JP6757025B1 - 潅水施肥システムとそれを用いた柑橘類の栽培方法 - Google Patents

Abstract

【課題】果樹の品種に応じた適切な潅水と施肥を行うことが可能な潅水施肥システムを提供する。【解決手段】潅水施肥システム１は、水源６に接続され導水管５ｂに分岐する導水管５ａと、導水管５ｂとそれから分岐する導水管５ｃにそれぞれ接続され園地２ｂに設置される点滴チューブ３ｂ，３ｃと、導水管５ａに接続され園地２ａに設置される点滴チューブ３ａと、導水管５ｂの分岐箇所の上流と下流で導水管５ａにそれぞれ設置される電磁弁９ａ，９ｂと、導水管５ｂの分岐箇所の上流で導水管５ａに、定量ポンプ１２が設置された液肥供給管８を介して接続された液肥タンク７と、インターネット１９を介して営農サーバ１７及び入力装置１８に接続されるとともに電磁弁９ａと定量ポンプ１２の動作を制御するメインコントローラ１４と、電磁弁９ｂ及び導水管５ｂに設置された電磁弁９ｃの動作をそれぞれ制御するサブコントローラ１５，１６を備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、点滴チューブを用いて作物に潅水と施肥を行う潅水施肥システムに係り、特に、品種に応じて計画的に適切な潅水と施肥を行うことが可能な潅水施肥システムとそれを用いた柑橘類の栽培方法に関する。

柑橘類の栽培では、果樹に供給する水分を制限することによって果実の糖度が上がることが知られている。しかしながら、地中に含まれる水分量は日射や降雨の影響を受け易いため、広大な園地で栽培される多数の果樹に対して供給される水分の量を適切に管理することは容易でない。そのため、近年では、マルドリ方式と呼ばれる潅水施肥システムの導入が進められている。
マルドリ方式とは、園地に敷設された不織布等からなるシート（マルチシート）の下に点滴チューブを設置し、この点滴チューブを用いて潅水や施肥を行うものである。なお、点滴チューブとは、側面に複数の小孔が所定の割合で設けられたポリエチレン製の筒体からなり、この点滴チューブが接続される配管には、潅水作業や施肥作業が自動的に行われるように、通常、手動で潅水時間を設定する電磁弁が設置されている。そして、このような構成によって、多数の果樹に対して適切な量の肥料や水分を計画的に供給することを可能にしている。

点滴チューブを用いて潅水や施肥を行う技術については、既に幾つかの発明や考案が開示されている。例えば、特許文献１には、「養液土耕システム及び養液土耕制御サーバ」という名称で、肥料を適切な量の水で薄めて作った培養液を、土壌で栽培する作物に対して潅水チューブを用いて与えるシステムとそれに用いられるサーバに関する発明が開示されている。

特許文献１に開示された養液土耕システムは、水供給弁から吐出される水と、培養原液供給弁から吐出される培養原液が混合された培養液を作物が植栽される土壌に供給する吐出弁と、この吐出弁に接続されて土壌に培養液を供給する潅水チューブと、水供給弁及び培養原液供給弁並びに吐出弁の開閉を制御するコントローラと、潅水チューブの単位長さ辺りの培養液供給能力と潅水チューブの長さに基づいて算出した培養液の供給量に基づいて吐出弁を開閉制御するための情報をコントローラに提供する制御データ作成部を備えたことを特徴としている。
このような構成によれば、単一の設備で複数種類の作物や作付時期をずらした作物を栽培することが可能である。

また、特許文献２には、「潅水監視装置」という名称で、潅水チューブによる植物への潅水状況を監視する装置に関する発明が開示されている。
特許文献２に開示された発明は、潅水チューブに供給される水又は液肥の流量を検出する流量センサーと、この流量センサーから出力された流量信号が潅水正常時における所定流量に対して所定の割合以上に変動したときを異常として検出する異常判定手段と、この異常判定手段によって検出された異常を所定の通報先へ通報する通報手段を備えたことを特徴としている。
このような構成によれば、潅水チューブの一部の潅水孔が塞がってしまうことにより流量が所定の割合以上に減少したり、潅水チューブに小さな破れや亀裂が生じて水漏れすることにより流量が所定の割合以上に増加したりする異常を検知することができる。

特開２０１７−２１７０１３号公報 特開２０１３−２１５１１５号公報

特許文献１に開示された発明では、センサによって土壌水分量や土壌ＥＣを検出し、その結果に基づいて作物に供給する水の量や肥料の濃度が調節される構成となっているものの、供給する水の量や肥料の濃度が作物の品種に従って調節される構成となっていないため、例えば、園地ごとに品種の異なる果樹を栽培するような場合には、各園地に対して適切な潅水や施肥を行うことができないという課題があった。

また、特許文献２に開示された発明は、潅水チューブの不具合を早期に発見できるという効果を有するものの、作物に供給する水の量や肥料の濃度を適正化することを目的とするものではないため、園地ごとに品種の異なる果樹が栽培されている場合に、果樹の品種に応じて各園地に供給する水の量や肥料の濃度を調節することができないという課題があった。

本発明は、このような従来の事情に対処してなされたものであり、園地ごとに品種の異なる果樹が栽培されている場合でも、各園地に対して果樹の品種に応じた適切な潅水と施肥を行うことが可能な潅水施肥システムとそれを用いた柑橘類の栽培方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、潅水施肥システムに係る第１の発明は、水源に接続された第１の導水管と、この第１の導水管の末端に接続された状態で第１の園地に設置された第１の点滴チューブと、第１の導水管に設置された第１の電磁弁と、この第１の電磁弁の下流において第１の導水管に液肥供給管を介して接続された液肥タンクと、第１の電磁弁の動作を制御するメインコントローラと、このメインコントローラに対して通信可能にそれぞれ接続される入力装置及び記憶装置と、を備え、メインコントローラは、入力装置及び記憶装置に対して通信を行うための第１の通信部と、入力装置から入力された情報や記憶装置から読み出した情報に基づいて演算を行う演算部と、第１の電磁弁を開閉する第１の制御部と、を備え、記憶装置には、第１の単位期間当たりの推奨潅水量が果樹の品種及び潅水の実施期間と関連付けられた状態で格納されており、演算部は、入力装置からチューブ情報として入力された第１の点滴チューブの全長及び単位長さ当たりの最大吐出量に基づいて単位時間当たりの第１の潅水量を算出するとともに、入力装置から園地情報として入力された第１の園地における果樹の品種と園地情報に従って記憶装置から読み出された第１の園地に対応する第１の単位期間当たりの推奨潅水量に基づいて第１の潅水時間を算出し、第１の制御部は、第１の潅水時間に従って、第１の電磁弁を開閉することを特徴とするものである。

