Examples to be described later, flowers such as summer dress and pentath were targeted.

試験用チャンバ2は、光合成を行う植物Tを設置するとともに大気を通気させるとともに、試験期間中の外部の影響を排除するために密閉することが好ましい。試験用チャンバ2は、植物Tの種類や形状などによって、大きさや形状や風速、あるいは植物Tの設置条件などを任意に設定することができる。また、自然環境と同じ温度とすることが好ましいが、外部の温度変化の影響を排除するために、例えば4〜50℃の範囲において温度制御された試験用恒温槽内に配設することが好ましい。さらに、自然光と近似する条件とするため、光源部3からの光を特定方向から均一に植物に照射するように試験用チャンバ2の一面を光源部3でカバーする構成が好ましい。   The test chamber 2 is preferably sealed in order to install the plant T for photosynthesis and to vent the atmosphere, and to eliminate external influences during the test period. The test chamber 2 can arbitrarily set the size, shape, wind speed, installation condition of the plant T, etc., depending on the type and shape of the plant T. Moreover, although it is preferable to set it as the same temperature as natural environment, in order to eliminate the influence of an external temperature change, it is preferable to arrange | position in the thermostat for the test temperature-controlled in the range of 4-50 degreeC, for example. . Furthermore, in order to make the conditions approximate to natural light, a configuration in which one surface of the test chamber 2 is covered with the light source unit 3 so that the light from the light source unit 3 is uniformly irradiated to the plant from a specific direction is preferable.

光源部3は、日光のうち光合成および葉緑素活性化に必要な波長を持つ光量子を可変的に照射させることができる素子で構成される。具体的には、400〜700nmの波長域の光を含む白色蛍光ランプや発光ダイオード(LED)を用いることが好ましく、試験用チャンバ2の一面全体に複数個配置して、自然環境に近い条件を作り出すことが好ましい。光源部3の波長域の選択性は、白色蛍光ランプやLEDの特性によって選定可能な場合には、例えば赤色LEDや青色LEDまたは白色LEDなどの素子を利用することによって確保することができる。従って、評価試験においては複数の波長域の素子を準備し、適宜交換することによって波長を変更する方法を採ることができる。こうした素子での選択性の確保ができない場合には、光源部3に所望の波長域を透過する光学フィルタを用いることによって選択性を確保することができる。従って、評価試験においては、複数の波長域の光学フィルタを準備し、適宜交換することによって波長を変更する方法を採ることができる。   The light source unit 3 is composed of an element capable of variably irradiating photons having wavelengths necessary for photosynthesis and chlorophyll activation in sunlight. Specifically, it is preferable to use white fluorescent lamps or light emitting diodes (LEDs) that include light in the wavelength range of 400 to 700 nm. It is preferable to produce. The selectivity of the wavelength range of the light source unit 3 can be ensured by using an element such as a red LED, a blue LED, or a white LED, for example, when it can be selected depending on the characteristics of the white fluorescent lamp or LED. Therefore, in the evaluation test, it is possible to adopt a method of changing the wavelength by preparing elements in a plurality of wavelength regions and replacing them appropriately. When the selectivity cannot be ensured with such an element, the selectivity can be ensured by using an optical filter that transmits a desired wavelength range for the light source unit 3. Therefore, in the evaluation test, it is possible to adopt a method of changing the wavelength by preparing optical filters in a plurality of wavelength regions and replacing them appropriately.

また、光量は、400〜700nmの波長域において、光合成有効光量子束密度(PPFD)が0〜500[μmol/m・sec]であることが好ましく、評価試験においては、印加電圧を制御することによって、光量を変化する方法を採ることができる。光量調整部4は、例えば印加電圧を制御するCPUであっても、光量増減指示するダイヤル式つまみなどからの信号を電圧制御信号に変える変換器であってもよい。さらに、光源の照射時間は、自然環境に近い条件としては、プログラムによるON−OFF制御による方法、あるいは加速試験や自然環境と異なる条件での試験では、パルス点灯式の白色蛍光ランプやLEDなどの場合にはそのパルス幅(デューティ)を変更する方法などを採ることが可能である。本装置においては、制御演算処理部6からの指令により、ステップ状に光量(シフト光量)を変化させる機能および大気中の二酸化炭素濃度に対応してシフト光量を増減させる機能を有することが好ましい。また、このとき試験用チャンバ2の内部に光センサ(図示せず)を設け、光源部3からの光量をモニタすることが可能である。こうした光センサの出力に基づき調整することによって、実際に植物Tに照射される光量の調整を行うことができる。 The light intensity is preferably a photosynthesis effective photon flux density (PPFD) of 0 to 500 [μmol / m 2 · sec] in the wavelength range of 400 to 700 nm, and the applied voltage is controlled in the evaluation test. The method of changing the light quantity can be taken. The light amount adjusting unit 4 may be, for example, a CPU that controls the applied voltage, or a converter that converts a signal from a dial-type knob that instructs to increase or decrease the light amount into a voltage control signal. Furthermore, the irradiation time of the light source is set to a condition close to the natural environment, such as a method using ON / OFF control by a program, or an acceleration test or a test under conditions different from the natural environment, such as a pulse lighting type white fluorescent lamp or LED. In some cases, it is possible to adopt a method of changing the pulse width (duty). The apparatus preferably has a function of changing the light quantity (shift light quantity) in a step-like manner and a function of increasing or decreasing the shift light quantity corresponding to the carbon dioxide concentration in the atmosphere in response to a command from the control arithmetic processing unit 6. At this time, a light sensor (not shown) can be provided inside the test chamber 2 to monitor the amount of light from the light source unit 3. By adjusting based on the output of such an optical sensor, the amount of light actually irradiated to the plant T can be adjusted.

