WO2021140940A1 - 農産物栽培支援装置、農産物栽培システム、および農産物栽培支援方法 - Google Patents

農産物栽培支援装置、農産物栽培システム、および農産物栽培支援方法 Download PDF

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WO2021140940A1
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temperature
carbon dioxide
photosynthetic
cultivation
agricultural product
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PCT/JP2020/048484
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寛 原嶋
栄作 住吉
浩基 緒方
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株式会社大林組
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G7/00—Botany in general
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
    • A01G9/00—Cultivation in receptacles, forcing-frames or greenhouses; Edging for beds, lawn or the like
    • A01G9/24—Devices or systems for heating, ventilating, regulating temperature, illuminating, or watering, in greenhouses, forcing-frames, or the like
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Forestry; Mining
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/10—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in agriculture
    • Y02A40/25—Greenhouse technology, e.g. cooling systems therefor

Definitions

  • the present invention relates to an agricultural product cultivation support device for controlling equipment provided in an agricultural house, an agricultural product cultivation system, and an agricultural product cultivation support method.
  • Agricultural houses for cultivating agricultural products form a cultivation environment different from the natural environment in which the agricultural houses are installed to increase the yield of agricultural products and improve the quality of agricultural products. To do.
  • the blackout curtain installed in the agricultural house regulates the day length and suppresses the temperature rise of the cultivation space by blocking the sunlight from entering the cultivation space.
  • the air conditioner mounted on the agricultural house adjusts the temperature of the cultivation space by supplying the adjusted air to the cultivation space (see, for example, Patent Document 1).
  • the heat ray reflecting film mounted on an agricultural house suppresses the temperature rise of the cultivation space by reflecting the heat ray contained in sunlight, while promoting the growth of agricultural products by transmitting visible light.
  • the carbon dioxide supply device mounted on the agricultural house maintains the carbon dioxide concentration in a range in which photosynthesis of agricultural products is actively carried out by supplying carbon dioxide to the cultivation space (see, for example, Patent Document 2).
  • the technology that enables agricultural products such as cherry tomatoes that are difficult to cultivate in a high temperature environment to be cultivated in a high temperature environment is expected as a means for spreading the agricultural products in a high temperature environment area.
  • the above-mentioned light-shielding curtains, light-shielding devices such as heat ray-reflecting films, air conditioners, and carbon dioxide supply devices are examples of technologies that enable agricultural products to be cultivated in a high temperature environment.
  • the external environment of the place where the agricultural house is installed is different depending on the surrounding topography and latitude of the place, and even the transition with respect to the time is different, so it is suitable for cultivation of agricultural products. There is still room for improvement in terms of realizing the environment with higher accuracy.
  • An object of the present invention is to provide an agricultural product cultivation support device, an agricultural product cultivation system, and an agricultural product cultivation support method that make it possible to realize an environment suitable for cultivation of agricultural products.
  • an agricultural product cultivation support device is provided.
  • the agricultural product cultivation support device is to acquire measured values for a plurality of photosynthetic elements in the cultivation space of the agricultural house, and the plurality of photosynthetic elements are the light intensity and carbon dioxide concentration of the cultivation space adjusted by the adjusting device.
  • it is configured to control the drive of the adjusting device so that the photosynthetic rate rises above the reference value. ..
  • an agricultural product cultivation system in another aspect, includes an agricultural house equipped with an adjusting device configured to adjust each of a plurality of photosynthetic elements including light intensity, carbon dioxide concentration, and temperature of the cultivation space of the agricultural house, and the above-mentioned agricultural product cultivation support. It is equipped with a device.
  • an agricultural product cultivation support method is provided.
  • the agricultural product cultivation support method is to acquire measured values for a plurality of photosynthetic elements in the cultivation space of the agricultural house, and the plurality of photosynthetic elements are the light intensity and carbon dioxide concentration of the cultivation space adjusted by the adjusting device. , And to obtain, to calculate a single photosynthetic rate from the measured values of the plurality of photosynthetic elements, and when the calculated photosynthetic rate is less than the reference value, the photosynthetic rate and the plurality. Based on the correlation model with the photosynthetic element of the above, the drive of the adjusting device is controlled so that the photosynthetic rate rises above the reference value.
  • a single photosynthetic rate is calculated from the measured values of a plurality of photosynthetic elements. Then, based on the correlation model between the photosynthetic rate and the photosynthetic element, the drive of the adjusting device is controlled so that the photosynthetic rate becomes equal to or higher than the reference value. That is, the three parameters of light intensity, temperature, and carbon dioxide concentration are adjusted based on the correlation model so that the photosynthesis rate is equal to or higher than the reference value.
  • the photosynthetic rate of agricultural products is a parameter directly related to the cultivation of agricultural products, it is possible to form an environment suitable for the cultivation of agricultural products if the above-mentioned drive control is performed so that the photosynthetic rate is equal to or higher than the reference value.
  • the three parameters are adjusted based on the correlation model, the effectiveness of setting the photosynthesis rate to the reference value or higher is higher than the adjustment based on empirical rules and the adjustment using a single parameter. Be done.
  • the correlation model may be configured so that the temperature zone for realizing the photosynthesis rate can be calculated from the input value including the carbon dioxide concentration and the photosynthesis rate.
  • the agricultural product cultivation support device inputs the measured value of the carbon dioxide concentration and the reference value of the photosynthesis rate into the correlation model, acquires the temperature zone calculated by the correlation model, and the agricultural house. If the temperature environment realized by the above equipment is not in the calculated temperature range that is suitable for the cultivation environment of agricultural products, the range of temperature environment suitable for the cultivation environment can be expanded by increasing the carbon dioxide concentration. , May be further configured to do.
  • the correlation model may be configured so that the temperature zone for realizing the photosynthesis rate can be calculated from the input value including the carbon dioxide concentration and the photosynthesis rate.
  • the agricultural product cultivation support device inputs the measured value of the carbon dioxide concentration and the reference value of the photosynthesis rate into the correlation model, acquires the temperature zone calculated by the correlation model, and the agricultural house. If the temperature environment realized by the equipment of the above is in the above temperature range where the temperature environment suitable for the cultivation environment of agricultural products is calculated, the temperature is further adjusted while maintaining the carbon dioxide concentration. It may have been done.
  • the timing of supplying carbon dioxide is preferably set. For example, immediately after sunrise, when the carbon dioxide concentration is unlikely to decrease due to dark respiration, it is possible to obtain a temperature or carbon dioxide concentration at which the photosynthetic rate exceeds the reference value. If carbon dioxide is supplied immediately after sunrise, the supply of carbon dioxide can be excessive.
  • the carbon dioxide concentration is increased when the temperature environment suitable for the cultivation environment of agricultural products that can be realized by the equipment of the agricultural house is not in the calculated temperature range, so that the carbon dioxide concentration is also calculated. Since the carbon dioxide concentration is maintained when it is in the temperature range, it is possible to prevent the carbon dioxide concentration from becoming excessive.
  • FIG. 1 shows schematic the agricultural product cultivation system in one Embodiment.
  • the block diagram of the agricultural product cultivation support device of FIG. The graph which shows an example of the correlation model provided in the agricultural product cultivation support apparatus of FIG.
  • An embodiment of an agricultural product cultivation system, an agricultural product cultivation support device, and an agricultural product cultivation support method will be described with reference to FIGS. 1 to 4.
  • An example of an area where an agricultural house of an agricultural product cultivation system is installed is a tropical area near the equator, which requires a higher carbon dioxide concentration than the outside air to promote photosynthesis of agricultural products.
  • An example of the annual average temperature in the area where the agricultural house is installed is 25 ° C. or higher and 30 ° C. or lower, and an example of the annual average maximum temperature is 30 ° C. or higher and 35 ° C. or lower.
  • Examples of agricultural products cultivated in the agricultural product cultivation system are, for example, fruit vegetables including tomatoes, eggplants and cucumbers, fruit vegetables including strawberry, melon and watermelon, and leaf stalk vegetables including cabbage, spinach and lettuce.
  • the agricultural product cultivation system includes an agricultural house 10 and an agricultural product cultivation support device 20.
  • the farm house 10 may be sealed, i.e., substantially completely sealed or semi-sealed.
  • the internal space of the agricultural house 10 is the cultivation space 10S, and the internal environment of the agricultural house 10 is the cultivation environment.
  • the sealed or semi-sealed agricultural house 10 suppresses changes in the cultivation environment due to changes in the external environment. From the viewpoint of easily controlling the cultivation environment to a suitable environment, the agricultural house 10 is preferably sealed.
  • the agricultural house 10 includes a ventilation device 11, a light shielding device 12, a measuring device 13, an air conditioner 14, and a carbon dioxide supply device 15.
  • Each of the light-shielding device 12, the air-conditioning device 14, and the carbon dioxide supply device 15 is an adjusting device 24.
  • the ventilation device 11 includes, for example, a ventilation window located above the cultivation space 10S in the agricultural house 10, and a drive unit for opening and closing the ventilation window.
  • the ventilation performed by the ventilation device 11 is natural ventilation, and while lowering the temperature of the cultivation space 10S, it also lowers the carbon dioxide concentration of the cultivation space 10S. For example, while the temperature of the cultivation space 10S, which becomes 40 ° C. or higher in the daytime, drops to 35 ° C. or lower due to natural ventilation, the carbon dioxide concentration also drops to 400 ppm. Natural ventilation driven by the ventilation device 11 is mainly used when the air conditioner 14 fails.
  • the light-shielding device 12 includes, for example, a light-shielding sheet located above the cultivation space 10S and a drive unit for deploying and storing the light-shielding sheet.
  • the light-shielding sheet provided in the light-shielding device 12 shields heat rays contained in sunlight.
  • the heat ray shielding by the light shielding device 12 may be the absorption of the heat ray or the reflection of the heat ray.
