JP2018068205A

JP2018068205A - 植物栽培設備

Info

Publication number: JP2018068205A
Application number: JP2016211865A
Authority: JP
Inventors: 多田　誠人; Masato Tada; 誠人多田; 達也手塚; Tatsuya Tezuka
Original assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Current assignee: Iseki and Co Ltd; Iseki Agricultural Machinery Mfg Co Ltd
Priority date: 2016-10-28
Filing date: 2016-10-28
Publication date: 2018-05-10
Anticipated expiration: 2036-10-28
Also published as: JP6737130B2

Abstract

【課題】本発明は、植物の光合成の状態に応じて適切なハウス内の各種装置の制御を行える植物栽培設備を提供することを課題とする。【解決手段】太陽光を通過させる透明性部材で覆われたハウス（Ｈ）内で養液にて作物を栽培する植物栽培設備において、ハウス（Ｈ）には、前記透明性部材を通過する太陽光を遮光する遮光カーテン（２３）と、日射量を計測する日射計（２６）と、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置（２４）を備え、日射計（２６）が設定量以上の日射量を測定すると遮光カーテン（２３）が閉制御する構成とし、光合成測定装置（２４）により測定される光合成の状態を示す値が設定値（Ｐ）よりも小さいと、前記設定量よりも小さい日射量で遮光カーテン（２３）を閉制御する。【選択図】図３

Description

本発明は、養液で植物を栽培するハウス型の植物栽培設備に関する。

特許文献１には、太陽光を投下するビニルハウス内において、養液で植物を栽培する植物栽培設備が記載されている。この植物栽培設備においては、適切に植物が成長するように、積算日射量に応じた遮光カーテンの制御、養液量の制御、ハウス内暖房制御、細霧冷房制御を行うことについて記載されている。

特許文献２には、植物の光合成の状態を測定する植物生育診断装置について記載されている。

特開２０１１−１９４３８号公報特開２０１６−１３１５４６号公報

本発明は、植物の光合成の状態に応じて適切なハウス内の各種装置の制御を行える植物栽培設備を提供することを課題とする。

かかる課題を解決するために、
請求項１記載の発明は、
太陽光を通過させる透明性部材で覆われたハウス内で養液にて作物を栽培する植物栽培設備において、
前記ハウスには、前記透明性部材を通過する太陽光を遮光する遮光カーテンと、日射量を計測する日射計と、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置を備え、日射計が設定量以上の日射量を測定すると遮光カーテンが閉制御する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定量よりも小さい日射量で遮光カーテンを閉制御する制御部を備えることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、
太陽光を通過させる透明性部材で覆われたハウス内で養液にて作物を栽培する植物栽培設備において、
前記ハウスには、ハウス内の温度を調節するための換気用の開閉窓と、ハウス内の室温を測定する室温計と、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置を備え、室温計が設定温度以上であることを測定すると、開閉窓が開制御する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定温度より低い温度で開閉窓を開制御する制御部を備えることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、
太陽光を通過させる透明性部材で覆われたハウス内で養液にて作物を栽培する植物栽培設備において、
前記ハウスには、養液の濃度を測定する養液濃度管理センサと、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置を備え、設定する濃度になるよう養液を管理制御する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定する濃度を低くする制御を行う制御部を備えることを特徴とする。

請求項４記載の発明は、
請求項１から請求項３いずれかに記載の発明において、ハウスには、植物に加湿を行う加湿器と、ハウス内の湿度を測定する湿度計と、湿度計が設定湿度以下を測定すると、加湿器を運転する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定湿度より高い湿度で加湿器を運転制御する制御部を備えることを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、
請求項１から請求項４いずれかに記載の発明において、光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいとは、前記制御部による制御を行う前日に測定した値が設定値より低いことであることを特徴とする。

本発明により、植物の光合成が活発でない時に、植物の生育に適した制御を行う植物栽培設備を提供することができる。

植物栽培設備のシステム図植物栽培設備の内部を説明する図光合成測定装置が走行していることを示している植物栽培設備の内部を説明する図光合成機能の測定を示すグラフ制御ブロック図

本発明の実施の形態の植物栽培設備について、以下説明する。

ハウスＨは太陽光を透過するビニルハウスである。ハウスＨ内には横長に延びる栽培用の培地１を多数並設する。培地１に移植した苗の茎ｋは誘引紐２に沿って伸長する。誘引紐２の上端には誘引フック３を設け、誘引フック３は培地１と交差する姿勢の誘引ワイヤ４に引っ掛ける構成である。

