植物栄養状態診断方法、植物栄養状態回復方法、植物栄養状態診断装置、及び植物栄養状態回復装置
【課題】植物の栄養状態を迅速且つ的確に診断することが可能な植物栄養状態診断方法、及び植物栄養状態診断装置、並びに、迅速且つ効果的に植物の栄養状態を回復させることが可能な植物栄養状態回復方法、及び植物栄養状態回復装置の提供。
【解決手段】植物の栄養状態を回復させる方法であって、（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と欠乏栄養分を付与する手段、を有することを特徴とする植物栄養状態回復方法および装置。
【解決手段】植物の栄養状態を回復させる方法であって、（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と欠乏栄養分を付与する手段、を有することを特徴とする植物栄養状態回復方法および装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の栄養状態を診断する植物栄養状態診断方法、及び植物栄養状態診断装置、並びに、診断された栄養状態に基づいて植物の栄養状態を回復させる、植物栄養状態回復方法、及び植物栄養状態回復装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の育成には、日光、二酸化炭素、及び水に加えて、窒素、リン、カリウム等の元素が必須である。これら元素は土壌中にも存在するが、植物が多量に必要とする元素は、肥料に多く含有されており、植物の育成を良好にするためには、施肥が行われている。
近年、植物に光等の低周波刺激を与えることにより、植物の育成を促進する方法が報告されている（特許文献１〜３参照）。
また、植物の生体電位は、植物の状態と関連があることが知られており、解析された植物の状態に応じた育成方法の検討が行われている（特許文献４〜５参考）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０８９０３１号公報
【特許文献２】特開２００７−０５０００４号公報
【特許文献３】特開２００１−２５１９６１号公報
【特許文献４】特開平９−０５６２５８号公報
【特許文献５】特開２００６−１４５２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
植物を良好に育成するためには、上述したように施肥が行われるが、植物は、土壌又は培地中の肥料濃度バランスが崩れた場合、貧栄養状態に陥る。そのため、近代農法においては、肥料濃度が一定以下にならないように過剰な肥料の付与を行うため、肥料コストの上昇、及び過剰量の肥料が地中や地下水中に分散することによる環境汚染という問題がある。
また、低周波刺激により植物を良好に育成する方法は、長期的に刺激を続けた場合、植物の育成を阻害するという問題があり、植物の育成状態が悪化した場合にのみ低周波刺激を与える必要がある。しかしながら、植物の外見により育成状態を診断するには熟練した技術が必要であり、且つ、外見に育成状態の悪化が現れてからでは、処置が間に合わないおそれもあるため、植物の状態を迅速且つ的確に診断し、状態が悪化している場合は状態を迅速に回復させることができる方法が求められている。さらに、上記植物の状態の診断及び状態の回復の手間がかかるという問題があり、簡便な方法が求められている。
一方、植物の生体電位を用いた植物の状態の診断方法は、測定された電位のノイズが大きい等の問題があり、その技術は未だ十分ではないため、更なる改善が求められている。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、植物の栄養状態を迅速且つ的確に診断することが可能な植物栄養状態診断方法、及び植物栄養状態診断装置を提供することを目的とする。栄養状態とは水分および栄養素（窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウムなど）の過不足の状態をいう。また、本発明は、診断された栄養状態に基づいて、迅速且つ効果的に植物の栄養状態を回復させることが可能な植物栄養状態回復方法、及び植物栄養状態回復装置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】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、対照用周波数において検出された植物の生体電位と、検出用周波数において検出された該植物の生体電位とから、該植物の栄養状態を迅速且つ的確に診断することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の第一の態様は、植物の栄養状態を診断する方法であって、
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、を有することを特徴とする植物栄養状態診断方法である。
本発明の第一の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることが好ましい。
さらに、本発明の第一の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることがより好ましい。
本発明の第二の態様は、植物の栄養状態を回復させる方法であって、
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と、を有することを特徴とする植物栄養状態回復方法である。
本発明の第三の態様は、植物の栄養状態を回復させる方法であって、
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、欠乏栄養分を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と、を有することを特徴とする植物栄養状態回復方法である。
本発明の第二の態様及び第三の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることが好ましい。
さらに、本発明の第二の態様及び第三の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることがより好ましい。
【０００８】
本発明の第四の態様は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、を備えることを特徴とする植物栄養状態診断装置である。
本発明の第四の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることが好ましい。
さらに、本発明の第四の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることがより好ましい。
さらにまた、本発明の第四の態様において、前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止することが好ましい。
本発明の第五の態様は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、栄養状態不良と診断された場合、該植物に周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与する刺激付与手段と、を備えることを特徴とする植物栄養状態回復装置である。
本発明の第五の態様において、前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止することが好ましい。