  • the shielding by the shading device 12 is preferably the reflection of heat rays. Shading by the shading device 12 lowers the temperature of the cultivation space 10S, but also lowers the light intensity of the cultivation space 10S.
  • the light transmittance of light having a wavelength of 400 nm or more and 700 nm or less in the light shielding device 12 is high.
  • the air conditioner 14 supplies the adjusted air to the cultivation space 10S to lower the temperature of the cultivation space 10S.
  • the conditioned air lowers the temperature of the cultivation space 10S to a temperature suitable for cultivation of agricultural products.
  • the temperature suitable for cultivating agricultural products is a temperature determined by the agricultural product cultivation support device 20 and is lower than the outside air.
  • the air conditioning by the air conditioner 14 lowers the temperature of the cultivation space 10S while substantially maintaining the light intensity of the cultivation space 10S and the carbon dioxide concentration of the cultivation space 10S.
  • the carbon dioxide supply device 15 supplies carbon dioxide to the cultivation space 10S to increase the carbon dioxide concentration in the cultivation space 10S.
  • the supply of carbon dioxide by the carbon dioxide supply device 15 raises the carbon dioxide concentration in the cultivation space 10S while substantially maintaining the light intensity of the cultivation space 10S and the temperature of the cultivation space 10S.
  • the photosynthetic rate of agricultural products decreases as the temperature rises.
  • the supply of carbon dioxide by the carbon dioxide supply device 15 is effective from the viewpoint of promoting photosynthesis in agricultural products.
  • the measuring device 13 measures the light intensity of the cultivation space 10S, the temperature of the cultivation space 10S, and the carbon dioxide concentration of the cultivation space 10S.
  • Light intensity, temperature, and carbon dioxide concentration are examples of photosynthetic elements that promote photosynthesis in agricultural products. Cultivation of agricultural products is greatly influenced by each photosynthetic element, as well as humidity, watering amount, air volume, and the like.
  • the measuring device 13 may measure humidity, watering amount, air volume, and the like.
  • the measurement result of the measuring device 13 is used for controlling the cultivation environment by the agricultural product cultivation support device 20.
  • the light intensity of the cultivation space 10S indicates the intensity of light having a wavelength of 400 nm or more and 700 nm or less irradiated to a unit area of the cultivation space 10S per unit time, and corresponds to the photosynthetic effective photon flux density. It is desirable that the daytime light intensity is higher than the light compensation point and below the light saturation point. The fact that the light intensity is higher than the light compensation point makes it possible to promote the growth of agricultural products. When the light intensity is below the light saturation point, it is possible to suppress the temperature of the cultivation space 10S from being unnecessarily increased by sunlight, thereby promoting the growth of agricultural products.
  • the agricultural product cultivation support device 20 includes a photosynthesis rate calculation unit 21, a photosynthesis rate control unit 22, and a storage unit 23.
  • the photosynthesis rate calculation unit 21 and the photosynthesis rate control unit 22 are composed of hardware elements used in a computer such as a CPU, RAM, and ROM, and software.
  • the photosynthesis rate calculation unit 21 and the photosynthesis rate control unit 22 are not limited to those that perform all kinds of processing by software.
  • the photosynthesis rate calculation unit 21 and the photosynthesis rate control unit 22 may include an application specific integrated circuit (ASIC), which is dedicated hardware for executing at least a part of various processes.
  • ASIC application specific integrated circuit
  • the photosynthesis rate calculation unit 21 and the photosynthesis rate control unit 22 are one or more dedicated hardware circuits such as an ASIC, a microcomputer that is one or more processors that operate according to software that is a computer program, or a combination thereof. , May be configured as a circuit including.
  • the storage unit 23 stores as a target temperature environment the temperature environment suitable for the cultivation environment of agricultural products among the temperature environments of the cultivation space 10S realized by the equipment of the agricultural house.
  • the target temperature environment is, for example, a temperature at which a photosynthesis rate suitable for cultivation of agricultural products can be obtained, and a temperature or a temperature range in which the power consumption required for temperature adjustment does not become excessive.
  • the target temperature environment is closely related to the carbon dioxide concentration in the cultivation space 10S.
  • the storage unit 23 stores the photosynthetic rate of the agricultural product suitable for cultivation of the agricultural product as a reference value PRi.
  • the reference value PRi of the photosynthesis rate is set to a size that enables sufficient growth of agricultural products.
  • the storage unit 23 may store a plurality of reference values PRi in association with each type of agricultural product.
  • the storage unit 23 stores a plurality of correlation models 23D associated with the types of agricultural products.
  • the correlation model 23D is a model showing the correlation between the photosynthetic rate and the photosynthetic element.
  • the correlation model 23D is a model that outputs a single photosynthetic rate by inputting all photosynthetic elements or a plurality of photosynthetic elements.
  • the correlation model 23D is configured to be able to calculate the temperature or temperature zone for obtaining the photosynthesis rate from the carbon dioxide concentration and the photosynthesis rate.
  • Correlation model 23D is created, for example, based on the Farquhar model, which expresses the photosynthetic rate as a function of three photosynthetic elements, namely, light intensity, temperature, and carbon dioxide concentration, based on reaction kinetics. Further, the correlation model 23D is created based on, for example, a Shakey model in which the rate-determining rate of phosphoric acid, in which the concentration of inorganic phosphoric acid determines the rate of photosynthesis, is incorporated into the Farqua model.
  • the correlation model 23D is, for example, a three-dimensional map created by using the Farquar model or the Shakey model, which shows the relationship between the temperature and the photosynthetic rate for each carbon dioxide concentration, and the light intensity showing the relationship between the temperature and the photosynthetic rate. Includes a 3D map shown for each.
  • Farquhar model photosynthetic rate A [ ⁇ mol / m 2 ⁇ s ] is, Rubisco activity A v [ ⁇ mol / m 2 ⁇ s] and the electron transfer rate A j [ ⁇ mol / m 2 ⁇ s] and the It is calculated by subtracting the mitochondrial respiration rate R d [ ⁇ mol / m 2 ⁇ s] from the smaller value.
  • the electron transfer rate A j is the carbon dioxide partial pressure C, the electron transfer rate element J [ ⁇ mol / m 2 ⁇ s], the carbon dioxide release pressure ⁇ * by photorespiration, and the mitochondrial respiration rate R. Calculated using d.
  • the electron transfer velocity element J has a photon flux density I e [ ⁇ mol / m 2 ⁇ s] and a maximum electron transfer velocity J max [ ⁇ mol / m 2 ⁇ s] at the time of light saturation. Is calculated using.
  • Rubisco activity A v while calculated from the temperature and carbon dioxide concentration of the photosynthetic elements, electron transfer rate A j, the temperature of the photosynthetic elements, carbon dioxide concentration, and the light intensity It is calculated. That is, it can be said that a single photosynthetic rate can be obtained by inputting all three photosynthetic elements into the correlation model 23D. Further, the model Rubisco activity A v and Rubisco activity A v of the electron transfer rate A j is said to dominate, the temperature for obtaining the rate of photosynthesis and enter the carbon dioxide concentration and the photosynthetic rate in the correlation model 23D It can be said that a belt can be obtained.
  • the correlation model 23D has such a three-dimensional map for each light intensity.
  • the photosynthetic rate V draws a mountain-shaped arc showing the maximum value with respect to the temperature T, and has an optimum temperature at which the highest photosynthetic rate V can be obtained.
  • the photosynthetic rate V at each temperature T increases as the carbon dioxide concentration increases. This indicates that even in a high temperature cultivation environment, a photosynthesis rate similar to the photosynthesis rate V in a low temperature cultivation environment can be obtained by increasing the carbon dioxide concentration. However, when the temperature T is too high, even if the carbon dioxide concentration is increased, a photosynthesis rate similar to the photosynthesis rate V in a low temperature cultivation environment cannot be obtained. Further, the degree of increase in the photosynthetic rate V due to the increase in carbon dioxide concentration becomes slower as the carbon dioxide concentration increases.
  • the target temperature environment and the carbon dioxide concentration have a close relationship from the viewpoint of the influence on the photosynthesis rate.
  • the temperature range in which the photosynthesis rate is equal to or higher than the reference value PRi is 17 ° C. or higher and 30 ° C. or lower.
  • the carbon dioxide concentration is 1200 ppm
  • the temperature range in which the photosynthetic rate is equal to or higher than the reference value PRi is 15 ° C. or higher and 42 ° C. or lower, which is wider than when the carbon dioxide concentration is 400 ppm.
  • the temperature range in which a suitable photosynthetic rate can be obtained is also different from each other.
  • the target temperature environment is a temperature environment that satisfies that the photosynthesis rate is equal to or higher than the reference value PRi at each carbon dioxide concentration, for example, in the range of 30 ° C. or higher and 40 ° C. or lower, and is realized by the equipment of the agricultural house. ..
  • the temperature at the boundary on the high temperature side of the temperature zone obtained by applying the photosynthesis rate such as the reference value PRi to the three-dimensional map, that is, the highest temperature is also referred to as the target temperature.
  • the target temperature is 30 ° C.
  • the temperature range in which the photosynthetic rate becomes the reference value PRi is 15 ° C. or higher and 42 ° C. or lower, so that the target temperature is 42 ° C.
  • the target temperature environment when the target temperature environment is in the temperature zone, at least a part of the temperature of the target temperature environment is included in the temperature zone, and when the target temperature environment is not in the temperature zone, the temperature is included in the temperature zone. It is not possible. For example, when the target temperature environment is in the temperature zone, the target temperature in the temperature zone is included in the target temperature environment, and when the target temperature environment is not in the temperature zone, the target temperature is included in the target temperature environment. There is no such thing.
  • the example of the three-dimensional map shown on the right side of FIG. 3 shows the relationship between the temperature T and the photosynthetic rate V when the carbon dioxide concentration is 400 ppm.
