JPWO2017195534A1 - 土壌状態評価装置、該方法および該プログラム - Google Patents

土壌状態評価装置、該方法および該プログラム Download PDF

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Abstract

本発明にかかる土壌状態評価装置、土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムでは、評価対象の圃場における熱分布画像が取得され、前記圃場の気温が取得され、この取得された前記圃場の熱分布画像と前記取得された前記圃場の気温とに基づいて、前記圃場の土壌における還元性の度合いを表す評価値が求められる。

Description

本発明は、圃場における土壌の状態を還元性の観点から評価する土壌状態評価装置、土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムに関する。
農作物は、一般に、土壌で育成されるため、土壌の状態は、その農作物の収量および品質に影響する。特に、近年の地球温暖化の影響により、農作物に障害が発生し、その健全性を損なう頻度が上昇傾向にある。一方、農業経営の環境は、厳しく、生産コストの低減が求められている。このため、土壌の状態を適切に評価し、その評価結果に応じた対策を適切に実施することが望ましく、土壌の状態を適切に評価する技術が要望されている。
このような土壌の状態を評価する技術は、例えば、特許文献１に開示されている。この特許文献１に開示された土壌分析方法は、所定の土壌における各種作物育成のための養分量を分析する土壌分析方法であって、所定の土壌を所定深さで切り取り、試料を採取するステップ、及び採取した試料を、強酸を含んでなる処理液により処理して抽出液を得、得られた抽出液をイオンクロマト装置により化学分析して、上記土壌における養分量を正確に把握するステップ、を具備する。
ところで、前記特許文献１に開示された土壌分析方法は、土壌から実際に試料を採取してイオンクロマト装置により化学分析するので、比較的、正確に土壌の養分量を分析できると考えられる。そして、前記特許文献１には、その［００１２］段落に「サンプリングは、正確な分析結果が得られるように農場全体から必要なデータ収集が行えるように適当に分散された複数個所で行えばよいが、農場全体の四隅及び対角線上の任意の２点の計６点をサンプリング個所とするのが好ましい。」と提案されている。
一方、いわゆる還元障害を評価する場合、還元障害は、圃場全体に発生するケースは、少なく、圃場の所々で発生するケースが多い。このため、前記特許文献１に開示された土壌分析方法のように、土壌から試料をサンプリングすることによって還元障害を評価しようとすると、圃場全体に亘って多数の箇所でサンプリングしなければならず、手間がかかり、非効率となる。そもそも、土壌から試料をサンプリングすること自体に、手間がかかる。
特開２０１４−１０６０８９号公報（特許第５３５１３２５号公報）
本発明は、上述の事情に鑑みて為された発明であり、その目的は、還元性の度合いをより効率よく評価できる土壌状態評価装置、土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムを提供することである。
本発明にかかる土壌状態評価装置、土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムでは、評価対象の圃場における熱分布画像が取得され、前記圃場の気温が取得され、この取得された前記圃場の熱分布画像と前記取得された前記圃場の気温とに基づいて、前記圃場の土壌における還元性の度合いを表す評価値が求められる。
上記並びにその他の本発明の目的、特徴及び利点は、以下の詳細な記載と添付図面から明らかになるであろう。
圃場における還元障害の発生と作物の温度との相関関係を説明するための図である。 実施形態における土壌状態評価システムの構成を示すための図である。 前記土壌状態評価システムの土壌状態評価装置に記憶される評価資材変換情報テーブルを示す図である。 前記土壌状態評価システムの土壌状態評価装置の動作を示すフローチャートである。 一例として、圃場の温度分布画像を示す模式図である。 図５に模式的に示す圃場の温度分布画像に基づいて求められる評価値マップを示す図である。 図６に示す評価値マップに基づいて求められる資材量マップを示す図である。
以下、本発明にかかる実施の一形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、適宜、その説明を省略する。本明細書において、総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。
（相関性）
まず、圃場における還元性の度合いと、作物の温度との相関関係について、一実験例に基づいて説明する。
図１は、圃場における還元障害の発生と作物の温度との相関関係を説明するための図である。図１Ａは、水田の熱分布画像を示す図であり、図１Ｂは、前記水田で生育された稲における穂数の平均値を示す図である。実験対象の水田は、還元障害を改善する資材として１０アール（ａ）当たり石灰窒素２０ｋｇを供給した領域である、紙面左側に示す石灰Ｎ区と、前記資材を供給しないそのままの領域である、紙面右側に示す対照区とに区分けした。これら石灰Ｎ区と対照区との水田には、紙面上方に示す“水口”から水が引き入れられ、紙面上方から紙面下方へ流れ、“水尻”から排水される。石灰Ｎ区および対照区それぞれは、領域上、紙面横方向に３個に分けられ、そして、紙面縦方向に６個に分けられ、３×６＝１８のサブ領域に分けられている。稲の穂数の平均値は、１個のサブ領域内に生育する稲の穂数を平均した数値であり、本／ｍ２単位で図１Ｂに表示されている。図１Ａに示す水田の熱分布画像では、グレースケールで色が濃いほど水田からの熱放射、言い換えれば、水田の温度、さらに言い換えれば、稲の温度が高いことを示している。この図１Ａに示す水田の熱分布画像を撮像したときの水田の周囲環境の気温は、３１．２℃であった。
図１Ｂにおいて、紙面右側の対照区では、稲の穂数の平均値が４００本／ｍ２台であるサブ領域が９個であり、稲の穂数の平均値が５００本／ｍ２台であるサブ領域が８個であり、稲の穂数の平均値が６００本／ｍ２台であるサブ領域が１個である一方、紙面左側の石灰Ｎ区では、稲の穂数の平均値が４００本／ｍ２台であるサブ領域が２個であり、稲の穂数の平均値が５００本／ｍ２台であるサブ領域が４個であり、稲の穂数の平均値が６００本／ｍ２台であるサブ領域が１２個である。したがって、石灰Ｎ区は、石灰窒素の資材により、大部分の領域で、還元性の度合いが小さく、還元障害の発生が抑制され、この結果、稲が順調に生育している。一方、対照区は、逆に、還元性の度合いが所々大きくなって、前記所々で還元障害が発生し、稲の生育が順調ではない。対照区おいて、特に、図１Ｂに○で囲むことによって示す９個のサブ領域では、稲の穂数がサブ領域の平均値で４３５本／ｍ２〜４９８本／ｍ２であり、明らかに、還元障害によって生育不良となっている。
一方、これを熱分布画像で見ると、図１Ａに示すように、石灰Ｎ区は、比較的熱の高い（水田の温度の高い、稲の温度の高い）サブ領域の個数が対照区より少なく、石灰Ｎ区における水田の温度（稲の温度）は、対照区における水田の温度（稲の温度）より低いことが分かる。特に、図１Ｂで○囲むことによって示す９個のサブ領域の水田の温度（稲の温度）は、これに隣接する石灰Ｎ区の水田の温度（稲の温度）より明らかに高い。
