JP6744524B2 - 水稲生育評価方法及び装置 - Google Patents

Description

発明の詳細な説明

本発明は、水稲の生育状況を評価するための方法及び装置に関する。

水稲の栽培においては一般に、水稲の生育状況を評価するため、水稲の有
の適期を判断する指標としている。

従来、水稲生育状況調査の一手法として、単葉色の経時的変化を葉緑素計のＳＰＡＤ値と葉色カラースケール（水稲用）による単葉色値から求めていた。葉色カラースケール値は水稲の葉身の葉色と緑色濃度に応じた１〜７段階の色調とを目視で比較して値を求めるものであって観察者の主観的な判断になるため、値の格差が大で正確性に欠ける。すなわち、この方法の単葉測定法は目視によるものなので個人差が大きく、しかも曖昧な単葉色値であることから正確な数値測定が不可能であった。

これに対して、例えば特許文献１には、葉緑素計によりＳＰＡＤ値を計測しかつＳＰＡＤ値から換算式を用いて葉色カラースケール値を求めることが開示されている。

特開２０１６−１４６７８４号 公報

これまでの葉緑素計及び葉色カラースケールによる単葉色をもとにした追肥時期を判断する方法では葉色カラースケール値が主観的な判断になるため、値の格差が大で判断精度が低く普及性に欠ける問題があった。従って本発明の目的は、良食味米の高位安定生産を目指すために、水稲の栽培経験の浅い者、素人または色覚障害者（色弱・色盲）であっても、正確で迅速な葉色カラースケール値の測定が可能となる水稲生育評価方法及びその装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明においては各株の主茎における葉身（株の中で最長の葉）の葉緑素計ＳＰＡＤ値と葉色カラースケール（水稲用）による単葉色値との関係式（２元一次方程式）を導く。また、算出された葉色カラースケール値を例えばマイクロソフト社の表計算ソフト、エクセル（Ｅｘｃｅｌ）の複数のＩＦ関数等を用いて０．２５刻みの値に近似することにより、微妙な単葉色の経時的変化を的確に把握できる方法を導入する。

さらに本発明は、上述の手法で得られた０．２５刻みの値を、葉緑素計に設置されたディスプレイに表示する構成とすることにより、正確な生育経過及び追肥時期の適期判断を、利便性を高めながら可能とするものである。

本発明者は多年にわたる水稲の栽培経験に基づき、水稲に好適なＳＰＡＤ値と葉色カラースケール値との間に下式を見出した。
上式で、Ｙは葉色カラースケール値、Ｘは葉緑素計ＳＰＡＤ値である。

また、上式をもとに求められた葉色カラースケール値Ｙを０．２５刻みに近似する。そのために、例えばマイクロソフト社の表計算ソフト、エクセル（Ｅｘｃｅｌ）の複数のＩＦ関数を組み合わせ、一例として下式によって求めることができる。
上式で、ｆｘは０．２５刻みで近似した葉色カラースケール値、ＡＢ４１は任意の葉色カラースケール値Ｙが表記されたエクセルのセルである。

本発明によれば、葉緑素計ＳＰＡＤ値と葉色カラースケール（水稲用）による単葉色値（葉色カラースケール値）との間に成立する水稲に適した関係式を導くとともに、この関係式で求められた葉色カラースケール値を０．２５刻みで近似することにより、微妙な単葉色の経時的変化を的確に把握できる。

葉緑素計ＳＰＡＤ値と葉色カラースケールによる葉色値（単葉測定法）との関係を示す図。 葉緑素計ＳＰＡＤ値と葉色カラースケールによる葉色値（単葉測定法）のデータをグラフ上にプロットし関係式（２元一次方程式）を示す図。 ＳＰＡＤ値と葉色値との相関関数を示す図。 本発明の実施例であるＳＰＡＤ値換算葉色及び０．２５刻みで近似した葉色カラースケール値の一例を示す図。 本発明の実施例である葉緑素計の外観を示す図。 本発明の実施例である葉緑素計において０．２５刻みの葉色値が表示される手順を示す図。

