かん水制御装置及びかん水制御方法
【課題】植物の水分状態を適切に維持してかん水の制御を行うことができるかん水制御装置及びかん水制御方法を提供する。
【解決手段】かん水制御装置は、予め設定された樹体の水ポテンシャルの目標値、目標値を中心とした上下の許容範囲、複数の測定値により予測線を作成し、予測線から以後の予測値を算定し、この予測値が許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ４〜６）。予測値が許容範囲内にある場合はかん水量を維持し（ステップＳ７）、許容範囲外の場合は予測値が許容範囲内に入るようにかん水量を調整する（ステップＳ８）。かん水装置はこの制御内容に基づき初回のかん水を行い（ステップＳ９）、作業者により制御の継続の判断を行う（ステップＳ１０）。２回目のかん水以降は、ステップＳ４〜１０の処理を繰り返して予測値が許容範囲内に維持されるようにかん水を制御する。
【解決手段】かん水制御装置は、予め設定された樹体の水ポテンシャルの目標値、目標値を中心とした上下の許容範囲、複数の測定値により予測線を作成し、予測線から以後の予測値を算定し、この予測値が許容範囲内にあるか否かを判断する（ステップＳ４〜６）。予測値が許容範囲内にある場合はかん水量を維持し（ステップＳ７）、許容範囲外の場合は予測値が許容範囲内に入るようにかん水量を調整する（ステップＳ８）。かん水装置はこの制御内容に基づき初回のかん水を行い（ステップＳ９）、作業者により制御の継続の判断を行う（ステップＳ１０）。２回目のかん水以降は、ステップＳ４〜１０の処理を繰り返して予測値が許容範囲内に維持されるようにかん水を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、かん水制御装置及びかん水制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
果樹栽培においては、果実肥大期から果実成熟期にかけての樹体の水分状態が果実品質に大きく影響する。特にウンシュウミカン栽培では、夏秋期の樹体の水分状態を適切に管理することにより高糖度で高品質な果実を生産できることが知られている。
樹体の水分状態を管理する上で最も効果的な方法は、かん水制御による管理であるが、実際の果樹の生産現場では、かん水制御は各生産者の経験や勘に頼るところが大きく、不適切なかん水制御により、十分な品質の果実が生産できていない場合もある。
生産現場からは、樹体の水分状態を管理するために、かん水制御を適切に行うことができる合理的な方法が強く求められている。
【０００３】
従来のかん水制御の指標としては、以下のものが知られている。
（１）土壌の水分状態（含水率やｐＦ値）を指標とするもの（特許文献１〜４、８参照）。
（２）日射量を指標とするもの（特許文献５、６参照）。
（３）蒸発散量を指標とするもの（特許文献７参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２５４３２号公報
【特許文献２】特開２００２−６５０８６号公報
【特許文献３】特開２００２−３１５４５６号公報
【特許文献４】特開２００１−１５７５２２号公報
【特許文献５】特開平１１−２８９８９１号公報
【特許文献６】特開２０１１−９２１５２号公報
【特許文献７】特開２００６−３４５７６８号公報
【特許文献８】特開２００２−２８１８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のかん水の制御のうち、土壌の水分状態を指標とする制御（特許文献１〜４、８）は、例えば根域が広くかつ深い樹園地での果樹を対象とする場合、土壌水分を測定する位置と根域とを一致させることは不可能であり、樹体の水分状態を適切に反映させることが難しい。この土壌の水分状態を指標とする制御は、緑化や施設園芸に適しており、樹園地での永年性作物には適していない。
【０００６】
また、日射量を指標とする制御（特許文献５、６）は、樹体の水分状態を直接反映するものではない。さらに、蒸発散量を指標とする制御（特許文献７）は、樹体の水分状態を適切に維持することを意図したものではない。
【０００７】
従来のかん水の制御はいずれも樹体の水分収支から導き出した不足水量や土壌水分の湿潤度合いなどを指標に用いられてきた。これは過剰な乾燥を防ぐために十分なかん水を行うためのものであり、樹体の水分状態を適切に維持するものではない。これらの間接的な指標では樹体の水分状態を適切に表現しているとはいい難い。
【０００８】
研究分野においては、樹体の水分状態などの生体情報を考慮した研究が精力的に行われている。一般に樹体の水分状態を直接表わす指標として植物体の水ポテンシャル（水分保持力）が用いられている。水ポテンシャルを用いて、樹体の水分状態の最も適した値を明らかにする研究事例は散見される。しかし、樹体の水分状態をこの最適値に近づける、あるいは維持する事例は見当たらず、具体的な方法は提案されていない。以下、ここでの水ポテンシャルは、日の出前に測定される最大水ポテンシャルの値を示すこととする。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、植物の水分状態を適切に維持してかん水の制御を行うことができるかん水制御装置及び、かん水制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、鋭意研究の結果、前記課題を解決するために以下のようなかん水制御装置及びかん水制御方法を採用した。
【００１１】
本発明のかん水制御装置は、
天候の影響を受けにくい環境下で栽培される植物にかん水を行うかん水装置に対し、予め設定された前記植物の水ポテンシャルの目標値及びこの目標値を中心とした上下の許容範囲と、水ポテンシャル測定装置から得られる前記植物の水ポテンシャルの測定値とを用いて前記かん水装置を制御するかん水制御装置であって、
複数の前記測定値から予測線を作成する予測線作成手段と、
前記予測線から以後の予測値を算定する予測値算定手段と、
前記予測値が前記許容範囲内にある場合には、前記かん水装置をそのままの状態で維持するように制御するかん水維持手段と、
前記予測値が前記許容範囲から外れた場合には、当該予測値が前記許容範囲内に入るように前記かん水装置を制御するかん水調整手段と
を備えることを特徴とする。
【００１２】
ここで、かん水調整手段は、予測値が許容範囲の上限よりも高い場合には、かん水量を減らして予測値が許容範囲内に入るようにかん水装置を制御することが好ましい。
【００１３】
また、かん水調整手段は、予測値が許容範囲の下限よりも低い場合には、かん水量を増やして予測値が許容範囲内に入るようにかん水装置を制御することが好ましい。また、かん水調整手段は、かん水量を増やす場合に、植物の根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限とし、かん水の実施回数が複数回になるようにかん水装置を制御することが好ましい。この場合は、１日に実施するかん水総量は、１回に実施するかん水量の上限を超える。
【００１４】
また、本発明のかん水制御方法は、
天候の影響を受けにくい環境下で栽培される植物の水ポテンシャルの測定値を用いてかん水を制御するかん水制御方法であって、
前記植物の水ポテンシャルの目標値とこの目標値を中心とした上下の許容範囲を設定し、
複数の前記測定値から予測線を作成し、この予測線から以後の予測値を算定し、
前記予測値が前記許容範囲内にある場合にはかん水をそのまま維持するように制御し、
前記予測値が前記許容範囲から外れた場合には、当該予測値が前記許容範囲内に入るようにかん水を制御することを特徴とする。
【００１５】
ここで、予測値が許容範囲の上限よりも高い場合には、かん水量を減らして予測値が許容範囲内に入るようにかん水を制御することが好ましい。
【００１６】