これは、石灰Ｎ区では、石灰窒素の資材により、大部分の領域で、還元性の度合いが小さく、還元障害の発生が抑制され、この結果、稲が順調に生育し、気温が３１．２℃で比較的暑いにもかかわらず、稲全体に水分が運ばれ、気孔からの蒸散量が順調であり、そのため、水田の温度（稲の温度）が低くなったためであると考察され、一方、対照区では、逆に、還元性の度合いが所々大きくなって、前記所々で還元障害が発生し、稲の生育が順調ではなく、気温が３１．２℃で比較的暑いと、稲全体に水分が運ばれず、気孔からの蒸散量が少なくなり、そのため、水田の温度（稲の温度）が高くなったためであると考察される。
このように、圃場における還元性の度合いと、作物の温度との間には、相関関係が認められる。
（土壌状態評価システムＳ（熱分布画像生成装置Ｍ、土壌状態評価装置Ｐ））
図２は、実施形態における土壌状態評価システムの構成を示すための図である。図３は、前記土壌状態評価システムの土壌状態評価装置に記憶される評価資材変換情報テーブルを示す図である。
このような知見から、本実施形態における土壌状態評価装置は、土壌の状態を評価する装置であり、評価対象の圃場における熱分布画像を取得する熱分布画像取得部と、前記圃場の気温を取得する圃場気温取得部と、前記熱分布画像取得部で取得された前記圃場の熱分布画像と前記圃場気温取得部で取得された前記圃場の気温とに基づいて、前記圃場の土壌における還元性の度合いを表す評価値を求める土壌還元性評価部とを備える。このような土壌状態評価装置において、前記熱分布画像取得部は、評価対象の圃場から放射された赤外線を撮像し、熱分布を図として表した熱分布画像（サーモグラム）を生成する熱分布画像生成装置（サーモグラフ、赤外線カメラ）自体であって良いが、以下では、一例として、前記熱分布画像取得部は、前記熱分布画像生成装置から、評価対象の圃場における熱分布画像を無線によって受信する通信インターフェース部（例えば通信カード等）である。
より具体的には、図２において、土壌状態評価システムＳは、熱分布画像生成装置Ｍと、この熱分布画像生成装置Ｍと無線で通信可能に接続される土壌状態評価装置Ｐとを備える。
熱分布画像生成装置Ｍは、評価対象の圃場ＡＲにおける熱分布画像ＳＰを生成する装置である。熱分布画像生成装置Ｍは、例えば竿等の長尺なロッドの先端に取り付けられ、上方から圃場ＡＲを俯瞰した前記圃場の熱分布画像ＳＰを生成したり、前記圃場ＡＲに隣接して比較的高い建物があれば、前記建物から前記圃場の熱分布画像ＳＰを生成したり等しても良いが、本実施形態では、航空機を備え、上空から前記圃場の熱分布画像ＳＰを生成するように構成されている。
より詳しくは、熱分布画像生成装置Ｍは、図２に示すように、ＧＰＳ２１と、気温測定部２２と、制御部２３と、熱分布画像生成部２４と、記憶部２５と、通信インターフェース部２６と、航空機２７とを備える。
航空機２７は、大気中を飛行する装置であり、例えば、気球、飛行船、飛行機、ヘリコプタおよびマルチコプタ等である。航空機２７は、有人機であって良いが、好ましくは、無線操縦飛行（誘導飛行）または自律飛行による無人機（ドローン）である。航空機２７は、本実施形態では、制御部２３に接続され、誘導飛行または自律飛行による制御部２３の制御に従って飛行する。
ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）２１は、制御部２３に接続され、制御部２３の制御に従って、地球上における現在位置を測定するための衛星測位システムによって、航空機２７の位置Ｐａｐを測定する装置であり、その測位結果（位置Ｐａｐ（緯度Ｘａｐ、経度Ｙａｐ、高度Ｚａｐ））を制御部２３へ出力する。なお、ＧＰＳ２１は、ＤＧＳＰ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ ＧＳＰ）等の誤差を補正する補正機能を持ったＧＰＳであっても良い。
気温測定部２２は、制御部２３に接続され、制御部２３の制御に従って、圃場の気温Ｔｓを測定する温度センサであり、その測定結果の気温Ｔｓを制御部２３へ出力する。本実施形態では、航空機２７に搭載される気温測定部２２によって圃場の気温Ｔｓが測定されるので、航空機２７は、比較的、低空で飛行することが好ましい。また、この航空機２７に搭載された気温測定部２２によって測定された圃場の気温Ｔｓが地上における圃場の実際の気温Ｔｒと差がある場合には、航空機２７に搭載された気温測定部２２によって測定された圃場の気温Ｔｓと、地上における圃場の実際の気温Ｔｒとの差が、航空機２７の高度ごとに、予め複数のサンプルによって測定され、この結果を用いることによって、航空機２７に搭載された気温測定部２２によって測定された圃場の気温Ｔｓが、地上における圃場の実際の気温Ｔｒとなるように、補正されても良い。
熱分布画像生成部２４は、制御部２３に接続され、制御部２３の制御に従って、評価対象の圃場ＡＲから放射された赤外線を撮像し、熱分布を図として表した熱分布画像（サーモグラム）ＳＰを生成する熱分布画像生成装置（サーモグラフ、赤外線カメラ）であり、その生成した熱分布画像ＳＰを制御部２３へ出力する。このような熱分布画像生成部２４は、例えば、評価対象の圃場ＡＲにおける赤外線による像を所定の結像面上に結像する結像光学系、前記結像面に受光面を一致させて配置され、前記像を電気的な信号に変換する赤外線イメージセンサ、および、赤外線イメージセンサの出力を、赤外線放射量を熱（温度）に換算するなどの、画像処理することで熱分布画像（熱分布画像データ）ＳＰを生成する画像処理部等を備える。
通信インターフェース部（通信ＩＦ部）２６は、制御部２３に接続され、制御部２３の制御に従って無線で通信を行うための通信回路である。通信ＩＦ部２６は、制御部２３から入力された転送すべきデータを収容した通信信号を、これら熱分布画像生成装置Ｍと土壌状態評価装置Ｐとの間で用いられる通信プロトコルに従って生成し、この生成した通信信号を土壌状態評価装置Ｐへ送信する。通信ＩＦ部２６は、土壌状態評価装置Ｐから通信信号を受信し、この受信した通信信号からデータを取り出し、この取り出したデータを制御部２３が処理可能な形式のデータに変換して制御部２３へ出力する。通信ＩＦ部２６は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路を備えて構成される。
記憶部２５は、制御部２３に接続され、制御部２３の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、当該熱分布画像生成装置Ｍの各部２１、２２、２４〜２７を当該各部の機能に応じて制御する制御プログラムや、ＧＰＳ２１による測位と、気温測定部２２による測温と、熱分布画像生成部２４による撮像とが互いに同期するように、前記測位、前記測温および前記撮像それぞれを、前記ＧＰＳ２１、前記気温測定部２２および前記熱分布画像生成部２４それぞれに実行させるデータ測定プログラムや、前記測定制御プログラムによって前記ＧＰＳ２１、前記気温測定部２２および前記熱分布画像生成部２４それぞれで得られた測位結果Ｐａｐ、測定結果の気温Ｔｓおよび撮像して生成された熱分布画像ＳＰを通信信号で通信ＩＦ部２６から土壌状態評価装置Ｐへ送信するデータ送信プログラム等の等の制御処理プログラムが含まれる。前記各種の所定のデータには、例えば土壌状態評価装置Ｐの通信アドレス等の、圃場の熱分布画像ＳＰを撮像して生成する処理に必要なデータが含まれる。記憶部２５は、例えば不揮発性の記憶素子であるＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）や書き換え可能な不揮発性の記憶素子であるＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）等を備える。そして、記憶部２５は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御部２３のワーキングメモリとなるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含む。