このような構成の潅水施肥システムによれば、メインコントローラの演算部において、第１の点滴チューブの単位長さ当たりの最大吐出量と第１の点滴チューブの全長の積として単位時間当たりの第１の潅水量が算出され、第１の単位期間当たりの推奨潅水量を単位時間当たりの第１の潅水量で割った値（商）として第１の潅水時間が算出される。このとき、第１の単位期間当たりの推奨潅水量は果樹の品種と潅水の実施期間によって予め定められた値であることから、演算部によって算出された上記第１の潅水時間は、第１の園地で栽培されている果樹の品種と潅水の実施期間に対応するものである。
そして、第１の電磁弁は上記第１の潅水時間に従って開閉されるため、第１の発明においては、第１の園地に対し、果樹の品種と潅水の実施期間に対応した量の水が第１の単位期間ごとに正確に供給されるという作用を有する。

また、第２の発明は、第１の発明において、記憶装置には、第２の単位期間当たりの推奨潅水量が果樹の品種及び潅水の実施期間と関連付けられた状態で格納されており、演算部は、第１の潅水時間と、園地情報に従って記憶装置から読み出された第１の園地に対応する第２の単位期間当たりの推奨潅水量に基づいて第１の園地における第１の潅水回数を算出し、第１の制御部は、演算部によって算出された第１の園地における第１の潅水回数に従って、第１の電磁弁を開閉することを特徴とするものである。

このような構成の潅水施肥システムによれば、メインコントローラの演算部において、第１の園地に対応する第２の単位期間当たりの推奨潅水量を第１の園地に対応する第１の単位期間当たりの推奨潅水量で割った値（商）として第１の潅水回数が算出される。このとき、上述の第１の単位期間当たりの推奨潅水量及び第２の単位期間当たりの推奨潅水量は果樹の品種と潅水の実施期間によって予め定められた値であることから、演算部によって算出された上記第１の潅水回数は、第１の園地で栽培されている果樹の品種と潅水の実施期間に対応している。
したがって、上記第１の潅水回数に従って第１の電磁弁を開閉させるように構成された第２の発明においては、第１の発明の作用に加え、第１の園地に対し、果樹の品種に対応した量の水が第２の単位期間ごとに正確に供給されるという作用を有する。

第３の発明は、第２の発明において、第１の導水管の途中から分岐する第２の導水管と、この第２の導水管の末端に接続された状態で第２の園地に設置された第２の点滴チューブと、第２の導水管に設置された第２の電磁弁と、この第２の電磁弁の動作を制御するサブコントローラと、を備え、サブコントローラは、第１の通信部と通信を行うための第２の通信部と、第１の制御部から送られてくる稼働開始信号に従って第２の電磁弁を開閉する第２の制御部と、を備え、メインコントローラの演算部は、入力装置からチューブ情報として入力された第２の点滴チューブの全長及び単位長さ当たりの最大吐出量に基づいて第２の園地における単位時間当たりの第２の潅水量を算出するとともに、入力装置から園地情報として入力された第２の園地における果樹の品種と、園地情報に従って記憶装置から読み出された第２の園地に対応する第１の単位期間当たりの推奨潅水量に基づいて第２の潅水時間を算出し、第１の制御部は、第２の潅水時間に従って、第２の制御部に第２の電磁弁を開閉させることを特徴とするものである。

このような構成の潅水施肥システムによれば、メインコントローラの演算部において、第２の点滴チューブの単位長さ当たりの最大吐出量と第２の点滴チューブの全長の積として単位時間当たりの第２の潅水量が算出され、第２の園地に対応する第１の単位期間当たりの推奨潅水量を単位時間当たりの第２の潅水量で割った値（商）として第２の潅水時間が算出される。このとき、上述の第１の単位期間当たりの推奨潅水量は果樹の品種と潅水の実施期間によって予め定められた値であることから、演算部によって算出された上記第２の潅水時間は、第２の園地で栽培されている果樹の品種と潅水の実施期間に対応するものである。
そして、第２の電磁弁は上記第２の潅水時間に従って開閉されるため、第３の発明においては、第２の発明の作用に加え、第２の園地に対し、果樹の品種と潅水の実施期間に対応した量の水が第１の単位期間ごとに正確に供給されるという作用を有する。

第４の発明は、第３の発明において、演算部は、第２の潅水時間と、園地情報に従って記憶装置から読み出された第２の園地に対応する第２の単位期間当たりの推奨潅水量に基づいて第２の園地における第２の潅水回数を算出し、第１の制御部は、第２の潅水回数に従って、第２の制御部に第２の電磁弁を開閉させることを特徴とするものである。

このような構成の潅水施肥システムによれば、メインコントローラの演算部において、第２の園地に対応する第２の単位期間当たりの推奨潅水量を第２の園地に対応する第１の単位期間当たりの推奨潅水量で割った値（商）として第２の潅水回数が算出される。このとき、上述の第１の単位期間当たりの推奨潅水量及び第２の単位期間当たりの推奨潅水量は果樹の品種と潅水の実施期間によって予め定められた値であることから、演算部によって算出された上記第２の潅水回数は、第２の園地で栽培されている果樹の品種と潅水の実施期間に対応している。
したがって、上記第２の潅水回数に従って第２の電磁弁を開閉させるように構成された第４の発明においては、第３の発明の作用に加え、第２の園地に対し、果樹の品種と潅水の実施期間に対応した量の水が第２の単位期間ごとに正確に供給されるという作用を有する。

第５の発明は、第１の発明乃至第４の発明のいずれかにおいて、液肥供給管に設置されてメインコントローラによって動作を制御される定量ポンプを備え、記憶装置には、第３の単位期間当たりの推奨液肥量が果樹の品種、液肥の種類及び施肥の実施期間と関連付けられた状態で格納されており、演算部は、入力装置から園地情報として入力された液肥の種類と、園地情報に従って記憶装置から読み出された第１の園地における第３の単位期間当たりの推奨液肥量に基づいて液肥濃度を算出し、第１の制御部は、演算部によって算出された液肥濃度に従って、定量ポンプの回転数を制御することで液肥の吐出量を調節することを特徴とするものである。

