JPWO2018021142A1 - 二酸化炭素施用支援装置及び二酸化炭素施用支援プログラム - Google Patents

Abstract

二酸化炭素施用支援装置は、植物の育成を行う温室内外の環境を測定し、環境条件を取得し、環境条件のうち、温室内外の二酸化炭素濃度と温室の換気回数と温室内の光強度とに基づいて温室内の植物が行う二酸化炭素の交換速度を算出し、環境条件と二酸化炭素の交換速度とが互いに対応付けられた環境データを生成し、環境データ生成部が過去に生成した環境データのうちから環境条件と類似する類似環境データを取得し、類似環境データと二酸化炭素の交換速度とに基づいて温室内の植物が温室内の二酸化炭素を消費する速度を算出し、温室内の容積と消費する速度と環境条件のうち温室の換気回数とに基づいて、温室内に施用される二酸化炭素の施用速度と消費する速度との関係を推定する。

Description

本発明は、二酸化炭素施用支援装置及び二酸化炭素施用支援プログラムに関する。
本願は、２０１６年７月２８日に、日本に出願された特願２０１６−１４８４４３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

従来、植物を育成する温室に二酸化炭素を施用し、植物の育成を促進する技術が知られている（例えば、特許文献１）。

特開２０１４−１２８２６３号公報

植物が活発に光合成を行う光強度の時間帯には、温室内の温度が上昇しすぎる為、温室の窓を開放する場合がある。温室の窓を開放すると、温室内に二酸化炭素を施用しても、温室内に施用した二酸化炭素の多くは窓から温室外に漏れてしまう。温室を管理する管理者は、植物の生育環境の変化に応じて温室に施用する二酸化炭素の流量を増減させるべきであるが、その流量の合理的な決定方法がないという問題があった。
本発明の課題は、温室内に施用する二酸化炭素の流量を管理者に通知することができる二酸化炭素施用支援装置及び二酸化炭素施用支援プログラムを提供することにある。

本発明の一態様は、植物の育成を行う温室内外の環境を測定する測定部から、植物が育成される環境条件を取得する環境条件取得部と、前記環境条件取得部が取得する前記環境条件のうち、前記温室内の二酸化炭素濃度と、前記温室外の二酸化炭素濃度と、前記温室の換気回数と、前記温室内の光強度とに基づいて、前記温室内の植物が行う二酸化炭素の交換速度を算出する交換速度算出部と、前記環境条件取得部が取得する前記環境条件と、前記交換速度算出部が算出する前記二酸化炭素の交換速度とが互いに対応付けられた環境データを生成する環境データ生成部と、前記環境データ生成部が過去に生成した前記環境データのうちから、前記環境条件取得部が取得する前記環境条件と類似する環境データを類似環境データとして取得する環境データ取得部と、前記環境データ取得部が取得する前記類似環境データと、前記交換速度算出部が算出する前記二酸化炭素の交換速度とに基づいて、前記温室内の植物が前記温室内の二酸化炭素を消費する速度を算出する消費速度算出部と、前記温室内の容積と、前記吸収速度算出部が算出する前記消費する速度と、前記環境条件取得部が取得する前記環境条件のうち前記温室の換気回数とに基づいて、前記温室内に施用される二酸化炭素の施用速度と前記消費する速度との関係を推定する施用速度推定部とを備える二酸化炭素施用支援装置である。

また、本発明の他の態様は、前記消費速度算出部は、前記交換速度算出部が算出する前記二酸化炭素の交換速度と、前記類似環境データに含まれる前記二酸化炭素の交換速度との相対値に基づいて、前記消費する速度を算出する二酸化炭素施用支援装置である。

また、本発明の他の態様は、前記施用速度推定部は、前記消費速度算出部が算出した前記消費する速度に基づいて、前記植物の状態に関係する値を更に算出する二酸化炭素施用支援装置である。

また、本発明の他の態様は、前記植物の状態に関係する値には、前記植物の生長点を含む茎葉部の伸長の速さを示す茎葉部成長速度、前記植物から蒸散される水分の単位時間あたりの量を示す蒸散速度のうちの少なくとも１つが含まれる二酸化炭素施用支援装置である。

また、本発明の他の態様は、前記環境条件には、前記温室内の飽差の条件、前記温室内の気温の条件、前記植物に供給される給液速度の条件が含まれ、前記施用速度推定部は、更に、前記環境条件のうちから少なくとも１つの条件と前記消費する速度との関係を推定する二酸化炭素施用支援装置である。

本発明の一態様は、コンピュータに、植物の育成を行う温室内外の環境を測定する測定部から、植物が育成される環境条件を取得する環境条件取得ステップと、前記環境条件取得ステップにおいて取得される前記環境条件のうち、前記温室内の二酸化炭素濃度と、前記温室外の二酸化炭素濃度と、前記温室の換気回数と、前記温室内の光強度とに基づいて、前記温室内の植物が行う二酸化炭素の交換速度を算出する呼吸速度算出ステップと、前記環境条件取得ステップにおいて取得される前記環境条件と、前記呼吸速度算出ステップにおいて算出される前記二酸化炭素の交換速度とが互いに対応付けられた環境データを生成する環境データ生成ステップと、前記環境データ生成ステップにおいて過去に生成された前記環境データのうちから、前記環境条件取得ステップにおいて取得される前記環境条件と類似する環境データを類似環境データとして取得する環境データ取得ステップと、前記環境データ取得ステップにおいて取得される前記類似環境データと、前記呼吸速度算出ステップにおいて算出される前記二酸化炭素の交換速度とに基づいて、前記温室内の植物が前記温室内の二酸化炭素を消費する速度を算出する消費速度算出ステップと、前記温室内の容積と、前記消費速度算出ステップにおいて算出される前記消費する速度と、前記環境条件取得ステップにおいて取得される前記環境条件のうち前記温室の換気回数とに基づいて、前記温室内に施用される二酸化炭素の施用速度と前記消費する速度との関係を推定する施用速度推定ステップとを実行させるための二酸化炭素施用支援プログラムである。

本発明によれば、温室内に施用する二酸化炭素の流量を管理者に通知することができる二酸化炭素施用支援装置及び二酸化炭素施用支援プログラムを提供することができる。

温室の外観構成の一例を示す図である。 二酸化炭素施用支援装置の構成の一例を示す図である。 二酸化炭素施用支援装置の動作の一例を示す流れ図である。 二酸化炭素施用支援装置の動作の一例を示す流れ図である。 記憶部に記憶される環境データの一例を示す図である。 温室内の二酸化炭素濃度と、純光合成速度との関係の一例を示す図である。 類似環境データの純光合成速度に補正を行う場合と、行わない場合との一例を示す図である。 施用速度推定部が推定した二酸化炭素の施用速度の一例を示す図である。 施用速度推定部が推定した二酸化炭素の施用速度の一例を示す図である。 記憶部に記憶された環境データの量と、消費速度算出部が算出する純光合成速度との関係の一例を示す図である。 環境データ取得部が記憶部から取得する類似環境データの許容範囲と、消費速度算出部が算出する純光合成速度との関係の一例を示す図である。

［実施形態］
［温室１の外観構成］
以下、図面を参照して、本発明に係る二酸化炭素施用支援装置の実施形態について説明する。なお、この実施形態に記載されている構成部品の個数等は、特定的な記載がない限り本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
図１は、温室１の外観構成の一例を示す図である。

温室１には、植物ＮＰが植生される。温室１とは、その内部において植物ＮＰを育成する建造物のことである。温室１は、太陽光を受けて内部の植物ＮＰを育成してもよく、人工光によって内部の植物ＮＰを育成してもよい。植物ＮＰは、温室１の環境条件に応じて生育する。具体的には、植物ＮＰは、温室１内の光を受けて、温室１内の二酸化炭素を吸収し、光合成を行う。この一例では、植物ＮＰは、苗の状態の時に温室１内に植生される。なお、植物ＮＰは、苗以外の状態の時に温室１内に植生されてもよい。

温室１は、測定部１０と、窓２０と、飽差算出装置１５と、換気回数算出部１６と、二酸化炭素施用制御装置１７と、温室情報装置１８と、二酸化炭素施用支援装置１００とを備える。