制御部２３は、当該熱分布画像生成装置Ｍの各部２１、２２、２４〜２７を当該各部の機能に応じて制御し、熱分布画像生成装置Ｍの全体制御を司るものである。制御部２３は、ＧＰＳ２１による測位と、気温測定部２２による測温と、熱分布画像生成部２４による撮像とが互いに同期するように、前記測位、前記測温および前記撮像それぞれを、前記ＧＰＳ２１、前記気温測定部２２および前記熱分布画像生成部２４それぞれに実行させる。制御部２３は、前記ＧＰＳ２１、前記気温測定部２２および前記熱分布画像生成部２４それぞれで得られた測位結果Ｐａｐ、測定結果の気温Ｔｓ、および、撮像して生成された熱分布画像ＳＰを、通信信号で通信ＩＦ部２６から土壌状態評価装置Ｐへ送信する。制御部２３は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。
そして、これらＧＰＳ２１、気温測定部２２、制御部２３、熱分布画像生成部２４、記憶部２５および通信ＩＦ部２６は、航空機２７に搭載され、適宜な位置に配置される。
一方、土壌状態評価装置Ｐは、図２に示すように、通信ＩＦ部１１と、制御処理部１２と、記憶部１３と、入力部１４と、出力部１５とを備える。
通信ＩＦ部１１は、通信ＩＦ部２６と同様に、制御処理部１２に接続され、制御処理部１２の制御に従って無線で通信を行うための通信回路である。通信ＩＦ部１１は、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格等に従った通信インターフェース回路を備えて構成される。
後述するように、評価対象の圃場ＡＲにおける熱分布画像ＳＰ、および、前記圃場の気温Ｔｓは、通信ＩＦ部１１によって熱分布画像生成装置Ｍから取得するので、通信ＩＦ部１１は、評価対象の圃場ＡＲにおける熱分布画像ＳＰを取得する熱分布画像取得部の一例に相当し、前記圃場の気温Ｔｓを取得する圃場気温取得部の一例にも相当する。
入力部１４は、制御処理部１２に接続され、例えば、評価開始を指示するコマンド等の各種コマンド、および、例えば圃場ＡＲの名称や評価条件等の圃場ＡＲを評価する上で必要な各種データを土壌状態評価装置Ｐに入力する機器であり、例えば、所定の機能を割り付けられた複数の入力スイッチや、キーボードやマウス等である。前記評価条件は、圃場の熱分布画像ＳＰおよび気温Ｔｓを実際に測定した際の、予め設定された所定の条件であり、後述の設定評価条件情報記憶部１３５に記憶された設定評価条件と対比される。本実施形態では、前記設定評価条件は、後述の土壌還元性評価部１２３で有意に評価値が求められるか否かを決定するための条件である。上述の還元障害のプロセスに鑑み、前記設定評価条件は、前記圃場の気温Ｔｓが予め設定された所定の温度Ｔｈ以上であることを、好ましくは含み、本実施形態では、天候が快晴または晴天であって時刻が９時から１５時まであることを、さらに含む。このため、前記評価条件は、前記圃場の気温Ｔｓを含む。この前記圃場の気温Ｔｓは、気温測定部２２によって測定され、この測定された前記圃場の気温Ｔｓは、熱分布画像生成装置Ｍから通信ＩＦ部１１で取得される。したがって、通信ＩＦ部１１は、外部から評価条件を受け付ける評価条件受付部の一例にも相当する。前記所定の温度Ｔｈは、還元障害のプロセスに考慮することによって適宜な値、例えば２５℃、２８℃および３０℃等に設定される。また、上述から、前記評価条件は、天候および時刻を含む。これら天候および時刻は、入力部１４から入力される。したがって、入力部１４は、外部から評価条件を受け付ける評価条件受付部の他の一例に相当する。
出力部１５は、制御処理部１２に接続され、制御処理部１２の制御に従って、入力部１４から入力されたコマンドやデータ、および、当該土壌状態評価装置Ｐによって求められた評価値ＥＶや資材量ＭＶ等を出力する機器であり、例えばＣＲＴディスプレイ、ＬＣＤおよび有機ＥＬディスプレイ等の表示装置やプリンタ等の印刷装置等である。
なお、入力部１４および出力部１５からタッチパネルが構成されてもよい。このタッチパネルを構成する場合において、入力部１４は、例えば抵抗膜方式や静電容量方式等の操作位置を検出して入力する位置入力装置であり、出力部１５は、表示装置である。このタッチパネルでは、表示装置の表示面上に位置入力装置が設けられ、表示装置に入力可能な１または複数の入力内容の候補が表示され、ユーザが、入力したい入力内容を表示した表示位置を触れると、位置入力装置によってその位置が検出され、検出された位置に表示された表示内容がユーザの操作入力内容として土壌状態評価装置Ｐに入力される。このようなタッチパネルでは、ユーザは、入力操作を直感的に理解し易いので、ユーザにとって取り扱い易い土壌状態評価装置Ｐが提供される。
なお、本実施形態では、前記圃場の気温Ｔｓは、熱分布画像生成装置Ｍから通信ＩＦ部１１で取得されるが、オペレータが、圃場ＡＲで温度計で測定し、この測定温度を圃場の気温Ｔｓとして入力部１４から入力しても良い。特に、上述した熱分布画像生成装置をロッドの先端に取り付けて圃場の熱分布画像ＳＰを取得する場合や、隣接する建物等から圃場の熱分布画像ＳＰを取得する場合には、この方法が有用である。したがって、このような場合では、入力部１４は、前記圃場の気温Ｔｓを取得する圃場気温取得部の他の一例に相当する。
記憶部１３は、制御処理部１２に接続され、制御処理部１２の制御に従って、各種の所定のプログラムおよび各種の所定のデータを記憶する回路である。前記各種の所定のプログラムには、例えば、当該土壌状態評価装置Ｐの各部１１、１３〜１５を当該各部の機能に応じて制御する制御プログラムや、通信ＩＦ部１１で取得された圃場の熱分布画像ＳＰに基づいて前記圃場の温度Ｔａｒを求める圃場温度処理プログラムや、通信ＩＦ部１１で取得された前記圃場の熱分布画像ＳＰと前記圃場の気温Ｔｓとに基づいて、前記圃場の土壌における還元性の度合いを表す評価値ＥＶを求める土壌還元性評価プログラムや、前記土壌還元性評価プログラムで求められた評価値ＥＶに基づいて、前記還元性を改善するための資材の量ＭＶを求める資材量処理プログラム等の制御処理プログラムが含まれる。前記各種の所定のデータには、例えば、熱分布画像生成装置Ｍの通信アドレス、圃場の熱分布画像ＳＰ、圃場の熱分布画像ＳＰから圃場の温度分布Ｔａｒを求めるための温度変換情報、圃場の温度分布情報Ｔａｒｐ、圃場の温度Ｔａｒと圃場の気温Ｔｓとの差から評価値ＥＶを求めるための評価値変換情報、圃場の還元性評価マップＥＶｍ、および、圃場の還元性評価マップＥＶｍから圃場の資材量マップＭＶｍを求めるための資材量変換情報、圃場の資材量マップＭＶｍ等の圃場の土壌状態を評価する上で必要なデータが含まれる。記憶部１３は、例えばＲＯＭやＥＥＰＲＯＭ等を備える。そして、記憶部１３は、前記所定のプログラムの実行中に生じるデータ等を記憶するいわゆる制御処理部１２のワーキングメモリとなるＲＡＭ等を含む。そして、これら上述の各情報を記憶するために、記憶部１３は、機能的に、熱分布情報記憶部１３１、温度分布情報記憶部１３２、還元性評価情報記憶部１３３、資材量情報記憶部１３４、設定評価条件情報記憶部１３５および変換情報記憶部１３６を備える。
熱分布情報記憶部１３１は、前記圃場の熱分布画像（熱分布画像データ）ＳＰを記憶するものである。本実施形態では、熱分布情報記憶部１３１は、通信ＩＦ部１１で受信された圃場の熱分布画像ＳＰと、この熱分布画像ＳＰを生成するために熱分布画像生成部２４の撮像に同期して得られた、ＧＰＳ２１の測位結果の位置Ｐａｐ、および、気温測定部２２の測定結果の気温Ｔｓとを互いに対応付けて記憶する。
温度分布情報記憶部１３２は、前記圃場の温度分布画像Ｔａｒｐを記憶するものである。本実施形態では、温度分布情報記憶部１３２は、後述の圃場温度処理部１２２によって、温度変換情報を用いることで、圃場の熱分布画像ＳＰに基づいて求められた圃場の温度分布画像Ｔａｒｐを記憶する。この圃場の温度分布画像Ｔａｒｐは、これを求める際に用いた前記圃場の熱分布画像ＳＰに対応付けられた位置Ｐａｐおよび圃場の気温Ｔｓと対応付けて温度分布情報記憶部１３２に記憶される。