このような構成の潅水施肥システムにメインコントローラの演算部において、入力装置から園地情報として入力された液肥の種類に対応する第３の単位期間当たりの推奨液肥量を単位時間当たりの第１の潅水量と第１の潅水時間の積で割った値（商）として液肥濃度が算出される。このとき、上述の第３の単位期間当たりの推奨液肥量は果樹の品種、液肥の種類及び施肥の実施期間によって予め定められた値であることから、演算部によって算出された上記液肥濃度は、液肥の種類及び施肥の実施期間に対応している。
したがって、上記液肥濃度に従って定量ポンプの回転数を制御することで液肥の吐出量を調節するように構成された第５の発明においては、第１の発明乃至第４の発明のいずれかの作用に加え、第１の園地や第２の園地に対して液肥の種類に対応した濃度の液肥が第３の単位期間ごとに正確に供給されるという作用を有する。

第６の発明は、第１の発明に係る潅水施肥システムを用いた柑橘類の栽培方法であって、潅水施肥システムの演算部によって柑橘類の種類ごとに潅水時間を算出する工程と、演算部で算出された潅水時間に基づいて柑橘類に対して潅水を行う工程と、を備えたことを特徴とするものである。
第６の発明においては、柑橘類を栽培する際に、第１の発明と同様の作用が発揮される。

第７の発明は、第６の発明において、潅水施肥システムの演算部によって柑橘類の種類及び柑橘類に供給される液肥の種類ごとに濃度を算出する工程と、演算部で算出された液肥の濃度に基づいて柑橘類に対して施肥を行うことを特徴とするものである。
第７の発明においては、柑橘類を栽培する際に、第６の発明の作用に加えて第５の発明と同様の作用が発揮される。

以上説明したように、第１の発明によれば、第１の園地で栽培されている果樹の品種と潅水の実施期間に対応した量の水が供給されるように第１の電磁弁が開閉されることから、潅水の実施期間において、第１の単位期間ごとに、第１の園地に対して適切な潅水を行うことができる。

第２の発明によれば、第１の園地で栽培されている果樹の品種に対応した量の水が第２の単位期間ごとに正確に供給されるように第１の電磁弁が開閉されることから、第１の発明の効果に加え、第１の園地に対し、１年を通して適切な潅水を行うことができるという効果を奏する。

第３の発明によれば、第２の園地で栽培されている果樹の品種と潅水の実施期間に対応した量の水が供給されるように第２の電磁弁が開閉されることから、第２の発明の効果に加え、潅水の実施期間において、第１の単位期間ごとに、第２の園地に対して適切な潅水を行うことができるという効果を奏する。

第４の発明によれば、第２の園地で栽培されている果樹の品種に対応した量の水が第２の単位期間ごとに正確に供給されるように第２の電磁弁が開閉されることから、第３の発明の効果に加え、第２の園地に対し、１年を通して適切な潅水を行うことができるという効果を奏する。

第５の発明によれば、液肥の種類ごとに推奨される濃度の液肥が供給されるように定量ポンプの吐出量が調節されることから、第１の発明乃至第４の発明のいずれかの効果に加え、第１の園地や第２の園地に対して、適切な濃度の液肥を供給することができるという効果を奏する。

第６の発明によれば、柑橘類の栽培において、第１の発明と同様の効果が発揮される。

第７の発明によれば、柑橘類の栽培において、第６の発明の効果に加えて第５の発明と同様の効果が発揮される。

本発明の実施の形態に係る潅水施肥システムの構成を示した模式図である。 図１に示したメインコントローラの機能を説明するためのブロック図である。 記憶装置に格納される情報の一例を示した図である。 （ａ）及び（ｂ）は図１に示した２つのサブコントローラの機能を説明するためのブロック図である。 （ａ）は果樹の品種ごとの収穫時期を示した表であり、（ｂ）乃至（ｅ）は樹齢、土壌の種類、栽培方法及び生育ステージごとに潅水や施肥の方法が異なることを示した表である。 月ごとの潅水量と液肥量の推奨値を示した表である。 本発明の実施の形態に係る潅水施肥システムの動作手順を示したフローチャートである。 図２に示したメインコントローラの演算部において行われる演算の流れを示したフローチャートである。 図２に示したメインコントローラの演算部において行われた演算結果の一例を示した表である。

本発明の潅水施肥システムについて、図１乃至図９を参照しながら具体的に説明する。なお、以下の実施例では、マルチシートに関する説明を省略しているが、本発明の潅水施肥システムは、各園地において土壌の表面を覆うように設置されたマルチシートの下に点滴チューブが設置された構造であっても良い。また、園地の数や園地に設置される点滴チューブの数は、以下の実施例に示されたものに限らず、適宜変更可能である。
さらに、以下の実施例では、特許請求の範囲に記載された「第１の単位期間」を「１日」とし、「第２の単位期間」を「１ヶ月」としているが、「第１の単位期間」及び「第２の単位期間」は、「１日」や「１ヶ月」に限らない。ただし、「第１の単位期間」と「第２の単位期間」は異なるものとする。また、以下の実施例では、１日当たりの推奨潅水量や推奨液肥量等が記憶装置に潅水や施肥の実施月に関連付けられた状態で記憶されているが、これらは潅水や施肥の「実施月」に限らず、潅水や施肥の「実施期間」に関連付けられた状態で記憶装置に格納されていても良い。

図１は本発明に係る潅水施肥システムの構成の一例を模式的に示した図である。
図１に示すように、潅水施肥システム１は、園地２ａ，２ｂで栽培されている果樹に点滴チューブ３ａ〜３ｃを介して水と肥料を供給するものである。点滴チューブ３ａは土壌水分計４ａとともに園地２ａに設置されており、点滴チューブ３ｂ，３ｃはそれぞれ土壌水分計４ｂ，４ｃとともに園地２ｂに設置されている。
点滴チューブ３ａは導水管５ａを介して水源６に接続されており、導水管５ａは、途中で導水管５ｂに分岐している。そして、点滴チューブ３ｂは、導水管５ａ，５ｂを介して水源６に接続されている。
また、導水管５ｂは、さらに途中で導水管５ｃに分岐しており、点滴チューブ３ｃは、導水管５ａ〜５ｃを介して水源６に接続されている。