  • Curve I1 shows the relationship between the temperature T and the photosynthetic rate V when, for example, the light intensity is 200 ⁇ mol / m 2 ⁇ s.
  • the curve I2 shows the relationship between the temperature T and the photosynthetic rate V at 400 ⁇ mol / m 2 ⁇ s, which is a light intensity higher than that of the curve I1.
  • the curve I3 shows the relationship between the temperature T and the photosynthetic rate V at 800 ⁇ mol / m 2 ⁇ s, which is a light intensity higher than that of the curve I2.
  • Correlation model 23D has such a three-dimensional map for each carbon dioxide concentration.
  • the photosynthetic rate V at each temperature T increases as the light intensity increases. This indicates that even in a high temperature cultivation environment, a photosynthesis rate similar to the photosynthesis rate V in a low temperature cultivation environment can be obtained by increasing the light intensity. However, when the temperature T is too high, even if the light intensity is increased, a photosynthesis rate similar to the photosynthesis rate V in a low temperature cultivation environment cannot be obtained. Further, the degree of increase in the photosynthetic rate V due to the increase in light intensity becomes slower as the light intensity increases.
  • the storage unit 23 targets the concentration of carbon dioxide in the cultivation space 10S that is suitable for the cultivation environment of agricultural products and that the degree of increase in photosynthesis rate due to the increase in carbon dioxide concentration is substantially saturated.
  • the target carbon dioxide concentration may be a value derived from the correlation model 23D, or may be a value obtained from a test or the like conducted in advance.
  • the storage unit 23 may store the humidity suitable for the cultivation environment of the agricultural product as the target humidity range among the humidity in the cultivation space 10S.
  • the target humidity range is a range in which the photosynthetic rate required for cultivation of agricultural products can be obtained, and the power consumption required for adjusting the humidity is not excessive.
  • the storage unit 23 may store as the light-shielding temperature range Tr the range in which the decrease in light intensity due to the drive of the light-shielding device 12 is recognized to be minute among the temperatures in the cultivation space 10S.
  • the light-shielding temperature range Tr is, for example, a range in which light-shielding by driving the light-shielding device 12 rapidly lowers the temperature and gradually lowers the light intensity. That is, the light-shielding temperature range Tr is a range in which the drive of the light-shielding device 12 can be said to be insensitive to the light intensity.
  • the photosynthesis rate calculation unit 21 calculates a single photosynthesis rate using the measured value of light intensity, the measured value of temperature, and the measured value of carbon dioxide concentration, which are the measurement results of the measuring device 13.
  • the photosynthesis rate calculation unit 21 uses the correlation model 23D stored in the storage unit 23 and applies the measured values of all three photosynthesis elements to the correlation model 23D to calculate a single photosynthesis rate. That is, the photosynthesis rate calculation unit 21 inputs the measured values of all three photosynthesis elements into the correlation model 23D, and acquires a single photosynthesis rate calculated by the correlation model 23D.
  • the photosynthesis rate control unit 22 determines whether or not the calculated value PRc of the photosynthesis rate is equal to or greater than the reference value PRi. When the photosynthesis rate control unit 22 determines that the calculated value PRc of the photosynthesis rate is equal to or higher than the reference value PRi, the photosynthesis rate control unit 22 controls the drive of each of the above-mentioned adjusting devices 24 so as to maintain the current cultivation environment. When the photosynthesis rate control unit 22 determines that the calculated value PRc of the photosynthesis rate is less than the reference value PRi, each adjustment is made so that the calculated value PRc rises above the reference value PRi based on the above-mentioned correlation model 23D. Controls the drive of the device 24.
  • the photosynthetic speed control unit 22 executes, for example, control of the drive of each adjusting device 24 as any one of a plurality of control modes. For example, when the photosynthesis rate control unit 22 determines that the calculated value PRc of the photosynthesis rate is less than the reference value PRi, the photosynthesis rate control unit 22 recommends to the user to execute a control mode for increasing the calculated value PRc to the reference value PRi or more. , The recommended control mode may be executed after selection by the user.
  • the control modes executed by the photosynthesis rate control unit 22 are, for example, a maintenance mode, a natural ventilation mode, a shading mode, an air conditioning mode, a carbon dioxide supply mode, a carbon dioxide supply air conditioning mode, and a carbon dioxide supply shading mode.
  • the photosynthesis rate control unit 22 sets the environment of the cultivation space 10S when the calculated value PRc of the photosynthesis rate V in the cultivation space 10S is equal to or higher than the reference value PRi and the humidity of the cultivation space 10S is within the target humidity range.
  • a maintenance mode is recommended for maintenance.
  • the driving state of the shading device 12, the driving state of the air conditioner 14, and the driving state of the carbon dioxide supply device 15 are maintained.
  • the ventilation device 11 is driven to ventilate the cultivation space 10S. Ventilation of the cultivation space 10S makes it possible to reduce the temperature and humidity of the cultivation space 10S, while also reducing the carbon dioxide concentration of the cultivation space 10S. Therefore, the photosynthesis rate control unit 22 calculates a temperature range in which the photosynthesis rate V is equal to or higher than the reference value PRi by using the correlation model 23D when the carbon dioxide concentration is substantially equal to the carbon dioxide concentration in the outside air.
  • the photosynthesis rate control unit 22 determines whether or not there is a target temperature environment in the temperature zone of the cultivation space 10S realized by executing the natural ventilation mode based on the difference between the temperature of the outside air and the temperature of the cultivation space 10S. To estimate. When the photosynthetic speed control unit 22 determines that the target temperature environment is in the temperature range, the photosynthetic speed control unit 22 recommends the natural ventilation mode.
  • the driving state of the ventilation device 11, the driving state of the air conditioner 14, and the driving state of the carbon dioxide supply device 15 are maintained.
  • the light-shielding mode the light-shielding device 12 is driven to lower the temperature of the cultivation space 10S.
  • the temperature is adjusted while maintaining the carbon dioxide concentration.
  • the shading of the cultivation space 10S makes it possible to lower the temperature of the cultivation space 10S, but may lower the light intensity of the cultivation space 10S. Therefore, the photosynthesis rate control unit 22 lowers the temperature of the cultivation space 10S when the calculated value PRc of the photosynthesis rate V in the cultivation space 10S is equal to or higher than the reference value PRi and the temperature is within the shading temperature range.
  • the shading mode is recommended.
  • the air conditioning mode In the air conditioning mode, the driving state of the ventilation device 11, the driving state of the shading device 12, and the driving state of the carbon dioxide supply device 15 are maintained.
  • the air conditioning device 14 In the air conditioning mode, the air conditioning device 14 is driven to lower the temperature of the cultivation space 10S. As a result, in the cultivation space 10S, the temperature is adjusted while maintaining the carbon dioxide concentration.
  • the air conditioning of the cultivation space 10S makes it possible to lower the temperature of the cultivation space 10S and maintain the light intensity of the cultivation space 10S. Therefore, in the photosynthesis rate control unit 22, the calculated value PRc of the photosynthesis rate V in the cultivation space 10S is less than the reference value PRi, and the calculated value PRc is the reference value because the temperature of the cultivation space 10S is in the target temperature environment. When the temperature exceeds PRi, the air conditioning mode is recommended in order to lower the temperature of the cultivation space 10S.
  • the driving state of the ventilation device 11, the driving state of the shading device 12, and the driving state of the air conditioner 14 are maintained.
  • the carbon dioxide supply mode the carbon dioxide supply device 15 is driven to increase the carbon dioxide concentration in the cultivation space 10S. This expands the temperature environment range suitable for the cultivation environment of agricultural products. The increase in carbon dioxide concentration in the cultivation space 10S increases the photosynthetic rate in agricultural products, while the supply of carbon dioxide in an excessive range slows down the increase in photosynthetic rate and emphasizes the increase in power consumption. Therefore, in the photosynthesis rate control unit 22, the calculated value PRc does not exceed the reference value PRi when the temperature of the cultivation space 10S is in the target temperature environment, and the calculated value PRc of the photosynthesis rate V is calculated only by supplying carbon dioxide. When the standard value is PRi or higher, the carbon dioxide supply mode is recommended.
  • the driving state of the ventilation device 11 and the driving state of the air conditioner 14 are maintained.
  • the carbon dioxide supply device 15 is driven to increase the carbon dioxide concentration in the cultivation space 10S.
  • the shading device 12 is driven to lower the temperature of the cultivation space 10S. Increasing the carbon dioxide concentration in the cultivation space 10S and controlling the temperature in the cultivation space 10S so as to be included in the target temperature environment increase the photosynthetic rate. However, the supply of carbon dioxide in an excessive range slows down the increase in photosynthetic rate and makes the increase in power consumption stand out.
  • the shading of the cultivation space 10S makes it possible to lower the temperature of the cultivation space 10S, but may lower the light intensity of the cultivation space 10S. Therefore, the photosynthesis rate control unit 22 sets the temperature zone and the target temperature environment in which the calculated value PRc of the photosynthesis rate V in the cultivation space 10S is less than the reference value PRi and becomes equal to or more than the reference value PRi only by supplying carbon dioxide. Carbon dioxide supply shading mode is recommended when there is a small gap between them.
  • the driving state of the ventilation device 11 and the driving state of the shading device 12 are maintained.
  • the carbon dioxide supply device 15 is driven to increase the carbon dioxide concentration in the cultivation space 10S.
  • the air conditioning device 14 is driven to lower the temperature of the cultivation space 10S. Increasing the carbon dioxide concentration in the cultivation space 10S and maintaining the temperature in the cultivation space 10S within the target temperature environment increase the photosynthetic rate. However, the supply of carbon dioxide in an excessive range and the temperature control slow down the increase in the photosynthetic rate and make the increase in power consumption stand out.