CO分析計5は、上記のように二酸化炭素の吸収または排出機能を高い測定精度により把握することを目的とすることから、高精度の測定部として、非分散式赤外線分析計(NDIR)を用いることが好ましい。また、分解能が高く、応答が速い連続測定が可能な分析計として本発明には最適である。なお、NDIR式のCO分析計5にあっては、分析計自体が雰囲気影響(雰囲気中の二酸化炭素の光学系への混入による影響)を受ける可能性があるため、不活性ガス(例えば窒素ガス)によるパージを行うことが好ましい。具体的には、図1において、窒素ガス供給部9から流量計M3を介して少量(例えば数mL〜数100mL/min程度)の窒素ガスをCO分析計5に導入することによってパージすることができる。 Since the CO 2 analyzer 5 is intended to grasp the absorption or emission function of carbon dioxide with high measurement accuracy as described above, a non-dispersive infrared analyzer (NDIR) is used as a high-precision measurement unit. It is preferable to use it. In addition, the analyzer is optimal for the present invention as an analyzer capable of continuous measurement with high resolution and fast response. In the NDIR type CO 2 analyzer 5, the analyzer itself may be affected by the atmosphere (influence of carbon dioxide in the atmosphere mixed into the optical system), and therefore an inert gas (for example, nitrogen It is preferable to perform purging with gas). Specifically, in FIG. 1, purging by introducing a small amount (for example, several mL to several hundred mL / min) of nitrogen gas from the nitrogen gas supply unit 9 into the CO 2 analyzer 5 through the flow meter M3. Can do.

制御演算処理部6は、光量調整部4からの情報出力やCO分析計5からの濃度出力あるいは温度や流量等の情報を受け、光源部3の光量や切換弁SV1,SV2等の制御を担うとともに、以下の機能を有する。
(i)CO分析計5によって測定された大気中の二酸化炭素濃度Daと試験用チャンバ2の出口ガス中の二酸化炭素濃度Dsを比較し、
(ii)二酸化炭素濃度DaとDsが一致するように光源部3の光量を調整するとともに、
(iii)光量が調整された状態から光源部3の光量を上昇させ、
(iv)光量変化によって生じた試験用チャンバ2の出口ガス中の二酸化炭素濃度の変化量ΔDsから、植物Tによって吸収された二酸化炭素の量を算出する。
The control arithmetic processing unit 6 receives information output from the light amount adjustment unit 4, concentration output from the CO 2 analyzer 5, or information such as temperature and flow rate, and controls the light amount of the light source unit 3 and the switching valves SV1 and SV2. In addition to having the following functions:
(I) The atmospheric carbon dioxide concentration Da measured by the CO 2 analyzer 5 is compared with the carbon dioxide concentration Ds in the outlet gas of the test chamber 2;
(Ii) adjusting the light amount of the light source unit 3 so that the carbon dioxide concentrations Da and Ds match,
(Iii) Increasing the light amount of the light source unit 3 from the state in which the light amount is adjusted,
(Iv) The amount of carbon dioxide absorbed by the plant T is calculated from the change amount ΔDs of the carbon dioxide concentration in the exit gas of the test chamber 2 caused by the change in the amount of light.

制御要素は、大気の流量、温度、湿度および二酸化炭素濃度、光源部の波長、光量および照射時間、試験用チャンバ内の温度、湿度および風速などを対象とすることが好ましい。各制御要素は、それぞれを指標として植物の光合成による二酸化炭素の吸収または排出機能の評価に利用することができる。また、制御方法は、本発明においては、植物Tに近接した位置の温度など正確な制御を必要とすることから、各制御要素の測定値に基づいてフィードバック制御を行うことが好ましい。   The control elements are preferably targeted for the atmospheric flow rate, temperature, humidity and carbon dioxide concentration, the wavelength of the light source, the amount of light and the irradiation time, the temperature in the test chamber, the humidity and the wind speed, and the like. Each control element can be used for evaluating the absorption or emission function of carbon dioxide by plant photosynthesis, using each control element as an index. In the present invention, since the control method requires accurate control such as the temperature at a position close to the plant T, it is preferable to perform feedback control based on the measured values of the respective control elements.

以上の構成からなる本装置を用いることによって、大気中の二酸化炭素濃度、光源部3の光量および照射時間、試験用チャンバ2内の温度および風量、を指標として、精度の高い植物Tの光合成による二酸化炭素の吸収または排出機能を評価することが可能となる。なお本装置における表示部7については、後述する。   By using this apparatus having the above-described configuration, high-accuracy photosynthesis of the plant T is performed using the carbon dioxide concentration in the atmosphere, the light amount and irradiation time of the light source unit 3, and the temperature and air volume in the test chamber 2 as indices. It becomes possible to evaluate the absorption or emission function of carbon dioxide. The display unit 7 in this apparatus will be described later.