また、予測値が許容範囲の下限よりも低い場合には、かん水量を増やして予測値が許容範囲内に入るようにかん水を制御することが好ましい。かん水量を増やす場合には、植物の根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限として、かん水を複数回実施することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のかん水制御装置及びかん水制御方法では、予測線を用いて植物の水ポテンシャルの予測値を算定し、予測値が目標値を中心とした上下の許容範囲内に入るようにかん水を制御するようにした。これにより、水ポテンシャルを目標値に近づけることが可能になる。よって、植物の水分状態を適切に維持してかん水の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態のかん水管理システムを示す図である。
【図２】同実施の形態のかん水制御処理を示すフローチャートである。
【図３】同実施の形態の水ポテンシャルの測定値と予測値の事例を示すグラフである。
【図４】同実施の形態の水ポテンシャルの測定値とかん水制御処理を行った場合の事例を示すグラフである。
【図５】図４に続く水ポテンシャルの測定値と予測値の事例を示すグラフである。
【図６】同実施の形態のかん水制御処理による水ポテンシャルの変動と、従来のかん水制御処理による水ポテンシャルの変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図に従って説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態のかん水管理システム１を示す図である。本実施の形態のかん水管理システム１は、果樹の樹体６（植物）などを対象に緻密なかん水の管理を行うものである。かん水の方法は、手かん水やスプリンクラーかん水などの中から点滴かん水を用いるのが適当である。点滴かん水は、チューブに具備してある複数の孔から１滴１滴少ない水量でかん水し続けるものであり、高いかん水効率が得られる。また、電磁弁などを用いることで、かん水を自動化し易いなどの利点がある。
【００２１】
本実施の形態では、天候の影響を受けにくい環境下で栽培するときに効果的に機能する。果樹を天候の影響を受けにくい環境下で栽培する方法としては、例えば土壌をマルチシートで覆って果樹を栽培する方法や、ハウス内で果樹を栽培する方法等が挙げられる。本実施の形態のかん水管理システム１は、栽培期間を通して積極的に樹体６の水分をかん水によって制御する必要がある期間に用いられる。つまり、果実品質の向上を目的とした場合、主にかん水管理システム１の使用する季節は夏秋期である。
【００２２】
本実施の形態のかん水管理システム１は、水ポテンシャル測定装置２と、水ポテンシャル測定装置２に接続されたかん水制御装置３と、かん水制御装置３に接続されたかん水装置４と、かん水装置４に接続された水源５（給水装置や給水タンク等）とを備えている。なお、図１において実線の矢印は制御信号などの情報の流れを示し、点線の矢印は水の流れを示している。
【００２３】
水ポテンシャル測定装置２は、樹体６の水ポテンシャル（葉の水ポテンシャル）を測定するものである。水ポテンシャルの測定法にはサイクロメーター法やプレッシャーチャンバー法などいくつかの方法があるが、測定に要する時間や前処理の手間などを考慮した場合、プレッシャーチャンバー法を用いて健常な葉の水ポテンシャルを選択するのが妥当である。なお、水ポテンシャル測定装置２は、本実施の形態のようにプレッシャーチャンバー法に限定されない。
【００２４】
指標とする水ポテンシャルは日の出前が好ましい。その理由は、日の出前は樹体６上のいずれの位置の葉でも水分状態として均質になるとされており、葉の位置によるばらつきが生じず、安定した水ポテンシャルの測定値を得ることが可能だからである。また、日の出前に測定される水ポテンシャルは、樹体６の水分状態を的確に表している。水ポテンシャルは値が小さい程、樹体６が乾燥した状態（水分ストレス状態）が強いことを表わす。十分なかん水を行わずに栽培される果樹では、樹体６の水ポテンシャルは次第に小さくなっていく。
【００２５】
かん水装置４は樹体６にかん水を行うものである。このかん水装置４は、かん水制御装置３に接続された複数の電磁弁４１と、各電磁弁４１に接続された複数の散水管４２（点滴チューブ）とを備えている。樹体６には、水源５から各電磁弁４１と散水管４２とを介してかん水用の水が送られる。
【００２６】
効率的な樹体６の水分状態の管理のためには、樹体６に過不足ない水分を与える必要がある。言うまでも無く、樹体６は主に根域から水分を吸収する。従って、かん水は考慮すべき根域に過不足無い水分を供給することが必要である。点滴かん水によって土壌に浸みこんだ水の基本的な挙動は沈降や拡散である。沈降や拡散によって根域外に流出した水は樹体６へは供給されることはなく、無駄なかん水となる。無駄を防ぐために樹体６の根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限とすることが好ましい。
【００２７】
かん水制御装置３は、水ポテンシャル測定装置２で得られた水ポテンシャルの測定値を用いてかん水装置４の制御を行うものである。このかん水制御装置３は、かん水装置４の各電磁弁４１に接続して各電磁弁４１の開放と閉鎖を制御することにより、かん水量、かん水の実施回数、かん水時刻の制御を行う。また、このかん水制御装置３は、本発明の各手段（予測線作成手段、予測値算定手段、かん水維持手段、かん水調整手段）を備えている。
【００２８】
以上のように構成されているかん水管理システム１において、次に、かん水制御装置３を用いたかん水制御処理の手順を図２のフローチャートと図３のグラフを用いて説明する。なお、図３では５つの状況が示されている。
【００２９】
（ステップＳ１）
最初に、作業者は、水ポテンシャルの目標値Ｘ（図３参照）を設定し、この目標値Ｘをかん水制御装置３に入力する。この目標値Ｘとは、樹体６の水分状態を人為的に操作するために目標とする値である。目標値が異なればかん水制御の結果、樹体６の水分状態も異なり、品質の異なる果実となる。
【００３０】
（ステップＳ２）
次に、作業者は、目標値Ｘを中心とした上下の許容範囲±α（図３参照）を設定し、この許容範囲±αをかん水制御装置３に入力する。この許容範囲±αは目標値Ｘに対して許容できる誤差範囲であり、水分状態の厳密な制御を意図した場合は、αは小さい値を設定する。逆に大まかな制御では、αは大きな値となる。
【００３１】
（ステップＳ３）
次に、作業者は、樹体６の水ポテンシャルを複数回（日数単位）測定し、得られた複数の測定値をかん水制御装置３に入力する。本実施の形態では、図３のａ１〜ａ６に示すように、水ポテンシャルを２回（経過日数ｂ１、ｂ２）測定している。ここで、最初に測定した時点（経過日数ｂ１）の水ポテンシャルを初期値ａ１として設定する。
【００３２】
（ステップＳ４）
かん水制御装置３は、水ポテンシャルの目標値Ｘ、目標値Ｘを中心とした上下の許容範囲±α、初期値ａ１を含む複数の測定値ａ２〜ａ６を用いて予測線Ｌ１〜Ｌ５（図３参照）を作成する。予測線Ｌ１〜Ｌ５はそれぞれの状況での一例である。水ポテンシャルは樹体６の水分状態を反映するものであるため、降雨やかん水がなければ単調に低下する値である。そのため、通常は水ポテンシャルの予測線は傾きが負の減少線になる。なお、予測線Ｌ１は傾きが正の増加線になっている。この理由は、例えば、降雨などでの天候の影響の状況を加味したためによる。
【００３３】
（ステップＳ５）
次に、かん水制御装置３は、予測線Ｌ１〜Ｌ５から、以後（経過日数ｂ３）の水ポテンシャルの予測値ａ７〜ａ１１を算定する。予測値ａ７〜ａ１１は、それぞれの状況で制御の変更を行わなかった場合の値である。
【００３４】
（ステップＳ６）