導水管５ｂに分岐する箇所よりも上流側の導水管５ａには、液状の肥料（以下、液肥という。）が貯留された液肥タンク７が液肥供給管８を介して接続されており、液肥供給管８が接続された箇所の上流側と下流側には、電磁弁９ａ並びに流量計１０ａ及びＥＣ計１１ａがそれぞれ設置されている。液肥タンク７には、液位計７ａが設置され、液肥供給管８には、定量ポンプ１２が設置されており、液位計７ａ、電磁弁９ａ、流量計１０ａ、ＥＣ計１１ａ及び定量ポンプ１２は、信号線１３ａを介してメインコントローラ１４にそれぞれ接続されている。

導水管５ｂに分岐する箇所よりも下流側の導水管５ａには、電磁弁９ｂ、流量計１０ｂ及びＥＣ計１１ｂがそれぞれ設置されており、電磁弁９ｂ、流量計１０ｂ及びＥＣ計１１ｂは、信号線１３ｂを介してサブコントローラ１５にそれぞれ接続されている。一方、導水管５ｂには、電磁弁９ｃ、流量計１０ｃ及びＥＣ計１１ｃがそれぞれ設置されており、電磁弁９ｃ、流量計１０ｃ及びＥＣ計１１ｃは、信号線１３ｃを介してサブコントローラ１６にそれぞれ接続されている。
そして、メインコントローラ１４には、記憶装置が内蔵された営農サーバ１７と携帯端末などの入力装置１８がインターネット１９を介して３Ｇ回線で接続されている。

図２は図１に示したメインコントローラ１４の機能を説明するためのブロック図であり、図３は図２における記憶装置２０に格納される情報の一例を示した図である。
図２に示すように、メインコントローラ１４は、インターネット１９を介して入力装置１８から入力された情報等の受信と営農サーバ１７に内蔵された記憶装置２０に対する情報等の送受信を行うとともにサブコントローラ１５，１６に対して無線通信を行うための通信部１４ａと、入力装置１８から入力された情報と記憶装置２０に格納されている情報に基づいて各種の演算を行う演算部１４ｂと、液位計７ａ、流量計１０ａ及びＥＣ計１１ａによる検出結果を受信するとともに、電磁弁９ａと定量ポンプ１２の動作を制御する制御部１４ｃを備えている。

図３に示すように、記憶装置２０には、１本の果樹に対する１日当たりの推奨潅水量Ｗｄ及び１ヶ月当たりの推奨潅水量Ｗｍが果樹の品種及び樹齢並びに潅水の実施月と関連付けられた状態で格納され、１本の果樹に対する１日当たりの推奨液肥量Ｆｄ及び１ヶ月当たりの上限液肥量Ｆｕが果樹の品種及び樹齢並びに液肥の種類及び施肥の実施月と関連付けられた状態で格納されている。

記憶装置２０には、予め格納されている上述のマスター情報の他に、生産者等によって入力装置１８から入力された園地情報（潅水や施肥の対象となる園地の名称、果樹の品種、樹齢、樹体本数Ｔ_Ｎ、土壌の種類、栽培方法、液肥の種類）が園地の名称と関連付けられた状態でそれぞれ格納されている。点滴チューブは、型式によって、チューブの材質や内径、あるいはチューブに設けられる孔の大きさや個数が異なるため、それらの値の代わりに単位時間及び単位長さ当たりの点滴チューブの最大吐出量Ｗ_０が点滴チューブの全長Ｌとともに入力装置１８から生産者等によって入力される。そして、これらの値はチューブ情報として記憶装置２０に格納されている。なお、同一の園地内に点滴チューブの最大吐出量Ｗ_０が同じ複数の点滴チューブが設置されている場合、全ての点滴チューブの長さを合計した値が点滴チューブの全長Ｌとなる。
また、生産者等によって入力装置１８から入力された潅水補正係数Ｋ_１，Ｋ_２及び液肥補正係数Ｋ_３，Ｋ_４が補正情報として潅水の実施月及び施肥の実施月ごとにそれぞれ格納される。さらに、水源の流量Ｆｒの他、貯水槽が設けられている場合には、その貯水量Ｗｓと、単位時間当たりの貯水槽への流入量Ｆｉが記憶装置２０に水源情報として格納される。

図４（ａ）及び図４（ｂ）はそれぞれ図１に示したサブコントローラ１５，１６の機能を説明するためのブロック図である。
図４（ａ）に示すように、サブコントローラ１５は、メインコントローラ１４の通信部１４ａに対して無線通信を行うための通信部１５ａと、土壌水分計４ａ、流量計１０ｂ及びＥＣ計１１ｂによる検出結果を受信するとともに、電磁弁９ｂの動作を制御する制御部１５ｂを備えている。
また、図４（ｂ）に示すように、サブコントローラ１６は、メインコントローラ１４の通信部１４ａに対して無線通信を行うための通信部１６ａと、土壌水分計４ｂ，４ｃ、流量計１０ｃ及びＥＣ計１１ｃによる検出結果を受信するとともに、電磁弁９ｃの動作を制御する制御部１６ｂを備えている。

図５（ａ）は果樹の品種ごとの収穫時期を示しており、図５（ｂ）は樹齢ごとに潅水量と液肥量が異なることを示している。図５（ｃ）は土壌の種類ごとに潅水量と潅水の回数が異なり、図５（ｄ）は栽培方法ごとに潅水量が異なり、図５（ｅ）は生育ステージごとに潅水や施肥の方法が異なることを示している。また、図６は月ごとの潅水量と液肥量の推奨値を示している。
図５（ａ）に示すように、温州ミカンは収穫時期の異なる４つの種類に分けられる。一方、中晩柑は８つの種類に分けられるが、それらの収穫時期は５つに大別される。