<植物の光合成による二酸化炭素の吸収または排出機能の評価方法>
次に、具体的な植物の光合成による二酸化炭素の吸収または排出機能の評価方法について述べる。本発明においては、図2に示すように、以下の各工程を有する方法を構成する。また、このときの大気中の二酸化炭素濃度Daおよび試験用チャンバ2の出口ガス中の二酸化炭素濃度Dsの時間変化を、図3に例示する。
<Evaluation method of absorption or emission function of carbon dioxide by photosynthesis of plants>
Next, a specific method for evaluating the absorption or emission function of carbon dioxide by photosynthesis of plants will be described. In the present invention, as shown in FIG. 2, a method having the following steps is configured. In addition, FIG. 3 illustrates temporal changes in the carbon dioxide concentration Da in the atmosphere and the carbon dioxide concentration Ds in the outlet gas of the test chamber 2 at this time.

(1)大気中の二酸化炭素濃度Daを測定
はじめに、自然環境下における大気を採取し、その中の二酸化炭素濃度Daを測定する。図3(1)に相当する。具体的には、本装置において、ポンプP1および切換弁SV1を起動し、1次フィルタF1から吸引された大気が、その流量を調節弁NV1によって調整され(通常1〜5L/min程度)、流量計M1によって検知されるとともに、切換弁SV1を介してタンク8および2次フィルタF2でさらに清浄化されてCO分析計5に導入され、二酸化炭素濃度Daが測定される。測定された二酸化炭素濃度Daはメモリされ、後述する試験用チャンバ2の出口ガス中の二酸化炭素濃度Dsと比較することによって、植物での二酸化炭素の吸収または排出機能を測定することができる。
(1) Measuring the carbon dioxide concentration Da in the atmosphere First, the air in the natural environment is collected, and the carbon dioxide concentration Da in the atmosphere is measured. This corresponds to FIG. Specifically, in this apparatus, the pump P1 and the switching valve SV1 are activated, and the air sucked from the primary filter F1 is adjusted in flow rate by the control valve NV1 (usually about 1 to 5 L / min), and the flow rate While being detected by the meter M1, it is further cleaned by the tank 8 and the secondary filter F2 through the switching valve SV1, and introduced into the CO 2 analyzer 5, and the carbon dioxide concentration Da is measured. The measured carbon dioxide concentration Da is stored in memory, and by comparing it with the carbon dioxide concentration Ds in the outlet gas of the test chamber 2, which will be described later, the absorption or emission function of carbon dioxide in the plant can be measured.

(2)大気を試験用チャンバへ導入
次に、上記大気を試験用チャンバ2に導入する。具体的には、本装置において、ポンプP2を起動することによって、1次フィルタF1から吸引された大気が試験用チャンバ2に導入され、調節弁NV2によって流量が調整され、流量計M2によって検知されるとともに、切換弁SV2を介して放出される。その流量は、予め植物Tに対応した風量から設定され、通常1〜5L/min程度に調整される。このとき、試験条件としては、大気を連続的に供給しながら行う場合と供給を停止し完全密閉状態で行う場合のいずれか、あるいはその切換を選択することも可能であるが、本装置では、自然環境を考慮し、前者を選択している。このとき、試験用チャンバ2内部の残留成分を除去するために所定の時間パージを行うことが好ましい。また、試験用チャンバの内部温度は、予め自然環境下の植物Tに対応した試験温度例えば10〜30℃の範囲内において設定し、試験用チャンバ2の内部温度をその設定温度になるように制御する。
(2) Introducing air into the test chamber Next, the air is introduced into the test chamber 2. Specifically, in this apparatus, by starting the pump P2, the air sucked from the primary filter F1 is introduced into the test chamber 2, the flow rate is adjusted by the control valve NV2, and detected by the flow meter M2. And discharged through the switching valve SV2. The flow rate is set in advance from the air volume corresponding to the plant T, and is usually adjusted to about 1 to 5 L / min. At this time, as a test condition, it is possible to select either the case where it is performed while continuously supplying air or the case where the supply is stopped and performed in a completely sealed state, or the switching thereof, but in this apparatus, The former is selected in consideration of the natural environment. At this time, it is preferable to perform purging for a predetermined time in order to remove residual components in the test chamber 2. Further, the internal temperature of the test chamber is set in advance within a test temperature corresponding to the plant T in the natural environment, for example, within a range of 10 to 30 ° C., and the internal temperature of the test chamber 2 is controlled to be the set temperature. To do.

(3)試験用チャンバ内部に植物の設置
植物Tを試験用チャンバ2内の所定位置に配置する。このとき、例えば光源部からの光に対する葉の向きなど自然環境化における生育条件に近い状態に配置する。また、複数の草花を配置する場合であれば、草花間の距離などについても同様とする。こうした設置をすることによって、正しい評価を得ることができる。
(3) Installation of plant in test chamber Plant T is arranged at a predetermined position in test chamber 2. At this time, it arrange | positions in the state close | similar to the growth conditions in natural environment, such as the direction of the leaf with respect to the light from a light source part, for example. In the case of arranging a plurality of flowers, the same applies to the distance between the flowers. With this installation, a correct evaluation can be obtained.