次に、かん水制御装置３は、予測値ａ７〜ａ１１が許容範囲±α内にあるか否かを判断する。
【００３５】
（ステップＳ７→ステップＳ９）
かん水制御装置３は、予測値ａ９が許容範囲±α内にあると判断し（ステップＳ６でＹＥＳ）、かん水量を維持するようにかん水装置４を制御する。かん水装置４は、この制御内容に基づいて初回のかん水を行う。このかん水の時期は、予測値ａ９が許容範囲±α内にあると判断したその日である（経過日数ｂ２）。
【００３６】
かん水量を維持する理由は、経過日数ｂ３での予測値も許容範囲±α内に維持されるようにするためである。具体的には、予測線Ｌ３の傾きが維持されるように（予測線Ｌ３がそのまま図４のかん水制御処理の結果であるＬ８になるように）かん水量を通常通りに設定する。この結果、図４に示すように測定値ａ４の測定後、経過日数ｂ３で測定した測定値ａ１４は許容範囲±α内に維持される。ここで、通常のかん水量とは、根域まで達するかん水量である。
【００３７】
（ステップＳ８→ステップＳ９）
かん水制御装置３は、予測値ａ７、ａ８、ａ１０、ａ１１が許容範囲±α外にあると判断し（ステップＳ６でＮＯ）、かん水量を調整するようにかん水装置４を制御する。かん水装置４は、この制御内容に基づいて初回のかん水を行う。このかん水の時期は、予測値ａ７、ａ８、ａ１０、ａ１１が許容範囲±α外にあると判断したその日である（経過日数ｂ２）。
【００３８】
かん水量を調整する理由は、経過日数ｂ３での予測値を許容範囲±α内に入れるか、あるいは許容範囲±αに近づけるためである。
【００３９】
予測値ａ７の場合は、予測線Ｌ１が図４のＬ６になるように予測線Ｌ１の傾きを下げる。予測値ａ８の場合は、予測線Ｌ２が図４のＬ７になるように予測線Ｌ２の傾きを下げる。予測線Ｌ１、Ｌ２の傾きを下げるには、かん水量を通常よりも減らすことである。なお、通常のかん水量とは、上記で説明したように根域まで達するかん水量である。
【００４０】
この結果、図４に示すように測定値ａ２の測定後、経過日数ｂ３で測定した測定値ａ１２は許容範囲±αの上限＋に近づき、測定値ａ３の測定後、経過日数ｂ３で測定した測定値ａ１３は許容範囲±α内に入る。
【００４１】
なお、予測値が許容範囲±αの上限＋αよりも高い予測線において、Ｌ１のように傾きが正の場合、すなわち予測線が上限＋αから遠ざかる場合は、傾きが大きいほどかん水量の減らす量を多くし、Ｌ２のように傾きが負の場合、すなわち予測線が上限＋αに近づく場合は、傾きが小さいほどかん水量の減らす量を多くする。
【００４２】
予測値ａ１０の場合は、予測線Ｌ４が図４のＬ９になるように予測線Ｌ４の傾きを上げる。予測値ａ１１の場合は、予測線Ｌ５が図４のＬ１０になるように傾きを上げる。予測線Ｌ４、Ｌ５の傾きを上げるには、かん水量を通常よりも増やす。具体的には根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限としてかん水を複数回実施し、１日に実施するかん水総量を増やす。
【００４３】
この結果、図４に示すように測定値ａ５の測定後、経過日数ｂ３で測定した測定値ａ１５は許容範囲±α内に維持され、測定値ａ６の測定後、経過日数ｂ３で測定した測定値ａ１６は許容範囲±αの下限−αに近づく。
【００４４】
なお、予測値が許容範囲±αの下限−αよりも低い予測線において、Ｌ４やＬ５のように傾きが負の場合、すなわち予測線が下限−αから遠ざかる場合は、傾きが大きいほどかん水量の増やす量を多くする。また、図示しないが傾きが正の場合、すなわち予測線が下限−αに近づく場合は、傾きが小さいほどかん水量の増やす量を多くする。
【００４５】
このように、初回のかん水では、予測値が許容範囲±α内に入るように、予測値、予測線の傾きの大きさ、通常のかん水量に基づいてかん水量の制御を行う。
【００４６】
初回のかん水の制御内容について以下にまとめて説明する。
（１）予測値が許容範囲±α内・・・現状維持。
（２）予測値が許容範囲±αの上限＋αよりも高い・・通常よりもかん水量を減らす。
予測線の傾きが正・・・傾きが大きいほどかん水量の減らす量を多くする。
予測線の傾きが負・・・傾きが小さいほどかん水量の減らす量を多くする。
（３）予測値が許容範囲±αの下限−αよりも低い・・通常よりもかん水量を増やす。（根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限としてかん水を複数回実施し、１日に実施するかん水総量を増やす。）
予測線の傾きが正・・・傾きが小さいほどかん水量の増やす量を多くする。
予測線の傾きが負・・・傾きが大きいほどかん水量の増やす量を多くする。
【００４７】
（ステップＳ１０）
初回のかん水が終了したら作業者は、積極的に樹体６の水分をかん水によって制御する必要性の有無によって、かん水制御装置３にかん水の制御処理を継続させるか否かを判断する。かん水の必要がある場合には、ステップＳ４〜ステップＳ１０の処理を繰り返して予測値を許容範囲±αに近づける、あるいは許容範囲±α内に入るようにかん水の制御処理を行う。これについて図５を用いて説明する。
【００４８】
（ステップＳ４）
かん水制御装置３は、初回のかん水前（経過日数ｂ２）の測定値ａ２〜ａ６と、初回のかん水後（経過日数ｂ３）の測定値ａ１２〜１６とを用いて予測線Ｌ１１〜Ｌ１５を作成する。
【００４９】
（ステップＳ５→ステップＳ６）
かん水制御装置３は、予測線Ｌ１１〜Ｌ１５から、以後（経過日数ｂ４）の予測値ａ１７〜ａ２１を算定し、これらの予測値ａ１７〜ａ２１が許容範囲±α内にあるか否かを判断する。
【００５０】
（ステップＳ７→ステップＳ９）
かん水制御装置３は、予測値ａ１７〜ａ１９が許容範囲±α内にあると判断し（ステップＳ６でＹＥＳ）、その判断した日（経過日数ｂ３）に、かん水装置４に対してかん水量を維持するよう制御する。かん水装置４は、この制御を受けて、その判断した日に２回目のかん水を行う。
【００５１】
予測値ａ１７の場合は、予測線Ｌ１１の傾きを維持するために初回（経過日数ｂ２）のかん水量と同量にする。予測値ａ１８の場合は、予測線Ｌ１２の傾きを維持するために初回のかん水と同量にする。予測値ａ１９の場合は、予測線Ｌ１５の傾きを維持するために初回のかん水と同量にする。この結果、図示しないが、測定値ａ１２、ａ１３、ａ１６の測定後、経過日数ｂ４で測定した測定値は許容範囲±α内に維持される。
【００５２】
（ステップＳ８→ステップＳ９）
かん水制御装置３は、予測値ａ２０、ａ２１が許容範囲±αの下限−αよりも低いと判断し（ステップＳ６でＮＯ）、その判断した日（経過日数ｂ３）に、かん水装置４に対してかん水量を調整するように制御する。かん水装置４は、この制御を受けて、その判断した日に２回目のかん水を行う。
【００５３】
予測値ａ２０の場合は、予測値ａ２０が許容範囲±αに入るように予測線Ｌ１３の傾きを上げる。予測値ａ２１の場合は、予測値ａ２１が許容範囲±α内に入るように予測線Ｌ１４の傾きを上げる。つまり、２回目におけるかん水の回数を前回よりも増やす。この結果、図示しないが、測定値ａ１４、ａ１５の測定後（経過日数ｂ４の時点）に測定した測定値は許容範囲±α内に入る。
【００５４】
このように、２回目以降のかん水では、予測値が許容範囲±α内に入るように、予測値、予測線の傾きの大きさ、前回のかん水量に基づいてかん水量の制御を行う。
【００５５】
２回目以降のかん水の制御内容について以下にまとめて説明する。
（１）予測値が許容範囲±α内・・・前回と同量のかん水量。
（２）予測値が許容範囲±αの上限＋αよりも高い・・前回よりもかん水量を減らす。
予測線の傾きが正の場合・・・傾きが大きいほどかん水量の減らす量を多くする。
予測線の傾きが負の場合・・・傾きが小さいほどかん水量の減らす量を多くする。
（３）予測値が許容範囲±αの下限−αよりも低い・・前回よりもかん水量を増やす。（根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限としてかん水を複数回実施し、１日に実施するかん水総量を増やす。）