図５（ｂ）に示すように、潅水と施肥の方法は樹齢によって異なる。具体的に説明すると、潅水量と液肥量は、苗木から幼木、さらに若木から成木へと樹齢が増すにつれて、多くなるように設定することが望ましい。
図５（ｃ）に示すように、潅水の量と回数は土壌の種類によって異なる。例えば、花崗岩土壌では水が狭い範囲で深く染み込むため、潅水の回数は多くして、１回当たりの潅水量は少なくすることが望ましい。また、安山岩土壌では、水が広い範囲で浅く染み込むため、潅水の回数は少なくして、１回当たりの潅水量は多くすることが望ましい。
図５（ｄ）に示すように、潅水量は栽培方法によっても異なる。例えば、ハウス栽培は降雨の影響を受けないため、果樹がビニルで被覆される１１月以降は露地栽培に比べて潅水量を多くすることが望ましい。

図５（ｅ）に示すように、潅水と施肥の方法は果樹の品種の他、生育ステージによっても異なる。例えば、「はれひめ」以外の中晩柑については、発芽分化期（３月）から成熟期（１０月〜１１月）にかけて一定の周期で潅水と施肥を同時に行うが、地温が８度以下になると根の活動が鈍くなることから、１２月から２月の間は、潅水と施肥を停止する。ただし、ハウス栽培の場合には、この時期も定期的に潅水を行う。
これに対し、中晩柑の「はれひめ」と温州ミカンは、乾燥ストレスを与えると糖度が増すことから、液胞発達期（８月）から花芽分化期（１月〜２月）にかけて潅水制限をする。ただし、それ以外の時期は、一定の周期で潅水と施肥を同時に行う。

１本の果樹に対して１日に供給可能な潅水量や液肥量には上限があり、１か月間に供給可能な潅水量や液肥量にも上限がある。それらは果樹の種類や時期によって異なるが、本発明の潅水施肥システム１では、種々の果樹に対して、潅水や施肥が適切に行われるように、図５（ａ）乃至図５（ｅ）に示した指針に基づいて潅水量と液肥量の推奨値が設定され、それらのデータが果樹の品種及び樹齢並びに潅水の実施月と関連付けられた状態で記憶装置２０に予め格納されている。例えば、花崗岩土壌の園地で露地栽培される樹齢１０年の温州ミカン（極早生）については、図６に示すように月ごとの１日当たりの推奨潅水量Ｗｄ、１ヶ月当たりの推奨潅水量Ｗｍ、１日当たりの推奨液肥量Ｆｄ及び１ヶ月当たりの上限液肥量Ｆｕが記憶装置２０に格納されている。

ここで、潅水施肥システム１の動作について、図２〜図６を適宜参照しながら、図７乃至図９を用いて説明する。
図７は潅水施肥システム１の動作手順を示したフローチャートであり、図８はメインコントローラ１４の演算部１４ｂにおいて行われる演算の流れを示したフローチャートであり、図９はその演算結果の一例を示した表である。
図７及び図８に示すように、ステップＳ１において、生産者等により入力装置１８から園地情報、チューブ情報及び補正情報が入力されると、メインコントローラ１４の通信部１４ａは、その情報を受信して、制御部１４ｃに送る（図２の矢印Ａ）。
通信部１４ａから送られてきた園地情報、チューブ情報及び補正情報を受信した制御部１４ｃは、記憶装置２０からマスター情報と水源情報を読み出すための読み出し信号を通信部１４ａに送り（図２の矢印Ｂ）、通信部１４ａはインターネット１９を経由して制御部１４ｃの読み出し信号を記憶装置２０に送る。
制御部１４ｃの読み出し信号を受信した記憶装置２０はインターネット１９を経由してマスター情報と水源情報をメインコントローラ１４の通信部１４ａに送り、通信部１４ａは記憶装置２０に格納されていたマスター情報と水源情報を制御部１４ｃに送る（図２の矢印Ａ）。そして、制御部１４ｃは、通信部１４ａから受信した園地情報、チューブ情報、補正情報、マスター情報及び水源情報とともに、演算開始信号を演算部１４ｂに送る（図２の矢印Ｃ）。

ステップＳ２において、園地情報、チューブ情報、補正情報、マスター情報及び水源情報とともに制御部１４ｃから送られてきた演算開始信号を受信した演算部１４ｂは各種の演算を行う。
具体的に説明すると、まず、演算部１４ｂは、園地２ａの点滴チューブ３ａと園地２ｂの点滴チューブ３ｂ，３ｃに関する単位長さ当たりの最大吐出量Ｗ_０と全長Ｌの積を園地ごとに単位時間当たりの潅水量Ｗ_Ｇとする（図８のステップＳ２−１）。
ただし、園地２ａ〜２ｃに対し、水源流量Ｆｒを超える水を供給することはできないため、Ｗ_０とＬの積と水源流量Ｆｒを比較し（図８のステップＳ２−２）、Ｗ_０とＬの積が水源流量Ｆｒを超えている場合には、水源流量ＦｒをＷ_０とＬの積の代わりに単位時間当たりの潅水量Ｗ_Ｇとする（図８のステップＳ２−３）。

ステップＳ３において、演算部１４ｂでは、園地２ａ，２ｂについてそれぞれ１日当たりの潅水時間ｔ_ｄと１ヶ月当たりの潅水回数Ｔｍが算出される。
具体的には、演算部１４ｂにおいて、１本の果樹に対する１日当たりの推奨潅水量Ｗｄ及び１ヶ月当たりの推奨潅水量Ｗｍ並びに潅水補正係数Ｋ_１，Ｋ_２から１日当たりの潅水時間ｔ_ｄと１ヶ月当たりの潅水回数Ｔｍが次の式（１）及び式（２）に従って園地ごとに算出される（図８のステップＳ３−１及びステップＳ３−２）。なお、潅水補正係数Ｋ_１，Ｋ_２は、生産者が１日当たりの推奨潅水量Ｗｄ及び１ヶ月当たりの推奨潅水量Ｗｍの値について調整を希望するときに用いられるものであり、通常はそれぞれ１に設定されている。