測定部１０は、温室１の環境条件を測定する。温室１の環境条件には、温室１内の気温、温室１内の光の強さを示す光強度、温室１内の飽差、温室１内外の二酸化炭素濃度及び温室１の換気回数が含まれる。ここで、飽差とは、ある気温における空気中の水蒸気の総量と、既に空気中に含まれる水蒸気の量の差である。換気回数とは、１時間あたりに構造物内に流入する空気量を構造物内の空気容積で除したものである。この一例では、換気回数とは、１時間あたりに温室１内に流入する空気量を温室１内の空気容積で除したものである。具体的には、換気回数とは、空気容積が”５００”（ｍ^３）の温室１内に、１時間あたりに”５００”（ｍ^３）の空気が流入する場合には、換気回数は”１”（ｈ^−１）である。

測定部１０は、温度センサ１１と、光強度センサ１２と、屋内二酸化炭素濃度測定センサ１３と、屋外二酸化炭素濃度測定センサ１４と、飽差算出装置１５と、換気回数算出部１６とを備える。
温度センサ１１は、温室１内の温度を測定する。温度センサ１１は、測定した温室１内の温度を二酸化炭素施用支援装置１００に対して出力する。具体的には、温度センサ１１は、温室１内の気温を測定する。
光強度センサ１２は、温室１内の光の強さを測定する。光強度センサ１２は、測定した温室１内の光の強さを二酸化炭素施用支援装置１００に対して出力する。この一例では、光強度センサ１２は、温室１内の日射量を測定する。なお、人工光によって植物を育成する温室の場合、光強度センサ１２は人工光の強さを測定してもよい。

屋内二酸化炭素濃度測定センサ１３は、温室１内の二酸化炭素濃度を測定する。屋内二酸化炭素濃度測定センサ１３は、測定した温室１内の二酸化炭素濃度を二酸化炭素施用支援装置１００に対して出力する。
屋外二酸化炭素濃度測定センサ１４は、温室１外の二酸化炭素濃度を測定する。屋外二酸化炭素濃度測定センサ１４は、測定した温室１外の二酸化炭素濃度を二酸化炭素施用支援装置１００に対して出力する。

飽差算出装置１５は、温室１内の飽差を算出する。飽差算出装置１５は、温室１内の温度と、温室１内の相対湿度とに基づいて、飽差を算出する。飽差算出装置１５は、算出した飽差を二酸化炭素施用支援装置１００に対して出力する。

換気回数算出部１６は、温室１の換気回数を算出する。換気回数測定部１６は、換気回数を、水収支法などに基づいて算出する。ここで、水収支法とは、温室１に投入された水分と、温室１から排出された水分とに基づいて、温室１の換気回数を算出する方法である。換気回数算出部１６は、測定した換気回数を二酸化炭素施用支援装置１００に対して出力する。なお、温室１は、ファン（不図示）などにより換気回数が制御されてもよい。この一例では、換気回数が１である場合について説明する。

窓２０は、開閉動作する。窓２０が開閉動作すると、温室１内の環境条件が変化する。
具体的には、窓２０は開放されると、温室１内の空気が入れ替わる程度が大きくなる。窓２０が開放されると、温室１内の温度が、温室１外の温度よりも大きければ、温室１内の温度は下がる。窓２０が閉じられると、温室１内の空気は、ほとんど入れ替わらない。窓２０が閉じられると、温室１に日光が当たっていれば、温室１内の温度は一般には上昇する。

二酸化炭素施用制御装置１７は、二酸化炭素施用支援装置１００が算出する二酸化炭素の施用速度に基づいて、温室１内に供給される二酸化炭素の施用速度を制御する。言い換えると、二酸化炭素施用制御装置１７は、二酸化炭素施用支援装置１００が算出する二酸化炭素の施用速度に基づいて、温室１内に供給される二酸化炭素の量を制御する。
二酸化炭素施用制御装置１７は、環境データ生成部１０９に対して、二酸化炭素施用制御装置１７が温室１内に供給する二酸化炭素の施用速度を示す二酸化炭素施用速度ＣＳを出力する。

温室情報装置１８とは、温室１に関係する情報が記憶される装置である。この一例では、温室情報装置１８には、温室１内の空気容積の情報が記憶される。温室１内の空気容積とは、温室１内の空気の容積である。なお、温室情報装置１８に記憶される温室１内の空気容積の情報は、温室１毎のほぼ固定の値として扱ってよい。温室１内の空気容積の情報は、どこに記憶されてもよい。

二酸化炭素施用支援装置１００は、季節、天候、時刻などにより変化する温室１内外の環境条件を取得する。二酸化炭素施用支援装置１００は、取得した環境条件に基づいて、温室１内の植物ＮＰに適した二酸化炭素の施用速度を推定する。この一例では、二酸化炭素施用支援装置１００が推定する二酸化炭素の施用速度とは、温室１内外の環境条件に応じて温室１内の植物ＮＰに施用する二酸化炭素施用速度と温室１内の植物ＮＰの純光合成速度との関係を示す曲線である。以降の説明では、温室１内外の環境条件に応じて温室１内の植物ＮＰに施用する二酸化炭素施用速度と温室１内の植物ＮＰの純光合成速度との関係を示す曲線を、単にＣＰ曲線と記載する場合もある。
二酸化炭素施用支援装置１００の詳細は後述する。

次に、図２を参照して、二酸化炭素施用支援装置１００の機能構成について説明する。
図２は、二酸化炭素施用支援装置１００の構成の一例を示す図である。
二酸化炭素施用支援装置１００は、環境条件取得部１０１と、交換速度算出部１０８と、環境データ生成部１０９と、記憶部１１０と、環境データ取得部１１１と、消費速度算出部１１２と、施用速度推定部１１３と、表示部１１４とを備える。

環境条件取得部１０１は、測定部１０から、植物ＮＰが育成される環境条件を取得する。環境条件取得部１０１は、温室１内に植物ＮＰが定植されると、時間間隔を開けて測定部１０から環境条件を取得する。
具体的には、環境条件取得部１０１には、温度取得部１０２と、光強度取得部１０３と、飽差取得部１０４と、屋内二酸化炭素濃度取得部１０５と、屋外二酸化炭素濃度取得部１０６と、換気回数取得部１０７とが含まれる。

温度取得部１０２は、温度センサ１１から、温室１内の温度ＴＶを取得する。温度取得部１０２は、取得した温室１内の温度ＴＶを、交換速度算出部１０８と、環境データ生成部１０９とに対して出力する。

光強度取得部１０３は、光強度センサ１２から、温室１内の光強度ＬＳを取得する。光強度取得部１０３は、取得した温室１内の光強度ＬＳを、交換速度算出部１０８と、環境データ生成部１０９とに対して出力する。

飽差取得部１０４は、飽差算出装置１５から、温室１内の飽差ＨＤを取得する。飽差取得部１０４は、取得した温室１内の飽差ＨＤを、環境データ生成部１０９に対して出力する。

屋内二酸化炭素濃度取得部１０５は、屋内二酸化炭素濃度測定センサ１３から、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤを取得する。屋内二酸化炭素濃度取得部１０５は、取得した温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤを、交換速度算出部１０８と、環境データ生成部１０９とに対して出力する。

屋外二酸化炭素濃度取得部１０６は、屋外二酸化炭素濃度測定センサ１４から、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤを取得する。屋外二酸化炭素濃度取得部１０６は、取得した温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤを、交換速度算出部１０８と、環境データ生成部１０９とに対して出力する。

換気回数取得部１０７は、換気回数算出部１６から、換気回数ＶＣを取得する。換気回数取得部１０７は、取得した換気回数ＶＣを交換速度算出部１０８と、環境データ生成部１０９と、施用速度推定部１１３とに対して出力する。

交換速度算出部１０８は、温室１内の植物ＮＰの二酸化炭素の交換速度ＰＳを算出する。二酸化炭素の交換速度ＰＳとは、温室１内の植物ＮＰが正味に消費又は放出する二酸化炭素の速度である。具体的には、交換速度算出部１０８は、光強度取得部１０３から温室１内の光強度ＬＳを取得する。交換速度算出部１０８は、屋内二酸化炭素濃度取得部１０５から温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤを取得する。交換速度算出部１０８は、屋外二酸化炭素濃度取得部１０６から温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤを取得する。交換速度算出部１０８は、換気回数取得部１０７から換気回数ＶＣを取得する。交換速度算出部１０８は、温室情報装置１８から空気容積ＡＣを取得する。