(4)植物へ光を照射
予め植物Tに対応した波長域の光源部3を選定し、光量および照射時間を予め設定した条件で制御し、光源部3を作動させて植物Tに光を照射する。このとき、自然環境同様、植物Tの略全面を照射するように複数の光源部3を用いることが好ましい。また、このとき試験用チャンバ2の内部に光センサが配設されていれば、光源部3からの光量をモニタし、こうした光センサの出力に基づき調整することができるとともに、光センサの出力をメモリすることによって、長時間に渡る試験の場合には、光源部3自体の変化などを確認することができる。
(4) Irradiating light to a plant The light source unit 3 having a wavelength range corresponding to the plant T is selected in advance, the light amount and the irradiation time are controlled under preset conditions, and the light source unit 3 is activated to irradiate the plant T with light. To do. At this time, it is preferable to use the plurality of light source units 3 so as to irradiate substantially the entire surface of the plant T as in the natural environment. At this time, if an optical sensor is provided in the test chamber 2, the amount of light from the light source unit 3 can be monitored and adjusted based on the output of the optical sensor, and the output of the optical sensor can be adjusted. By memorizing, in the case of a test over a long time, it is possible to confirm a change in the light source unit 3 itself.

(5)試験用チャンバ出口ガス中の二酸化炭素濃度Dsの測定
試験用チャンバ2から供出される出口ガス中の二酸化炭素濃度Dsを測定する。図3(5)に相当する。試験条件として大気を連続的に供給しながら行う場合には、連続的に測定し、供給を停止し完全密閉状態で行う場合には、バッチ的に測定し、その測定値は光合成による二酸化炭素の吸収または排出機能を評価するデータとして利用される。図3(3)は光源部3を稼動しない状態、つまり植物Tへの照射光がなく光合成が行われない場合を表し、植物Tの代謝による二酸化炭素の発生に伴う二酸化炭素の増加状態に相当する。
(5) Measurement of carbon dioxide concentration Ds in test chamber outlet gas The carbon dioxide concentration Ds in the outlet gas delivered from the test chamber 2 is measured. This corresponds to FIG. When the test is performed while continuously supplying air, the measurement is continuously performed.When the supply is stopped and the test is performed in a completely sealed state, the measurement is performed batchwise. Used as data to evaluate absorption or discharge function. FIG. 3 (3) shows a state in which the light source unit 3 is not operated, that is, a case where there is no irradiation light to the plant T and photosynthesis is not performed, and corresponds to an increased state of carbon dioxide accompanying the generation of carbon dioxide by metabolism of the plant T. To do.

(6)二酸化炭素濃度DaとDsを比較
上記(1)において測定した大気中の二酸化炭素濃度Daと上記(5)において測定した試験用チャンバ出口ガス中の二酸化炭素濃度Dsを比較する。つまり、上記(4)において設定した光量における植物Tの光合成に伴う二酸化炭素の吸収または排出機能と代謝に伴う二酸化炭素の発生機能のバランスの結果であり、この本装置が目的とする植物Tによる二酸化炭素の吸収または排出機能の評価においては、両者の一致点を始点とする。
(6) Comparison of Carbon Dioxide Concentrations Da and Ds The atmospheric carbon dioxide concentration Da measured in (1) is compared with the carbon dioxide concentration Ds in the test chamber outlet gas measured in (5). That is, it is a result of the balance between the carbon dioxide absorption or discharge function accompanying the photosynthesis of the plant T at the light amount set in (4) above and the carbon dioxide generating function accompanying metabolism, and this apparatus depends on the target plant T. In evaluating carbon dioxide absorption or emission function, the coincidence point between the two is the starting point.

(7)二酸化炭素濃度DaとDsが一致するように光量を調整
上記(6)の比較に基づき、二酸化炭素濃度DaとDsが一致するように光量を調整する。二酸化炭素濃度DaとDsが一致するような光量とは、例えば光補償点付近の光強度の光量であるが、大気によるパージを行っている場合には、その効果により厳密な調整を必要としない光量とすることができる。図3(7)に相当する。植物Tによる二酸化炭素の吸収または排出機能の評価の始点となることから、このときの光量および二酸化炭素濃度Ds(=Da)はメモリされる。また、光量の調整に伴う二酸化炭素濃度Dsの変動が安定した時点において調整は完了する。
(7) Adjusting the light amount so that the carbon dioxide concentrations Da and Ds match. Based on the comparison in (6) above, the light amount is adjusted so that the carbon dioxide concentrations Da and Ds match. The amount of light such that the carbon dioxide concentrations Da and Ds coincide with each other is, for example, the amount of light having a light intensity near the light compensation point. However, when purging with air is performed, strict adjustment is not required due to the effect. It can be the amount of light. This corresponds to FIG. Since this is the starting point for the evaluation of the carbon dioxide absorption or emission function by the plant T, the light quantity and the carbon dioxide concentration Ds (= Da) at this time are stored. Further, the adjustment is completed when the change in the carbon dioxide concentration Ds accompanying the adjustment of the light amount is stabilized.