還元性評価情報記憶部１３３は、前記圃場の還元性評価マップＥＶｍを記憶するものである。本実施形態では、還元性評価情報記憶部１３３は、後述の土壌還元性評価部１２３によって、評価値変換情報を用いることで、前記圃場の温度Ｔａｒと圃場の気温Ｔｓとに基づいて求められた圃場の還元性評価マップＥＶｍを記憶する。この圃場の還元性評価マップＥＶｍは、これを求める際に用いた前記圃場の温度分布画像Ｔａｒｐ（すなわち、前記圃場の熱分布画像ＳＰ）に対応付けられた位置Ｐａｐおよび圃場の気温Ｔｓと対応付けて還元性評価情報記憶部１３３に記憶される。
資材量情報記憶部１３４は、前記圃場の資材量マップＭＶｍを記憶するものである。本実施形態では、資材量情報記憶部１３４は、後述の資材量処理部１２４によって、資材量変換情報を用いることで、前記圃場の還元性評価マップＥＶｍに基づいて求められた圃場の資材量マップＭＶｍを記憶する。この圃場の資材量マップＭＶｍは、これを求める際に用いた還元性評価マップＥＶｍ（すなわち、前記圃場の熱分布画像ＳＰ）に対応付けられた位置Ｐａｐと対応付けて資材量情報記憶部１３４に記憶される。
設定評価条件情報記憶部１３５は、前記設定評価条件を記憶するものである。本実施形態では、上述したように、設定評価条件情報記憶部１３５は、前記圃場の気温Ｔｓが前記所定の温度Ｔｈ以上であることを、前記設定評価条件の１つとして記憶し、さらに、天候が快晴または晴天であって時刻が９時から１５時まであることを、前記設定評価条件の他の１つとして記憶する。
変換情報記憶部１３６は、前記温度変換情報、評価値変換情報および資材量変換情報を記憶するものである。これら温度変換情報、評価値変換情報および資材量変換情報は、それぞれ、予め複数のサンプルを測定してその測定結果を統計処理することによって生成され、変換情報記憶部１３６に記憶される。そして、本実施形態では、評価値変換情報および資材量変換情報は、テーブル形式で１つのテーブルに纏められ、変換情報記憶部１３６に記憶される。
これら評価値変換情報および資材量変換情報を登録する評価資材変換情報テーブルＣＴは、例えば、図３に示すように、前記圃場の温度Ｔａｒと前記圃場の気温Ｔｓとの差を登録する差△Ｔフィールド３１１と、この差△Ｔフィールド３１１に登録された差△Ｔに対応する評価値ＥＶを登録する評価値フィールド３１２と、この評価値フィールドに対応する資材量（言い換えれば差△Ｔフィールド３１１に登録された差△Ｔに対応する資材量）ＭＶを登録する資材量フィールド３１３とを備え、評価値ＥＶの種類の個数に応じてレコードを持つ。
評価値ＥＶは、多段階であり、還元障害の発生の有無を表す評価を含む。より具体的には、本実施形態では、評価値ＥＶは、“還元性なし”、“弱還元性”、“中還元性”および“強還元性”の４段階であり、前記“還元性なし”が“還元障害の発生無し”を表し、前記“強還元性”が“還元障害の発生有り”を表す。
したがって、本実施形態では、図３に示す評価資材変換情報テーブルＣＴは、４個のレコードを持つ。その１番目のレコードには、各フィールド３１１〜３１３によって、前記圃場の温度Ｔａｒから前記圃場の気温Ｔｓを減算することによって求められた差△Ｔが０以下である場合（△Ｔ≦０）、評価値ＥＶが還元性無しであり、資材量ＭＶが０［ｋｇ／１０ａ］（１０アール当たり０ｋｇ）であることが登録されている。その２番目のレコードには、各フィールド３１１〜３１３によって、前記圃場の温度Ｔａｒから前記圃場の気温Ｔｓを減算することによって求められた差△Ｔが０より大きく、Ｔｈ１以下である場合（０＜△Ｔ≦Ｔｈ１）、評価値ＥＶが弱還元性であり、資材量ＭＶがＶ１［ｋｇ／１０ａ］（１０アール当たりＶ１ｋｇ）であることが登録されている。その３番目のレコードには、各フィールド３１１〜３１３によって、前記圃場の温度Ｔａｒから前記圃場の気温Ｔｓを減算することによって求められた差△ＴがＴｈ１より大きく、Ｔｈ２以下である場合（Ｔｈ１＜△Ｔ≦Ｔｈ２）、評価値ＥＶが中還元性であり、資材量ＭＶがＶ２［ｋｇ／１０ａ］（１０アール当たりＶ２ｋｇ）であることが登録されている。そして、その４番目のレコードには、各フィールド３１１〜３１３によって、前記圃場の温度Ｔａｒから前記圃場の気温Ｔｓを減算することによって求められた差△ＴがＴｈ２より大きい場合（Ｔｈ２＜△Ｔ）、評価値ＥＶが強還元性であり、資材量ＭＶがＶ３［ｋｇ／１０ａ］（１０アール当たりＶ１ｋｇ）であることが登録されている。
一例では、前記Ｔｈ１は、＋１．５℃、＋２℃および＋２．５℃等であり、前記Ｔｈ２は、＋３．５℃、＋４℃および＋４．５℃等であり、Ｔｈ１＜Ｔｈ２である。一例では、前記Ｖ１は、１０［ｋｇ／１０ａ］であり、前記Ｖ２は、２０［ｋｇ／１０ａ］であり、そして、前記Ｖ３は、３０［ｋｇ／１０ａ］であり、Ｖ１＜Ｖ２＜Ｖ３である。
制御処理部１２は、当該土壌状態評価装置Ｐの各部１１、１３〜１５を当該各部の機能に応じて制御し、評価値ＥＶおよび資材量ＭＶを求め、土壌状態評価装置Ｐの全体制御を司るものである。制御処理部１２は、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）およびその周辺回路を備えて構成される。制御処理部１２には、その制御処理プログラムが実行されることによって、制御部１２１、圃場温度処理部１２２、土壌還元性評価部１２３および資材量処理部１２４が機能的に構成される。
制御部１２１は、当該土壌状態評価装置Ｐの各部１１、１３〜１５を当該各部の機能に応じて制御するものである。制御部１２１は、圃場の熱分布画像ＳＰ等を熱分布画像生成装置Ｍから通信信号によって通信ＩＦ部１１で受信すると、前記通信信号に収容された圃場の熱分布画像ＳＰ、位置Ｐａｐおよび気温Ｔｓを互いに対応付けて熱分布情報記憶部１３１に記憶する。
圃場温度処理部１２２は、通信ＩＦ部１１で受信された前記圃場の熱分布画像ＳＰに基づいて前記圃場の温度Ｔａｒを求めるものである。より具体的には、圃場温度処理部１２２は、変換情報記憶部１３６に記憶された前記温度変換情報を用いて、前記圃場の熱分布画像ＳＰにおける各画素を、その画素値に応じた温度に変換することで、前記圃場の温度分布を表す画像（温度分布画像）Ｔａｒｐを求める。したがって、この圃場の温度分布画像Ｔａｒｐの各画素は、その画素位置における前記圃場の温度Ｔａｒを表す。そして、圃場温度処理部１２２は、この求めた温度分布画像Ｔａｒｐを、前記圃場の熱分布画像ＳＰに対応付けられていた位置Ｐａｐおよび気温Ｔｓと対応付けて温度分布情報記憶部１３２に記憶する。
土壌状態評価部１２３は、圃場温度処理部１２２で求められた前記圃場の温度分布画像Ｔａｒｐと、通信ＩＦ部１１で受信された前記圃場の気温Ｔｓとの差に基づいて、前記圃場の評価値ＥＶを多段階で求めるものである。より具体的には、土壌状態評価部１２３は、変換情報記憶部１３６に記憶された前記評価値変換情報を用いて、前記圃場の温度分布画像Ｔａｒｐと前記圃場の気温Ｔｓとの差を、評価値ＥＶへ変換する。この評価値ＥＶへの変換は、画素ごとに実行されてもよいが、本実施形態では、土壌状態評価部１２３は、圃場の温度分布画像Ｔａｒｐを、予め設定された所定の広さのサブ領域ＳＡＲに区分けし、これら各サブ領域ＳＡＲごとに温度Ｔａｒの代表値を求め、この求めた代表値の温度Ｔａｒと前記圃場の気温Ｔｓとの差を求め、この差を、前記評価値変換情報を用いて評価値ＥＶへ変換する。１つの熱分布画像ＳＰ、すなわち、これに対応する１つの温度分布画像Ｔａｒｐでは、圃場の気温Ｔｓは、前記圃場全体に亘って（各サブ領域ＳＡＲで）同一であるとみなしている。これによって各サブ領域ＳＡＲごとに評価値ＥＶ（ＳＡＲ）が付与された還元性評価マップＥＶｍが作成される。前記サブ領域ＳＡＲは、前記圃場ＡＲを隙間無く区分けできれば任意の形状（例えば三角形、四角形、六角形等）であって任意の広さ（０．５アール、１アール、２アール等）であって良いが、一例では、一辺５ｍや１０ｍ等の正方形である。前記代表値は、例えば、当該サブ領域ＳＡＲにおける全画素の平均値であって良く、また例えば当該サブ領域ＳＡＲの中央値であって良い。そして、土壌還元性評価部１２３は、この求めた還元性評価マップＥＶｍを、前記圃場の温度分布画像Ｔａｒｐに対応付けられていた位置Ｐａｐおよび圃場の気温Ｔｓと対応付けて還元性評価情報記憶部１３３に記憶する。