予測線の傾きが正の場合・・傾きが小さいほどかん水量の増やす量を多くする。
予測線の傾きが負の場合・・傾きが大きいほどかん水量の増やす量を多くする。
【００５６】
また、初回または２回目以降のかん水を行うときに、予測線全体が許容範囲±α内にある場合は、現状のかん水を維持することで許容範囲±α内に測定値を維持できる。また、予測値が許容範囲±α内にある期間では、水ポテンシャルの測定は必要としない。
【００５７】
以上のようにしてかん水を繰り返し行い、栽培期間を通して積極的に樹体６の水分をかん水によって制御する必要がないと作業者が判断した場合には（ステップＳ１０でＮＯ）、かん水の制御処理を終了する。
【００５８】
以上、説明したように本実施の形態のかん水制御装置３及びかん水制御方法では、予測線Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ１１〜Ｌ１５を用いて予測値を算定し、この予測値が許容範囲±α内に入るようにかん水を制御するようにした。言い換えると、本実施の形態のかん水制御装置３及びかん水制御方法では、許容範囲±αから外れると予測したときにかん水量を増やす、あるいは減らすようにした。これにより、図６に示すように本実施の形態のかん水制御処理による水ポテンシャルの変動Ａは、従来のかん水制御処理による水ポテンシャルの変動Ｂに比べて少なくなり、水ポテンシャルを目標値Ｘに近づけることができる。よって、樹体６の水分状態を適切に維持してかん水の制御を行うことができる。
【００５９】
このため、本実施の形態のかん水制御装置３及びかん水制御方法では、ウンシュウミカンなどのカンキツ品種やブドウ、ビワなど、かん水管理により高品質果実生産や障害果の軽減ができる樹種において利用できる可能性が高い。
【００６０】
また、水ポテンシャルの上昇はかん水によるものである。従来のかん水処理では水ポテンシャルの低下を抑制するために過度なかん水を行っている。そのため、変動Ｂに示すように水ポテンシャルの急激な上昇が見られる。それに比べ、本実施の形態のかん水制御処理では、かん水調整位置Ｄの個数を比較すれば明らかなように１回のかん水量を少なくしてかん水を行う頻度を多くしているため、変動Ａに示すように水ポテンシャルの上昇は緩慢なものとなる。
【００６１】
また、かん水量を多くしたり少なくしたりすることで、かん水の調整処理を行うようにしたので、樹体６の水ポテンシャルを容易に目標値Ｘに近づけることができる。よって、樹体６の水分状態を適切に維持する制御処理を容易に行うことができる。
【００６２】
なお、かん水量を増やす調整を行うときには、樹体の根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限として、１日に実施するかん水の回数を増やすようにしたので、無駄なかん水を抑えることができる。
【００６３】
以上、本発明にかかる実施の形態を例示したが、この実施の形態は本発明の内容を限定するものではない。また、本発明の請求項の範囲を逸脱しない範囲であれば、各種の変更等は可能である。
【００６４】
例えば、本実施の形態では、目標値Ｘおよび許容範囲±αを作業者が設定するようにしたが、かん水制御装置が自動的に設定するようにしても良い。
【００６５】
また、本実施の形態では、果樹の樹体６のかん水を行う場合に本発明を適用した例を説明したが、本発明の適用範囲は果樹の樹体６のかん水に限定しなくても良く、他の植物のかん水を行うときに本発明を適用しても良い。
【００６６】
また、本実施の形態では、水ポテンシャルを用いて樹体６の水分状態を予測するようにしたが、水ポテンシャル以外の生体情報を用いて樹体の水分状態を予測するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上説明したように本発明のかん水制御装置及びかん水制御方法は、植物の水分状態を適切に維持してかん水の制御を行うことができる。したがって、本発明のかん水制御装置及びかん水制御方法を植物のかん水制御の技術分野で十分に利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１ かん水管理システム
２ 水ポテンシャル測定装置
３ かん水制御装置
４ かん水装置
５ 水源
６ 樹体（植物）
ａ１〜ａ６、ａ１２〜ａ１６ 水ポテンシャルの測定値
ａ７〜ａ１１、ａ１７〜ａ２１ 水ポテンシャルの予測値
Ｘ 水ポテンシャルの目標値
±α 目標値を中心とした上下の許容範囲
＋α 許容範囲の上限
−α 許容範囲の下限
Ｄ かん水調整位置
Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ１１〜Ｌ１５ 予測線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、かん水制御装置及びかん水制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
果樹栽培においては、果実肥大期から果実成熟期にかけての樹体の水分状態が果実品質に大きく影響する。特にウンシュウミカン栽培では、夏秋期の樹体の水分状態を適切に管理することにより高糖度で高品質な果実を生産できることが知られている。
樹体の水分状態を管理する上で最も効果的な方法は、かん水制御による管理であるが、実際の果樹の生産現場では、かん水制御は各生産者の経験や勘に頼るところが大きく、不適切なかん水制御により、十分な品質の果実が生産できていない場合もある。
生産現場からは、樹体の水分状態を管理するために、かん水制御を適切に行うことができる合理的な方法が強く求められている。
【０００３】
従来のかん水制御の指標としては、以下のものが知られている。
（１）土壌の水分状態（含水率やｐＦ値）を指標とするもの（特許文献１〜４、８参照）。
（２）日射量を指標とするもの（特許文献５、６参照）。
（３）蒸発散量を指標とするもの（特許文献７参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１２５４３２号公報
【特許文献２】特開２００２−６５０８６号公報
【特許文献３】特開２００２−３１５４５６号公報
【特許文献４】特開２００１−１５７５２２号公報
【特許文献５】特開平１１−２８９８９１号公報
【特許文献６】特開２０１１−９２１５２号公報
【特許文献７】特開２００６−３４５７６８号公報
【特許文献８】特開２００２−２８１８４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のかん水の制御のうち、土壌の水分状態を指標とする制御（特許文献１〜４、８）は、例えば根域が広くかつ深い樹園地での果樹を対象とする場合、土壌水分を測定する位置と根域とを一致させることは不可能であり、樹体の水分状態を適切に反映させることが難しい。この土壌の水分状態を指標とする制御は、緑化や施設園芸に適しており、樹園地での永年性作物には適していない。
【０００６】
また、日射量を指標とする制御（特許文献５、６）は、樹体の水分状態を直接反映するものではない。さらに、蒸発散量を指標とする制御（特許文献７）は、樹体の水分状態を適切に維持することを意図したものではない。
【０００７】
従来のかん水の制御はいずれも樹体の水分収支から導き出した不足水量や土壌水分の湿潤度合いなどを指標に用いられてきた。これは過剰な乾燥を防ぐために十分なかん水を行うためのものであり、樹体の水分状態を適切に維持するものではない。これらの間接的な指標では樹体の水分状態を適切に表現しているとはいい難い。
【０００８】