(8)光量を上昇
上記(6)の調整に伴う二酸化炭素濃度Dsが安定し、二酸化炭素濃度Daと一致した時点で、光量を上昇させる。図3(8)に相当する。このときの光量は、評価対象の変更あるいは評価条件の変更等があっても、評価基準となることからメモリされる。また変化させる光量については、以下のような基準に基づき設定することができる。
(8−1)予め特定の植物Tにおけるシフト光量に対する変化量ΔDs(後述)との関連を求め、変化量ΔDsの変動が生じない条件(最大変化量ΔDs(max)という)以上の光量に設定する。最大変化量ΔDs(max)を指標として、各植物が有する最大の吸収または排出機能を基準に評価することができる。
(8−2)自然環境下における外光の光量を基準にシフト光量を設定する。地理的条件や周辺の森林・道路等地域の状況あるいは季節などに応じた基準を設けることによって、個別の自然環境に応じた評価をすることが可能となる。
(8−3)基準となる植物Toを設定し、その植物における上記(8−1)または(8−2)あるいは任意のシフト光量を設定する。シフト光量を一定値に設定することによって植物Tの種類や生育状況に応じた評価をすることが可能となる。
(8−4)なお、上記いずれにおいても、大気中の二酸化炭素濃度に対応して設定するシフト光量を増減させることが好ましい。大気中の二酸化炭素濃度の変化(上昇)は上記(7)における評価の始点における植物Tの吸収または排出機能の負荷を変化(増大)させることとなり、その変化(上昇)する量が大きくなれば、シフト量を一定にしても評価基準の標準化が難しい。従って、予め大気中の二酸化炭素濃度に対応した最適なシフト光量を求めておくことによって、等価な評価をすることが可能となる。
(8) Increasing the amount of light When the carbon dioxide concentration Ds accompanying the adjustment of (6) is stabilized and coincides with the carbon dioxide concentration Da, the amount of light is increased. This corresponds to FIG. The amount of light at this time is memorized because it becomes an evaluation criterion even if there is a change in the evaluation object or a change in the evaluation conditions. The amount of light to be changed can be set based on the following criteria.
(8-1) A relationship with a change amount ΔDs (described later) with respect to a shift light amount in a specific plant T is obtained in advance, and is set to a light amount equal to or greater than a condition (referred to as a maximum change amount ΔDs (max)) that does not cause a change in the change amount ΔDs To do. Using the maximum change amount ΔDs (max) as an index, the maximum absorption or excretion function of each plant can be evaluated as a reference.
(8-2) The shift light amount is set based on the light amount of external light in a natural environment. By setting standards according to geographical conditions, local conditions such as surrounding forests and roads, or seasons, it becomes possible to evaluate according to the individual natural environment.
(8-3) A plant To serving as a reference is set, and the above (8-1) or (8-2) or an arbitrary shift light amount in the plant is set. By setting the shift light amount to a constant value, it is possible to make an evaluation according to the type and growth status of the plant T.
(8-4) In any of the above cases, it is preferable to increase or decrease the shift light amount set corresponding to the carbon dioxide concentration in the atmosphere. The change (increase) in the carbon dioxide concentration in the atmosphere changes (increases) the load of the absorption or discharge function of the plant T at the starting point of the evaluation in (7), and the amount of change (increase) increases. Even if the shift amount is constant, it is difficult to standardize the evaluation standard. Therefore, it is possible to perform an equivalent evaluation by obtaining an optimal shift light amount corresponding to the carbon dioxide concentration in the atmosphere in advance.

(9)試験用チャンバ出口ガス中の二酸化炭素濃度の変化量ΔDsを検出
シフト光量を上昇させた後、試験用チャンバ2から供出される出口ガス中の二酸化炭素濃度Dsを測定するとともに、シフト前の二酸化炭素濃度Daとの差、つまり変化量ΔDsを検出する。図3(9)に相当する。
(9) Detection of change amount ΔDs of carbon dioxide concentration in test chamber outlet gas After increasing the shift light quantity, the carbon dioxide concentration Ds in the outlet gas delivered from the test chamber 2 is measured and before the shift. The difference from the carbon dioxide concentration Da, that is, the change amount ΔDs is detected. This corresponds to FIG.

(10)変化量ΔDsから植物によって吸収された二酸化炭素の量を演算
上記(9)によって得られた変化量ΔDsから、植物Tによって吸収された二酸化炭素の量を演算する。試験条件として(a)大気を連続的に供給しながら行う場合には、上記(1)あるいは(7)においてメモリした二酸化炭素濃度DaあるいはDs(=Da)を基準に演算する。演算は、試験時間における両者の積分値同士の差分を求める方法や両者の差分の積分値を求める方法などがあるが、二酸化炭素量の微量な変化を求めることから前者の方法が好ましい。また、(b)大気を連続的に供給しながら定期的に図1の切換弁SV1およびSV2を作動させて試験を行う場合には、(b−1)その作動の度にその基準値を変更する方法、(b−2)測定値に変化があれば作動間隔の変化を直線近似する方法、(b−3)作動の度の二酸化炭素濃度から近似曲線を求める方法、があり、それらを基準として、両者の積分値同士の差分を求めることによって、二酸化炭素の吸収または排出機能を演算することが可能となる。さらに、(c)大気の供給を停止し完全密閉状態で行う場合には、上記(1)あるいは(7)においてメモリした二酸化炭素濃度DaあるいはDsを基準に上記(a)と同様の演算を行うことによって、二酸化炭素の吸収または排出機能を演算することが可能となる。
(10) Calculation of the amount of carbon dioxide absorbed by the plant from the change amount ΔDs The amount of carbon dioxide absorbed by the plant T is calculated from the change amount ΔDs obtained by the above (9). When the test conditions are (a) when the atmosphere is continuously supplied, the calculation is performed based on the carbon dioxide concentration Da or Ds (= Da) stored in the above (1) or (7). The calculation includes a method for obtaining a difference between the two integral values in the test time, a method for obtaining an integral value of the difference between the two, and the like, and the former method is preferable because a minute change in the amount of carbon dioxide is obtained. In addition, (b) when conducting a test by periodically operating the switching valves SV1 and SV2 in FIG. 1 while continuously supplying air, (b-1) changing the reference value for each operation. (B-2) a method of linearly approximating the change in the operation interval if there is a change in the measured value, and (b-3) a method of obtaining an approximate curve from the carbon dioxide concentration at each operation, As described above, it is possible to calculate the carbon dioxide absorption or discharge function by calculating the difference between the two integrated values. Further, (c) when the supply of air is stopped and the operation is performed in a completely sealed state, the same calculation as in (a) is performed based on the carbon dioxide concentration Da or Ds stored in (1) or (7). This makes it possible to calculate the function of absorbing or discharging carbon dioxide.