交換速度算出部１０８は、環境条件取得部１０１が取得する環境条件のうち、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤと、温室１の換気回数ＶＣと、温室１内の光強度ＬＳとに基づいて、温室１内の植物ＮＰが行う二酸化炭素の交換速度ＰＳを算出する。具体的には、交換速度算出部１０８は、式（１）に示すザイデルの式から導かれる定常状態における式を用いて、二酸化炭素の交換速度ＰＳを算出する。

ここで、式（１）中のＭとは、温室１内の植物ＮＰの二酸化炭素の交換速度ＰＳである。式（１）中のＮは、換気回数ＶＣである。式（１）中のＶとは、温室１内の空気容積ＡＣである。式（１）中のΔＣとは、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤとの差である。
交換速度算出部１０８が算出する二酸化炭素の交換速度ＰＳとは、温室１内の光強度ＬＳが植物ＮＰの光合成に適した光の強さを示さない場合（例えば夜間）には、植物ＮＰの暗呼吸速度を示す。ここで、暗呼吸とは、植物ＮＰが二酸化炭素を排出する呼吸である。
交換速度算出部１０８が算出する二酸化炭素の交換速度ＰＳとは、温室１内の光強度ＬＳが、植物ＮＰの光合成に適した光の強さを示す場合（例えば昼間）には、植物ＮＰの純光合成速度である。純光合成速度とは、温室１内の植物ＮＰが、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤに応じて吸収する二酸化炭素の速度である。以下の説明では、純光合成速度を、消費する速度ＵＤと記載することもある。
つまり、交換速度算出部１０８は、温室１内の光強度ＬＳが示す光強度が、植物ＮＰが光合成可能な強さに達していない場合には、二酸化炭素の交換速度ＰＳを暗呼吸速度として算出する。交換速度算出部１０８は、温室１内の光強度ＬＳが示す光強度が、植物ＮＰが光合成可能な強さに達している場合には、二酸化炭素の交換速度ＰＳを、純光合成速度として算出する。

なお、交換速度算出部１０８が算出する二酸化炭素の交換速度ＰＳは、時刻の情報に基づいて暗呼吸速度と、純光合成速度とを区別してもよい。具体的には、交換速度算出部１０８が算出する二酸化炭素の交換速度ＰＳは、太陽が出ている間の時刻を純光合成速度としてもよい。また、交換速度算出部１０８が算出する二酸化炭素の交換速度ＰＳは、太陽が沈んでいる間の時刻を、暗呼吸速度としてもよい。

環境データ生成部１０９は、環境条件取得部１０１が取得する環境条件と、交換速度算出部１０８が算出する二酸化炭素の交換速度ＰＳとが互いに対応付けられた環境データＥＤを生成する。具体的には、環境データ生成部１０９は、温度取得部１０２から温室１内の温度ＴＶを取得する。環境データ生成部１０９は、光強度取得部１０３から温室１内の光強度ＬＳを取得する。環境データ生成部１０９は、飽差取得部１０４から温室１内の飽差ＨＤを取得する。環境データ生成部１０９は、屋内二酸化炭素濃度取得部１０５から温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤを取得する。環境データ生成部１０９は、屋外二酸化炭素濃度取得部１０６から温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤを取得する。環境データ生成部１０９は、換気回数取得部１０７から換気回数ＶＣを取得する。環境データ生成部１０９は、二酸化炭素施用制御装置１７から、二酸化炭素施用速度ＣＳを取得する。

環境データ生成部１０９は、温室１内の温度ＴＶと、温室１内の光強度ＬＳと、温室１内の飽差ＨＤと、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤと、換気回数ＶＣと、二酸化炭素施用速度ＣＳと、環境条件を取得した日付及び時刻と、二酸化炭素の交換速度ＰＳとを互いに対応付けて、環境データＥＤを生成する。
環境データ生成部１０９は、生成した環境データＥＤを、記憶部１１０に記憶させる。環境データ生成部１０９は、生成した環境データＥＤを環境データ取得部１１１に対して出力する。
記憶部１１０には、環境データ生成部１０９が生成した環境データＥＤが記憶される。

環境データ取得部１１１は、環境データ生成部１０９が過去に生成した環境データＥＤのうちから、環境条件取得部１０１が取得する環境条件ＥＤと類似する環境データを類似環境データＳＥＤとして取得する。類似環境データＳＥＤとは、過去に生成された環境データのうち、施用速度推定部１１３が二酸化炭素の施用速度ＡＳの推定に用いる環境データＥＤと値が近い環境データＥＤのことである。具体的には、環境データ取得部１１１が類似環境データＳＥＤの選択に用いる環境データＥＤは、現在の温室１内の環境条件が、日没、大きな気温の変化、曇天、降雨による温室１内の光強度ＬＳの変化などの環境条件が大きく変化する前の環境データＥＤであればよい。より具体的には、例えば、環境データ取得部１１１は、直近に生成された環境データＥＤよりも以前に生成された環境データＥＤと類似する環境データを、類似環境データＳＥＤとして取得してもよい。環境データ取得部１１１は、直近に生成された環境データＥＤよりも以前に生成された環境データＥＤと類似するデータを類似環境データＳＥＤとして取得する場合には、環境データ生成部１０９から取得した環境データＥＤを蓄積し、蓄積された環境データＥＤに基づいて記憶部１１０から類似環境データＳＥＤを取得すればよい。

環境データ取得部１１１は、環境データ生成部１０９から環境データＥＤを取得する。
環境データ取得部１１１は、環境データ生成部１０９から取得した環境データＥＤのうち、温室１内の光強度ＬＳと、温室１内の温度ＴＶと、温室１内の飽差ＨＤとのそれぞれが類似する環境データを、記憶部１１０から類似環境データＳＥＤとして取得する。
具体的には、環境データ取得部１１１は、環境データ生成部１０９から取得した環境データＥＤのうち、温室１内の光強度ＬＳと、温室１内の温度ＴＶと、温室１内の飽差ＨＤとのそれぞれの値が、±２５％程度の範囲内に収まる値を類似環境データＳＥＤとして取得する。一例として、環境データ取得部１１１は、環境データＥＤのうち、温室１内の光強度ＬＳが”１００”、温室１内の温度ＴＶが”２０”、温室１内の飽差ＨＤが”３０”の場合には、記憶部１１０に記憶される過去に生成された環境データＥＤのうちから、温室１内の光強度ＬＳが”７５”から”１２５”、温室１内の温度ＴＶが”１５”から”２５”、温室１内の飽差ＨＤが”２２．５”から”３７．５”に収まる環境データを、類似環境データＳＥＤとして取得する。

環境データ取得部１１１は、環境データ生成部１０９から取得する環境データＥＤと、記憶部１１０から取得する類似環境データＳＥＤとを、消費速度算出部１１２に対して出力する。

消費速度算出部１１２は、環境データ取得部１１１が取得する類似環境データＳＥＤと、交換速度算出部１０８が算出する二酸化炭素の交換速度ＰＳとに基づいて、温室１内の植物ＮＰが温室１内の二酸化炭素を消費する速度ＵＤを算出する。消費速度算出部１１２は、環境データＥＤの日付の直近の暗呼吸速度と、類似環境データＳＥＤの日付の直近の暗呼吸速度とに基づいて、環境データＥＤの日付の直近の二酸化炭素を消費する速度ＵＤを補正する。具体的には、消費速度算出部１１２は、環境データＥＤの日付の直近の暗呼吸速度が”１”、類似環境データＳＥＤの日付の直近の暗呼吸速度が”０．５”の場合には、類似環境データＳＥＤに含まれる二酸化炭素を消費する速度ＵＤを２倍にする。つまり、消費速度算出部１１２は、温室１内の植物ＮＰの生育に応じて増加した二酸化炭素を消費する速度ＵＤを、暗呼吸速度の相対値に基づいて補正する。
消費速度算出部１１２は、上述した補正を、類似環境データＳＥＤに含まれる温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤ毎に行う。消費速度算出部１１２は、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、補正後の温室１内の植物ＮＰが二酸化炭素を消費する速度ＵＤとの関係を算出する。
消費速度算出部１１２は、算出した温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、二酸化炭素を消費する速度ＵＤとの関係を、施用速度推定部１１３に対して出力する。