研究分野においては、樹体の水分状態などの生体情報を考慮した研究が精力的に行われている。一般に樹体の水分状態を直接表わす指標として植物体の水ポテンシャル（水分保持力）が用いられている。水ポテンシャルを用いて、樹体の水分状態の最も適した値を明らかにする研究事例は散見される。しかし、樹体の水分状態をこの最適値に近づける、あるいは維持する事例は見当たらず、具体的な方法は提案されていない。以下、ここでの水ポテンシャルは、日の出前に測定される最大水ポテンシャルの値を示すこととする。
【０００９】
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたものであり、植物の水分状態を適切に維持してかん水の制御を行うことができるかん水制御装置及び、かん水制御方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者等は、鋭意研究の結果、前記課題を解決するために以下のようなかん水制御装置及びかん水制御方法を採用した。
【００１１】
本発明のかん水制御装置は、
天候の影響を受けにくい環境下で栽培される植物にかん水を行うかん水装置に対し、予め設定された前記植物の水ポテンシャルの目標値及びこの目標値を中心とした上下の許容範囲と、水ポテンシャル測定装置から得られる前記植物の水ポテンシャルの測定値とを用いて前記かん水装置を制御するかん水制御装置であって、
複数の前記測定値から予測線を作成する予測線作成手段と、
前記予測線から以後の予測値を算定する予測値算定手段と、
前記予測値が前記許容範囲内にある場合には、前記かん水装置をそのままの状態で維持するように制御するかん水維持手段と、
前記予測値が前記許容範囲から外れた場合には、当該予測値が前記許容範囲内に入るように前記かん水装置を制御するかん水調整手段と
を備えることを特徴とする。
【００１２】
ここで、かん水調整手段は、予測値が許容範囲の上限よりも高い場合には、かん水量を減らして予測値が許容範囲内に入るようにかん水装置を制御することが好ましい。
【００１３】
また、かん水調整手段は、予測値が許容範囲の下限よりも低い場合には、かん水量を増やして予測値が許容範囲内に入るようにかん水装置を制御することが好ましい。また、かん水調整手段は、かん水量を増やす場合に、植物の根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限とし、かん水の実施回数が複数回になるようにかん水装置を制御することが好ましい。この場合は、１日に実施するかん水総量は、１回に実施するかん水量の上限を超える。
【００１４】
また、本発明のかん水制御方法は、
天候の影響を受けにくい環境下で栽培される植物の水ポテンシャルの測定値を用いてかん水を制御するかん水制御方法であって、
前記植物の水ポテンシャルの目標値とこの目標値を中心とした上下の許容範囲を設定し、
複数の前記測定値から予測線を作成し、この予測線から以後の予測値を算定し、
前記予測値が前記許容範囲内にある場合にはかん水をそのまま維持するように制御し、
前記予測値が前記許容範囲から外れた場合には、当該予測値が前記許容範囲内に入るようにかん水を制御することを特徴とする。
【００１５】
ここで、予測値が許容範囲の上限よりも高い場合には、かん水量を減らして予測値が許容範囲内に入るようにかん水を制御することが好ましい。
【００１６】
また、予測値が許容範囲の下限よりも低い場合には、かん水量を増やして予測値が許容範囲内に入るようにかん水を制御することが好ましい。かん水量を増やす場合には、植物の根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限として、かん水を複数回実施することが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のかん水制御装置及びかん水制御方法では、予測線を用いて植物の水ポテンシャルの予測値を算定し、予測値が目標値を中心とした上下の許容範囲内に入るようにかん水を制御するようにした。これにより、水ポテンシャルを目標値に近づけることが可能になる。よって、植物の水分状態を適切に維持してかん水の制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施の形態のかん水管理システムを示す図である。
【図２】同実施の形態のかん水制御処理を示すフローチャートである。
【図３】同実施の形態の水ポテンシャルの測定値と予測値の事例を示すグラフである。
【図４】同実施の形態の水ポテンシャルの測定値とかん水制御処理を行った場合の事例を示すグラフである。
【図５】図４に続く水ポテンシャルの測定値と予測値の事例を示すグラフである。
【図６】同実施の形態のかん水制御処理による水ポテンシャルの変動と、従来のかん水制御処理による水ポテンシャルの変動を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図に従って説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施の形態のかん水管理システム１を示す図である。本実施の形態のかん水管理システム１は、果樹の樹体６（植物）などを対象に緻密なかん水の管理を行うものである。かん水の方法は、手かん水やスプリンクラーかん水などの中から点滴かん水を用いるのが適当である。点滴かん水は、チューブに具備してある複数の孔から１滴１滴少ない水量でかん水し続けるものであり、高いかん水効率が得られる。また、電磁弁などを用いることで、かん水を自動化し易いなどの利点がある。
【００２１】
本実施の形態では、天候の影響を受けにくい環境下で栽培するときに効果的に機能する。果樹を天候の影響を受けにくい環境下で栽培する方法としては、例えば土壌をマルチシートで覆って果樹を栽培する方法や、ハウス内で果樹を栽培する方法等が挙げられる。本実施の形態のかん水管理システム１は、栽培期間を通して積極的に樹体６の水分をかん水によって制御する必要がある期間に用いられる。つまり、果実品質の向上を目的とした場合、主にかん水管理システム１の使用する季節は夏秋期である。
【００２２】
本実施の形態のかん水管理システム１は、水ポテンシャル測定装置２と、水ポテンシャル測定装置２に接続されたかん水制御装置３と、かん水制御装置３に接続されたかん水装置４と、かん水装置４に接続された水源５（給水装置や給水タンク等）とを備えている。なお、図１において実線の矢印は制御信号などの情報の流れを示し、点線の矢印は水の流れを示している。
【００２３】
水ポテンシャル測定装置２は、樹体６の水ポテンシャル（葉の水ポテンシャル）を測定するものである。水ポテンシャルの測定法にはサイクロメーター法やプレッシャーチャンバー法などいくつかの方法があるが、測定に要する時間や前処理の手間などを考慮した場合、プレッシャーチャンバー法を用いて健常な葉の水ポテンシャルを選択するのが妥当である。なお、水ポテンシャル測定装置２は、本実施の形態のようにプレッシャーチャンバー法に限定されない。
【００２４】
指標とする水ポテンシャルは日の出前が好ましい。その理由は、日の出前は樹体６上のいずれの位置の葉でも水分状態として均質になるとされており、葉の位置によるばらつきが生じず、安定した水ポテンシャルの測定値を得ることが可能だからである。また、日の出前に測定される水ポテンシャルは、樹体６の水分状態を的確に表している。水ポテンシャルは値が小さい程、樹体６が乾燥した状態（水分ストレス状態）が強いことを表わす。十分なかん水を行わずに栽培される果樹では、樹体６の水ポテンシャルは次第に小さくなっていく。
【００２５】
かん水装置４は樹体６にかん水を行うものである。このかん水装置４は、かん水制御装置３に接続された複数の電磁弁４１と、各電磁弁４１に接続された複数の散水管４２（点滴チューブ）とを備えている。樹体６には、水源５から各電磁弁４１と散水管４２とを介してかん水用の水が送られる。
【００２６】