  • the photosynthesis rate control unit 22 sets the temperature zone and the target temperature environment in which the calculated value PRc of the photosynthesis rate V in the cultivation space 10S is less than the reference value PRi and becomes equal to or more than the reference value PRi only by supplying carbon dioxide. Carbon dioxide supply air conditioning mode is recommended when there is a large gap between them.
  • the agricultural product cultivation support method executed by the agricultural product cultivation support device 20 will be described.
  • the cultivation environment becomes substantially stable after a predetermined time of about 1 hour.
  • the agricultural product cultivation support method shown in FIG. 4 is repeatedly executed at intervals of such predetermined time.
  • the agricultural product cultivation support device 20 acquires the measured values of each photosynthetic element from the measuring device 13 (step S11). Next, the agricultural product cultivation support device 20 applies each of the acquired photosynthetic elements to the correlation model 23D to generate a calculated value PRc of the photosynthetic rate V (step S12). Subsequently, the agricultural product cultivation support device 20 determines whether or not the calculated value PRc of the photosynthesis rate V is less than the reference value PRi (step S13). Next, when the agricultural product cultivation support device 20 determines that the calculated value PRc of the photosynthesis rate V is equal to or higher than the reference value PRi, it determines whether or not the measured temperature value is outside the shading temperature range Tr (step S15). ..
  • the agricultural product cultivation support device 20 recommends the maintenance mode and waits (step S21), and ends the agricultural product cultivation support method. Further, if the measured value of the temperature is within the light-shielding temperature range Tr, the agricultural product cultivation support device 20 recommends the light-shielding mode (step S22), and executes the light-shielding mode after the user selects.
  • the agricultural product cultivation support device 20 determines that the calculated value PRc of the photosynthesis rate V is less than the reference value PRi, it first correlates the measured value of light intensity, the measured value of carbon dioxide concentration, and the reference value PRi with the correlation model 23D.
  • the first house temperature zone T1 is calculated by applying to. That is, the agricultural product cultivation support device 20 calculates the temperature zone for obtaining the reference value PRi while maintaining the current light intensity and carbon dioxide concentration as the first house temperature zone T1 (step S14).
  • the agricultural product cultivation support device 20 applies the measured value of the light intensity, the target carbon dioxide concentration, and the reference value PRi to the correlation model 23D to calculate the second house temperature zone T2. That is, the agricultural product cultivation support device 20 calculates the temperature zone for obtaining the reference value PRi while maintaining the current light intensity and setting the carbon dioxide concentration as the target carbon dioxide concentration as the second house temperature zone T2. (Step S16).
  • the agricultural product cultivation support device 20 calculates a temperature range in which the photosynthesis rate V is equal to or higher than the reference value PRi by using the correlation model 23D when the carbon dioxide concentration is substantially equal to the carbon dioxide concentration in the outside air.
  • the photosynthesis rate control unit 22 determines whether or not there is a target temperature environment in the temperature zone of the cultivation space 10S realized by executing the natural ventilation mode, and determines that the target temperature environment is in the temperature zone. If so, select the natural ventilation mode as the recommended control mode.
  • the agricultural product cultivation support device 20 determines that there is no target temperature environment in the temperature zone adjusted by the temperature adjustment in the natural ventilation mode, the first house temperature zone T1, the second house temperature zone T2, and the target temperature environment are used. , Select the recommended control mode (step S17).
  • the agricultural product cultivation support device 20 recommends the air conditioning mode, for example, when the target temperature environment is in the first house temperature zone T1, and executes the air conditioning mode after the user selects the control mode. Further, the agricultural product cultivation support device 20 recommends a carbon dioxide supply mode when, for example, the target temperature environment is not in the first house temperature zone T1 and the target temperature environment is in the second house temperature zone T2, and the carbon dioxide supply mode is recommended by the user. After selecting the control mode, the carbon dioxide supply mode is executed.
  • the agricultural product cultivation support device 20 for example, when the target temperature environment is not in the first house temperature zone T1 and is not in the second house temperature zone T2, there is a gap between the second house temperature zone T2 and the target temperature environment.