施用速度推定部１１３は、温室１内の空気容積ＡＣと、消費する速度ＵＤと、環境条件のうち温室１の換気回数ＶＣとに基づいて、温室１内に施用される二酸化炭素の施用速度と温室１内の植物ＮＰが消費する速度ＵＤとの関係を推定する。
施用速度推定部１１３は、消費速度算出部１１２から二酸化炭素を消費する速度ＵＤを取得する。施用速度推定部１１３は、温室情報装置１８から空気容積ＡＣを取得する。施用速度推定部１１３は、換気回数取得部１０７から換気回数ＶＣを取得する。施用速度推定部１１３は、消費速度算出部１１２から取得した二酸化炭素を消費する速度ＵＤと、温室情報装置１８から取得した空気容積ＡＣと、換気回数取得部１０７が取得する換気回数ＶＣとに基づいて、ＣＰ曲線を推定する。具体的には、施用速度推定部１１３は、上述した式（１）から、ＣＰ曲線を推定する。
なお、施用速度推定部１１３は、温室１内に二酸化炭素を施用している場合の類似環境データＳＥＤには、式（２）に示すザイデルの式から導かれる定常状態における式を用いて、ＣＰ曲線を推定する。

ここで、式（２）中のＭとは、温室１内の植物ＮＰの二酸化炭素の交換速度ＰＳである。式（２）中のＮは、換気回数ＶＣである。式（２）中のＶとは、温室１内の空気容積ＡＣである。式（２）中のΔＣとは、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤとの差である。式（２）中のＳとは、二酸化炭素施用制御装置１７が施用する二酸化炭素の施用速度である。
施用速度推定部１１３は、推定したＣＰ曲線を、表示部１１４に表示させる。

表示部１１４は、ＣＰ曲線を表示する。
温室１の管理者は、表示部１１４に表示されたＣＰ曲線を確認する。管理者は、予め二酸化炭素を施用する効果が見込めると判断する条件を、二酸化炭素施用支援装置１００が備える操作部（不図示）を操作して入力しておくことにより、二酸化炭素施用制御装置１７に二酸化炭素施用支援装置１００が算出した量の二酸化炭素の施用速度の制御を行うようにすることができる。なお、二酸化炭素施用支援装置１００は、予め温室１内に対しての二酸化炭素を施用する速度の閾値が定められていてもよい。二酸化炭素施用支援装置１００は、予め閾値が定められている場合には、算出した二酸化炭素の施用速度を、閾値に応じて二酸化炭素施用制御装置１７に対して出力する。

［二酸化炭素施用支援装置１００の環境条件取得動作の概要］
次に、図３を参照して、二酸化炭素施用支援装置１００の環境条件取得動作の概要について説明する。
図３は、二酸化炭素施用支援装置１００の動作の一例を示す流れ図Ｓ１である。

二酸化炭素施用支援装置１００が備える環境条件取得部１０１は、温室１内に植物ＮＰが定植されてから、温室１内の環境条件を取得し始める。光強度取得部１０３は、光強度センサ１２から、温室１内の光強度ＬＳを取得する。光強度取得部１０３は、光強度センサ１２から取得した温室１内の光強度ＬＳを、環境データ生成部１０９と、交換速度算出部１０８とに対して出力する（ステップＳ１１０）。

温度取得部１０２は、温度センサ１１から、温室１内の温度ＴＶを取得する。温度取得部１０２は、温度センサ１１から取得した温室１内の温度ＴＶを、環境データ生成部１０９に対して出力する（ステップＳ１２０）。

飽差取得部１０４は、飽差算出装置１５から、温室１内の飽差ＨＤを取得する。飽差取得部１０４は、飽差算出装置１５から取得した温室１内の飽差ＨＤを、環境データ生成部１０９に対して出力する（ステップＳ１３０）。

屋外二酸化炭素濃度取得部１０６は、屋外二酸化炭素濃度測定センサ１４から、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤを取得する。屋外二酸化炭素濃度取得部１０６は、屋外二酸化炭素濃度測定センサ１４から取得した温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤを、環境データ生成部１０９と、交換速度算出部１０８とに対して出力する（ステップＳ１４０）。

屋内二酸化炭素濃度取得部１０５は、屋内二酸化炭素濃度測定センサ１３から、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤを取得する。屋内二酸化炭素濃度取得部１０５は、屋内二酸化炭素濃度測定センサ１３から取得した温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤを、環境データ生成部１０９と、交換速度算出部１０８とに対して出力する（ステップＳ１５０）。

換気回数取得部１０７は、換気回数算出部１６から、換気回数ＶＣを取得する。換気回数取得部１０７は、換気回数算出部１６から取得した換気回数ＶＣを、環境データ生成部１０９と、交換速度算出部１０８と、施用速度推定部１１３とに対して出力する（ステップＳ１６０）。

環境データ生成部１０９は、二酸化炭素施用制御装置１７から、二酸化炭素施用速度ＣＳを取得する（ステップＳ１７０）。

交換速度算出部１０８は、光強度取得部１０３から温室１内の光強度ＬＳを取得する。交換速度算出部１０８は、屋内二酸化炭素濃度取得部１０５から温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤを取得する。交換速度算出部１０８は、屋外二酸化炭素濃度取得部１０６から温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤを取得する。交換速度算出部１０８は、換気回数取得部１０７から換気回数ＶＣを取得する。交換速度算出部１０８は、上述した式（１）に基づいて、温室１内の植物ＮＰの二酸化炭素の交換速度ＰＳを算出する。交換速度算出部１０８は、算出した二酸化炭素の交換速度ＰＳを、環境データ生成部１０９に対して出力する（ステップＳ１８０）。

環境データ生成部１０９は、温度取得部１０２から温室１内の温度ＴＶを取得する。環境データ生成部１０９は、光強度取得部１０３から温室１内の光強度ＬＳを取得する。環境データ生成部１０９は、飽差取得部１０４から温室１内の飽差ＨＤを取得する。環境データ生成部１０９は、屋内二酸化炭素濃度取得部１０５から温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤを取得する。環境データ生成部１０９は、屋外二酸化炭素濃度取得部１０６から温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤを取得する。環境データ生成部１０９は、換気回数取得部１０７から換気回数ＶＣを取得する。環境データ生成部１０９は、交換速度算出部１０８から二酸化炭素の交換速度ＰＳを取得する。環境データ生成部１０９は、温度取得部１０２から取得した温室１内の温度ＴＶと、光強度取得部１０３から取得した温室１内の光強度ＬＳと、飽差取得部１０４から取得した温室１内の飽差ＨＤと、屋内二酸化炭素濃度取得部１０５から取得した温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、屋外二酸化炭素濃度取得部１０６から取得した温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤと、換気回数取得部１０７から取得した換気回数ＶＣと、交換速度算出部１０８から取得した二酸化炭素の交換速度ＰＳとを互いに対応付けた環境データＥＤを生成する。環境データ生成部１０９は、生成した環境データＥＤを記憶部１１０に記憶させる（ステップＳ１９０）。

二酸化炭素施用支援装置１００は、流れ図Ｓ１の処理を、繰り返し実行する。二酸化炭素施用支援装置１００は、流れ図Ｓ１の処理を、時間間隔を空けて繰り返し実行する。ここで、流れ図Ｓ１の処理を実行する時間間隔とは、数十秒から数十分間隔である。より具体的には、二酸化炭素施用支援装置１００は、流れ図Ｓ１の処理を時間間隔が１０分以下の時間間隔で繰り返し実行する場合には、ＣＰ曲線の推定に用いる多くの環境データＥＤを蓄積することができる。この場合には、二酸化炭素施用支援装置１００は、多くの環境データＥＤに基づく、より正確なＣＰ曲線を推定可能である。
二酸化炭素施用支援装置１００は、流れ図Ｓ１の処理を数日間以上継続して行い、記憶部１１０に、環境データＥＤを蓄積させる。
なお、ステップＳ１１０からステップＳ１７０までの処理の順番は入れ替えてもよい。

［二酸化炭素施用支援装置１００の二酸化炭素施用速度推定動作の概要］
次に、図４を参照して、二酸化炭素施用支援装置１００の二酸化炭素施用速度推定動作の概要について説明する。
図４は、二酸化炭素施用支援装置１００の動作の一例を示す流れ図Ｓ２である。

環境データ生成部１０９は、環境データ取得部１１１に対して環境データＥＤを出力する。環境データ取得部１１１は、環境データ生成部１０９から取得する環境データＥＤと、類似する環境データを類似環境データＳＥＤとして、記憶部１１０から取得する（ステップＳ２１０）。環境データ取得部１１１は、環境データ取得部１１１から取得した環境データＥＤと、記憶部１１０から取得した類似環境データＳＥＤと、環境データＥＤの日付の直近の暗呼吸速度と、類似環境データＳＥＤの日付の直近の暗呼吸速度とを、消費速度算出部１１２に対して出力する。