効率的な樹体６の水分状態の管理のためには、樹体６に過不足ない水分を与える必要がある。言うまでも無く、樹体６は主に根域から水分を吸収する。従って、かん水は考慮すべき根域に過不足無い水分を供給することが必要である。点滴かん水によって土壌に浸みこんだ水の基本的な挙動は沈降や拡散である。沈降や拡散によって根域外に流出した水は樹体６へは供給されることはなく、無駄なかん水となる。無駄を防ぐために樹体６の根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限とすることが好ましい。
【００２７】
かん水制御装置３は、水ポテンシャル測定装置２で得られた水ポテンシャルの測定値を用いてかん水装置４の制御を行うものである。このかん水制御装置３は、かん水装置４の各電磁弁４１に接続して各電磁弁４１の開放と閉鎖を制御することにより、かん水量、かん水の実施回数、かん水時刻の制御を行う。また、このかん水制御装置３は、本発明の各手段（予測線作成手段、予測値算定手段、かん水維持手段、かん水調整手段）を備えている。
【００２８】
以上のように構成されているかん水管理システム１において、次に、かん水制御装置３を用いたかん水制御処理の手順を図２のフローチャートと図３のグラフを用いて説明する。なお、図３では５つの状況が示されている。
【００２９】
（ステップＳ１）
最初に、作業者は、水ポテンシャルの目標値Ｘ（図３参照）を設定し、この目標値Ｘをかん水制御装置３に入力する。この目標値Ｘとは、樹体６の水分状態を人為的に操作するために目標とする値である。目標値が異なればかん水制御の結果、樹体６の水分状態も異なり、品質の異なる果実となる。
【００３０】
（ステップＳ２）
次に、作業者は、目標値Ｘを中心とした上下の許容範囲±α（図３参照）を設定し、この許容範囲±αをかん水制御装置３に入力する。この許容範囲±αは目標値Ｘに対して許容できる誤差範囲であり、水分状態の厳密な制御を意図した場合は、αは小さい値を設定する。逆に大まかな制御では、αは大きな値となる。
【００３１】
（ステップＳ３）
次に、作業者は、樹体６の水ポテンシャルを複数回（日数単位）測定し、得られた複数の測定値をかん水制御装置３に入力する。本実施の形態では、図３のａ１〜ａ６に示すように、水ポテンシャルを２回（経過日数ｂ１、ｂ２）測定している。ここで、最初に測定した時点（経過日数ｂ１）の水ポテンシャルを初期値ａ１として設定する。
【００３２】
（ステップＳ４）
かん水制御装置３は、水ポテンシャルの目標値Ｘ、目標値Ｘを中心とした上下の許容範囲±α、初期値ａ１を含む複数の測定値ａ２〜ａ６を用いて予測線Ｌ１〜Ｌ５（図３参照）を作成する。予測線Ｌ１〜Ｌ５はそれぞれの状況での一例である。水ポテンシャルは樹体６の水分状態を反映するものであるため、降雨やかん水がなければ単調に低下する値である。そのため、通常は水ポテンシャルの予測線は傾きが負の減少線になる。なお、予測線Ｌ１は傾きが正の増加線になっている。この理由は、例えば、降雨などでの天候の影響の状況を加味したためによる。
【００３３】
（ステップＳ５）
次に、かん水制御装置３は、予測線Ｌ１〜Ｌ５から、以後（経過日数ｂ３）の水ポテンシャルの予測値ａ７〜ａ１１を算定する。予測値ａ７〜ａ１１は、それぞれの状況で制御の変更を行わなかった場合の値である。
【００３４】
（ステップＳ６）
次に、かん水制御装置３は、予測値ａ７〜ａ１１が許容範囲±α内にあるか否かを判断する。
【００３５】
（ステップＳ７→ステップＳ９）
かん水制御装置３は、予測値ａ９が許容範囲±α内にあると判断し（ステップＳ６でＹＥＳ）、かん水量を維持するようにかん水装置４を制御する。かん水装置４は、この制御内容に基づいて初回のかん水を行う。このかん水の時期は、予測値ａ９が許容範囲±α内にあると判断したその日である（経過日数ｂ２）。
【００３６】
かん水量を維持する理由は、経過日数ｂ３での予測値も許容範囲±α内に維持されるようにするためである。具体的には、予測線Ｌ３の傾きが維持されるように（予測線Ｌ３がそのまま図４のかん水制御処理の結果であるＬ８になるように）かん水量を通常通りに設定する。この結果、図４に示すように測定値ａ４の測定後、経過日数ｂ３で測定した測定値ａ１４は許容範囲±α内に維持される。ここで、通常のかん水量とは、根域まで達するかん水量である。
【００３７】
（ステップＳ８→ステップＳ９）
かん水制御装置３は、予測値ａ７、ａ８、ａ１０、ａ１１が許容範囲±α外にあると判断し（ステップＳ６でＮＯ）、かん水量を調整するようにかん水装置４を制御する。かん水装置４は、この制御内容に基づいて初回のかん水を行う。このかん水の時期は、予測値ａ７、ａ８、ａ１０、ａ１１が許容範囲±α外にあると判断したその日である（経過日数ｂ２）。
【００３８】
かん水量を調整する理由は、経過日数ｂ３での予測値を許容範囲±α内に入れるか、あるいは許容範囲±αに近づけるためである。
【００３９】
予測値ａ７の場合は、予測線Ｌ１が図４のＬ６になるように予測線Ｌ１の傾きを下げる。予測値ａ８の場合は、予測線Ｌ２が図４のＬ７になるように予測線Ｌ２の傾きを下げる。予測線Ｌ１、Ｌ２の傾きを下げるには、かん水量を通常よりも減らすことである。なお、通常のかん水量とは、上記で説明したように根域まで達するかん水量である。
【００４０】
この結果、図４に示すように測定値ａ２の測定後、経過日数ｂ３で測定した測定値ａ１２は許容範囲±αの上限＋に近づき、測定値ａ３の測定後、経過日数ｂ３で測定した測定値ａ１３は許容範囲±α内に入る。
【００４１】
なお、予測値が許容範囲±αの上限＋αよりも高い予測線において、Ｌ１のように傾きが正の場合、すなわち予測線が上限＋αから遠ざかる場合は、傾きが大きいほどかん水量の減らす量を多くし、Ｌ２のように傾きが負の場合、すなわち予測線が上限＋αに近づく場合は、傾きが小さいほどかん水量の減らす量を多くする。
【００４２】
予測値ａ１０の場合は、予測線Ｌ４が図４のＬ９になるように予測線Ｌ４の傾きを上げる。予測値ａ１１の場合は、予測線Ｌ５が図４のＬ１０になるように傾きを上げる。予測線Ｌ４、Ｌ５の傾きを上げるには、かん水量を通常よりも増やす。具体的には根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限としてかん水を複数回実施し、１日に実施するかん水総量を増やす。
【００４３】
この結果、図４に示すように測定値ａ５の測定後、経過日数ｂ３で測定した測定値ａ１５は許容範囲±α内に維持され、測定値ａ６の測定後、経過日数ｂ３で測定した測定値ａ１６は許容範囲±αの下限−αに近づく。
【００４４】
なお、予測値が許容範囲±αの下限−αよりも低い予測線において、Ｌ４やＬ５のように傾きが負の場合、すなわち予測線が下限−αから遠ざかる場合は、傾きが大きいほどかん水量の増やす量を多くする。また、図示しないが傾きが正の場合、すなわち予測線が下限−αに近づく場合は、傾きが小さいほどかん水量の増やす量を多くする。
【００４５】
このように、初回のかん水では、予測値が許容範囲±α内に入るように、予測値、予測線の傾きの大きさ、通常のかん水量に基づいてかん水量の制御を行う。
【００４６】
初回のかん水の制御内容について以下にまとめて説明する。
（１）予測値が許容範囲±α内・・・現状維持。
（２）予測値が許容範囲±αの上限＋αよりも高い・・通常よりもかん水量を減らす。
予測線の傾きが正・・・傾きが大きいほどかん水量の減らす量を多くする。
予測線の傾きが負・・・傾きが小さいほどかん水量の減らす量を多くする。
（３）予測値が許容範囲±αの下限−αよりも低い・・通常よりもかん水量を増やす。（根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限としてかん水を複数回実施し、１日に実施するかん水総量を増やす。）
予測線の傾きが正・・・傾きが小さいほどかん水量の増やす量を多くする。
予測線の傾きが負・・・傾きが大きいほどかん水量の増やす量を多くする。
【００４７】
（ステップＳ１０）