ここで、本実施形態では、土壌還元性評価部１２３は、通信ＩＦ部１１や入力部１４で受け付けられた評価条件が設定評価条件情報記憶部１３５に記憶された設定評価条件を満たす場合に、上述のように求められた評価値ＥＶを最終的な評価値ＥＶとして求める。より具体的には、土壌還元性評価部１２３は、通信ＩＦ部１１で受信した前記圃場の気温Ｔｓが前記所定の温度Ｔｈ以上である場合に、前記評価値ＥＶを最終的な評価値ＥＶとする。さらに、本実施形態では、土壌還元性評価部１２３は、前記圃場の熱分布画像ＳＰが快晴または晴天であって９時から１５時まで間のいずれかの時刻で撮像された場合に、前記評価値ＥＶを最終的な評価値ＥＶとする。
資材量処理部１２４は、土壌還元性評価部１２３で求められた評価値ＥＶに基づいて、前記還元性を改善するための資材の量ＭＶを求めるものである。より具体的には、資材量処理部１２４は、変換情報記憶部１３６に記憶された前記資材量変換情報を用いて、還元性評価情報記憶部１３３に記憶された還元性評価マップＥＶｍの各サブ領域ＳＡＲに対応付けられた各評価値ＥＶ（ＳＡＲ）を、資材量ＭＶ（ＳＡＲ）へ変換する。これによって各サブ領域ＳＡＲごとに資材量ＭＶ（ＳＡＲ）が付与された資材量マップＭＶｍが作成される。そして、資材量処理部１２４は、この求めた資材量マップＭＶｍを、前記圃場の還元性評価マップＥＶｍに対応付けられていた位置Ｐａｐと対応付けて資材量情報記憶部１３４に記憶する。
次に、本実施形態における土壌状態評価システムＳ（熱分布画像生成装置Ｍ、土壌状態評価装置Ｐ）の動作について説明する。図４は、前記土壌状態評価システムの土壌状態評価装置の動作を示すフローチャートである。図５は、一例として、圃場の温度分布画像を示す模式図である。図６は、図５に模式的に示す圃場の温度分布画像に基づいて求められる評価値マップを示す図である。図７は、図６に示す評価値マップに基づいて求められる資材量マップを示す図である。
このような土壌状態評価システムＳでは、まず、熱分布画像生成装置Ｍおよび土壌状態評価装置Ｐは、それぞれ、電源が投入されると、必要な各部の初期化を実行し、その稼働を始める。土壌状態評価装置Ｐでは、その制御処理プログラムの実行により、制御処理部１２には、制御部１２１、圃場温度処理部１２２、土壌還元性評価部１２３および資材量処理部１２４が機能的に構成される。
熱分布画像生成装置Ｍは、誘導飛行または自律飛行による制御部２３の制御に従って飛行し、評価対象の圃場ＡＲを上空から撮像し、その撮像と同期してＧＰＳ２１により測位し、気温測定部２２により測温する。そして、熱分布画像生成装置Ｍは、制御部２３によって、前記ＧＰＳ２１、前記気温測定部２２および前記熱分布画像生成部２４それぞれで得られた測位結果Ｐａｐ、測定結果の気温Ｔｓおよび撮像して生成された熱分布画像ＳＰ（不図示）を通信信号で通信ＩＦ部２６から土壌状態評価装置Ｐへ送信する。
図４において、土壌状態評価装置Ｐは、熱分布画像生成装置Ｍから通信ＩＦ部１１で測位結果Ｐａｐ（位置Ｐａｐ）、測定結果の気温Ｔｓ（圃場の気温Ｔｓ）および圃場の熱分布画像ＳＰを受信して取得すると、この取得した位置Ｐａｐ、圃場の気温Ｔｓおよび圃場の熱分布画像ＳＰを互いに対応付けて記憶部１３の熱分布情報記憶部１３１に記憶し（Ｓ１１）、制御処理部１２によって、評価条件を取得する（Ｓ１２）。この評価条件は、例えば、土壌状態評価装置Ｐの稼働後に、入力部１４で評価条件の入力を受け付け、記憶部１３に記憶され、この記憶部１３に記憶された評価条件を取得して良い。また例えば、前記評価条件は、熱分布画像生成装置Ｍから位置Ｐａｐ、圃場の気温Ｔｓおよび圃場の熱分布画像ＳＰを取得した際に、入力部１４で評価条件の入力を受け付けて取得しても良い。この評価条件の入力操作は、所定の時間間隔（例えば３０分ごと、１時間ごと、２時間ごと等）で実行されて良い。本実施形態では、入力部１４から天候および時刻が評価条件の１つとして入力される。一方、前記圃場の気温Ｔｓは、上述のように通信ＩＦ部１１で評価条件の他の１つとしても受信される。
次に、土壌状態評価装置Ｐは、制御処理部１２の圃場温度処理部１２２によって、前記圃場の熱分布画像ＳＰに基づいて前記圃場の温度Ｔａｒを求めて圃場の温度分布画像Ｔａｒｐを求め、記憶する（Ｓ１３）。より具体的には、圃場温度処理部１２２は、変換情報記憶部１３６に記憶された前記温度変換情報を用いて、処理Ｓ１１で取得された圃場の熱分布画像ＳＰにおける各画素を、その画素値に応じた温度に変換することで、前記圃場の温度分布を表す画像（温度分布画像）Ｔａｒｐを求める。そして、圃場温度処理部１２２は、この求めた温度分布画像Ｔａｒｐを、処理Ｓ１１で取得された位置Ｐａｐおよび気温Ｔｓと対応付けて温度分布情報記憶部１３２に記憶する。
次に、土壌状態評価装置Ｐは、制御処理部１２の土壌還元性評価部１２３によって、評価値ＥＶを求める（Ｓ１４）。より具体的には、土壌還元性評価部１２３は、処理Ｓ１３で圃場温度処理部１２２によって求められた前記圃場の温度分布画像Ｔａｒｐと、処理Ｓ１１で取得された前記圃場の気温Ｔｓとの差に基づいて、前記圃場の評価値ＥＶを多段階で求める。より詳しくは、土壌還元性評価部１２３は、圃場ＡＲを区分けした複数のサブ領域ＳＡＲそれぞれについて、当該サブ領域ＳＡＲの温度Ｔａｒの代表値を、処理Ｓ１３で求めた前記圃場の温度分布画像Ｔａｒｐから求め、この求めた代表値の温度Ｔａｒと前記圃場の気温Ｔｓとの差△Ｔを求め、この差△Ｔを、変換情報記憶部１３６に記憶された評価資材変換情報テーブルＣＴを用いて評価値ＥＶ（ＳＡＲ）へ変換する。これによって還元性評価マップＥＶｍが作成される。
次に、土壌状態評価装置Ｐは、土壌還元性評価部１２３によって、受け付けた評価条件が設定評価条件情報記憶部１３５に記憶された設定評価条件を満たすか否かを判定する（Ｓ１５）。この判定の結果、前記評価条件が前記設定評価条件を満たす場合（Ｙｅｓ）には、土壌還元性評価部１２３は、処理Ｓ１４で求めた評価値ＥＶを最終的に求められた評価値ＥＶとし、前記評価条件が前記設定評価条件を満たさない場合（Ｎｏ）には、土壌還元性評価部１２３は、処理Ｓ１４で求めた評価値ＥＶをエラーとして最終的に求められた評価値ＥＶとしない。より具体的には、土壌還元性評価部１２３は、処理Ｓ１１で取得した圃場の気温Ｔｓが前記所定の温度Ｔｈ以上であるか否か、および、処理Ｓ１２で受け付けた天候が快晴または晴天であって前記処理Ｓ１２で受け付けた時刻が９時から１５時まであるか否かを判定する。この判定の結果、土壌還元性評価部１２３は、処理Ｓ１１で取得した圃場の気温Ｔｓが前記所定の温度Ｔｈ以上であり、かつ、処理Ｓ１２で受け付けた天候が快晴または晴天であり、かつ、前記処理Ｓ１２で受け付けた時刻が９時から１５時まである場合を、前記評価条件が前記設定評価条件を満たす場合（Ｙｅｓ）と判定し、土壌還元性評価部１２３は、処理Ｓ１４で求めた評価値ＥＶを最終的に求められた評価値ＥＶとする。一方、前記判定の結果、土壌還元性評価部１２３は、処理Ｓ１１で取得した圃場の気温Ｔｓが前記所定の温度Ｔｈ以上ではない、または、処理Ｓ１２で受け付けた天候が快晴または晴天ではない、または、前記処理Ｓ１２で受け付けた時刻が９時から１５時まではない場合（すなわち、処理Ｓ１１で取得した圃場の気温Ｔｓが前記所定の温度Ｔｈ以上であること、処理Ｓ１２で受け付けた天候が快晴または晴天であること、および、前記処理Ｓ１２で受け付けた時刻が９時から１５時まであることのうち、いずれか１つが成立しない場合）を、前記評価条件が前記設定評価条件を満たさない場合（Ｎｏ）と判定し、土壌還元性評価部１２３は、処理Ｓ１４で求めた評価値ＥＶをエラーとして最終的に求められた評価値ＥＶとしない。