消費速度算出部１１２は、環境データ取得部１１１から、環境データＥＤと、類似環境データＳＥＤと、環境データＥＤの日付の直近の暗呼吸速度と、類似環境データＳＥＤの日付の直近の暗呼吸速度とを取得する。消費速度算出部１１２は、環境データＥＤの日付の直近の暗呼吸速度と、類似環境データＳＥＤの日付の直近の暗呼吸速度とに基づいて、類似環境データＳＥＤの純光合成速度を補正する。消費速度算出部１１２は、補正された純光合成速度と、類似環境データＳＥＤに含まれる温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤとの関係を示す二酸化炭素を消費する速度ＵＤを算出する（ステップＳ２２０）。
消費速度算出部１１２は、算出した二酸化炭素を消費する速度ＵＤを、施用速度推定部１１３に対して出力する。

施用速度推定部１１３は、消費速度算出部１１２から二酸化炭素を消費する速度ＵＤを取得する。施用速度推定部１１３は、換気回数算出部１６から換気回数ＶＣを取得する。施用速度推定部１１３は、温室情報装置１８から空気容積ＡＣを取得する。施用速度推定部１１３は、上述した式（１）から、現在の温室１内の植物ＮＰについてのＣＰ曲線を推定する（ステップＳ２３０）。施用速度推定部１１３は、ＣＰ曲線を、表示部１１４に対して出力する。

表示部１１４は、施用速度推定部１１３から、ＣＰ曲線を取得する。表示部１１４は、施用速度推定部１１３から取得したＣＰ曲線を表示する（ステップＳ２４０）。

また、施用速度推定部１１３は、温室１の管理者が予め二酸化炭素を施用する効果が見込めると判断する条件を設定している場合には、当該条件と算出したＣＰ曲線とに基づいて、温室１内に施用する二酸化炭素の施用速度を算出する。施用速度推定部１１３は、算出した温室１内に施用する二酸化炭素の施用速度を、二酸化炭素施用制御装置１７に対して出力する。二酸化炭素施用制御装置１７は、施用速度推定部１１３から温室１内に施用する二酸化炭素の施用速度を取得する。二酸化炭素施用制御装置１７は、施用速度推定部１１３から取得した量の二酸化炭素の施用速度の制御を行う。
二酸化炭素施用支援装置１００は、上述した流れ図Ｓ２の処理を、繰り返し行う。

［二酸化炭素施用支援装置１００の動作の具体例］
次に、図５から図８を参照して、二酸化炭素施用支援装置１００の動作の具体例の一例について説明する。
図５は、記憶部１１０に記憶される環境データＥＤの一例を示す図である。

［環境データＥＤの一例］
記憶部１１０には、環境データＥＤが生成された日付と、環境データＥＤが生成された時刻と、温室１内の光強度ＬＳと、温室１内の温度ＴＶと、温室１内の飽差ＨＤと、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤと、二酸化炭素施用制御装置１７が施用する二酸化炭素の施用速度の情報と、二酸化炭素の施用速度と対応する純光合成速度を示す二酸化炭素を消費する速度ＵＤと、換気回数ＶＣとが、互いに対応付けられて記憶される。この一例では、記憶部１１０には、過去１か月分の５分毎に測定された環境データＥＤが記憶されている。

具体的には、記憶部１１０には、４月１日の暗呼吸速度を示す環境データＥＤと、４月１日の純光合成速度を示す環境データＥＤとが記憶されている。記憶部１１０には、４月１日と同様に、４月２０日と、４月３０日との暗呼吸速度を示す環境データＥＤと、４月１日の純光合成速度を示す環境データＥＤとが記憶されている。ここで、４月２０日の環境データＥＤとは、植物ＮＰが成長途中の環境データＥＤである。４月３０日の環境データＥＤとは、直近の環境データＥＤである。
より具体的には、記憶部１１０には、日付が”４／１”と、時刻が”０：００”と、温室１内の光強度ＬＳが”０”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）と、温室１内の温度ＴＶが”１５”（℃）と、温室１内の飽差ＨＤが”２.０８”（ｋＰａ）と、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤが”４５０”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤが”４４０”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、二酸化炭素施用速度が”０”（Ｌ ｍｉｎ^−１）と、純光合成速度が”−０．４”（ｍｏｌ ｓ^−１）と、換気回数が”１”（ｈ^−１）とが互いに対応付けられて記憶されている。
記憶部１１０には、日付が”４／１”と、時刻が”１０：００”と、温室１内の光強度ＬＳが”９３０”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）と、温室１内の温度ＴＶが”２９．０”（℃）と、温室１内の飽差ＨＤが”２.５８”（ｋＰａ）と、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤが”６５０”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤが”４４４”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、二酸化炭素施用速度が”３０．１”（Ｌ ｍｉｎ^−１）と、純光合成速度が”１．２”（ｍｏｌ ｓ^−１）と、換気回数が”１”（ｈ^−１）とが互いに対応付けられて記憶されている。
同様に、記憶部１１０には、５分後と、１０分後とのデータが記憶されている。

記憶部１１０には、日付が”４／２０”と、時刻が”０：００”と、温室１内の光強度ＬＳが”０”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）と、温室１内の温度ＴＶが”１７”（℃）と、温室１内の飽差ＨＤが”１.８８”（ｋＰａ）と、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤが”４７０”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤが”４４０”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、二酸化炭素施用速度が”０”（Ｌ ｍｉｎ^−１）と、純光合成速度が”−０．７５”（ｍｏｌ ｓ^−１）と、換気回数が”１”（ｈ^−１）とが互いに対応付けられて記憶されている。
記憶部１１０には、日付が”４／２０”と、時刻が”１３：００”と、温室１内の光強度ＬＳが”９２４”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）と、温室１内の温度ＴＶが”３２．１”（℃）と、温室１内の飽差ＨＤが”２.０２”（ｋＰａ）と、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤが”６３９”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤが”４４０”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、二酸化炭素施用速度が”０”（Ｌ ｍｉｎ^−１）と、純光合成速度が”２．１”（ｍｏｌ ｓ^−１）と、換気回数が”１”（ｈ^−１）とが互いに対応付けられて記憶されている。
同様に、記憶部１１０には、５分後と、１０分後とのデータが記憶されている。

記憶部１１０には、日付が”４／３０”と、時刻が”０：００”と、温室１内の光強度ＬＳが”０”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）と、温室１内の温度ＴＶが”１９”（℃）と、温室１内の飽差ＨＤが”２.３０”（ｋＰａ）と、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤが”４３２”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤが”４４４”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、二酸化炭素施用速度が”０”（Ｌ ｍｉｎ^−１）と、純光合成速度が”−１．０”（ｍｏｌ ｓ^−１）と、換気回数が”１”（ｈ^−１）とが互いに対応付けられて記憶されている。
記憶部１１０には、日付が”４／３０”と、時刻が”１０：００”と、温室１内の光強度ＬＳが”９２０”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）と、温室１内の温度ＴＶが”３２．１”（℃）と、温室１内の飽差ＨＤが”２.００”（ｋＰａ）と、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤが”４４１”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤが”４４５”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、二酸化炭素施用速度が”０”（Ｌ ｍｉｎ^−１）と、純光合成速度が”３．０”（ｍｏｌ ｓ^−１）と、換気回数が”１”（ｈ^−１）とが互いに対応付けられて記憶されている。

環境データ取得部１１１が、日付が”４／３０”と、時刻が”０：００”と、温室１内の光強度ＬＳが”９２０”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）と、温室１内の温度ＴＶが”３２．１”（℃）と、温室１内の飽差ＨＤが”２.００”（ｋＰａ）と、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤが”４４１”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤが”４４５”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、二酸化炭素施用速度が”０”（Ｌ ｍｉｎ^−１）と、純光合成速度が”３．０”（ｍｏｌ ｓ^−１）と、換気回数が”１”（ｈ^−１）とが互いに対応付けられた環境データＥＤを取得し、記憶部１１０から類似環境データＳＥＤを取得する許容範囲を、”±１”（％）にする場合について説明する。この場合には、環境データ取得部１１１は、記憶部１１０から、温室１内の温度ＴＶが”９１０．８”から”９２９．２”までの範囲、かつ、温室１内の光強度ＬＳが”３１．７７９”から”３２．４２１”までの範囲、かつ、温室１内の飽差ＨＤが”１９．８”から”２０．２”までの間のデータを持つ環境データＥＤを、類似環境データＳＥＤとして取得する。