初回のかん水が終了したら作業者は、積極的に樹体６の水分をかん水によって制御する必要性の有無によって、かん水制御装置３にかん水の制御処理を継続させるか否かを判断する。かん水の必要がある場合には、ステップＳ４〜ステップＳ１０の処理を繰り返して予測値を許容範囲±αに近づける、あるいは許容範囲±α内に入るようにかん水の制御処理を行う。これについて図５を用いて説明する。
【００４８】
（ステップＳ４）
かん水制御装置３は、初回のかん水前（経過日数ｂ２）の測定値ａ２〜ａ６と、初回のかん水後（経過日数ｂ３）の測定値ａ１２〜１６とを用いて予測線Ｌ１１〜Ｌ１５を作成する。
【００４９】
（ステップＳ５→ステップＳ６）
かん水制御装置３は、予測線Ｌ１１〜Ｌ１５から、以後（経過日数ｂ４）の予測値ａ１７〜ａ２１を算定し、これらの予測値ａ１７〜ａ２１が許容範囲±α内にあるか否かを判断する。
【００５０】
（ステップＳ７→ステップＳ９）
かん水制御装置３は、予測値ａ１７〜ａ１９が許容範囲±α内にあると判断し（ステップＳ６でＹＥＳ）、その判断した日（経過日数ｂ３）に、かん水装置４に対してかん水量を維持するよう制御する。かん水装置４は、この制御を受けて、その判断した日に２回目のかん水を行う。
【００５１】
予測値ａ１７の場合は、予測線Ｌ１１の傾きを維持するために初回（経過日数ｂ２）のかん水量と同量にする。予測値ａ１８の場合は、予測線Ｌ１２の傾きを維持するために初回のかん水と同量にする。予測値ａ１９の場合は、予測線Ｌ１５の傾きを維持するために初回のかん水と同量にする。この結果、図示しないが、測定値ａ１２、ａ１３、ａ１６の測定後、経過日数ｂ４で測定した測定値は許容範囲±α内に維持される。
【００５２】
（ステップＳ８→ステップＳ９）
かん水制御装置３は、予測値ａ２０、ａ２１が許容範囲±αの下限−αよりも低いと判断し（ステップＳ６でＮＯ）、その判断した日（経過日数ｂ３）に、かん水装置４に対してかん水量を調整するように制御する。かん水装置４は、この制御を受けて、その判断した日に２回目のかん水を行う。
【００５３】
予測値ａ２０の場合は、予測値ａ２０が許容範囲±αに入るように予測線Ｌ１３の傾きを上げる。予測値ａ２１の場合は、予測値ａ２１が許容範囲±α内に入るように予測線Ｌ１４の傾きを上げる。つまり、２回目におけるかん水の回数を前回よりも増やす。この結果、図示しないが、測定値ａ１４、ａ１５の測定後（経過日数ｂ４の時点）に測定した測定値は許容範囲±α内に入る。
【００５４】
このように、２回目以降のかん水では、予測値が許容範囲±α内に入るように、予測値、予測線の傾きの大きさ、前回のかん水量に基づいてかん水量の制御を行う。
【００５５】
２回目以降のかん水の制御内容について以下にまとめて説明する。
（１）予測値が許容範囲±α内・・・前回と同量のかん水量。
（２）予測値が許容範囲±αの上限＋αよりも高い・・前回よりもかん水量を減らす。
予測線の傾きが正の場合・・・傾きが大きいほどかん水量の減らす量を多くする。
予測線の傾きが負の場合・・・傾きが小さいほどかん水量の減らす量を多くする。
（３）予測値が許容範囲±αの下限−αよりも低い・・前回よりもかん水量を増やす。（根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限としてかん水を複数回実施し、１日に実施するかん水総量を増やす。）
予測線の傾きが正の場合・・傾きが小さいほどかん水量の増やす量を多くする。
予測線の傾きが負の場合・・傾きが大きいほどかん水量の増やす量を多くする。
【００５６】
また、初回または２回目以降のかん水を行うときに、予測線全体が許容範囲±α内にある場合は、現状のかん水を維持することで許容範囲±α内に測定値を維持できる。また、予測値が許容範囲±α内にある期間では、水ポテンシャルの測定は必要としない。
【００５７】
以上のようにしてかん水を繰り返し行い、栽培期間を通して積極的に樹体６の水分をかん水によって制御する必要がないと作業者が判断した場合には（ステップＳ１０でＮＯ）、かん水の制御処理を終了する。
【００５８】
以上、説明したように本実施の形態のかん水制御装置３及びかん水制御方法では、予測線Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ１１〜Ｌ１５を用いて予測値を算定し、この予測値が許容範囲±α内に入るようにかん水を制御するようにした。言い換えると、本実施の形態のかん水制御装置３及びかん水制御方法では、許容範囲±αから外れると予測したときにかん水量を増やす、あるいは減らすようにした。これにより、図６に示すように本実施の形態のかん水制御処理による水ポテンシャルの変動Ａは、従来のかん水制御処理による水ポテンシャルの変動Ｂに比べて少なくなり、水ポテンシャルを目標値Ｘに近づけることができる。よって、樹体６の水分状態を適切に維持してかん水の制御を行うことができる。
【００５９】
このため、本実施の形態のかん水制御装置３及びかん水制御方法では、ウンシュウミカンなどのカンキツ品種やブドウ、ビワなど、かん水管理により高品質果実生産や障害果の軽減ができる樹種において利用できる可能性が高い。
【００６０】
また、水ポテンシャルの上昇はかん水によるものである。従来のかん水処理では水ポテンシャルの低下を抑制するために過度なかん水を行っている。そのため、変動Ｂに示すように水ポテンシャルの急激な上昇が見られる。それに比べ、本実施の形態のかん水制御処理では、かん水調整位置Ｄの個数を比較すれば明らかなように１回のかん水量を少なくしてかん水を行う頻度を多くしているため、変動Ａに示すように水ポテンシャルの上昇は緩慢なものとなる。
【００６１】
また、かん水量を多くしたり少なくしたりすることで、かん水の調整処理を行うようにしたので、樹体６の水ポテンシャルを容易に目標値Ｘに近づけることができる。よって、樹体６の水分状態を適切に維持する制御処理を容易に行うことができる。
【００６２】
なお、かん水量を増やす調整を行うときには、樹体の根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限として、１日に実施するかん水の回数を増やすようにしたので、無駄なかん水を抑えることができる。
【００６３】
以上、本発明にかかる実施の形態を例示したが、この実施の形態は本発明の内容を限定するものではない。また、本発明の請求項の範囲を逸脱しない範囲であれば、各種の変更等は可能である。
【００６４】
例えば、本実施の形態では、目標値Ｘおよび許容範囲±αを作業者が設定するようにしたが、かん水制御装置が自動的に設定するようにしても良い。
【００６５】
また、本実施の形態では、果樹の樹体６のかん水を行う場合に本発明を適用した例を説明したが、本発明の適用範囲は果樹の樹体６のかん水に限定しなくても良く、他の植物のかん水を行うときに本発明を適用しても良い。
【００６６】
また、本実施の形態では、水ポテンシャルを用いて樹体６の水分状態を予測するようにしたが、水ポテンシャル以外の生体情報を用いて樹体の水分状態を予測するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
以上説明したように本発明のかん水制御装置及びかん水制御方法は、植物の水分状態を適切に維持してかん水の制御を行うことができる。したがって、本発明のかん水制御装置及びかん水制御方法を植物のかん水制御の技術分野で十分に利用できる。
【符号の説明】
【００６８】
１ かん水管理システム
２ 水ポテンシャル測定装置
３ かん水制御装置
４ かん水装置
５ 水源
６ 樹体（植物）
ａ１〜ａ６、ａ１２〜ａ１６ 水ポテンシャルの測定値
ａ７〜ａ１１、ａ１７〜ａ２１ 水ポテンシャルの予測値
Ｘ 水ポテンシャルの目標値
±α 目標値を中心とした上下の許容範囲
＋α 許容範囲の上限
−α 許容範囲の下限
Ｄ かん水調整位置