次に、土壌状態評価装置Ｐは、土壌還元性評価部１２３によって、処理Ｓ１４で求めた評価値ＥＶ（本実施形態では還元性評価マップＥＶｍ）を、処理Ｓ１５の判定結果、ならびに、処理Ｓ１１で取得された位置Ｐａｐおよび気温Ｔｓと対応付けて還元性評価情報記憶部１３３に記憶する（Ｓ１６）。
次に、土壌状態評価装置Ｐは、制御処理部１２の資材量処理部１２４によって、土壌還元性評価部１２３で求められた評価値ＥＶに基づいて、前記還元性を改善するための資材の量ＭＶを求め、記憶する（Ｓ１７）。より具体的には、資材量処理部１２４は、変換情報記憶部１３６に記憶された前記資材量変換情報を用いて、処理Ｓ１４で求められた還元性評価マップＥＶｍの各サブ領域ＳＡＲに対応付けられた各評価値ＥＶ（ＳＡＲ）を、資材量ＭＶ（ＳＡＲ）へ変換する。そして、資材量処理部１２４は、この求めた資材量マップＭＶｍを、処理Ｓ１１で取得された位置Ｐａｐと対応付けて資材量情報記憶部１３４に記憶する。
そして、土壌状態評価装置Ｐは、制御処理部１２によって、評価対象の圃場ＡＲに対する評価値ＥＶおよびその資材量ＭＶを出力部１５から出力し（Ｓ１８）、処理を終了する。より具体的には、制御処理部１２は、処理Ｓ１５の判定結果に応じて、処理Ｓ１４で求めた還元性評価マップＥＶｍおよび処理Ｓ１６で資材量マップＭＶｍを出力部１５から出力する。より詳しくは、例えば、制御処理部１２は、処理Ｓ１５の判定結果が処理Ｓ１４で求めた評価値ＥＶ（本実施形態では還元性評価マップＥＶｍ）を最終的に求められた評価値ＥＶ（本実施形態では還元性評価マップＥＶｍ）とする場合では、処理Ｓ１４で求めた還元性評価マップＥＶｍおよび処理Ｓ１６で資材量マップＭＶｍを出力部１５から出力し、制御処理部１２は、処理Ｓ１５の判定結果がエラーである場合には、設定評価条件を満たさず、エラーである旨を出力部１５から出力する。なお、処理Ｓ１５の判定結果がエラーである場合、制御処理部１２は、設定評価条件を満たさず、エラーである旨を出力部１５から出力するとともに、参考情報として、処理Ｓ１４で求めた還元性評価マップＥＶｍおよび処理Ｓ１６で資材量マップＭＶｍを出力部１５から出力しても良い。
例えば、評価対象の圃場ＡＲにおける熱分布画像ＳＰから、各画素それぞれについて、当該画素値を前記温度変換情報を用いて変換することで、図５に示す温度分布画像Ｔａｒｐが処理Ｓ１３によって得られる。処理Ｓ１４では、図５に示す温度分布画像Ｔａｒｐの各サブ領域ＳＡＲそれぞれについて、当該サブ領域ＳＡＲの温度Ｔａｒの代表値が求められ、当該サブ領域ＳＡＲの温度Ｔａｒの代表値を評価資材変換情報テーブルＣＴを用いて変換することで、図６に示す還元性評価マップＥＶｍが求められる。そして、処理Ｓ１７では、図６に示す還元性評価マップＥＶｍの各サブ領域ＳＡＲそれぞれについて、当該サブ領域ＳＡＲの評価値ＥＶ（ＳＡＲ）を評価資材変換情報テーブルＣＴを用いて変換することで、図７に示す資材量マップＭＶｍが求められる。
そして、土壌状態評価装置Ｐは、熱分布画像生成装置Ｍから、測位結果Ｐａｐ（位置Ｐａｐ）、測定結果の気温Ｔｓ（圃場の気温Ｔｓ）および圃場の熱分布画像ＳＰを収容した通信信号を受信するたびに、上述の各処理Ｓ１１〜Ｓ１８を実行する。このような動作によって、各位置Ｐａｐそれぞれに応じた複数の還元性評価マップＥＶｍ（Ｐａｒ）を連結する場合には、複数の還元性評価マップＥＶｍ（Ｐａｒ）は、これら複数の還元性評価マップＥＶｍ（Ｐａｒ）それぞれに対応する各位置Ｐａｐに基づいて連結される。例えば、複数の還元性評価マップＥＶｍ（Ｐａｒ）それぞれについて、熱分布画像生成部２４の撮像方向（光軸方向）から、位置Ｐａｐに対応する熱分布画像ＳＰ上の位置、すなわち、当該還元性評価マップＥＶｍ（Ｐａｒ）上の位置が求められ、熱分布画像生成部２４の画角、位置Ｐａｐおよび前記位置Ｐａｐに対応する当該還元性評価マップＥＶｍ（Ｐａｒ）上の前記位置から、当該還元性評価マップＥＶｍ（Ｐａｒ）の周辺部分の位置が求められる。このように求められた各還元性評価マップＥＶｍ（Ｐａｒ）の各周辺部分の各位置に基づいて、これら各還元性評価マップＥＶｍ（Ｐａｒ）の互いの位置関係が求められ、各還元性評価マップＥＶｍ（Ｐａｒ）が連結される。各位置Ｐａｐそれぞれに応じた複数の資材量マップＭＶｍ（Ｐａｒ）を連結する場合も、上述の複数の還元性評価マップＥＶｍを連結する場合の処理と同様の処理によって、複数の資材量マップＭＶｍ（Ｐａｒ）は、これら複数の資材量マップＭＶｍ（Ｐａｒ）それぞれに対応する各位置Ｐａｐに基づいて連結される。
以上説明したように、本実施形態における土壌状態評価システムＳ、土壌状態評価装置Ｐならびにこれに実装された土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムは、圃場の熱分布画像ＳＰと前記圃場の気温Ｔｓとに基づいて、評価対象の圃場ＡＲの土壌における還元性の度合いを表す評価値ＥＶを求めるので、土壌から試料をサンプリングする必要が無く、熱分布画像ＳＰが例えば熱分布画像生成装置等によって、比較的広い範囲を１度で得られるから、還元性の度合いをより効率よく評価できる。
上述の還元障害のプロセスから、前記圃場の温度Ｔａｒと前記圃場の気温Ｔｓとの差が大きいほど、還元性の度合いは、大きくなる。上記土壌状態評価システムＳ、土壌状態評価装置Ｐ、土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムは、前記圃場の温度Ｔａｒと前記圃場の気温Ｔｓとの差△Ｔに基づいて、前記評価値ＥＶを多段階で求めるので、適切な評価値ＥＶを求めることができる。
上述の土壌状態評価システムＳ、土壌状態評価装置Ｐ、土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムは、前記評価値ＥＶが還元障害の発生の有無を表す評価を含むので、還元障害の発生の有無を求めることができ、還元障害の発生の有無が分かる。
上述の還元障害のプロセスから、比較的高温の場合や晴天の場合等に好適に還元性の度合いが評価できる。上記土壌状態評価システムＳ、土壌状態評価装置Ｐ、土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムは、土壌還元性評価部１２３が前記受け付けられた評価条件が設定評価条件情報記憶部１３５に記憶された設定評価条件を満たす場合に、最終的な評価値ＥＶを求めるので、より適切な評価値ＥＶを求めることができる。
上記土壌状態評価システムＳ、土壌状態評価装置Ｐ、土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムは、前記取得された前記圃場の気温Ｔｓが所定の温度Ｔｈ以上であることを前記設定評価条件の１つとして用いるので、上述の還元障害のプロセスに鑑み、より適切な評価値を求めることができる。
上記土壌状態評価システムＳ、土壌状態評価装置Ｐ、土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムは、天候が快晴または晴天であって時刻が９時から１５時まであることを前記設定評価条件の１つとして用いるので、上述の還元障害のプロセスに鑑み、より適切な評価値を求めることができる。
上記土壌状態評価システムＳ、土壌状態評価装置Ｐ、土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムは、複数のサブ領域それぞれについて、評価値をそれぞれ求めるので、２次元空間分解能が向上でき、圃場の所々で発生する還元性の度合いを評価できる。