  • a carbon dioxide supply shading mode is recommended, depending on whether it is determined to be small.
  • the agricultural product cultivation support device 20 for example, when the target temperature environment is not in the first house temperature zone T1 and is not in the second house temperature zone T2, the agricultural product cultivation support device 20 is located between the second house temperature zone T2 and the target temperature environment.
  • the carbon dioxide supply air conditioning mode is recommended depending on the judgment that the divergence is large.
  • the photosynthetic rate is calculated from the measured values of the photosynthetic elements. Then, based on the correlation model 23D between the photosynthetic element and the photosynthetic rate, the driving of the light-shielding device 12, the air-conditioning device 14, and the carbon dioxide supply device 15 is controlled so that the photosynthetic rate becomes equal to or higher than the reference value. Since the photosynthetic rate of agricultural products is a parameter directly related to the cultivation of agricultural products, it is possible to form an environment suitable for the cultivation of agricultural products if the above-mentioned drive control is performed based on the photosynthetic rate.
  • the carbon dioxide concentration is increased when the first house temperature zone T1 does not have a target temperature environment, and the carbon dioxide concentration is maintained when the first house temperature zone T1 has a target temperature environment. Since it drips, it is possible to prevent the carbon dioxide concentration from becoming excessive.
  • -Correlation model 23D between the photosynthetic element and the photosynthetic rate may include humidity as the photosynthetic element.
  • the agricultural product cultivation support device 20 uses the measured value of humidity by the measuring device 13 for calculating the photosynthesis rate, and reflects the measured value of humidity in the adjustment of the cultivation environment to drive the humidity adjusting device such as a sprinkler. You may control it.
  • the photosynthesis rate control unit 22 is provided with a machine-learned learner, and inputs the degree of deviation between the calculated value PRc of the photosynthesis rate and the reference value PRi, and the light intensity, temperature, and carbon dioxide concentration as inputs to agricultural products.
  • the target values of light intensity, temperature, and carbon dioxide concentration suitable for cultivation may be output, and the drive of each adjusting device 24 may be controlled based on the target values.
  • the learning device included in the photosynthesis rate control unit 22 learns the degree of deviation between the calculated value PRc of the photosynthesis rate and the reference value PRi, and the light intensity, temperature, and carbon dioxide concentration as learning data. .. Then, the learning device provided in the photosynthesis rate control unit 22 determines the light intensity, temperature, and carbon dioxide concentration in which the deviation between the calculated value PRc of the photosynthesis rate and the reference value PRi is small and the power consumption of the agricultural house is low. Learn as teacher data.

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Abstract

農産物栽培支援装置は、農業ハウスの栽培空間の複数の光合成要素について測定値を取得する。前記複数の光合成要素は、調整装置によって調整される前記栽培空間の光強度、二酸化炭素濃度、および温度を含む。農産物栽培支援装置は、前記複数の光合成要素の測定値から単一の光合成速度を算出し、算出した前記光合成速度が基準値未満であると判定することに応じて、前記光合成速度と前記複数の光合成要素との相関モデルに基づいて、前記光合成速度が前記基準値以上に上昇するように、前記調整装置の駆動を制御する。

Description

農産物栽培支援装置、農産物栽培システム、および農産物栽培支援方法
　本発明は、農業ハウスが備える設備を制御する農産物栽培支援装置、農産物栽培システム、および農産物栽培支援方法に関する。
　農産物を栽培するための農業ハウス（例えば、ポリトンネル、ポリハウス）は、農業ハウスが設置された自然環境とは異なる栽培環境を形成して、農産物の収穫量を高めたり、農産物の品質を高めたりする。
　例えば、農業ハウスに搭載される遮光カーテンは、太陽光が栽培空間に入ることを遮ることによって、日長を調整したり、栽培空間の温度上昇を抑制したりする。農業ハウスに搭載される空調装置は、栽培空間に調整された空気を供給することによって栽培空間の温度を調整する（例えば、特許文献１を参照）。
　例えば、農業ハウスに搭載される熱線反射フィルムは、太陽光に含まれる熱線を反射することによって栽培空間の温度上昇を抑制する一方で、可視光を透過することによって農産物の生育を促す。農業ハウスに搭載される二酸化炭素供給装置は、栽培空間に二酸化炭素を供給することによって、農産物の光合成が活発に行われる範囲に二酸化炭素濃度を維持する（例えば、特許文献２を参照）。
特開２０１４－１０３８５６号公報 特開２０１７－１５３４７５号公報
　ミニトマトなど高温度環境下での栽培が困難である農産物を高温度環境下で栽培可能にする技術は、当該農産物を高温度環境地域に普及するための手段として期待されている。上述した遮光カーテン、熱線反射フィルムなどの遮光装置、空調装置、および二酸化炭素供給装置は、農産物を高温度環境下で栽培可能にする技術の例である。しかしながら、農業ハウスが設置される場所の外部環境は、その場所の周辺地形や緯度などによって区々であることは当然のこと、時刻に対する推移でさえも区々であるから、農産物の栽培に適した環境をより高い精度の下で実現する観点において、依然として、改善の余地を残している。
　本発明の目的は、農産物の栽培に適した環境を実現可能にした農産物栽培支援装置、農産物栽培システム、および農産物栽培支援方法を提供することである。
　一態様では、農産物栽培支援装置を提供する。農産物栽培支援装置は、農業ハウスの栽培空間の複数の光合成要素について測定値を取得することであって、前記複数の光合成要素は、調整装置によって調整される前記栽培空間の光強度、二酸化炭素濃度、および温度を含む、取得することと、前記複数の光合成要素の測定値から単一の光合成速度を算出することと、算出した前記光合成速度が基準値未満であると判定することに応じて、前記光合成速度と前記複数の光合成要素との相関モデルに基づいて、前記光合成速度が前記基準値以上に上昇する
ように、前記調整装置の駆動を制御することと、を行うように構成されている。
　別の態様では、農産物栽培システムを提供する。農産物栽培システムは、農業ハウスの栽培空間の光強度、二酸化炭素濃度、および温度を含む複数の光合成要素の各々を調整するように構成されている調整装置を備えた農業ハウスと、上記農産物栽培支援装置と、を備える。
　さらに別の態様では、農産物栽培支援方法を提供する。農産物栽培支援方法は、農業ハウスの栽培空間の複数の光合成要素について測定値を取得することであって、前記複数の光合成要素は、調整装置によって調整される前記栽培空間の光強度、二酸化炭素濃度、および温度を含む、取得することと、前記複数の光合成要素の測定値から単一の光合成速度を算出することと、算出した前記光合成速度が基準値未満であるとき、前記光合成速度と前記複数の光合成要素との相関モデルに基づいて、前記光合成速度が前記基準値以上に上昇するように、前記調整装置の駆動を制御することと、を備える。