以下、本発明の実施例について詳述する。

本発明者は水稲を多年にわたって栽培し、経時別の草丈（ｃｍ）、茎数（本）、葉色カラースケール値、葉緑素計ＳＰＡＤ値を調査した。Ｙ＝０．１２９Ｘ−０．２の関係式を導出した詳細な経緯は下記のとおりである。

本発明者は５ヶ年をかけて、水稲圃場１区画の各水口区１０株（入水近辺株）及び水尻区１０株（排水近辺株）の計２０株を１調査圃場単位として、水稲圃場５箇所を毎年６月１日から１０日間隔で６回にわたり調査した。なお、調査日が土日及び祝祭日の場合は、その前後日に調査した。このように調査した株数は、調査２０株×５箇所×５ヶ年×６回で３，０００株にのぼる。調査方法は、各株の主茎における葉身（株の中で最長の葉）を１箇所ずつ測定した。気象変動による年較差を考慮して、５ヶ年かけて調査しデータを集積した。

これらのデータから、下記のような手法で葉色カラースケール値と葉緑素計ＳＰＡＤ値との精度の高い相関関係式が求められた。まず、生データ（３，０００株についてのＳＰＡＤ値、達観葉色値）を集積し、経験則と試行錯誤を重ね、両者の関係を考察して図１に示す関係図を作成した。なお、達観葉色値とは目視判断による葉色値をいう。この関係図１及び図２から関係式Ｙ＝０．１２９Ｘ−０．２を決定した。

次に葉色カラースケール値を０．２５刻みで表記する葉色値単位を設定した。また、葉色カラースケール０．２５刻み葉色値の条件で相関関数“１”に近づくようエクセルＩＦ関数を用いて引数を設定した。

図３に一例として２０株について測定したＳＰＡＤ値と種々の葉色値との相関関数を示す。相関関数算出には、エクセルのＣＯＲＲＥＬ関数を用いた。図３によれば、高位な最適解として、ＳＰＡＤ値（Ｘ）とＹ＝０．１２９Ｘ−０．２で求めた葉色値との相関関数として、高位水準の相関関数“１”を導出することができた（図３の▲４▼）。ＳＰＡＤ値（Ｘ）と達観葉色値の相関関数（図３の▲３▼）は低く、“０．７４７２４３７５”となった。そこで、高い相関を求めることのできる葉色値（０．２５刻み）をもとにＳＰＡＤ値（Ｘ）と葉色値（０．２５刻み）の相関関数を算出すると（図３の▲２▼）、ほぼ“１”に近い“０．９７２５２６０２９”となった。

このように、相関関数を高めるために試行錯誤した結果、葉色カラースケール値を０．２５刻みとすれば相関関数が高まることがわかった。また、０．２５刻みは１の４等分となり、観察者にとっても葉色がイメージし易い。

特許文献１を参照すると（段落番号００４１）、葉色板の値（葉色カラースケール値）とＳＰＡＤ値（葉緑素計ＳＰＡＤ値）とは互いに相関があるとされており、これらの間には一例として、（ＳＰＡＤ値）＝（葉色板の値）×５＋１５の関係があるとの記載がされている。従ってＳＰＡＤ値から葉色板の値を求めても良いとの記載であるが、この関係式から求められた葉色カラースケール値は小数点１位にとどまるとともに、正確性にかける。

一方、本発明によれば、水稲生育期間中の微妙な葉色の変化は少なくとも葉色カラースケールの整数値（１〜７の整数）の各整数間を１／４刻み（０．２５刻みの小数点２位）で的確に導出でき水稲の生育評価に好適である。

図４は測定結果の一例を示すものである。図４において株Ｎｏ．は調査株ナンバーであり、草丈（ｃｍ）は各株の主茎における葉身（株の中で最長の葉）を１箇所ずつ測定した長さ、茎数（本）は一株あたりの水稲の有効茎の本数、ＳＰＡＤ値▲１▼は葉緑素計の計測値である。また、その圃場の平均的な数値を把握するため２地点で測定し、図４上部の水口区は水田圃場１区画における用水取水口近辺の調査地点、図４下部の水尻区は水田圃場１区画における用水排水口近辺の調査地点である。