ステップＳ４では、生産者等が園地情報として入力装置１８から入力した液肥の種類に対応する１日当たりの推奨液肥量Ｆｄ、上限液肥量Ｆｕ及び液肥補正係数Ｋ_３に基づいて月ごとの液肥濃度Ｆｍと１ヶ月当たりの施肥回数Ｔ_Ｆが算出される。具体的に説明すると、演算部１４ｂでは、１本の果樹に対する１日当たりの推奨液肥量Ｆｄ、液肥補正係数Ｋ_３、単位時間当たりの潅水量Ｗ_Ｇ及び１日当たりの潅水時間ｔ_ｄから液肥濃度Ｆｍが次の式（３）に従って園地ごとに算出される（図８のステップＳ４−１）。なお、液肥補正係数Ｋ_３，Ｋ_４は、生産者が１日当たりの推奨液肥量Ｆｄ及び１ヶ月当たりの上限液肥量Ｆｕの値について調整を希望するときに用いられるものであり、通常はそれぞれ１に設定されている。

潅水と施肥を同時に行う場合、施肥回数Ｔ_Ｆは１ヶ月当たりの潅水回数Ｔｍと等しいため、ＴｍをＴ_Ｆとする（図８のステップＳ４−２）。ただし、１日当たりの推奨液肥量Ｆｄと施肥回数Ｔ _Ｆ の積と上限液肥量Ｆｕと液肥補正係数Ｋ_４の積を比較し（図８のステップＳ４−３）、ＦｄとＴ _Ｆ の積がＦｕとＫ_４の積よりも大きい場合には、ＦｕとＫ_４の積を１日当たりの推奨液肥量Ｆｄで割った値を超えない範囲で最も大きい整数値ｎをＴｍの代わりに施肥回数ＴＦとする（図８のステップＳ４−４）。
このようにして演算部１４ｂによって行われた各種の演算の結果は、制御部１４ｃに送られる（図２の矢印Ｄ）。制御部１４ｃは演算部１４ｂの演算結果とともに書き込み信号を通信部１４ａに送り（図２の矢印Ｂ）、通信部１４ａは演算部１４ｂの演算結果と制御部１４ｃの書き込み信号を記憶装置２０にインターネット１９を経由して送る。これにより、記憶装置２０には、１日当たりの潅水時間ｔｄ及び１ヶ月当たりの潅水回数Ｔｍ並びに液肥濃度Ｆｍ及び１ヶ月当たりの施肥回数ＴＦが演算部１４ｂによる演算結果として園地２ａ，２ｂにそれぞれ対応付けられた状態で実施月ごとに格納される。

ステップＳ５において、潅水と施肥を開始させるためのコマンドを生産者等が入力装置１８に入力すると、入力装置１８は、潅水開始信号と施肥開始信号をメインコントローラ１４の通信部１４ａに送信し、通信部１４ａは、これらの信号を制御部１４ｃに送信する（図２の矢印Ａ）。
潅水開始信号と施肥開始信号を受信した制御部１４ｃは、記憶装置２０から演算結果を読み出すための読み出し信号を通信部１４ａに送り（図２の矢印Ｂ）、通信部１４ａはインターネット１９を経由して制御部１４ｃの読み出し信号を記憶装置２０に送る。
制御部１４ｃの読み出し信号を受信した記憶装置２０はインターネット１９を経由して演算部１４ｂの演算結果をメインコントローラ１４の通信部１４ａに送り、通信部１４ａは記憶装置２０に格納されていた演算部１４ｂの演算結果を制御部１４ｃに送る（図２の矢印Ａ）。

ステップＳ６において、制御部１４ｃは、通信部１４ａから受信した演算部１４ｂの演算結果に基づいて電磁弁９ａと定量ポンプ１２にそれぞれ制御信号を送って（図２の矢印Ｅ及び矢印Ｆ）、それらの動作を制御する。
具体的には、図２の矢印Ｇで示すように流量計１０ａから送られてくる導水管５ａの流量（導水管５ａの内部を１分間に流れる水の量）の検出値が園地２ａ，２ｂのうち潅水の対象となる園地における単位時間当たりの潅水量Ｗ_Ｇに一致するように、電磁弁９ａの開度が制御部１４ｃによって調整される。なお、電磁弁９ａを開く時間は、当該園地における１日当たりの潅水時間ｔ_ｄと同じであり、１ヶ月に電磁弁９ａを開く回数は、当該園地における１ヶ月当たりの潅水回数Ｔｍと同じである。また、園地２ａ，２ｂに対して同時に潅水を行う場合には、流量計１０ａによって検出される導水管５ａの流量が園地２ａ，２ｂにおけるそれぞれの単位時間当たりの潅水量Ｗ_Ｇの合計値に一致するように、制御部１４ｃによって電磁弁９ａの開度が調整される。

さらに、液肥供給管８を介して液肥タンク７から導水管５ａに供給される液肥の濃度が園地２ａ，２ｂのうち施肥の対象となる園地における液肥濃度Ｆｍに一致するように、定量ポンプ１２の回転数が制御部１４ｃによって調整される。ただし、定量ポンプ１２によって液肥タンク７から導水管５ａに液肥を供給するタイミング及び回数は、電磁弁９ａを開くタイミング及び回数と一致させるものとする。また、導水管５ａの内部を流れる液肥の濃度は、ＥＣ計１１ａによって検出された後、制御部１４ｃに送られ（図２の矢印Ｈ）、液肥タンク７に貯留される液肥の量は、液位計７ａによって検出された後、制御部１４ｃに送られる（図２の矢印Ｉ）。

ステップＳ７において、サブコントローラ１５，１６は、メインコントローラ１４から送られる稼働開始信号に従って稼働を開始する。
具体的には、メインコントローラ１４の制御部１４ｃから通信部１４ａを経由してサブコントローラ１５に送信された稼働開始信号は、通信部１５ａで受信された後、制御部１５ｂに送られる（図４（ａ）の矢印Ａ）。
制御部１５ｂは、上記稼働開始信号に従って、図４（ａ）の矢印Ｂで示すように流量計１０ｂから送られてくる「導水管５ｂに分岐する箇所よりも下流における導水管５ａの流量（導水管５ａの内部を１分間に流れる水の量）」の検出値が園地２ａにおける単位時間当たりの潅水量Ｗ_Ｇに一致するように、電磁弁９ｂに制御信号を送って、その開度を調整する（図４（ａ）の矢印Ｃ）。なお、電磁弁９ｂを開く時間は、園地２ａにおける１日当たりの潅水時間ｔ_ｄと同じであり、１ヶ月に電磁弁９ｂを開く回数は、園地２ａにおける１ヶ月当たりの潅水回数Ｔｍと同じである。