　上記各構成によれば、複数の光合成要素の測定値から単一の光合成速度が算出される。そして、光合成速度と光合成要素との相関モデルに基づいて、光合成速度が基準値以上になるように、調整装置の駆動が制御される。すなわち、光合成速度が基準値以上になるように、光強度、温度、および二酸化炭素濃度の３つのパラメータは、相関モデルに基づいて調整される。農産物の光合成速度とは、農産物の栽培に直接関与するパラメータであるから、光合成速度を基準値以上とする上記駆動の制御であれば、農産物の栽培に好適な環境を形成することができる。この際、相関モデルに基づいて、３つのパラメータが調整されるため、経験則などに基づく調整、および単一のパラメータによる調整と比べて、光合成速度を基準値以上とすることの実効性が高められる。
　前記相関モデルは、二酸化炭素濃度と光合成速度とを含む入力値から、当該光合成速度を実現するための温度帯を算出可能に構成されていてもよい。前記農産物栽培支援装置は、前記二酸化炭素濃度の前記測定値と前記光合成速度の前記基準値とを前記相関モデルに入力し、前記相関モデルにより算出された温度帯を取得することと、前記農業ハウスの設備によって実現される温度環境であって農産物の栽培環境に適した温度環境が算出された前記温度帯にない場合、二酸化炭素濃度を高めることによって栽培環境に適した温度環境範囲を広げることと、を行うようにさらに構成されていてもよい。
　前記相関モデルは、二酸化炭素濃度と光合成速度とを含む入力値から、当該光合成速度を実現するための温度帯を算出可能に構成されていてもよい。前記農産物栽培支援装置は、前記二酸化炭素濃度の前記測定値と前記光合成速度の前記基準値とを前記相関モデルに入力し、前記相関モデルにより算出された温度帯を取得することと、前記農業ハウスの設備によって実現される温度環境であって農産物の栽培環境に適した温度環境が算出された前記温度帯にある場合、二酸化炭素濃度を保ちながら温度を調整することと、を行うようにさらに構成されていてもよい。
　上記それぞれの相関モデルでは、二酸化炭素の供給を行うタイミングが好適に設定される。例えば、二酸化炭素濃度が暗呼吸によって低下しにくい日の出直後では、光合成速度が基準値以上となる温度や二酸化炭素濃度を得られる可能性がある。こうした日の出直後から二酸化炭素を供給するとなると、二酸化炭素の供給が過剰になり得る。この点、上記それぞれの相関モデルでは、農業ハウスの設備によって実現され得る農産物の栽培環境に適した温度環境が算出された温度帯にない場合に二酸化炭素濃度が高められるため、また、算出された温度帯にある場合に二酸化炭素濃度が保たれるため、二酸化炭素濃度が過剰になることが抑えられる。
一実施形態における農産物栽培システムを概略的に示す図。 図１の農産物栽培支援装置のブロック図。 図１の農産物栽培支援装置が備える相関モデルの一例を示すグラフ。 一実施形態における農産物栽培支援方法での処理のフローチャート。
　図１から図４を参照して、農産物栽培システム、農産物栽培支援装置、および、農産物栽培支援方法の一実施形態を説明する。なお、農産物栽培システムの農業ハウスが設置される地域の一例は、赤道付近の熱帯地域であり、農産物の光合成を促すために外気よりも高い二酸化炭素濃度を要する地域である。農業ハウスが設置される地域における年間平均気温の一例は、２５℃以上３０℃以下であり、年間平均最高気温の一例は、３０℃以上３５℃以下である。農産物栽培システムで栽培される農産物の一例は、例えばトマト、なす、きゅうりを含む果菜類、いちご、メロン、すいかを含む果実的野菜、キャベツ、ほうれんそう、レタスを含む葉茎菜類である。
　図１が示すように、農産物栽培システムは、農業ハウス１０と農産物栽培支援装置２０とを備える。農業ハウス１０は、密封されていてもよい、すなわち、実質的に完全に密封されていてもよいし、半密封されていてもよい。農業ハウス１０の内部空間は、栽培空間１０Ｓであり、農業ハウス１０の内部環境は、栽培環境である。密封または半密封された農業ハウス１０は、外部環境の変化に伴って栽培環境が変化することを抑える。栽培環境を好適な環境に制御しやすい観点において、農業ハウス１０は密封されていることが好ましい。
　農業ハウス１０は、換気装置１１、遮光装置１２、測定装置１３、空調装置１４、および二酸化炭素供給装置１５を備える。遮光装置１２、空調装置１４、および二酸化炭素供給装置１５の各々は、調整装置２４である。
　換気装置１１は、例えば、農業ハウス１０における栽培空間１０Ｓの上方に位置する換気窓と、換気窓を開閉する駆動部とを備える。換気装置１１が行う換気は、自然換気であり、栽培空間１０Ｓの温度を下げる一方で、栽培空間１０Ｓの二酸化炭素濃度も下げてしまう。例えば、日中では４０℃以上になる栽培空間１０Ｓの温度が自然換気によって３５℃以下に下がる一方で、二酸化炭素濃度も４００ｐｐｍに下がってしまう。換気装置１１の駆動による自然換気は、主に、空調装置１４の故障時などに用いられる。
　遮光装置１２は、例えば、栽培空間１０Ｓの上方に位置する遮光シートと、遮光シートの展開と収納とを行う駆動部とを備える。遮光装置１２が備える遮光シートは、太陽光に含まれる熱線を遮蔽する。遮光装置１２による熱線の遮蔽は、熱線の吸収でもよいし、熱線の反射でもよい。栽培空間１０Ｓの温度が好適な温度に制御しやすい観点において、遮光装置１２による遮蔽は、熱線の反射であることが好ましい。遮光装置１２による遮光は、栽培空間１０Ｓの温度を下げる一方で、栽培空間１０Ｓの光強度も下げてしまう。４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長を有する光は、農産物に光合成を促すから、遮光装置１２における４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長の光の透過率は、高いことが好ましい。
　空調装置１４は、調整された空気を栽培空間１０Ｓに供給して栽培空間１０Ｓの温度を下げる。調整された空気は、栽培空間１０Ｓの温度を農産物の栽培に適した温度に下げる。農産物の栽培に適した温度は、農産物栽培支援装置２０によって定められる温度であって、外気よりも低い温度である。空調装置１４による空調は、栽培空間１０Ｓの光強度、および栽培空間１０Ｓの二酸化炭素濃度をほぼ維持した状態で、栽培空間１０Ｓの温度を下げる。
　二酸化炭素供給装置１５は、二酸化炭素を栽培空間１０Ｓに供給して栽培空間１０Ｓの二酸化炭素濃度を高める。二酸化炭素供給装置１５による二酸化炭素の供給は、栽培空間１０Ｓの光強度、および栽培空間１０Ｓの温度をほぼ維持した状態で、栽培空間１０Ｓの二酸化炭素濃度を上げる。３０℃以上の栽培環境では、温度の上昇に伴って、農産物の光合成速度が下がってしまう。３０℃以上の栽培環境では、農産物に光合成を促す観点において、二酸化炭素供給装置１５による二酸化炭素の供給が有効である。
　測定装置１３は、栽培空間１０Ｓの光強度、栽培空間１０Ｓの温度、および栽培空間１０Ｓの二酸化炭素濃度を測定する。光強度、温度、および二酸化炭素濃度の各々は、農産物に光合成を促す要素である光合成要素の一例である。農産物の栽培は、各光合成要素に大きく影響されると共に、湿度、散水量、風量などにも影響される。測定装置１３は、各光合成要素の測定に加えて、湿度、散水量、風量などを測定してもよい。測定装置１３の測定結果は、農産物栽培支援装置２０による栽培環境の制御に用いられる。
　栽培空間１０Ｓの光強度は、栽培空間１０Ｓの単位面積に単位時間あたりに照射される４００ｎｍ以上７００ｎｍ以下の波長を有した光の強度を示し、光合成有効光量子束密度に相当する。日中の光強度は、光補償点よりも高く光飽和点以下であることが望ましい。光強度が光補償点よりも高いことは、農産物の成長を促すことを可能とする。光強度が光飽和点以下であることは、栽培空間１０Ｓの温度が日射によって不要に高まることを抑制し、それによって農産物の成長を促すことを可能にする。
　図２が示すように、農産物栽培支援装置２０は、光合成速度算出部２１、光合成速度制御部２２、および記憶部２３を備える。光合成速度算出部２１、および光合成速度制御部２２は、例えばＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭなどのコンピュータに用いられるハードウェア要素、および、ソフトウェアによって構成される。光合成速度算出部２１、および光合成速度制御部２２は、各種の処理を全てソフトウェアで処理するものに限らない。例えば、光合成速度算出部２１、および光合成速度制御部２２は、各種の処理のうちの少なくとも一部の処理を実行する専用のハードウェアである特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）を備えてもよい。光合成速度算出部２１、および光合成速度制御部２２は、ＡＳＩＣなどの１つ以上の専用のハードウェア回路、コンピュータプログラムであるソフトウェアに従って動作する１つ以上のプロセッサであるマイクロコンピュータ、あるいは、これらの組み合わせ、を含む回路として構成してもよい。
　記憶部２３は、農業ハウスの設備によって実現される栽培空間１０Ｓの温度環境のうち農産物の栽培環境に適した温度環境を、目標温度環境として記憶する。目標温度環境は、例えば、農産物の栽培に適した光合成速度が得られる温度であって、かつ、温度の調整に要する消費電力量が過大とならない温度、または温度範囲である。目標温度環境は、栽培空間１０Ｓの二酸化炭素濃度と密接な関係を有する。
　記憶部２３は、農産物の栽培に適した当該農産物の光合成速度を、基準値ＰＲｉとして記憶する。光合成速度の基準値ＰＲｉは、農産物を十分に生育させることを可能とする大きさに設定される。記憶部２３は、農産物の種類に各々対応付けて複数の基準値ＰＲｉを記憶してもよい。
　記憶部２３は、農産物の種類に対応付けられた複数の相関モデル２３Ｄを記憶する。相関モデル２３Ｄは、光合成速度と光合成要素との相関を示すモデルである。相関モデル２３Ｄは、全ての光合成要素または複数の光合成要素を入力として単一の光合成速度を出力するモデルである。本実施形態では、相関モデル２３Ｄは、二酸化炭素濃度と光合成速度とから当該光合成速度を得るための温度または温度帯を算出可能に構成されている。
　相関モデル２３Ｄは、例えば、反応速度論に基づいて３つの光合成要素、すなわち、光強度、温度、および二酸化炭素濃度の関数として光合成速度を表現したＦａｒｑｕｈａｒモデルに基づいて作成される。また、相関モデル２３Ｄは、例えば、無機リン酸の濃度が光合成速度を律速するリン酸律速をＦａｒｑｕｈａｒモデルに組み込んだＳｈａｒｋｅｙモデルに基づいて作成される。また、相関モデル２３Ｄは、例えば、ＦａｒｑｕｈａｒモデルやＳｈａｒｋｅｙモデルを用いて作成された、温度と光合成速度との関係を二酸化炭素濃度ごとに示す三次元マップ、および温度と光合成速度との関係を光強度ごとに示す三次元マップを含む。
　相関モデル２３Ｄに前記３つの光合成要素全てを入力して単一の光合成速度が得られることをＦａｒｑｕｈａｒモデルを用いて以下に説明する。式１が示すように、Ｆａｒｑｕｈａｒモデル光合成速度Ａ［μｍｏｌ／ｍ２・ｓ］は、Ｒｕｂｉｓｃｏ活性Ａｖ［μｍｏｌ／ｍ２・ｓ］と電子伝達速度Ａｊ［μｍｏｌ／ｍ２・ｓ］とのうちの小さい方の値から、ミトコンドリア呼吸速度Ｒｄ［μｍｏｌ／ｍ２・ｓ］を差し引くことによって算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
 　Ｒｕｂｉｓｃｏ活性Ａｖは、式２が示すように、カルボキシル化反応の最大速度Ｖｃｍａｘ［μｍｏｌ／ｍ２・ｓ］と、二酸化炭素分圧Ｃ［Ｐａ］と、光呼吸による二酸化炭素放出圧Γ＊［Ｐａ］を用いたミカエリス－メンテン式によって算出される。なお、二酸化炭素放出圧Γ＊は、式３が示すように、葉温として温度Ｔ［℃］を用いて算出される。ミカエリス定数Ｋｏとミカエリス定数Ｋｃとは、式４および式５が示すように、これもまた温度Ｔを用いて算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 　電子伝達速度Ａｊは、式６が示すように、二酸化炭素分圧Ｃ、電子伝達速度要素Ｊ［μｍｏｌ／ｍ２・ｓ］と、光呼吸による二酸化炭素放出圧Γ＊と、ミトコンドリア呼吸速度Ｒｄとを用いて算出される。なお、電子伝達速度要素Ｊは、式７が示すように、光量子束密度Ｉｅ［μｍｏｌ／ｍ２・ｓ］と、光飽和時の最大電子伝達速度Ｊｍａｘ［μｍｏｌ／ｍ２・ｓ］とを用いて算出される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