Ｌ１〜Ｌ５、Ｌ１１〜Ｌ１５ 予測線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
天候の影響を受けにくい環境下で栽培される植物にかん水を行うかん水装置に対し、予め設定された前記植物の水ポテンシャルの目標値及びこの目標値を中心とした上下の許容範囲と、水ポテンシャル測定装置から得られる前記植物の水ポテンシャルの測定値とを用いて前記かん水装置を制御するかん水制御装置であって、
複数の前記測定値から予測線を作成する予測線作成手段と、
前記予測線から以後の予測値を算定する予測値算定手段と、
前記予測値が前記許容範囲内にある場合には、前記かん水装置をそのままの状態で維持するように制御するかん水維持手段と、
前記予測値が前記許容範囲から外れた場合には、当該予測値が前記許容範囲内に入るように前記かん水装置を制御するかん水調整手段と
を備えることを特徴とするかん水制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のかん水制御装置において、
前記かん水調整手段は、前記予測値が前記許容範囲の上限よりも高い場合には、かん水量を減らして当該予測値が前記許容範囲内に入るように前記かん水装置を制御することを特徴とするかん水制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のかん水制御装置において、
前記かん水調整手段は、前記予測値が前記許容範囲の下限よりも低い場合には、かん水量を増やして当該予測値が前記許容範囲内に入るように前記かん水装置を制御することを特徴とするかん水制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のかん水制御装置において、
前記かん水調整手段は、前記かん水量を増やす場合に、前記植物の根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限とし、かん水の実施回数が複数回になるように前記かん水装置を制御することを特徴とするかん水制御装置。
【請求項５】
天候の影響を受けにくい環境下で栽培される植物の水ポテンシャルの測定値を用いてかん水を制御するかん水制御方法であって、
前記植物の水ポテンシャルの目標値とこの目標値を中心とした上下の許容範囲を設定し、
複数の前記測定値から予測線を作成し、この予測線から以後の予測値を算定し、
前記予測値が前記許容範囲内にある場合にはかん水をそのまま維持するように制御し、
前記予測値が前記許容範囲から外れた場合には、当該予測値が前記許容範囲内に入るようにかん水を制御することを特徴とするかん水制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載のかん水制御方法において、
前記予測値が前記許容範囲の上限よりも高い場合には、かん水量を減らして当該予測値が前記許容範囲内に入るようにかん水を制御することを特徴とするかん水制御方法。
【請求項７】
請求項５に記載のかん水制御方法において、
前記予測値が前記許容範囲の下限よりも低い場合には、かん水量を増やして当該予測値が前記許容範囲内に入るようにかん水を制御することを特徴とするかん水制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載のかん水制御方法において、
前記かん水量を増やす場合には、前記植物の根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限として、かん水を複数回実施することを特徴とするかん水制御方法。
【請求項１】
天候の影響を受けにくい環境下で栽培される植物にかん水を行うかん水装置に対し、予め設定された前記植物の水ポテンシャルの目標値及びこの目標値を中心とした上下の許容範囲と、水ポテンシャル測定装置から得られる前記植物の水ポテンシャルの測定値とを用いて前記かん水装置を制御するかん水制御装置であって、
複数の前記測定値から予測線を作成する予測線作成手段と、
前記予測線から以後の予測値を算定する予測値算定手段と、
前記予測値が前記許容範囲内にある場合には、前記かん水装置をそのままの状態で維持するように制御するかん水維持手段と、
前記予測値が前記許容範囲から外れた場合には、当該予測値が前記許容範囲内に入るように前記かん水装置を制御するかん水調整手段と
を備えることを特徴とするかん水制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載のかん水制御装置において、
前記かん水調整手段は、前記予測値が前記許容範囲の上限よりも高い場合には、かん水量を減らして当該予測値が前記許容範囲内に入るように前記かん水装置を制御することを特徴とするかん水制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載のかん水制御装置において、
前記かん水調整手段は、前記予測値が前記許容範囲の下限よりも低い場合には、かん水量を増やして当該予測値が前記許容範囲内に入るように前記かん水装置を制御することを特徴とするかん水制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載のかん水制御装置において、
前記かん水調整手段は、前記かん水量を増やす場合に、前記植物の根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限とし、かん水の実施回数が複数回になるように前記かん水装置を制御することを特徴とするかん水制御装置。
【請求項５】
天候の影響を受けにくい環境下で栽培される植物の水ポテンシャルの測定値を用いてかん水を制御するかん水制御方法であって、
前記植物の水ポテンシャルの目標値とこの目標値を中心とした上下の許容範囲を設定し、
複数の前記測定値から予測線を作成し、この予測線から以後の予測値を算定し、
前記予測値が前記許容範囲内にある場合にはかん水をそのまま維持するように制御し、
前記予測値が前記許容範囲から外れた場合には、当該予測値が前記許容範囲内に入るようにかん水を制御することを特徴とするかん水制御方法。
【請求項６】
請求項５に記載のかん水制御方法において、
前記予測値が前記許容範囲の上限よりも高い場合には、かん水量を減らして当該予測値が前記許容範囲内に入るようにかん水を制御することを特徴とするかん水制御方法。
【請求項７】
請求項５に記載のかん水制御方法において、
前記予測値が前記許容範囲の下限よりも低い場合には、かん水量を増やして当該予測値が前記許容範囲内に入るようにかん水を制御することを特徴とするかん水制御方法。
【請求項８】
請求項７に記載のかん水制御方法において、
前記かん水量を増やす場合には、前記植物の根域まで達するかん水量を１回に実施するかん水量の上限として、かん水を複数回実施することを特徴とするかん水制御方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−７４８８１（Ｐ２０１３−７４８８１Ａ）
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−１７４８８９（Ｐ２０１２−１７４８８９）
【出願日】平成２４年８月７日（２０１２．８．７）
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
【公開日】平成２５年４月２５日（２０１３．４．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年８月７日（２０１２．８．７）
【出願人】（５０１２０３３４４）独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 (827)
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