以上の光合成による二酸化炭素の吸収または排出機能評価方法によって、大気の温度および二酸化炭素濃度、光源部3の波長、光量および照射時間、試験用チャンバ2内の温度および風速、を指標として、精度の高い植物Tの光合成による二酸化炭素の吸収または排出機能を評価することが可能となる。   By the above-described method for evaluating the absorption or emission function of carbon dioxide by photosynthesis, the temperature and carbon dioxide concentration of the atmosphere, the wavelength of the light source unit 3, the amount of light and the irradiation time, the temperature and the wind speed in the test chamber 2 are used as indices, It becomes possible to evaluate the absorption or emission function of carbon dioxide by high photosynthesis of the plant T.

<表示部について>
表示部7は、制御演算処理部6からの二酸化炭素濃度DaとDsおよびその変化量ΔDsの信号を受信する受信部(受信手段に相当)を有し、図4(A)あるいは図4(B)に例示するように、これらの信号に対応させて表示される。具体的には、図4(A)に例示する出力に相当する複数段に区分されたスイッチ7aおよび図4(B)に例示する濃度表示7bが配列され、スイッチ7aによって設定された二酸化炭素濃度Daに対応する濃度範囲の濃度表示7b、および光量のシフトに伴う変化量ΔDsに対応して変化する濃度範囲の濃度表示7bあるいはそれ以下の濃度範囲の濃度表示7b全てを点燈させることによって、即座にかつ可視的にその絶対値および変化を把握することができる。あるいは図4(B)に例示するように、濃度表示7bをコードバー状に配列することによって、さらに視覚的に把握し易く学校教育用等の装置として適切である。
<About the display>
The display unit 7 includes a receiving unit (corresponding to receiving means) that receives signals of the carbon dioxide concentrations Da and Ds and their variation ΔDs from the control arithmetic processing unit 6, and is shown in FIG. ), The signals are displayed in correspondence with these signals. Specifically, a switch 7a divided into a plurality of stages corresponding to the output illustrated in FIG. 4A and a concentration display 7b illustrated in FIG. 4B are arranged, and the carbon dioxide concentration set by the switch 7a By turning on the density display 7b of the density range corresponding to Da and the density display 7b of the density range that changes corresponding to the change amount ΔDs accompanying the shift of the light amount, or all the density displays 7b of the density range lower than that, The absolute value and change can be grasped immediately and visually. Alternatively, as illustrated in FIG. 4B, by arranging the concentration display 7b in a code bar shape, it is easier to grasp visually and is suitable as a device for school education or the like.

このとき、区分された濃度範囲の上限値あるいは下限値は自由に設定することができる構成とすることが好ましい。また、バックグランド二酸化炭素濃度測定部の測定値によって上限を設定することができる構成とすることが好ましい。さらに、チャンバ内の二酸化炭素濃度の変化量によって、濃度範囲を変更することができる構成が好ましく、表示される濃度目盛を1ppm、2ppm、3ppm等任意に設定することができる構成が好ましい。   At this time, it is preferable that the upper limit value or the lower limit value of the divided concentration range can be freely set. Moreover, it is preferable to set it as the structure which can set an upper limit with the measured value of a background carbon dioxide concentration measurement part. Further, a configuration in which the concentration range can be changed according to the change amount of the carbon dioxide concentration in the chamber is preferable, and a configuration in which the displayed concentration scale can be arbitrarily set to 1 ppm, 2 ppm, 3 ppm, or the like is preferable.

より具体的な操作は、以下の手順によって行うことができる。
(i)大気中の二酸化炭素濃度Daを測定するとき、指示値が安定していることを確認し、その値により、表示部7の濃度範囲を設定する。
(ii)各濃度範囲に相当するスイッチが下表1のように二酸化炭素濃度Daと各スイッチの上限値を比較し、安定値>上限値のスイッチを選択する。例えば、二酸化炭素濃度Daが408ppmならばスイッチNo3を選択する。

Figure 2010000010
(iii)次に、光量をシフトさせる(例えばパネルの操作スイッチを押す)。試験用チャンバ出口ガス中の二酸化炭素濃度Dsが測定され、その値により、表示部7の濃度範囲の濃度表示7bが順次点燈する。 More specific operations can be performed by the following procedure.
(I) When measuring the carbon dioxide concentration Da in the atmosphere, it is confirmed that the indicated value is stable, and the concentration range of the display unit 7 is set based on the value.
(Ii) The switch corresponding to each concentration range compares the carbon dioxide concentration Da with the upper limit value of each switch as shown in Table 1 below, and selects the switch having a stable value> the upper limit value. For example, if the carbon dioxide concentration Da is 408 ppm, the switch No. 3 is selected.
Figure 2010000010
(Iii) Next, the light amount is shifted (for example, an operation switch on the panel is pressed). The carbon dioxide concentration Ds in the test chamber outlet gas is measured, and the concentration display 7b of the concentration range of the display unit 7 is sequentially turned on by the value.