培地１に養液を供給するシステムについて説明する。

肥料を収容する肥料タンク５と、ＰＨ調整剤を収容するＰＨ調整タンク６と、希釈用の原水を収容する原水タンク７、原水及び肥料を混合して養液にする混合タンク８を備える。

混合タンク８から培地１へ養液を供給する供給管９と、培地１から養液を排出する排液管１０を設ける。供給管９には養液を培地１に供給する供給ポンプ１１を設け、排液管１０は排出された養液を収容する排液タンク１３に接続する。排液タンク１３の養液を混合タンク８に供給する排液ポンプ１２及び戻し管１４を設け、養液を再利用する構成である。養液はその濃度を養液濃度管理センサ１５で測定し、濃度（いわゆるＥＣ値）が設定値になるように原水・肥料・ＰＨ調整剤を適宜ポンプ１６、１７、１８で供給する。

ハウスＨの天井部２０には換気用の開閉窓２１を設ける。また、ハウスＨの上部にはノズルで細霧を噴射する加湿器２２を設ける。ハウスＨ内には、ハウスＨを透過する太陽光を遮光する遮光カーテン２３を設ける。また、培地１間を走行しながら植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置２４を設ける。開閉窓２１、加湿器２２、遮光カーテン２３、光合成測定装置２４は制御部２５（植物栽培設備の中央制御盤）で制御する構成である。また、ハウスＨを照射する日射量を計測する日射計２６を設ける。

光合成測定装置２４は培地１間のスペースを無人で走行しながら、植物に光を照射して植物の光合成の状態を測定するもので、例えば特開２０１６−１３１５４６号公報のような構成が考えられる。

光合成測定装置２４の測定結果に基づく植物栽培設備の各装置の制御について、以下、説明する。

日射計２６による遮光カーテン２３の制御について説明する。

遮光カーテン２３は、日射計２６が設定する日射量（例えば、日射量６００Ｗ／ｍ^２以上）を計測すると、遮光カーテン２３を閉制御する。光合成測定装置２４が光合成の状態、すなわち光合成機能が低下していると設定されている点Ｐ（例えば１．５Ｐ／Ｓ）を下回ることを測定すると、設定する日射量を低く設定するよう補正する（例えば、日射量３００Ｗ／ｍ^２以上）。これは、光合成機能が低下している時に、強い太陽光の照射を受けると植物にストレスがかかり萎れる場合があるためである。本実施の形態では日射量を設定基準値としているが、日射積算量を設定基準値としても良い。

開閉窓２１の開閉制御について説明する。

開閉窓２１は室温計２７で測定するハウスＨ内の室温が設定値以上（例えば、２２℃以上）を測定すると、開閉窓２１が開いて、ハウスＨ内を換気して室温を下げる制御を設定している。光合成測定装置が光合成の状態、すなわち光合成機能が低下していると設定されている点Ｐ（例えば１．５Ｐ／Ｓ）を下回ることを測定すると、設定する室温を低く補正する（例えば、１８℃）。これは、光合成機能が低下している時に、室温が高いと、植物からの蒸散量が増加し、植物が萎れる場合があるためである。また、日射計２６は高価なので、廉価な室温計２７で代替することも可能である。また、室温が高い時には加湿器２２で加湿して室温を下げることも可能である。

加湿器２２の加湿制御について説明する。

ハウスＨ内は、湿度計２８で測定した室内の湿度が設定湿度以下（例えば湿度６０％以下）になると、加湿器２２が作動して加湿する制御を設定としている。光合成測定装置２４が光合成の状態、すなわち光合成機能が低下していると設定されている点Ｐ（例えば１．５Ｐ／Ｓ）を下回ることを測定し、かつ、室温が設定以上高いか、又は、日射量が設定値以上になると、設定する湿度を高く補正する（例えば、湿度７５％）。これは、光合成機能が低下している状態で強い太陽光を受けるか、又は室温が高いと、植物の蒸散量が増加し、植物が萎れる場合があるためである。そのため、室内の湿度を高くする制御を行うことで、植物の蒸散を抑制することができる。

養液濃度（ＥＣ値）の管理について説明する。

養液濃度は、養液濃度センサ１５により設定する養液濃度（例えば、８．０ｄｓ／ｍ）になるように制御されている。光合成測定装置２４が光合成の状態、すなわち光合成機能が低下していると設定されている点Ｐ（例えば１．５Ｐ／Ｓ）を下回ることを測定すると、養液濃度の設定値を下げる補正を行う（例えば７．５ｄｓ／ｍ）。これは、光合成機能が低下している時は、養液濃度を下げることで、植物による水の吸水を行い易くして植物を萎れにくくすることができる。