電磁弁９ｂを全開にしても、導水管５ｂに分岐する箇所よりも下流における導水管５ａの流量が目標値に達しない場合、あるいは土壌水分計４ａから土壌に含まれる水分量が十分でないことを示す検出結果が送られてきた場合（図４（ａ）の矢印Ｄ）、制御部１５ｂは電磁弁９ａの開度を大きくするための開度調整信号を通信部１５ａに送り（図４（ａ）の矢印Ｅ）、通信部１５ａは、この開度調整信号をメインコントローラ１４の通信部１４ａに送る。そして、制御部１４ｃは、通信部１４ａから受け取った開度調整信号に従って電磁弁９ａの開度を大きくする。

一方、導水管５ｂに分岐する箇所よりも下流における導水管５ａの内部を流れる液肥の濃度が園地２ａにおける液肥濃度Ｆｍと一致していないことを示す検出結果がＥＣ計１１ｂから送られてきた場合（図４（ａ）の矢印Ｆ）、制御部１５ｂは定量ポンプ１２の回転数を調整するための回転数調整信号を通信部１５ａに送り（図４（ａ）の矢印Ｅ）、通信部１５ａは、この回転数調整信号をメインコントローラ１４の通信部１４ａに送る。そして、制御部１４ｃは、通信部１４ａから受け取った回転数調整信号に従って定量ポンプ１２の回転数を調整する。

メインコントローラ１４の制御部１４ｃから通信部１４ａを経由してサブコントローラ１６に送信された稼働開始信号は、通信部１６ａで受信された後、制御部１６ｂに送られる（図４（ｂ）の矢印Ａ）。
制御部１６ｂは、上記稼働開始信号に従って、図４（ｂ）の矢印Ｂで示すように流量計１０ｃから送られてくる「導水管５ｂの流量（導水管５ｃの内部を１分間に流れる水の量）」の検出値が園地２ｂにおける単位時間当たりの潅水量Ｗ_Ｇに一致するように、電磁弁９ｃに制御信号を送って、その開度を調整する（図４（ｂ）の矢印Ｃ）。なお、電磁弁９ｃを開く時間は、園地２ｂにおける１日当たりの潅水時間ｔ_ｄと同じであり、１ヶ月に電磁弁９ｃを開く回数は、園地２ｂにおける１ヶ月当たりの潅水回数Ｔｍと同じである。

電磁弁９ｃを全開にしても、導水管５ｂの流量が目標値に達しない場合、あるいは土壌水分計４ｂ，４ｃから土壌に含まれる水分量が十分でないことを示す検出結果が送られてきた場合（図４（ｂ）の矢印Ｄ）、制御部１６ｂは電磁弁９ａの開度を大きくするための開度調整信号を通信部１６ａに送り（図４（ｂ）の矢印Ｅ）、通信部１６ａは、この開度調整信号をメインコントローラ１４の通信部１４ａに送る。そして、制御部１４ｃは、通信部１４ａから受け取った開度調整信号に従って電磁弁９ａの開度を大きくする。

一方、導水管５ｂの内部を流れる液肥の濃度が園地２ｂ，２ｃにおける液肥濃度Ｆｍと一致していないことを示す検出結果がＥＣ計１１ｃから送られてきた場合（図４（ｂ）の矢印Ｆ）、制御部１６ｂは定量ポンプ１２の回転数を調整するための回転数調整信号を通信部１６ａに送り（図４（ｂ）の矢印Ｅ）、通信部１６ａは、この回転数調整信号をメインコントローラ１４の通信部１４ａに送る。そして、制御部１４ｃは、通信部１４ａから受け取った回転数調整信号に従って定量ポンプ１２の回転数を調整する。

ステップＳ８において、潅水と施肥を停止させるためのコマンドを生産者等が入力装置１８に入力すると、入力装置１８は、潅水停止信号と施肥停止信号をメインコントローラ１４の通信部１４ａに送信し、通信部１４ａは、これらの信号を制御部１４ｃに送信する（図２の矢印Ａ）。
潅水停止信号と施肥停止信号を受信した制御部１４ｃは、電磁弁９ａと定量ポンプ１２にそれぞれ停止信号を送って（図２の矢印Ｅ及び矢印Ｆ）、それらの動作を停止させる。

以上説明したように、潅水施肥システム１においては、園地２ａ，２ｂで栽培されている果樹の品種と潅水の実施月に対応した量の水が月ごとに供給されるように電磁弁９ａ〜９ｃが開閉されることから、１年を通して園地２ａ，２ｂに対して計画的に適切な潅水を行うことができる。
また、潅水施肥システム１によれば、液肥の種類ごとに推奨される濃度の液肥が園地２ａ，２ｂに供給されるように定量ポンプ１２の吐出量が調節されることから、１年を通して園地２ａ，２ｂに対して計画的に適切な施肥を行うことが可能である。
なお、潅水施肥システム１を柑橘類の栽培に用いた場合、上述の潅水施肥システム１の作用及び効果が同様に発揮される。

本発明の潅水施肥システム１は、上記実施例に示した構造に限定されるものではない。例えば、営農サーバ１７及び入力装置１８がメインコントローラ１４に対して無線通信可能に接続される代わりに、メインコントローラ１４に対して営農サーバ１７及び入力装置１８がケーブル等を介して接続された構造であっても良い。また、メインコントローラ１４とサブコントローラ１５，１６もケーブル等によって接続されていても良い。

請求項１乃至請求項７に記載された発明は、広大な園地で栽培される多数の果樹に対して潅水と施肥を計画的に行う必要がある場合に特に有用である。

１…潅水施肥システム ２ａ，２ｂ…園地 ３ａ〜３ｃ…点滴チューブ ４ａ〜４ｃ…土壌水分計 ５ａ〜５ｃ…導水管 ６…水源 ７…液肥タンク ７ａ…液位計 ８…液肥供給管 ９ａ〜９ｃ…電磁弁 １０ａ〜１０ｃ…流量計 １１ａ〜１１ｃ…ＥＣ計 １２…定量ポンプ １３ａ〜１３ｃ…信号線 １４…メインコントローラ １４ａ…通信部 １４ｂ…演算部 １４ｃ…制御部 １５，１６…サブコントローラ １５ａ，１６ａ…通信部 １５ｂ，１６ｂ…制御部 １７…営農サーバ １８…入力装置 １９…インターネット ２０…記憶装置