還元性の度合いが悪くなってしまった場合、次の作物の生育に備え、圃場ＡＲには、例えば石灰窒素等の、前記還元性を改善するための資材が供給される。従前では、還元障害が発生すると、還元性の度合いが不明であるので、一律な量で圃場ＡＲ全体に資材が供給されていた。上記土壌状態評価システムＳ、土壌状態評価装置Ｐ、土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムは、評価値ＥＶに基づいて資材の量ＭＶを求めるので、より適切な量で圃場ＡＲに資材を供給できる。この結果、一律な量で資材を圃場ＡＲに供給する場合に比べて、資材の量ＭＶを低減できるので、コストを低減でき、費用対効果が改善できる。特に、前記複数のサブ領域ＳＡＲそれぞれについて前記評価値ＥＶ（ＳＡＲ）がそれぞれ求められる場合には、前記複数のサブ領域ＳＡＲそれぞれについて資材の量ＭＶ（ＳＡＲ）がそれぞれ求められるので、還元性の度合いに応じて個々のサブ領域ＳＡＲに資材を供給できるから、より効率良く資材を圃場ＡＲに供給できる。
なお、上述の実施形態では、設定評価条件を満たすか否かにかかわらず、資材量が求められたが、設定評価条件を満たす場合のみ、資材量が求められても良い。すなわち、設定評価条件を満たさない場合には、資材量を求めて記憶する処理Ｓ１７の実行がスキップされる。
また、上述の実施形態では、土壌状態評価装置Ｐは、熱分布画像ＳＰを、熱分布画像生成装置Ｍから無線通信によって取得したが、熱分布画像生成装置Ｍと土壌状態評価装置Ｐとがケーブル等によって互いにデータ交換可能に接続され、土壌状態評価装置Ｐは、熱分布画像ＳＰを、熱分布画像生成装置Ｍから前記ケーブルを介して取得してもよい。この場合では、前記熱分布画像取得部は、前記熱分布画像生成装置Ｍから、評価対象の圃場における熱分布画像ＳＰを有線によって受信するインターフェース部である。また、土壌状態評価装置Ｐは、熱分布画像ＳＰを、これを記憶および管理するサーバ装置から通信回線を介して取得しても良い。この場合では、前記熱分布画像取得部は、評価対象の圃場ＡＲにおける熱分布画像ＳＰを記憶および管理する前記サーバ装置から通信回線を介して前記熱分布画像ＳＰを受信する通信インターフェース部である。また、土壌状態評価装置Ｐは、熱分布画像ＳＰを、これを記録した記録媒体から取得しても良い。この場合では、前記熱分布画像取得部は、評価対象の圃場ＡＲにおける熱分布画像ＳＰを記録した記録媒体から前記熱分布画像ＳＰを読み取る前記記憶媒体に応じたストレージ装置（例えばＨＤＤドライブ装置やＣＤ−ＲＯＭドライブ装置等）である。あるいは、前記記録媒体がＵＳＢメモリ等である場合には、前記熱分布画像取得部は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）インターフェース部である。
本明細書は、上記のように様々な態様の技術を開示しているが、そのうち主な技術を以下に纏める。
一態様にかかる土壌状態評価装置は、評価対象の圃場における熱分布画像を取得する熱分布画像取得部と、前記圃場の気温を取得する圃場気温取得部と、前記熱分布画像取得部で取得された前記圃場の熱分布画像と前記圃場気温取得部で取得された前記圃場の気温とに基づいて、前記圃場の土壌における還元性の度合いを表す評価値を求める土壌還元性評価部とを備える。好ましくは、上述の土壌状態評価装置において、前記熱分布画像取得部は、評価対象の圃場から放射された赤外線を撮像し、熱分布を図として表した熱分布画像（サーモグラム）を生成する熱分布画像生成装置（サーモグラフ、赤外線カメラ）である。また好ましくは、上述の土壌状態評価装置において、前記熱分布画像取得部は、前記熱分布画像生成装置から、評価対象の圃場における熱分布画像を有線によって受信するインターフェース部である。また好ましくは、上述の土壌状態評価装置において、前記熱分布画像取得部は、前記熱分布画像生成装置から、評価対象の圃場における熱分布画像を無線によって受信する通信インターフェース部（例えば通信カード等）である。また好ましくは、上述の土壌状態評価装置において、前記熱分布画像取得部は、評価対象の圃場における熱分布画像を記憶および管理するサーバ装置から通信回線を介して前記熱分布画像を受信する通信インターフェース部である。また好ましくは、上述の土壌状態評価装置において、前記熱分布画像取得部は、評価対象の圃場における熱分布画像を記録した記録媒体から前記熱分布画像を読み取る前記記憶媒体に応じたストレージ装置（例えばＨＤＤドライブ装置やＣＤ−ＲＯＭドライブ装置等）である。
いわゆる還元障害は、次のプロセスによって発生すると考えられる。すなわち、例えば水田等の圃場における土壌中で硫化水素や有機酸が発生すると、例えば稲等の作物における根の伸長や活性が阻害され、この結果、作物の生育が抑制され、作物の水分を吸い上げる能力が弱まる。このため、例えば夏期の比較的暑い時期等において、気温が高くなると、作物全体に水分が運ばれず、気孔からの蒸散量が少なくなる。この結果、例えば人の熱中症のように、作物自体の温度（前記人で言えば体温に相当する）が充分に下げられず、生育不良や立ち枯れ等が発生する。このような還元障害が発生すれば、作物の収量は、低下し、その品質も悪くなってしまう。
本発明者は、このような還元障害のプロセスに鑑み、圃場における還元障害の発生の有無は、作物の温度と相関があることを見出した。
上記土壌状態評価装置は、圃場の熱分布画像と前記圃場の気温とに基づいて、前記圃場の土壌における還元性の度合いを表す評価値を求めるので、土壌から試料をサンプリングする必要が無く、熱分布画像が例えば熱分布画像生成装置等によって、比較的広い範囲を１度で得られるから、還元性の度合いをより効率よく評価できる。
他の一態様では、上述の土壌状態評価装置において、前記熱分布画像取得部で取得された前記熱分布画像に基づいて前記圃場の温度を求める圃場温度処理部をさらに備え、前記土壌還元性評価部は、前記圃場温度処理部で求められた前記圃場の温度と前記圃場気温取得部で取得された前記圃場の気温との差に基づいて、前記評価値を多段階で求める。
上述の還元障害のプロセスから、前記圃場の温度と前記圃場の気温との差が大きいほど、還元性の度合いは、大きくなる。上記土壌状態評価装置は、前記圃場の温度と前記圃場の気温との差に基づいて、前記評価値を多段階で求めるので、適切な評価値を求めることができる。
他の一態様では、これら上述の土壌状態評価装置において、前記評価値は、還元障害の発生の有無を表す評価を含む。
このような土壌状態評価装置は、前記評価値が還元障害の発生の有無を表す評価を含むので、還元障害の発生の有無を求めることができ、還元障害の発生の有無が分かる。
他の一態様では、これら上述の土壌状態評価装置において、前記土壌還元性評価部によって前記評価値を求める場合の設定評価条件を記憶する評価条件記憶部と、外部から評価条件を受け付ける評価条件受付部とをさらに備え、前記土壌還元性評価部は、前記評価条件受付部で受け付けられた評価条件が前記評価条件記憶部に記憶された設定評価条件を満たす場合に、前記評価値を求める。
上述の還元障害のプロセスから、比較的高温の場合や晴天の場合等に好適に還元性の度合いが評価できる。上記土壌状態評価装置は、土壌還元性評価部が評価条件受付部で受け付けられた評価条件が評価条件記憶部に記憶された設定評価条件を満たす場合に、評価値を求めるので、より適切な評価値を求めることができる。
他の一態様では、これら上述の土壌状態評価装置において、前記評価条件記憶部は、前記圃場気温取得部で取得された前記圃場の気温が所定の温度以上であることを前記設定評価条件の１つとして記憶し、前記評価条件受付部は、前記圃場気温取得部とを含む。