前述の遮光カーテン２３の閉制御・開閉窓２１の開制御・加湿器２２の加湿制御を行うタイミングは、光合成機能の測定値が設定以下を検出した日の翌日が望ましい。図４のグラフで説明すると、測定した３日目に、光合成機能を示す数値が設定値Ｐを下回った場合（ハ）に、４日目に前述の設備の各装置の制御を行うようにする。というのも、本実施の形態の光合成測定装置は、設備内で管理作業を行うオペレータが居る昼間には走行せず、オペレータが設備内に居ない夜間に培地間を走行して植物の光合成を測定する。そのため、日射量や室温の高くなる翌日の昼間に各種制御を行うのが適切なためである。図４に示すように光合成機能が１日目から３日目まで連続して低下しているのは、天候が曇りや雨等で日射量が低下している場合が多い。そして、４日目に光合成機能を示す数値が設定値Ｐを超えたのは晴天になった場合が多い。

また、図４の４日目の光合成機能を示す数値（ニ）が設定値Ｐを超えると、翌日の前述の補正した設定基準値を初期に設定した設定基準値に戻す。

次に、光合成機能を示す数値の高低により、養液の供給量を増減させる制御について説明する。

光合成測定装置２４が光合成の状態、すなわち光合成機能が低下していると設定されている点Ｐ（例えば１．５Ｐ／Ｓ）を下回ることを測定すると、養液の供給量を増加させると共に、排液量を増加させる制御を行う。一方、光合成機能が高いと設定されている点Ｒ（例えば１．９Ｐ／Ｓ）を上回ると養液の供給量を減少させ、排液量を減少させる制御を行う。

この制御の理由について以下説明する。

植物には生殖生長と栄養生長の2パターンがある。植物に実をつけさせるためにはある程度植物にストレスをかける必要がある。そして、植物へのストレスが大きくなると、光合成機能が低下し、植物は果実を付ける方向（生殖生長）に傾くが萎れるリスクを伴う。

逆に、光合成機能が高くなると、植物の茎は太くなり長くなろうとする方向（栄養成長）に傾く。しかし、その分、果実をつけようとしなくなるので生産者としてはマイナスである。

そこで、生殖生長と栄養成長のバランスを光合成機能で判断する。つまり、光合成測定装置２４で光合成機能が低くなりすぎているときは、植物が萎れるリスクがあると判定し、樹や葉を大きくしてやるために養液を多く供給し、植物を栄養成長側に傾ける。逆に光合成機能が高くなりすぎるときは、植物に果実が付けなくなるリスクがあると判定して供給する養液量を少なくする。そして、供給する養液量を増加させると、その分、排液量を増加させ、供給する養液量を減少させると、その分、排液量を減少させることで、培地での養液量を一定にする。

この養液の供給量の制御を行う場合に、光合成機能の値に、さらに、日射計２６による日射量又は室温計２７の室温の値の情報を加えても良い。すなわち、日射量や室温に設定以上の変化がないにもかかわらず、光合成機能が低下したことを測定すると養液の供給量を増加させるようにしても良い。つまり、外的環境に変化が無いにもかかわらず、光合成機能が低下したのは養液の養分の低下と判定できるためである。

１５養液濃度管理センサ
２１開閉窓
２２加湿器
２３遮光カーテン
２４光合成測定装置
２５制御部
２６日射計
２７室温計
２８湿度計
Ｈハウス

Claims

太陽光を通過させる透明性部材で覆われたハウス内で養液にて作物を栽培する植物栽培設備において、
前記ハウスには、前記透明性部材を通過する太陽光を遮光する遮光カーテンと、日射量を計測する日射計と、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置を備え、日射計が設定量以上の日射量を測定すると遮光カーテンが閉制御する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定量よりも小さい日射量で遮光カーテンを閉制御する制御部を備えることを特徴とする植物栽培設備。
太陽光を通過させる透明性部材で覆われたハウス内で養液にて作物を栽培する植物栽培設備において、
前記ハウスには、ハウス内の温度を調節するための換気用の開閉窓と、ハウス内の室温を測定する室温計と、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置を備え、室温計が設定温度以上であることを測定すると、開閉窓が開制御する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定温度より低い温度で開閉窓を開制御する制御部を備えることを特徴とする植物栽培設備。
太陽光を通過させる透明性部材で覆われたハウス内で養液にて作物を栽培する植物栽培設備において、
前記ハウスには、養液の濃度を測定する養液濃度管理センサと、植物の光合成の状態を測定する光合成測定装置を備え、設定する濃度になるよう養液を管理制御する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定する濃度を低くする制御を行う制御部を備えることを特徴とする植物栽培設備。
ハウスには、植物に加湿を行う加湿器と、ハウス内の湿度を測定する湿度計と、湿度計が設定湿度以下を測定すると、加湿器を運転する構成とし、
光合成測定装置により測定される光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいと、前記設定湿度より高い湿度で加湿器を運転制御する制御部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３いずれかに記載の植物栽培施設。
光合成の状態を示す値が設定値よりも小さいとは、前記制御部による制御を行う前日に測定した値が設定値より低いことであることを特徴とする請求項１から請求項４いずれかに記載の植物栽培設備。