図４において、ＳＰＡＤ値換算葉色▲２▼は葉緑素計の計測値をＹ＝０．１２９Ｘ−０．２の関係式のＸに代入して得られた値Ｙの小数点３位の葉色値、葉色▲３▼は上記の葉色値を０．２５刻みに近似した葉色値を示す。

水稲は活着（田植後、生育開始）すると、施肥した窒素が吸収され始め、葉色も次第に濃くなり葉色値が約６までになる。その後、最高分げつ期（田植え後約５０日）が過ぎて土壌中のアンモニア態窒素が少なくなると、葉色値は次第に淡くなってきて、追肥をやる時期には葉色は４．０前後に落ちる。コシヒカリの場合、この時期は出穂前３０日の草丈が７０ｃｍ、２０日で８０ｃｍ以下、葉色値が４．０前後で推移していれば、出穂前２０日以降に追肥ができる。従って、この時期の葉色値の見極めが最も重要であるにも関わらず、従前の葉色値計測（葉色カラースケールによる葉色値）は客観性を欠き的確でない。水稲品種間の生育格差もあり、葉色値の見極めが最も重要となる。本発明方法によれば、葉色値の見極めが精度良く、かつ簡単に行えるので、的確な追肥施用が可能となる。

図５に本発明が適用された葉緑素計の一例の外観を示す。葉緑素計は、例えばコニカミノルタ株式会社製“葉緑素計ＳＰＡＤ−５０２Ｐｌｕｓ”として市販されている。

測定者は葉緑素計本体３０を把持し、スイッチ３２１をＯＮにした後、感知部３１を測定対象である水稲の葉に適用する。その結果、表示部３３１にＳＰＡＤ値が、表示部３３２に０．２５刻み葉色値が表示される。

全データ消去ボタン３２２は、ディスプレイに表示された任意数の全データ値をメモ帳に転記した後、引き続きＳＰＡＤ値及び０．２５刻み葉色値を計測する場合に不要となったデータを消去するものである。１データ削除ボタン３２３は、データ計測中に誤操作等で明らかに間違ったデータを削除し、新たに正しく計測し直すものである。平均値ボタン３２４は、任意数の測定値の平均値を表示する。データ呼び出しボタン３２５は、測定しメモ帳に転記したのち、再度確認が必要となった場合に、任意株Ｎｏ．を呼び出し再検討するためのものである。

図６に、このような葉緑素計内部の演算処理手段及び表示処理手段において、０．２５刻み葉色値が演算、表示される手順を示す。すなわち、４１においてＳＰＡＤ計を水稲の葉色に適用することによりＳＰＡＤ値を計測し、４２においてＹ＝０．１２９Ｘ−０．２の式により葉色カラースケール値を算出し、４３において葉色カラースケール値の０．２５刻みの近似値を算出し、４４において近似値を葉緑素計の表示部３３２に表示する。なお、図５では近似値の表示部３３２をＳＰＡＤ値の表示部３３１と分離した構成を示すが、近似値とＳＰＡＤ値が一つの表示部に表示される構成としてもよい。

３０ 葉緑素計本体
３１ ＳＰＡＤ感知部
３２１ ＯＮ・ＯＦＦスイッチ
３２２ 全データ消去ボタン
３２３ １データ削除ボタン
３２４ 平均値ボタン
３２５ データ呼び出しボタン
３３１ ＳＰＡＤ値表示部
３３２ ０．２５刻み葉色値表示部

Claims (2)

1. 葉緑素計により水稲の各株の主茎における葉身（株の中で最長の葉）のＳＰＡＤ値を計測し、下式に基づいて葉色カラースケール（水稲用）における葉色カラースケール値を求めることを特徴とする水稲生育評価方法。
   Ｙ＝０．１２９Ｘ−０．２
   但し、Ｙ；葉色カラースケール値、Ｘ；ＳＰＡＤ値
2. 葉緑素計において、請求項１で求められた０．２５刻みの葉色カラースケール値を表示する表示部を有する水稲生育評価装置。