ここで、上記濃度範囲を光量切換え直後から順次縮小するように設定することが可能である。植物の二酸化炭素の吸収または排出機能は、光量のステップ状の変化に対応して初期的に大きな変化量となり、徐々に変化量が小さくなる傾向がある。一方表示機能においては、測定値の変化の状態を継続的に確認できることが好ましい。本装置は、光量の切換え直後からの変化量に対応して均等に表示の切換えを行うのではなく、光量切換え直後は大きな変化量のときに表示を切換え、光量切換え後所定時間経過後の変化量が少ない場合には、小さな変化量であっても表示を切換えることによって、変化の状態を正確に把握することができる。   Here, it is possible to set the density range so as to be sequentially reduced immediately after the light quantity switching. The carbon dioxide absorption or emission function of a plant tends to be a large amount of change initially in response to a step-like change in the amount of light, and the amount of change tends to be gradually reduced. On the other hand, in the display function, it is preferable that the change state of the measured value can be continuously confirmed. This device does not switch the display evenly in response to the amount of change immediately after switching the light amount, but switches the display when the amount of change is large immediately after switching the light amount, and changes after a predetermined time has elapsed after switching the light amount. When the amount is small, the state of change can be accurately grasped by switching the display even if the amount of change is small.

<実施例>
以上の植物の光合成による二酸化炭素の吸収または排出機能評価方法に基づき、実際に行った試験結果の一部について述べる。
<Example>
Based on the method for evaluating the function of absorption or emission of carbon dioxide by photosynthesis of plants described above, some of the results of actual tests are described.

(1)試験条件
(1−1)大気の条件:流量1.5L/min、温度20℃、二酸化炭素濃度約400ppm
(1−2)光源部の条件:赤色LED(中心波長660nm)、PPFD102〜178[μmol/cm・sec]、連続照射
(1−3)試験用チャンバ内の条件:流量1.5L/min、温度20℃、二酸化炭素濃度約400ppm
(1−4)植物:サマードレスとペンタスを混ぜた草花(約125mm×125mm)
(1−5)二酸化炭素濃度の測定:上記プロセス(1)〜(10)を行い、流路や光量の切換えに伴う指示の安定を確認のため、各々約5分間測定を行い、5分後のデータを採用した。
(1) Test conditions (1-1) Atmospheric conditions: flow rate 1.5 L / min, temperature 20 ° C., carbon dioxide concentration about 400 ppm
(1-2) Conditions of the light source part: red LED (center wavelength: 660 nm), PPFD 102 to 178 [μmol / cm 2 · sec], continuous irradiation (1-3) Conditions in the test chamber: flow rate 1.5 L / min , Temperature 20 ° C, carbon dioxide concentration about 400ppm
(1-4) Plant: A flower mixed with summer dress and pentaths (approx. 125mm x 125mm)
(1-5) Measurement of carbon dioxide concentration: Perform the above processes (1) to (10), measure each for about 5 minutes in order to confirm the stability of the instructions accompanying the switching of the flow path and light quantity, and after 5 minutes The data was adopted.

(2)試験結果
試験用チャンバ出口の二酸化炭素の濃度変化
下表2に示すように、各流路において安定した二酸化炭素濃度を示した。約30分の試験時間において、二酸化炭素濃度に関して、初期の光合成により約34〜40ppmの変化が見られた。各数値はCO濃度であり、単位はppmである。各々安定時間約5分後の測定結果である。再現性のよい実測データが得られている。なお、大気中の二酸化炭素濃度と、光量シフト前のチャンバ出口ガス中の二酸化炭素濃度が一致しているは確認している。
(2) Test results Changes in carbon dioxide concentration at the test chamber outlet As shown in Table 2 below, stable carbon dioxide concentrations were indicated in each flow path. At a test time of about 30 minutes, a change of about 34-40 ppm was seen with respect to the carbon dioxide concentration due to the initial photosynthesis. Each numerical value is the CO 2 concentration, and the unit is ppm. Each is a measurement result after about 5 minutes of stabilization time. Measured data with good reproducibility is obtained. It has been confirmed that the carbon dioxide concentration in the atmosphere matches the carbon dioxide concentration in the chamber outlet gas before the light amount shift.

Figure 2010000010
Figure 2010000010

以上のように、この発明は、植物の光合成による二酸化炭素の吸収または排出機能評価だけではなく、植物の生育状態の評価を行うことも可能であり、植物に限らず、光合成を行うあらゆる生体をも対象とすることができる。さらに、植物の生育状態の評価を進めることによって、植物など植物の最適な生産条件を求めることが可能となり、評価結果を人工栽培あるいは製品改良や量産化に利用することも可能となる。   As described above, the present invention can evaluate not only the absorption or emission function of carbon dioxide by photosynthesis of plants but also the evaluation of the growth state of plants. Can also be targeted. Furthermore, by proceeding with the evaluation of the growth state of the plant, it is possible to obtain the optimum production conditions for plants such as plants, and the evaluation results can be used for artificial cultivation, product improvement, and mass production.