言い換えると、環境データ取得部１１１が、日付が”４／３０”と、時刻が”１０：００”と、温室１内の光強度ＬＳが”９２０”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）と、温室１内の温度ＴＶが”３２．１”（℃）と、温室１内の飽差ＨＤが”２.００”（ｋＰａ）と、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤが”４４１”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、温室１外の二酸化炭素濃度ＯＣＤが”４５５”（ｍｏｌ ｍｏｌ^−１）と、二酸化炭素施用速度が”０”（Ｌ ｍｉｎ^−１）と、純光合成速度が”３．０”（ｍｏｌ ｓ^−１）と、換気回数が”１”（ｈ^−１）とが互いに対応付けられた環境データＥＤを取得し、記憶部１１０から類似環境データＳＥＤを取得する許容範囲を、”±１”（％）にする場合について説明する。この場合には、環境データ取得部１１１は、記憶部１１０から、温室１内の温室１内の光強度ＬＳが”９１０．８”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）から”９２９．２”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）までの範囲、かつ、温室１内の温度ＴＶが”３１．７７９”（℃）から”３２．４２１”（℃）までの範囲、かつ、温室１内の飽差ＨＤが”１９．８”（ｋＰａ）から”２０．２”（ｋＰａ）までの間のデータを持つ環境データＥＤを、類似環境データＳＥＤとして取得する。

図５に示す一例では、”±１”（％）の範囲内に収まる過去の環境データＥＤは、日付が”４／２０”、時刻が”１３：００”の環境データＥＤである。環境データ取得部１１１は、日付が”４／２０”、時刻が”１３：００”の環境データＥＤを、類似環境データＳＥＤとして取得する。
また、”±１”（％）の範囲内に収まらない過去の環境データＥＤの一例は、日付が”４／２０”、時刻が”１３：０５”の環境データＥＤである。日付が”４／２０”、時刻が”１３：０５”の環境データＥＤは、温室１内の光強度ＬＳと、温室１内の飽差ＨＤとが範囲内に収まっていない。このため、環境データ取得部１１１は、日付が”４／２０”、時刻が”１３：０５”の環境データＥＤを選択しない。

［温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、純光合成速度との関係の算出］
次に、図６及び図７を参照して、消費速度算出部１１２が算出する二酸化炭素を消費する速度ＵＤについて説明する。
図６は、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、純光合成速度との関係の一例を示す図である。

消費速度算出部１１２は、環境データＥＤと、類似環境データＳＥＤとを環境データ取得部１１１から取得する。消費速度算出部１１２は、環境データ取得部１１１から取得した類似環境データＳＥＤに含まれる温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、純光合成速度との関係に基づいて、環境データＥＤが示す環境条件下での植物ＮＰの二酸化炭素を消費する速度ＵＤを算出する。
具体的には、消費速度算出部１１２は、横軸に類似環境データＳＥＤに含まれる温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、縦軸に温室１内の植物ＮＰの純光合成速度との関係を示すグラフを生成する。より具体的には、消費速度算出部１１２は、直近の暗呼吸速度と、類似環境データＳＥＤが記録された日の直近の暗呼吸速度との相対値を算出する。消費速度算出部１１２は算出した相対値に基づいて、類似環境データＳＥＤに含まれる純光合成速度を補正する。消費速度算出部１１２は、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、縦軸に温室１内の植物ＮＰの純光合成速度との関係を示すグラフに、補正した後の純光合成速度をプロットする。

消費速度算出部１１２は、環境データ取得部１１１が取得した全ての類似環境データＳＥＤに含まれる純光合成速度に対して補正を終えるまで、処理を繰り返す。
消費速度算出部１１２は、補正後の純光合成速度の各値を、回帰分析する。消費速度算出部１１２は、補正後の純光合成速度を回帰分析した結果、図６に示す回帰線Ｌ１を算出する。

なお、上述した説明では、消費速度算出部１１２は、温室１内の二酸化炭素濃度ＩＣＤと、縦軸に温室１内の植物ＮＰの純光合成速度との関係を示すグラフに基づいて二酸化炭素を消費する速度ＵＤを算出する場合について説明したが、説明のための一例であり、消費速度算出部１１２はグラフにプロットする必要はない。消費速度算出部１１２は、補正後の純光合成速度と、二酸化炭素濃度とに基づいて回帰分析を行えばよい。

次に、図７を参照して、消費速度算出部１１２が、類似環境データＳＥＤの純光合成速度に対して補正を行う場合と行わない場合と違いについて説明する。
図７は、類似環境データＳＥＤの純光合成速度に補正を行う場合と、行わない場合との一例を示す図である。
図７（ａ）は、暗呼吸速度から算出される相対値に基づく補正を行い算出された純光合成速度の一例である。
図７（ｂ）は、補正を行なわずに、類似環境データＳＥＤに含まれる純呼吸速度をそのままプロットした場合の一例である。
図７（ａ）と、図７（ｂ）とを比較すると、補正を行った図７（ａ）は、実測した純光合成速度と近似した純光合成速度が得られることがわかる。

［ＣＰ曲線の推定］
次に、施用速度推定部１１３が推定するＣＰ曲線について説明する。
図８は、施用速度推定部１１３が推定したＣＰ曲線の一例を示す図である。
図８には、二酸化炭素施用支援装置１００が、温室１内の環境情報を取得して１８日目のある時刻での、施用速度推定部１１３が推定したＣＰ曲線の一例を示す図である。
図８は、温室１内の光強度ＬＳが”２００”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）及び記憶部１１０から取得する類似環境データＳＥＤの許容範囲は”±５０”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）と、温室１内の温度ＴＶが”２５”（℃）及び記憶部１１０から取得する類似環境データＳＥＤの許容範囲は”±５”（℃）と、温室１内の飽差ＨＤが”１．５”（ｋＰａ）及び記憶部１１０から取得する類似環境データＳＥＤの許容範囲は”±１．０”（ｋＰａ）との環境条件に合う類似環境データＳＥＤから算出したＣＰ曲線である。

図９は、施用速度推定部１１３が推定したＣＰ曲線の一例を示す図である。
図９には、二酸化炭素施用支援装置１００が、温室１内の環境情報を取得して１８日目のある時刻での、施用速度推定部１１３が推定したＣＰ曲線の一例を示す図である。
図９は、温室１内の光強度ＬＳが”３００”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）及び記憶部１１０から取得する類似環境データＳＥＤの許容範囲は”±５０”（μｍｏｌ ｍ^−２ ｓ^−１）と、温室１内の温度ＴＶが”３０”（℃）及び記憶部１１０から取得する類似環境データＳＥＤの許容範囲は”±５”（℃）と、温室１内の飽差ＨＤが”２．０”（ｋＰａ）及び記憶部１１０から取得する類似環境データＳＥＤの許容範囲は”±１．０”（ｋＰａ）との環境条件に合う類似環境データＳＥＤから推定したＣＰ曲線である。

図８に示す回帰線Ｌ２と図９に示す回帰線Ｌ３とを比較すると、図９に示す環境の方が、二酸化炭素施用による植物ＮＰの純光合成速度増加の効果が高いことがわかる。温室１の管理者は、回帰線の形状に基づいて、温室１内に二酸化炭素の施用速度を決定する条件を入力することになる。

［環境データＥＤと、ＣＰ曲線の推定精度との関係］
ここまでは、二酸化炭素施用支援装置１００が、ＣＰ曲線を算出する動作の一例について説明した。
次に、図１０から図１１を参照して、記憶部１１０に記憶された環境データＥＤの量と、二酸化炭素施用支援装置１００が推定する純光合成速度の精度との関係について説明する。
図１０は、記憶部１１０に記憶された環境データＥＤの量と、消費速度算出部１１２が算出する純光合成速度との関係の一例を示す図である。
図１０（ａ）には、記憶部１１０に、７日分の環境データＥＤが記憶された場合に、消費速度算出部１１２が算出する純光合成速度の一例を示す。
図１０（ｂ）には、記憶部１１０に、１２日分の環境データＥＤが記憶された場合に、消費速度算出部１１２が算出する純光合成速度の一例を示す。
図１０（ｃ）には、記憶部１１０に、１７日分の環境データＥＤが記憶された場合に、消費速度算出部１１２が算出する純光合成速度の一例を示す。
消費速度算出部１１２は、記憶部１１０に蓄積された環境データＥＤが多いほど、正確な純光合成速度を算出することができる。