このような土壌状態評価装置は、上述の還元障害のプロセスに鑑み、より適切な評価値を求めることができる。
他の一態様では、これら上述の土壌状態評価装置において、前記評価条件記憶部は、天候が快晴または晴天であって時刻が９時から１５時まであることを前記設定評価条件の１つとして記憶し、前記評価条件受付部は、外部からデータの入力を受け付ける入力部である。
このような土壌状態評価装置は、上述の還元障害のプロセスに鑑み、より適切な評価値を求めることができる。
他の一態様では、これら上述の土壌状態評価装置において、前記評価対象の圃場は、区分けされた複数のサブ領域を備え、前記土壌還元性評価部は、前記複数のサブ領域それぞれについて、前記評価値をそれぞれ求める。
このような土壌状態評価装置は、複数のサブ領域それぞれについて、評価値をそれぞれ求めるので、２次元空間分解能が向上でき、圃場の所々で発生する還元性の度合いを評価できる。
他の一態様では、これら上述の土壌状態評価装置において、前記土壌還元性評価部で求められた評価値に基づいて、前記還元性を改善するための資材の量を求める資材量処理部をさらに備える。
還元性の度合いが悪くなってしまった場合、次の作物の生育に備え、圃場には、例えば石灰窒素等の、前記還元性を改善するための資材が供給される。従前では、還元障害が発生すると、還元性の度合いが不明であるので、一律な量で圃場全体に資材が供給されていた。上記土壌状態評価装置は、評価値に基づいて資材の量を求めるので、より適切な量で圃場に資材を供給できる。この結果、一律な量で資材を圃場に供給する場合に比べて、資材の量を低減できるので、コストを低減でき、費用対効果が改善できる。特に、前記複数のサブ領域それぞれについて前記評価値がそれぞれ求められる場合には、前記複数のサブ領域それぞれについて資材の量がそれぞれ求められるので、還元性の度合いに応じて個々のサブ領域に資材を供給できるから、より効率良く資材を圃場に供給できる。
他の一態様にかかる土壌状態評価方法は、評価対象の圃場における熱分布画像を取得する熱分布画像取得工程と、前記圃場の気温を取得する圃場気温取得工程と、前記熱分布画像取得工程で取得された前記圃場の熱分布画像と前記圃場気温取得工程で取得された前記圃場の気温とに基づいて、前記圃場の土壌における還元性の度合いを表す評価値を求める土壌還元性評価工程とを備える。
他の一態様にかかる土壌状態評価プログラムは、コンピュータに、評価対象の圃場における熱分布画像を取得する熱分布画像取得工程と、前記圃場の気温を取得する圃場気温取得工程と、前記熱分布画像取得工程で取得された前記圃場の熱分布画像と前記圃場気温取得工程で取得された前記圃場の気温とに基づいて、前記圃場の土壌における還元性の度合いを表す評価値を求める土壌還元性評価工程とを実行させるためのプログラムである。
このような土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムは、圃場の熱分布画像と前記圃場の気温とに基づいて、前記圃場の土壌における還元性の度合いを表す評価値を求めるので、土壌から試料をサンプリングする必要が無く、熱分布画像が例えば熱分布画像生成装置等によって、比較的広い範囲を１度で得られるから、還元性の度合いをより効率よく評価できる。
この出願は、２０１６年５月１０日に出願された日本国特許出願特願２０１６−９４８６６を基礎とするものであり、その内容は、本願に含まれるものである。
本発明を表現するために、上述において図面を参照しながら実施形態を通して本発明を適切且つ十分に説明したが、当業者であれば上述の実施形態を変更および／または改良することは容易に為し得ることであると認識すべきである。したがって、当業者が実施する変更形態または改良形態が、請求の範囲に記載された請求項の権利範囲を離脱するレベルのものでない限り、当該変更形態または当該改良形態は、当該請求項の権利範囲に包括されると解釈される。
本発明によれば、土壌状態評価装置、土壌状態評価方法および土壌状態評価プログラムが提供できる。

Claims (10)

  1. 評価対象の圃場における熱分布画像を取得する熱分布画像取得部と、
    前記圃場の気温を取得する圃場気温取得部と、
    前記熱分布画像取得部で取得された前記圃場の熱分布画像と前記圃場気温取得部で取得された前記圃場の気温とに基づいて、前記圃場の土壌における還元性の度合いを表す評価値を求める土壌還元性評価部とを備える、
    土壌状態評価装置。
  2. 前記熱分布画像取得部で取得された前記熱分布画像に基づいて前記圃場の温度を求める圃場温度処理部をさらに備え、
    前記土壌還元性評価部は、前記圃場温度処理部で求められた前記圃場の温度と前記圃場気温取得部で取得された前記圃場の気温との差に基づいて、前記評価値を多段階で求める、
    請求項１に記載の土壌状態評価装置。
  3. 前記評価値は、還元障害の発生の有無を表す評価を含む、
    請求項１または請求項２に記載の土壌状態評価装置。
  4. 前記土壌還元性評価部によって前記評価値を求める場合の設定評価条件を記憶する評価条件記憶部と、
    外部から評価条件を受け付ける評価条件受付部とをさらに備え、
    前記土壌還元性評価部は、前記評価条件受付部で受け付けられた評価条件が前記評価条件記憶部に記憶された設定評価条件を満たす場合に、前記評価値を求める、
    請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の土壌状態評価装置。
  5. 前記評価条件記憶部は、前記圃場気温取得部で取得された前記圃場の気温が所定の温度以上であることを前記設定評価条件の１つとして記憶し、
    前記評価条件受付部は、前記圃場気温取得部とを含む、
    請求項２または請求項３を引用する請求項４に記載の土壌状態評価装置。
  6. 前記評価条件記憶部は、天候が快晴または晴天であって時刻が９時から１５時まであることを前記設定評価条件の１つとして記憶し、
    前記評価条件受付部は、外部からデータの入力を受け付ける入力部である、
    請求項２もしくは請求項３を引用する請求項４、または、請求項５に記載の土壌状態評価装置。
  7. 前記評価対象の圃場は、区分けされた複数のサブ領域を備え、
    前記土壌還元性評価部は、前記複数のサブ領域それぞれについて、前記評価値をそれぞれ求める、
    請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の土壌状態評価装置。
  8. 前記土壌還元性評価部で求められた評価値に基づいて、前記還元性を改善するための資材の量を求める資材量処理部をさらに備える、
    請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の土壌状態評価装置。
  9. 評価対象の圃場における熱分布画像を取得する熱分布画像取得工程と、
    前記圃場の気温を取得する圃場気温取得工程と、
    前記熱分布画像取得工程で取得された前記圃場の熱分布画像と前記圃場気温取得工程で取得された前記圃場の気温とに基づいて、前記圃場の土壌における還元性の度合いを表す評価値を求める土壌還元性評価工程とを備える、
    土壌状態評価方法。
  10. コンピュータに、
    評価対象の圃場における熱分布画像を取得する熱分布画像取得工程と、
    前記圃場の気温を取得する圃場気温取得工程と、
    前記熱分布画像取得工程で取得された前記圃場の熱分布画像と前記圃場気温取得工程で取得された前記圃場の気温とに基づいて、前記圃場の土壌における還元性の度合いを表す評価値を求める土壌還元性評価工程とを実行させるための土壌状態評価プログラム。
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