 　このように、Ｒｕｂｉｓｃｏ活性Ａｖは、光合成要素のうちの温度と二酸化炭素濃度とから算出される一方で、電子伝達速度Ａｊは、光合成要素のうちの温度、二酸化炭素濃度、および光強度から算出される。すなわち、相関モデル２３Ｄに３つの光合成要素全てを入力して単一の光合成速度が得られるといえる。また、Ｒｕｂｉｓｃｏ活性Ａｖと電子伝達速度ＡｊとのうちＲｕｂｉｓｃｏ活性Ａｖが支配的といえるモデルでは、相関モデル２３Ｄに二酸化炭素濃度と光合成速度とを入力して当該光合成速度を得るための温度帯がえられるといえる。
　図３を参照して、相関モデル２３Ｄを三次元マップに具体化した２つの例を説明する。
　図３の左側に示す三次元マップの例は、光強度が５００μｍｏｌ／ｍ２・ｓであるときの温度Ｔと光合成速度Ｖとの関係を示す。曲線Ｃ１は、例えば二酸化炭素濃度が外気とほぼ等しい４００ｐｐｍであるときの温度Ｔと光合成速度Ｖとの関係を示す。曲線Ｃ２は、曲線Ｃ１よりも高い二酸化炭素濃度である８００ｐｐｍでの温度Ｔと光合成速度Ｖとの関係を示す。曲線Ｃ３は、曲線Ｃ２よりもさらに高い二酸化炭素濃度である１２００ｐｐｍでの温度Ｔと光合成速度Ｖとの関係を示す。相関モデル２３Ｄは、こうした三次元マップを光強度ごとに有する。
　曲線Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３が示すように、光合成速度Ｖは、温度Ｔに対して最大値を示す山型の弧を描き、最も高い光合成速度Ｖが得られる最適な温度を有する。各温度Ｔの光合成速度Ｖは、二酸化炭素濃度が高いほど高い。これは、高温の栽培環境であっても、二酸化炭素濃度を高めることによって、低温の栽培環境での光合成速度Ｖと同じような光合成速度を得られることを示す。ただし、温度Ｔが高すぎる場合には、二酸化炭素濃度を高めたとしても、低温の栽培環境での光合成速度Ｖと同じような光合成速度は得られない。また、二酸化炭素濃度の上昇による光合成速度Ｖの上昇度合いは、二酸化炭素濃度が高まるほど緩やかになる。
　また、上述したように、目標温度環境と二酸化炭素濃度とは、光合成速度に与える影響の観点において、密接な関係を有している。三次元マップの例が示すように、二酸化炭素濃度が４００ｐｐｍであるとき、光合成速度が基準値ＰＲｉ以上となる温度帯は、１７℃以上３０℃以下である。一方、二酸化炭素濃度が１２００ｐｐｍであるとき、光合成速度が基準値ＰＲｉ以上となる温度帯は、１５℃以上４２℃以下であって、二酸化炭素濃度が４００ｐｐｍであるときよりも広がる。このように、二酸化炭素濃度が互いに異なる栽培環境においては、好適な光合成速度が得られる温度の範囲も互いに異なる。目標温度環境は、例えば３０℃以上４０℃以下の範囲のように、各二酸化炭素濃度において光合成速度が基準値ＰＲｉ以上となることを満たし、かつ、農業ハウスの設備によって実現される温度環境である。
　なお、基準値ＰＲｉなどの光合成速度を三次元マップに適用して得られる温度帯のうち高温側の境界の温度、すなわち、最も高い温度を対象温度ともいう。例えば、上記三次元マップの例において、二酸化炭素濃度が４００ｐｐｍであるとき、光合成速度が基準値ＰＲｉとなる温度帯は１７℃以上３０℃以下であるので、対象温度は３０℃である。また、二酸化炭素濃度が１２００ｐｐｍであるとき、光合成速度が基準値ＰＲｉとなる温度帯は１５℃以上４２℃以下であるので、対象温度は４２℃である。また、目標温度環境が温度帯にあるとは、目標温度環境の少なくとも一部の温度が温度帯に含まれることであり、目標温度環境が温度帯にないとは、当該温度が温度帯に含まれないことである。例えば、目標温度環境が温度帯にあるとは、温度帯における対象温度が目標温度環境に含まれることであり、目標温度環境が温度帯にないとは、当該対象温度が目標温度環境に含まれないことである。
　図３の右側に示す三次元マップの例は、二酸化炭素濃度が４００ｐｐｍであるときの温度Ｔと光合成速度Ｖとの関係を示す。曲線Ｉ１は、例えば光強度が２００μｍｏｌ／ｍ２・ｓであるときの温度Ｔと光合成速度Ｖとの関係を示す。曲線Ｉ２は、曲線Ｉ１よりも高い光強度である４００μｍｏｌ／ｍ２・ｓでの温度Ｔと光合成速度Ｖとの関係を示す。曲線Ｉ３は、曲線Ｉ２よりも高い光強度である８００μｍｏｌ／ｍ２・ｓでの温度Ｔと光合成速度Ｖとの関係を示す。相関モデル２３Ｄは、こうした三次元マップを二酸化炭素濃度ごとに有する。
　曲線Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３が示すように、各温度Ｔの光合成速度Ｖは、光強度が高いほど高い。これは、高温の栽培環境であっても、光強度を高めることによって、低温の栽培環境での光合成速度Ｖと同じような光合成速度を得られることを示す。ただし、温度Ｔが高すぎる場合には、光強度を高めたとしても、低温の栽培環境での光合成速度Ｖと同じような光合成速度は得られない。また、光強度の上昇による光合成速度Ｖの上昇度合いは、光強度が高まるほど緩やかになる。
　なお、記憶部２３は、栽培空間１０Ｓにおける二酸化炭素濃度のうち、農産物の栽培環境に適した濃度であって、かつ、二酸化炭素濃度の上昇による光合成速度の上昇度合いがほぼ飽和する濃度を、目標二酸化炭素濃度として記憶する。目標二酸化炭素濃度は、相関モデル２３Ｄから導き出される値であってもよいし、予め実施される試験などから得られる値であってもよい。
　また、記憶部２３は、栽培空間１０Ｓにおける湿度のうち、農産物の栽培環境に適した湿度を目標湿度範囲として記憶してもよい。目標湿度範囲は、農産物の栽培に要する光合成速度が得られる範囲であって、かつ、湿度の調整に要する消費電力量が過大とならない範囲である。
　また、記憶部２３は、栽培空間１０Ｓにおける温度のうち、遮光装置１２の駆動による光強度の低下が微小であると認められる範囲を遮光温度範囲Ｔｒとして記憶してもよい。遮光温度範囲Ｔｒは、例えば、遮光装置１２の駆動による遮光が、温度を急激に低下させる範囲であって、かつ、光強度を緩やかに低下させる範囲である。すなわち、遮光温度範囲Ｔｒは、遮光装置１２の駆動が光強度に対して不感帯ともいえる範囲である。
　図２に戻り、光合成速度算出部２１は、測定装置１３による測定結果である光強度の測定値、温度の測定値、および二酸化炭素濃度の測定値を用いて単一の光合成速度を算出する。光合成速度算出部２１は、記憶部２３に記憶された相関モデル２３Ｄを用い、３つの光合成要素全ての測定値を相関モデル２３Ｄに適用して単一の光合成速度を算出する。すなわち、光合成速度算出部２１は、３つの光合成要素全ての測定値を相関モデル２３Ｄに入力し、相関モデル２３Ｄにより算出された単一の光合成速度を取得する。
　光合成速度制御部２２は、光合成速度の算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ以上であるか否かを判定する。光合成速度制御部２２は、光合成速度の算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ以上であると判定したとき、現在の栽培環境を維持するように、上述した各調整装置２４の駆動を制御する。光合成速度制御部２２は、光合成速度の算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ未満であると判定したとき、上述した相関モデル２３Ｄに基づいて、算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ以上に上昇するように、各調整装置２４の駆動を制御する。
　光合成速度制御部２２は、例えば、各調整装置２４の駆動の制御を複数の制御モードのいずれか１つとして実行する。光合成速度制御部２２は、例えば、光合成速度の算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ未満であると判定したとき、算出値ＰＲｃを基準値ＰＲｉ以上に上昇させるための制御モードの実行を利用者に推奨し、利用者による選択を経て、推奨した制御モードを実行してもよい。
　光合成速度制御部２２が実行する制御モードは、例えば、維持モード、自然換気モード、遮光モード、空調モード、二酸化炭素供給モード、二酸化炭素供給空調モード、および二酸化炭素供給遮光モードである。
　維持モードでは、換気装置１１の駆動状態、遮光装置１２の駆動状態、空調装置１４の駆動状態、および二酸化炭素供給装置１５の駆動状態が維持される。光合成速度制御部２２は、栽培空間１０Ｓにおける光合成速度Ｖの算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ以上であって、かつ、栽培空間１０Ｓの湿度が目標湿度範囲内であるときに、栽培空間１０Ｓの環境を維持するための維持モードを推奨する。
　自然換気モードでは、遮光装置１２の駆動状態、空調装置１４の駆動状態、および二酸化炭素供給装置１５の駆動状態が維持される。自然換気モードでは、換気装置１１が駆動されて、栽培空間１０Ｓが換気される。栽培空間１０Ｓの換気は、栽培空間１０Ｓの温度および湿度を下げることを可能にする一方で、栽培空間１０Ｓの二酸化炭素濃度も下げる。そこで、光合成速度制御部２２は、二酸化炭素濃度が外気の二酸化炭素濃度とほぼ等しいときの相関モデル２３Ｄを用いて、光合成速度Ｖが基準値ＰＲｉ以上となる温度帯を算出する。光合成速度制御部２２は、自然換気モードを実行することによって実現される栽培空間１０Ｓの温度帯に目標温度環境があるか否かを、外気の温度と栽培空間１０Ｓの温度との差などに基づいて推定する。光合成速度制御部２２は、目標温度環境が温度帯にあると判定した場合には、自然換気モードを推奨する。
　遮光モードでは、換気装置１１の駆動状態、空調装置１４の駆動状態、および二酸化炭素供給装置１５の駆動状態が維持される。遮光モードでは、遮光装置１２が駆動されて、栽培空間１０Ｓの温度が下げられる。これによって、栽培空間１０Ｓでは、二酸化炭素濃度が保たれながら温度が調整される。栽培空間１０Ｓの遮光は、栽培空間１０Ｓの温度を下げることを可能にする一方で、栽培空間１０Ｓの光強度を下げる可能性がある。そこで、光合成速度制御部２２は、栽培空間１０Ｓにおける光合成速度Ｖの算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ以上であって、かつ、温度が遮光温度範囲内であるときに、栽培空間１０Ｓの温度を下げるために、遮光モードを推奨する。
　空調モードでは、換気装置１１の駆動状態、遮光装置１２の駆動状態、および二酸化炭素供給装置１５の駆動状態が維持される。空調モードでは、空調装置１４が駆動されて、栽培空間１０Ｓの温度が下げられる。これによって、栽培空間１０Ｓでは、二酸化炭素濃度が保たれながら温度が調整される。栽培空間１０Ｓの空調は、栽培空間１０Ｓの温度を下げることを可能にすると共に、栽培空間１０Ｓの光強度を保つことを可能にする。そこで、光合成速度制御部２２は、栽培空間１０Ｓにおける光合成速度Ｖの算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ未満であって、かつ、栽培空間１０Ｓの温度が目標温度環境にあることによって算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ以上となるとき、栽培空間１０Ｓの温度を下げるために、空調モードを推奨する。
　二酸化炭素供給モードでは、換気装置１１の駆動状態、遮光装置１２の駆動状態、および空調装置１４の駆動状態が維持される。二酸化炭素供給モードでは、二酸化炭素供給装置１５が駆動されて、栽培空間１０Ｓの二酸化炭素濃度が高められる。これによって、農産物の栽培環境に適した温度環境範囲が広げられる。栽培空間１０Ｓにおける二酸化炭素濃度の上昇は、農産物における光合成速度を高める一方で、過剰な範囲での二酸化炭素の供給は、光合成速度の上昇を鈍化させて消費電力量の上昇を際立たせる。そこで、光合成速度制御部２２は、栽培空間１０Ｓの温度が目標温度環境にあることでは算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ以上とならず、かつ、二酸化炭素の供給のみによって光合成速度Ｖの算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ以上となるとき、二酸化炭素供給モードを推奨する。