本発明に係る植物の二酸化炭素の吸収または排出機能の評価装置の構成例を示す説明図Explanatory drawing which shows the structural example of the evaluation apparatus of the absorption or discharge | emission function of the carbon dioxide of the plant which concerns on this invention 本発明に係る植物の二酸化炭素の吸収または排出機能の評価方法の工程を例示する説明図Explanatory drawing which illustrates the process of the evaluation method of the absorption or discharge | emission function of the carbon dioxide of the plant concerning this invention 本発明に係る評価方法における二酸化炭素濃度の時間的変化を例示する説明図Explanatory drawing which illustrates the time change of the carbon dioxide concentration in the evaluation method according to the present invention 本発明に係る評価装置の表示部を例示する説明図Explanatory drawing which illustrates the display part of the evaluation apparatus which concerns on this invention 従来技術に係る光合成測定方法の実施態様を示す説明図Explanatory drawing which shows the embodiment of the photosynthesis measuring method based on a prior art

符号の説明Explanation of symbols

1 大気を給送する手段
2 試験用チャンバ
3 光源部
4 光量調整部
5 CO分析計(二酸化炭素濃度測定部)
6 制御演算処理部
7 表示部
8 タンク
9 パージガス
F1 1次フィルタ
F2 2次フィルタ
L1,L2 流路
M1〜M3 流量計
NV1,NV2 調節弁
P1,P2 ポンプ
SV1,SV2 切換弁
T 植物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Means to feed air 2 Test chamber 3 Light source unit 4 Light amount adjustment unit 5 CO 2 analyzer (carbon dioxide concentration measurement unit)
6 Control arithmetic processing section 7 Display section 8 Tank 9 Purge gas F1 Primary filter F2 Secondary filters L1, L2 Flow paths M1-M3 Flowmeters NV1, NV2 Control valves P1, P2 Pumps SV1, SV2 Switching valve T Plant

Claims (5)

大気が導入され、植物を内部に収容するチャンバと、該植物に光を照射する光源部と、該光源部の光量を調整する光量調整部と、設置された条件下における大気中の二酸化炭素濃度を測定するバックグランド二酸化炭素濃度測定部と、前記チャンバから導出されたガス中の二酸化炭素濃度を測定するチャンバ二酸化炭素濃度測定部と、を備え、
前記光量調整部は、前記バックグランド二酸化炭素濃度測定部の測定値に基づいて、その測定値から前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部の測定値を変化させるよう前記光源部の光量を調整することを特徴とする植物の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置。
A chamber in which the atmosphere is introduced and houses the plant, a light source unit that irradiates light to the plant, a light amount adjustment unit that adjusts the light amount of the light source unit, and a carbon dioxide concentration in the atmosphere under the installed conditions A background carbon dioxide concentration measuring unit for measuring the carbon dioxide concentration measuring unit for measuring the carbon dioxide concentration in the gas derived from the chamber,
The light amount adjustment unit adjusts the light amount of the light source unit so as to change the measurement value of the chamber carbon dioxide concentration measurement unit from the measurement value based on the measurement value of the background carbon dioxide concentration measurement unit. An apparatus for evaluating the carbon dioxide absorption or emission function of plants.
前記光量調整部は、前記バックグランド二酸化炭素濃度測定部の測定値と前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部の測定値がほぼ一致するように前記光源部を第1の光量に調整し、その後、前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部の測定値を変化させるよう前記光源部を第2の光量に調整することを特徴とする請求項1記載の植物の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置。   The light amount adjustment unit adjusts the light source unit to a first light amount so that a measurement value of the background carbon dioxide concentration measurement unit and a measurement value of the chamber carbon dioxide concentration measurement unit substantially coincide, and then the chamber 2. The apparatus for evaluating the function of absorbing or discharging carbon dioxide of a plant according to claim 1, wherein the light source unit is adjusted to the second light quantity so as to change the measurement value of the carbon dioxide concentration measuring unit. 前記第2の光量は、前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部の測定値が変動を生じない条件以上の光量で調整することを特徴とする請求項1または2記載の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置。   3. The apparatus for evaluating carbon dioxide absorption or discharge according to claim 1, wherein the second light quantity is adjusted with a light quantity that is equal to or greater than a condition that does not cause fluctuations in the measurement value of the chamber carbon dioxide concentration measurement unit. . 前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部における測定値を表示する表示部を備え、
該表示部は、前記バックグランド二酸化炭素濃度測定部の測定値または前記チャンバ二酸化炭素濃度測定部の測定値に基づいて、表示可能な二酸化炭素濃度範囲を変更することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の植物の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置。
A display unit for displaying a measurement value in the chamber carbon dioxide concentration measurement unit;
The display unit changes a displayable carbon dioxide concentration range based on a measurement value of the background carbon dioxide concentration measurement unit or a measurement value of the chamber carbon dioxide concentration measurement unit. 4. The apparatus for evaluating carbon dioxide absorption or discharge function of a plant according to any one of 3 above.
設置された条件下における大気を導入するとともに、前記チャンバに接続され、前記植物によって二酸化炭素が吸収または排出されたガスを導出する第1流路と、設置された条件下における大気を導入する第2流路と、それら第1および第2流路に接続される流路切換部と、その切換部に接続され、バックグランド二酸化炭素濃度測定部とチャンバ二酸化炭素濃度測定部とを一体化した1つの二酸化炭素濃度測定部を備えたことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の植物の二酸化炭素吸収または排出機能の評価装置。   A first flow path for introducing the atmosphere under the installed condition and for deriving a gas that is connected to the chamber and that has absorbed or discharged carbon dioxide by the plant, and for introducing the atmosphere under the installed condition. 2 channels, a channel switching unit connected to the first and second channels, and a background carbon dioxide concentration measuring unit and a chamber carbon dioxide concentration measuring unit, which are connected to the switching unit and integrated The apparatus for evaluating the function of absorbing or discharging carbon dioxide of a plant according to claim 1, comprising two carbon dioxide concentration measuring units.
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