Claims (7)

1. 水源に接続された第１の導水管と、
   この第１の導水管の末端に接続された状態で第１の園地に設置された第１の点滴チューブと、
   前記第１の導水管に設置された第１の電磁弁と、
   この第１の電磁弁の下流において前記第１の導水管に液肥供給管を介して接続された液肥タンクと、
   前記第１の電磁弁の動作を制御するメインコントローラと、
   このメインコントローラに対して通信可能にそれぞれ接続される入力装置及び記憶装置と、を備え、
   前記メインコントローラは、
   前記入力装置及び前記記憶装置に対して通信を行うための第１の通信部と、
   前記入力装置から入力された情報や前記記憶装置から読み出した情報に基づいて演算を行う演算部と、
   前記第１の電磁弁を開閉する第１の制御部と、を備え、
   前記記憶装置には、
   第１の単位期間当たりの推奨潅水量が「果樹の品種」及び「潅水の実施期間」と関連付けられた状態で格納されるとともに、
   園地情報として前記入力装置から入力された前記「果樹の品種」が「園地の名称」と関連付けられた状態で格納されており、
   前記演算部は、
   前記入力装置からチューブ情報として入力された前記第１の点滴チューブの全長及び単位長さ・時間当たりの最大吐出量に基づいて「単位時間当たりの第１の潅水量」を算出するとともに、
   前記入力装置から入力された前記第１の園地における前記「果樹の品種」に対応するものとして前記記憶装置から読み出された前記第１の園地に対応する前記第１の単位期間当たりの推奨潅水量を前記「単位時間当たりの第１の潅水量」で割って第１の潅水時間を前記「潅水の実施期間」ごとに算出し、
   前記第１の制御部は、
   前記第１の潅水時間に従って、前記第１の電磁弁を開閉することを特徴とする潅水施肥システム。
2. 前記記憶装置には、
   第２の単位期間当たりの推奨潅水量が前記「果樹の品種」及び前記「潅水の実施期間」と関連付けられた状態で格納されており、
   前記演算部は、
   前記入力装置から入力された前記第１の園地における前記「果樹の品種」に対応するものとして前記記憶装置から読み出された前記第１の園地に対応する前記第２の単位期間当たりの推奨潅水量を、前記「単位時間当たりの第１の潅水量」と前記第１の潅水時間の積で割って前記第１の園地における第１の潅水回数を前記「潅水の実施期間」ごとに算出し、
   前記第１の制御部は、
   前記演算部によって算出された前記第１の園地における前記第１の潅水回数に従って、前記第１の電磁弁を開閉することを特徴とする請求項１に記載の潅水施肥システム。
3. 前記第１の導水管の途中から分岐する第２の導水管と、
   この第２の導水管の末端に接続された状態で第２の園地に設置された第２の点滴チューブと、
   前記第２の導水管に設置された第２の電磁弁と、
   この第２の電磁弁の動作を制御するサブコントローラと、を備え、
   前記サブコントローラは、
   前記第１の通信部と通信を行うための第２の通信部と、
   前記第１の制御部から送られてくる稼働開始信号に従って前記第２の電磁弁を開閉する第２の制御部と、を備え、
   前記メインコントローラの前記演算部は、
   前記入力装置から前記チューブ情報として入力された前記第２の点滴チューブの全長及び単位長さ・時間当たりの最大吐出量に基づいて前記第２の園地における「単位時間当たりの第２の潅水量」を算出するとともに、
   前記入力装置から入力された前記第２の園地における前記「果樹の品種」に対応するものとして前記記憶装置から読み出された前記第２の園地に対応する前記第１の単位期間当たりの推奨潅水量を前記「単位時間当たりの第２の潅水量」で割って第２の潅水時間を前記「潅水の実施期間」ごとに算出し、
   前記第１の制御部は、
   前記第２の潅水時間に従って、前記第２の制御部に前記第２の電磁弁を開閉させることを特徴とする請求項２に記載の潅水施肥システム。
4. 前記演算部は、
   前記入力装置から入力された前記第２の園地における前記「果樹の品種」に対応するものとして前記記憶装置から読み出された前記第２の園地に対応する前記第２の単位期間当たりの推奨潅水量を前記「単位時間当たりの第２の潅水量」と前記第２の潅水時間の積で割って前記第２の園地における第２の潅水回数を前記「潅水の実施期間」ごとに算出し、
   前記第１の制御部は、
   前記第２の潅水回数に従って、前記第２の制御部に前記第２の電磁弁を開閉させることを特徴とする請求項３に記載の潅水施肥システム。
5. 前記液肥供給管に設置されて前記メインコントローラによって動作を制御される定量ポンプを備え、
   前記記憶装置には、
   第３の単位期間当たりの推奨液肥量が前記「果樹の品種」、「液肥の種類」及び「施肥の実施期間」と関連付けられた状態で格納されるとともに、
   前記園地情報として前記入力装置から入力された前記「液肥の種類」が前記「園地の名称」と関連付けられた状態で格納されており、
   前記演算部は、
   前記入力装置から入力された前記第１の園地における前記「液肥の種類」に対応するものとして前記記憶装置から読み出された前記第１の園地における前記第３の単位期間当たりの推奨液肥量に基づいて液肥濃度を前記「施肥の実施期間」ごとに算出し、
   前記第１の制御部は、
   前記演算部によって算出された前記液肥濃度に従って、前記定量ポンプの回転数を制御することで「液肥の吐出量」を調節することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の潅水施肥システム。
6. 請求項１に記載された潅水施肥システムを用いた柑橘類の栽培方法であって、
   前記潅水施肥システムの前記演算部によって前記柑橘類の種類ごとに前記第１の潅水時間を算出する工程と、
   前記演算部で算出された前記第１の潅水時間に基づいて前記柑橘類に対して潅水を行う工程と、
   を備えたことを特徴とする柑橘類の栽培方法。
7. 請求項５に記載された潅水施肥システムを用いた柑橘類の栽培方法であって、
   前記潅水施肥システムの前記演算部によって前記柑橘類の種類及び前記柑橘類に供給される前記「液肥の種類」ごとに液肥濃度を算出する工程と、
   前記演算部で算出された前記液肥濃度に基づいて前記柑橘類に対して施肥を行うことを特徴とする柑橘類の栽培方法。

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