　二酸化炭素供給遮光モードでは、換気装置１１の駆動状態、および空調装置１４の駆動状態が維持される。二酸化炭素供給遮光モードでは、二酸化炭素供給装置１５が駆動されて、栽培空間１０Ｓの二酸化炭素濃度が高められる。さらに、二酸化炭素供給遮光モードでは、遮光装置１２が駆動されて、栽培空間１０Ｓの温度が下げられる。栽培空間１０Ｓにおける二酸化炭素濃度を上昇させること、および栽培空間１０Ｓにおける温度を目標温度環境に含まれるよう制御することは、光合成速度を高める。ただし、過剰な範囲での二酸化炭素の供給は、光合成速度の上昇を鈍化させて、消費電力量の上昇を際立たせる。また、栽培空間１０Ｓの遮光は、栽培空間１０Ｓの温度を下げることを可能にする一方で、栽培空間１０Ｓの光強度を下げる可能性がある。そこで、光合成速度制御部２２は、栽培空間１０Ｓにおける光合成速度Ｖの算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ未満であり、かつ、二酸化炭素の供給のみで基準値ＰＲｉ以上となる温度帯と目標温度環境との間に小さい乖離が生じるとき、二酸化炭素供給遮光モードを推奨する。
　二酸化炭素供給空調モードでは、換気装置１１の駆動状態、および遮光装置１２の駆動状態が維持される。二酸化炭素供給空調モードでは、二酸化炭素供給装置１５が駆動されて、栽培空間１０Ｓの二酸化炭素濃度が高められる。さらに、二酸化炭素供給空調モードでは、空調装置１４が駆動されて、栽培空間１０Ｓの温度が下げられる。栽培空間１０Ｓにおける二酸化炭素濃度の上昇、および栽培空間１０Ｓにおける温度の目標温度環境内の維持は、光合成速度を高める。ただし、過剰な範囲での二酸化炭素の供給、および温調は、光合成速度の上昇を鈍化させて、消費電力量の上昇を際立たせる。そこで、光合成速度制御部２２は、栽培空間１０Ｓにおける光合成速度Ｖの算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ未満であり、かつ、二酸化炭素の供給のみで基準値ＰＲｉ以上となる温度帯と目標温度環境との間に大きい乖離が生じるとき、二酸化炭素供給空調モードを推奨する。
　［作用］
　図４を参照して、農産物栽培支援装置２０が実行する農産物栽培支援方法について説明する。なお、上述した制御モードの変更に伴って栽培環境が変更された場合、１時間程度の所定時間後に栽培環境はおよそ安定する。図４に示す農産物栽培支援方法は、こうした所定時間の間隔を空けて、繰り返し実行される。
　まず、農産物栽培支援装置２０は、各光合成要素の測定値を測定装置１３から取得する（ステップＳ１１）。次いで、農産物栽培支援装置２０は、取得された各光合成要素を相関モデル２３Ｄに適用して、光合成速度Ｖの算出値ＰＲｃを生成する（ステップＳ１２）。続いて、農産物栽培支援装置２０は、光合成速度Ｖの算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ未満であるか否かを判定する（ステップＳ１３）。次に、農産物栽培支援装置２０は、光合成速度Ｖの算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ以上であると判定すると、温度の測定値が遮光温度範囲Ｔｒ外であるか否かを判定する（ステップＳ１５）。農産物栽培支援装置２０は、温度の測定値が遮光温度範囲Ｔｒ外であれば、維持モードを推奨して待機し（ステップＳ２１）、農産物栽培支援方法を終了する。また、農産物栽培支援装置２０は、温度の測定値が遮光温度範囲Ｔｒ内であれば、遮光モードを推奨し（ステップＳ２２）、利用者の選択を経て遮光モードを実行する。
　一方、農産物栽培支援装置２０は、光合成速度Ｖの算出値ＰＲｃが基準値ＰＲｉ未満であると判定すると、まず、光強度の測定値、二酸化炭素濃度の測定値、および基準値ＰＲｉを相関モデル２３Ｄに適用して、第１ハウス温度帯Ｔ１を算出する。すなわち、農産物栽培支援装置２０は、現在の光強度と二酸化炭素濃度とを維持した状態で基準値ＰＲｉを得るための温度帯を、第１ハウス温度帯Ｔ１として算出する（ステップＳ１４）。
　次いで、農産物栽培支援装置２０は、光強度の測定値、目標二酸化炭素濃度、および基準値ＰＲｉを相関モデル２３Ｄに適用して、第２ハウス温度帯Ｔ２を算出する。すなわち、農産物栽培支援装置２０は、現在の光強度を維持し、かつ二酸化炭素濃度を目標二酸化炭素濃度とした状態で基準値ＰＲｉを得るための温度帯を、第２ハウス温度帯Ｔ２として算出する（ステップＳ１６）。
　次に、農産物栽培支援装置２０は、二酸化炭素濃度が外気の二酸化炭素濃度とほぼ等しいときの相関モデル２３Ｄを用いて、光合成速度Ｖが基準値ＰＲｉ以上となる温度帯を算出する。次いで、光合成速度制御部２２は、自然換気モードを実行することによって実現される栽培空間１０Ｓの温度帯に目標温度環境があるか否かを判定し、目標温度環境が温度帯にあると判定した場合には、推奨する制御モードとして自然換気モードを選択する。一方、農産物栽培支援装置２０は、自然換気モードの温度調整による温度帯に目標温度環境がないと判定した場合、第１ハウス温度帯Ｔ１、第２ハウス温度帯Ｔ２、および目標温度環境を用いて、推奨する制御モードを選択する（ステップＳ１７）。
　農産物栽培支援装置２０は、例えば、目標温度環境が第１ハウス温度帯Ｔ１にあるとき、空調モードを推奨し、利用者による制御モードの選択を経て、空調モードを実行する。また、農産物栽培支援装置２０は、例えば、目標温度環境が第１ハウス温度帯Ｔ１になく、かつ目標温度環境が第２ハウス温度帯Ｔ２にあるとき、二酸化炭素供給モードを推奨し、利用者による制御モードの選択を経て、二酸化炭素供給モードを実行する。
　農産物栽培支援装置２０は、例えば、目標温度環境が第１ハウス温度帯Ｔ１になく、かつ第２ハウス温度帯Ｔ２にもないとき、第２ハウス温度帯Ｔ２と目標温度環境との間の乖離が小さいと判定されることに応じて、二酸化炭素供給遮光モードを推奨する。また、農産物栽培支援装置２０は、例えば、目標温度環境が第１ハウス温度帯Ｔ１になく、かつ第２ハウス温度帯Ｔ２にもないとき、第２ハウス温度帯Ｔ２と目標温度環境との間の乖離が大きいと判定されることに応じて、二酸化炭素供給空調モードを推奨する。
　以上、上記実施形態によれば、以下の利点を得ることができる。
　（１）光合成要素の測定値から光合成速度が算出される。そして、光合成要素と光合成速度との相関モデル２３Ｄに基づいて、光合成速度が基準値以上になるように、遮光装置１２、空調装置１４、および二酸化炭素供給装置１５の駆動が制御される。農産物の光合成速度とは、農産物の栽培に直接関与するパラメータであるから、光合成速度に基づく上記駆動の制御であれば、農産物の栽培に好適な環境を形成することができる。
　（２）二酸化炭素濃度が暗呼吸によって低下しにくい日の出直後では、光合成速度が基準値ＰＲｉ以上となる温度や二酸化炭素濃度を得られる可能性がある。こうした日の出直後から二酸化炭素を供給するとなると、二酸化炭素の供給が過剰になり得る。この点、上記実施形態であれば、第１ハウス温度帯Ｔ１に目標温度環境がないときには二酸化炭素濃度が高められ、また、第１ハウス温度帯Ｔ１に目標温度環境があるときには二酸化炭素濃度が保たれるため、二酸化炭素濃度が過剰になり得ることが抑えられる。
　（３）農産物の光合成速度における光強度の依存性、温度の依存性、および二酸化炭素濃度の依存性は、農産物の種別によって大きく異なり得る。この点、上記実施形態によれば、農産物の種類ごとの相関モデル２３Ｄに基づいて光強度、温度、および二酸化炭素濃度の調整が行われる。そのため、上記（１）（２）に準じた利点が得られる農産物の適用範囲を拡張することが可能ともなる。
　なお、上記実施形態は、以下のように変更して実施できる。
　・光合成要素と光合成速度との相関モデル２３Ｄは、光合成要素として湿度を含んでもよい。この際、農産物栽培支援装置２０は、測定装置１３による湿度の測定値を光合成速度の算出に用いると共に、栽培環境の調整に湿度の測定値を反映させて散水装置などの湿度調整装置の駆動を制御してもよい。
　・光合成速度制御部２２は、機械学習した学習器を備え、光合成速度の算出値ＰＲｃと基準値ＰＲｉとの間の乖離の程度と、光強度、温度、および二酸化炭素濃度とを入力として、農産物の栽培に適した光強度、温度、および二酸化炭素濃度の目標値を出力し、この目標値に基づいて各調整装置２４の駆動を制御してもよい。
　この際、光合成速度制御部２２が備える学習器は、光合成速度の算出値ＰＲｃと基準値ＰＲｉとの間の乖離の程度と、光強度、温度、および二酸化炭素濃度とを、学習データとして学習する。そして、光合成速度制御部２２が備える学習器は、光合成速度の算出値ＰＲｃと基準値ＰＲｉとの間の乖離が小さく、かつ農業ハウスの消費電力量が低い光強度、温度、および二酸化炭素濃度を教師データとして学習する。

Claims (5)

  1. 　農産物栽培支援装置であって、
    　農業ハウスの栽培空間の複数の光合成要素について測定値を取得することであって、前記複数の光合成要素は、調整装置によって調整される前記栽培空間の光強度、二酸化炭素濃度、および温度を含む、取得することと、
    　前記複数の光合成要素の測定値から単一の光合成速度を算出することと、
    　算出した前記光合成速度が基準値未満であると判定することに応じて、前記光合成速度と前記複数の光合成要素との相関モデルに基づいて、前記光合成速度が前記基準値以上に上昇するように、前記調整装置の駆動を制御することと、を行うように構成されている
    　農産物栽培支援装置。
  2. 　前記相関モデルは、二酸化炭素濃度と光合成速度とを含む入力値から、当該光合成速度を実現するための温度帯を算出可能に構成されており、
    　前記農産物栽培支援装置は、
    　前記二酸化炭素濃度の前記測定値と前記光合成速度の前記基準値とを前記相関モデルに入力し、前記相関モデルにより算出された温度帯を取得することと、
    　前記農業ハウスの設備によって実現される温度環境であって農産物の栽培環境に適した温度環境が算出された前記温度帯にない場合、二酸化炭素濃度を高めることによって栽培環境に適した温度環境範囲を広げることと、を行うようにさらに構成されている
    　請求項１に記載の農産物栽培支援装置。
  3. 　前記相関モデルは、二酸化炭素濃度と光合成速度とを含む入力値から、当該光合成速度を実現するための温度帯を算出可能に構成されており、
    　前記農産物栽培支援装置は、
    　前記二酸化炭素濃度の前記測定値と前記光合成速度の前記基準値とを前記相関モデルに入力し、前記相関モデルにより算出された温度帯を取得することと、
    　前記農業ハウスの設備によって実現される温度環境であって農産物の栽培環境に適した温度環境が算出された前記温度帯にある場合、二酸化炭素濃度を保ちながら温度を調整することと、を行うようにさらに構成されている
    　請求項１に記載の農産物栽培支援装置。
  4. 　農業ハウスの栽培空間の光強度、二酸化炭素濃度、および温度を含む複数の光合成要素の各々を調整するように構成されている調整装置を備えた農業ハウスと、
    　請求項１から３のいずれか一項に記載の農産物栽培支援装置と、を備える
    　農産物栽培システム。
  5. 　農産物栽培支援方法であって、
    　農業ハウスの栽培空間の複数の光合成要素について測定値を取得することであって、前記複数の光合成要素は、調整装置によって調整される前記栽培空間の光強度、二酸化炭素濃度、および温度を含む、取得することと、
    　前記複数の光合成要素の測定値から単一の光合成速度を算出することと、
    　算出した前記光合成速度が基準値未満であるとき、前記光合成速度と前記複数の光合成要素との相関モデルに基づいて、前記光合成速度が前記基準値以上に上昇するように、前記調整装置の駆動を制御することと、を備える
    　農産物栽培支援方法。
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