図１１は、環境データ取得部１１１が記憶部１１０から取得する類似環境データＳＥＤの許容範囲と、消費速度算出部１１２が算出する純光合成速度との関係の一例を示す図である。
図１１（ａ）には、記憶部１１０から、温室１内の光強度ＬＳの許容範囲を”±１０”に設定して、類似環境データＳＥＤを取得した結果に基づいて、消費速度算出部１１２が算出する純光合成速度の一例を示す。
図１１（ｂ）には、記憶部１１０から、温室１内の光強度ＬＳの許容範囲を”±５０”に設定して、類似環境データＳＥＤを取得した結果に基づいて、消費速度算出部１１２が算出する純光合成速度の一例を示す。
図１１（ｃ）には、記憶部１１０から、温室１内の光強度ＬＳの許容範囲を”±３００”に設定して、類似環境データＳＥＤを取得した結果に基づいて、消費速度算出部１１２が算出する純光合成速度の一例を示す。
消費速度算出部１１２は、許容範囲が狭いほど正確な純光合成速度を算出することができる。この場合には、記憶部１１０には、十分な環境データＥＤが蓄積されているとよい。環境データ取得部１１１が取得する類似環境データＳＥＤの許容範囲を狭める場合には、記憶部１１０に十分な環境データＥＤが蓄積されていないと、環境データ取得部１１１が取得する類似環境データＳＥＤの数が少なくなる。消費速度算出部１１２は、類似環境データＳＥＤが少ないと、精度よく純光合成速度を算出できない場合がある。

以上、説明したように、二酸化炭素施用支援装置１００は、環境条件取得部１０１と、交換速度算出部１０８と、環境データ生成部１０９と、環境データ取得部１１１と、消費速度算出部１１２と、施用速度推定部１１３とを備える。
環境条件取得部１０１は、温室１に備えられる測定部１０から、温室１内外の環境条件を取得する。交換速度算出部１０８は、環境条件取得部１０１が取得する環境条件と、温室１の空気容積ＡＣとに基づいて、温室１内の植物ＮＰの二酸化炭素の交換速度ＰＳを算出する。二酸化炭素の交換速度ＰＳとは、植物ＮＰの純光合成速度と、暗呼吸速度とである。交換速度算出部１０８は、温室１内の光強度ＬＳに基づいて、温室１内の植物ＮＰが行う暗呼吸速度と、純光合成速度とを算出する。

環境データ生成部１０９は、環境条件取得部１０１が取得する環境条件と、交換速度算出部１０８が算出する二酸化炭素の交換速度ＰＳとを関連付けて環境データＥＤとして記憶部１１０に記憶させる。環境データ取得部１１１は、環境データ生成部１０９が生成する環境データＥＤに、類似する環境データＥＤを、記憶部１１０から類似環境データＳＥＤとして取得する。消費速度算出部１１２は、環境データ取得部１１１が取得した環境データＥＤと、類似環境データＳＥＤとに基づいて、環境データＥＤを取得した時点の温室１内の植物ＮＰが二酸化炭素を消費する速度ＵＤを算出する。ここで、消費速度算出部１１２は、二酸化炭素を消費する速度ＵＤを、植物ＮＰの直近の暗呼吸速度と、植物ＮＰの過去の暗呼吸速度との相対値に基づく補正を行うことにより算出する。

施用速度推定部１１３は、消費速度算出部１１２が算出する二酸化炭素を消費する速度ＵＤに基づいて、ＣＰ曲線を推定する。
つまり、施用速度推定部１１３は、温室１内外の環境条件に応じた二酸化炭素施用速度に対する純光合成速度の曲線を算出する。また、施用速度推定部１１３は、算出したＣＰ曲線をグラフにして表示部１１４に表示させる。これにより、温室１の管理者は、ＣＰ曲線が示すグラフの形状から温室１内に二酸化炭素を施用する速度を決定するための条件を入力することになる。例えば、温室１が備える窓２０が、温室１内の環境を調整する為に開放されたとしても、二酸化炭素施用支援装置１００は、植物の生育環境の変化による二酸化炭素の消費効率の変化に基づいて、消費効率に応じた量の二酸化炭素を温室内に施用する二酸化炭素の施用速度を、管理者が入力した条件に従い自動的に逐次推定できる。
なお、ここまでは、施用速度推定部１１３は推定した二酸化炭素の施用速度ＡＳを、ＣＰ曲線によって表示する場合について説明した。施用速度推定部１１３が、推定した二酸化炭素の施用速度ＡＳは、曲線に限られない。施用速度推定部１１３は、推定したＣＰ曲線の傾きの程度又はＣＰ曲線の逐次変化などに基づいて、言葉、数値、又は図表などによって表示してもよい。

なお、上述した二酸化炭素施用支援装置１００は、記憶部１１０を備えなくてもよい。この場合には、二酸化炭素施用支援装置１００は、ネットワークに接続された別の装置や、サーバなどに環境データＥＤを記憶させればよい。

上述した実施例では、温室１内の植物ＮＰを１回植生し、植物ＮＰを収穫するまでの間に、環境データＥＤを取得し、ＣＰ曲線を算出する方法について説明した。なお、二酸化炭素施用支援装置１００は、同一の温室１において、同一種類の植物ＮＰ、同一量の植物ＮＰを繰り返し植生する場合には、過去の環境データＥＤの一部を流用してＣＰ曲線を推定してもよい。環境データＥＤを流用可能な場合には、現在の環境における環境データＥＤを流用しないでＣＰ曲線を推定する場合には不十分な量の環境データＥＤであっても、適切な二酸化炭素の施用速度ＡＳを推定することができる。

また、上述した実施例では、二酸化炭素施用支援装置１００は、図８又は図９に示すＣＰ曲線を推定する構成について説明したが、これに限られない。施用速度推定部１１３は、消費速度算出部１１２が算出する二酸化炭素を消費する速度ＵＤに基づいて、植物ＮＰの状態に関係する値を更に算出してもよい。具体的には、施用速度推定部１１３は、ＣＰ曲線の縦軸に示される純光合成速度に基づいて算出されるパラメータを縦軸にして推定してもよい。例えば、施用速度推定部１１３は、温室１内の植物ＮＰに施用する二酸化炭素施用速度と温室１内の植物ＮＰの成長の程度との関係を推定してもよい。成長の程度とは、植物ＮＰの生長点を含む茎葉部の伸長の程度を示す茎葉部伸長速度や、植物ＮＰの茎の増大の程度を示す茎増大速度である。また、施用速度推定部１１３は、温室１内の植物ＮＰに施用する二酸化炭素施用速度と、温室１内の植物ＮＰの蒸散速度との関係を推定してもよい。蒸散速度とは、植物ＮＰから大気中へ放出される水蒸気の単位時間当たりの蒸散量である。この一例では、植物ＮＰから温室１内へ放出される水蒸気の単位時間当たりの蒸散量である。

なお、上述した成長の程度は、不図示の撮像装置によって温室１内のある植物ＮＰの所定の生長点が撮像された撮像画像に更に基づいて算出する。所定の生長点が撮像された撮像画像には、茎頂部成長点を含む茎葉部の形態が撮像される。茎頂部成長点とは、主茎の先端にある生長点である。
撮像装置は、温室１内の植物ＮＰの所定の生長点を、時間間隔をあけて、複数の撮像画像を生成する。施用速度推定部１１３は、撮像装置が生成した撮像画像を取得する。施用速度推定部１１３は、撮像装置から取得した複数の撮像画像に基づいて、植物ＮＰの茎葉部伸長速度や茎の径の増大速度を解析する。また、施用速度推定部１１３は、解析した茎葉部成長速度に基づいて、植物ＮＰに与える肥料成分の量を算出してもよい。施用速度推定部１１３が、解析した茎葉部成長速度に基づいて植物ＮＰに与える肥料成分の量を算出する場合には、記憶部１１０には、予め茎葉部成長速度に応じた肥料成分の種類や量を示す肥料成分情報が記憶される。

以下の説明では、植物ＮＰがトマトの株の場合について説明する。撮像装置は、トマトの主茎の生長点を、時間間隔をあけて複数撮像する。トマトの主茎の生長点は、主茎の先端から２０〜３０（ｃｍ）の範囲にある。施用速度推定部１１３は、植物ＮＰが光合成を開始する時刻に撮像された撮像画像と、植物ＮＰが光合成を終了する時刻に撮像された撮像画像とに、基づいて、主茎の生長点の成長の程度を示す茎葉部伸長速度や、茎増大速度を解析する。一般に、トマトの成長の程度を示す主茎の伸長速度や、主茎の径（太さ）は、与えられた肥料成分の成分や量に応じて変化する。主茎の伸長速度や、主茎の径の増大速度がわかると、数日間の生育環境条件が適切であったか否かがわかる。
施用速度推定部１１３は、撮像画像に撮像されたトマトの株の主茎の径の増大速度に応じて、現在のトマト株の成長の程度を判定する。施用速度推定部１１３は、判定したトマトの株の成長の程度と、記憶部１１０に記憶された肥料成分情報とに基づいて、温室１内のトマトの株に与える肥料成分の成分や量を算出する。

上述したように、施用速度推定部１１３は、植物ＮＰの成長の程度に基づいて、植物ＮＰに与える肥料成分の量を算出することにより、温室１内の植物ＮＰ肥料成分成長（繁殖器官以外の部位の成長）と生殖成長（生殖器官の成長）とのバランスを評価し、現時点での望ましいバランスになるよう生育環境条件を推定することができる。つまり、二酸化炭素施用支援装置１００は、環境データＥＤと、植物ＮＰの撮像画像とに基づいて、温室１内の植物ＮＰに供給する肥料成分の量を適切に推定できる。なお、上述した説明では、植物ＮＰの種類が、トマトの株の場合について説明したが、トマトの株は一例であって、これに限られない。

また、施用速度推定部１１３は、更に、温室１内の他の環境条件のうちから少なくとも１つの条件と二酸化炭素を消費する速度ＵＤとの関係を推定してもよい。温室１内の他の環境条件とは、温室１内の飽差ＨＤ、温室１内の温度ＴＶ又は、植物ＮＰへの給液速度などである。具体的には、施用速度推定部１１３は、ＣＰ曲線の横軸に示される温室１内の植物ＮＰに施用する二酸化炭素施用速度ＵＤを、温室１内の他の環境条件にしてもよい。つまり、施用速度推定部１１３は、純光合成速度と、温室１内の植物ＮＰに施用する二酸化炭素施用速度以外の環境条件との関係を推定してもよい。

この場合には、施用速度推定部１１３は、環境データ取得部１１１が取得した環境データＥＤと、類似環境データＳＥＤとに基づいて、植物ＮＰの直近の暗呼吸速度と、植物ＮＰの過去の暗呼吸速度との相対値に基づく補正を行うことにより、環境データＥＤを取得した時点の温室１内の植物ＮＰの純光合成速度と、温室１内の植物ＮＰに施用する二酸化炭素施用速度以外の環境条件との関係を推定する。

これにより、施用速度推定部１１３は、ＣＰ曲線が示す純光合成速度と二酸化炭素施用速度との関係に限られず、温室１内の植物ＮＰを成育させる環境の制御に用いられる情報を推定することができる。

以上、本発明の実施形態を、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。

なお、上述の二酸化炭素施用支援装置１００は内部にコンピュータを有している。そして、上述した装置の各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。
さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

１…温室、１０…測定部、１１…温度センサ、１２…光強度センサ、１３…屋内二酸化炭素濃度測定センサ、１４…屋外二酸化炭素濃度測定センサ、１５…飽差算出装置、１６…換気回数測定部、１７…二酸化炭素施用制御装置、１８…温室情報装置、２０…窓、１００…二酸化炭素施用支援装置、１１４…表示部、１０１…環境条件取得部、１０２…温度取得部、１０３…光強度取得部、１０４…飽差取得部、１０５…屋内二酸化炭素濃度取得部、１０６…屋外二酸化炭素濃度取得部、１０７…換気回数取得部、１０８…交換速度算出部、１０９…環境データ生成部、１１０…記憶部、１１１…環境データ取得部、１１２…消費速度算出部、１１３…施用速度推定部、ＴＶ…温室内の温度、ＬＳ…温室内の光強度、ＨＤ…温室内の飽差、ＩＣＤ…温室内の二酸化炭素濃度、ＯＣＤ…温室外の二酸化炭素濃度、ＶＣ…換気回数、ＡＣ…空気容積、ＥＤ…環境データ、ＳＥＤ…類似環境データ、ＵＤ…二酸化炭素を消費する速度、ＡＳ…二酸化炭素の施用速度

Claims (6)

1. 植物の育成を行う温室内外の環境を測定する測定部から、植物が育成される環境条件を取得する環境条件取得部と、
   前記環境条件取得部が取得する前記環境条件のうち、前記温室内の二酸化炭素濃度と、前記温室外の二酸化炭素濃度と、前記温室の換気回数と、前記温室内の光強度とに基づいて、前記温室内の植物が行う二酸化炭素の交換速度を算出する交換速度算出部と、
   前記環境条件取得部が取得する前記環境条件と、前記交換速度算出部が算出する前記二酸化炭素の交換速度とが互いに対応付けられた環境データを生成する環境データ生成部と、
   前記環境データ生成部が過去に生成した前記環境データのうちから、前記環境条件取得部が取得する前記環境条件と類似する環境データを類似環境データとして取得する環境データ取得部と、
   前記環境データ取得部が取得する前記類似環境データと、前記交換速度算出部が算出する前記二酸化炭素の交換速度とに基づいて、前記温室内の植物が前記温室内の二酸化炭素を消費する速度を算出する消費速度算出部と、
   前記温室内の容積と、前記消費速度算出部が算出する前記消費する速度と、前記環境条件取得部が取得する前記環境条件のうち前記温室の換気回数とに基づいて、前記温室内に施用される二酸化炭素の施用速度と前記消費する速度との関係を推定する施用速度推定部と
   を備える二酸化炭素施用支援装置。
2. 前記消費速度算出部は、
   前記交換速度算出部が算出する前記二酸化炭素の交換速度と、前記類似環境データに含まれる前記二酸化炭素の交換速度との相対値に基づいて、前記消費する速度を算出する
   請求項１に記載の二酸化炭素施用支援装置。
3. 前記施用速度推定部は、前記消費速度算出部が算出した前記消費する速度に基づいて、前記植物の状態に関係する値を更に算出する
   請求項２に記載の二酸化炭素施用支援装置。
4. 前記植物の状態に関係する値には、前記植物の茎頂部生長点を含む茎葉部の伸長の速さを示す茎葉部成長速度、前記植物から蒸散される水分の単位時間あたりの量を示す蒸散速度のうちの少なくとも１つが含まれる
   請求項３に記載の二酸化炭素施用支援装置。
5. 前記環境条件には、前記温室内の飽差の条件、前記温室内の気温の条件、前記植物に供給される給液速度の条件が含まれ、
   前記施用速度推定部は、更に、前記環境条件のうちから少なくとも１つの条件と前記消費する速度との関係を推定する
   請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の二酸化炭素施用支援装置。
6. コンピュータに、
   植物の育成を行う温室内外の環境を測定する測定部から、植物が育成される環境条件を取得する環境条件取得ステップと、
   前記環境条件取得ステップにおいて取得される前記環境条件のうち、前記温室内の二酸化炭素濃度と、前記温室外の二酸化炭素濃度と、前記温室の換気回数と、前記温室内の光強度とに基づいて、前記温室内の植物が行う二酸化炭素の交換速度を算出する呼吸速度算出ステップと、
   前記環境条件取得ステップにおいて取得される前記環境条件と、前記呼吸速度算出ステップにおいて算出される前記二酸化炭素の交換速度とが互いに対応付けられた環境データを生成する環境データ生成ステップと、
   前記環境データ生成ステップにおいて過去に生成された前記環境データのうちから、前記環境条件取得ステップにおいて取得される前記環境条件と類似する環境データを類似環境データとして取得する環境データ取得ステップと、
   前記環境データ取得ステップにおいて取得される前記類似環境データと、前記呼吸速度算出ステップにおいて算出される前記二酸化炭素の交換速度とに基づいて、前記温室内の植物が前記温室内の二酸化炭素を消費する速度を算出する消費速度算出ステップと、
   前記温室内の容積と、前記消費速度算出ステップにおいて算出される前記消費する速度と、前記環境条件取得ステップにおいて取得される前記環境条件のうち前記温室の換気回数とに基づいて、前記温室内に施用される二酸化炭素の施用速度と前記消費する速度との関係を推定する施用速度推定ステップと
   を実行させるための二酸化炭素施用支援プログラム。

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