本発明の第六の態様は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、栄養状態不良と診断された場合、該植物に欠乏栄養分を付与する欠乏栄養分付与手段と、を備えることを特徴とする植物栄養状態回復装置である。
本発明の第六の態様において、前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止することが好ましい。
本発明の第五の態様及び第六の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることが好ましい。
さらに、本発明の第五の態様及び第六の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることがより好ましい。
【０００９】
なお、本発明の植物栄養状態診断装置及び植物栄養状態回復装置には、さらに、トーンデコーダーを用いて構成することも有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、対照用周波数において検出された植物の生体電位と、対照用周波数において検出された該植物の生体電位とから、該植物の栄養状態を迅速且つ的確に診断することができる。
また、診断された植物の状態を用いて、状態が悪化している場合は、状態を迅速に回復させることができる。さらに、植物の状態の回復に点滅光を用いる場合にも、状態が悪化した時のみ点滅光の照射を行うことができるため、長期的に使用し続けることにより植物の育成を阻害することがない。そして、本発明を用いることにより、植物が土壌、培地又は培養液中の肥料を最大限摂取できるため、肥料コスト及び環境汚染の低減が達成できる。
また、これら植物の状態の診断及び状態の回復は、一連の動作として装置内で自動的に行うことが可能であるため、手間を大幅に省くことができ、非常に簡便である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一の態様の植物栄養状態診断方法の一連の流れを示す概略フロー図である。
【図２】本発明の第二の態様の植物栄養状態回復方法の一連の流れを示す概略フロー図である。
【図３】本発明の第三の態様の植物栄養状態回復方法の一連の流れを示す概略フロー図である。
【図４】本発明の第四の態様の植物栄養状態診断装置、並びに第五の態様及び第六の態様の植物栄養状態回復装置の構成例を示す図である。
【図５】参考例１において、点滅光による刺激を行った際の、点滅光の色ごとの果実収量を示す図である。
【図６】参考例２において、点滅光による刺激を行った際の、植物の葉の色と光合成速度との関係を示す図である。
【図７】参考例３における培養液中のマグネシウム濃度ごとの生重量を示す図である。
【図８】参考例３における培養液中のマグネシウム濃度ごとの植物乾物中のマグネシウム含有率を示す図である。
【図９】参考例３において、培養液中のマグネシウム濃度が０．５０ミリモル/リットルの場合の、生体電位スペクトラムを示す図である。
【図１０】参考例３において、培養液中のマグネシウム濃度が０．００ミリモル/リットルの場合の、生体電位スペクトラムを示す図である。
【図１１】参考例３における培養液中のマグネシウム濃度と周波数４０Ｈｚの生体電位の大きさとの関係を示す図である。
【図１２】参考例３における培養液中のマグネシウム濃度ごとの、植物乾物中のマグネシウム含有率及び周波数４０Ｈｚの生体電位の大きさを示す図である。
【図１３】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図１４】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図１５】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図１６】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図１７】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図１８】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図１９】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図２０】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図２１】実施例１において検出された８個（図１３から図２０の８例）の生体電位スペクトラムにおける５０Ｈｚ電位と２〜８Ｈｚ帯電位の相関図である。
【図２２】実施例１において検出された８個（図１３から図２０の８例）の生体電位スペクトラムにおける５０Ｈｚ電位と４５〜４９Ｈｚ帯電位の相関図である。
【図２３】実施例２における試験区ごとの、草丈及び葉の大きさを示す図である。
【図２４】実施例２における交換区の、電位ピーク検知時点、標準培養液交換１週間経過時点、及び貧栄養培養液交換２週間経過時点の、生体電位スペクトラムを示す図である。
【図２５】実施例２における電位照射区の、電位ピーク検知時点、点滅光照射開始１週間経過時点、及び点滅光照射開始３週間経過時点の、生体電位スペクトラムを示す図である。
【図２６】実施例２における試験区ごとの、電位ピーク検知時点、電位ピーク検知後１週間経過時点、及び電位ピーク検知後３週間経過時点の、植物汁液中の硝酸態窒素濃度を示す図である。
【図２７】実施例２における試験区ごとの、電位ピーク検知時点、電位ピーク検知後１週間経過時点、及び電位ピーク検知後３週間経過時点の、植物汁液中のカリウム濃度を示す図である。
【図２８】本発明の第四の態様の植物栄養状態診断装置、及びに第五の態様の植物栄養状態回復装置にトーンデーターを用いた構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明において、植物は特に限定されず、食用植物であっても、観葉植物であっても、花きであってもよい。食用植物としては、ルッコラ、チンゲンサイ、カイワレダイコン等のアブラナ科の植物、レタス等のキク科の植物、トマト等のナス科の植物、稲等のイネ科の植物、又はホウレンソウ等のアカザ科の植物が好ましく、観葉植物としては、コリウス等が好ましい。また、サンゴ、水草、藻にも適用できる。
【００１３】
《第一の態様》
本発明の植物栄養状態診断方法は、植物の栄養状態を診断する方法であって、下記工程（ａ）及び工程（ｂ）を有する。
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程。
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程。
【００１４】
図１に、第一の態様の植物栄養状態診断方法の一連の流れを示す概略フロー図を示す。
工程（ａ）において植物の生体電位を検出するとは、対象とする植物中の特定の栄養分が欠乏しているか否かを診断するために、対照用周波数と特定の栄養分に由来する周波数における電位を検出することをいう。ここで、栄養分としては、植物の育成に必要なものであれば特に限定されるものではないが、植物の必須元素であることが好ましい。
検出用周波数は、検出しようとする栄養分の欠乏を検出できるものであれば、特に限定されるものではなく、複数の栄養分をまとめて検出できる周波数であってもよい。栄養分の欠乏を検出できる周波数としては、例えば、窒素、カリウムの欠乏時に電位の増大が検出される２０Ｈｚ付近、マグネシウム、リン、カルシウムの欠乏時に電位の増大が検出される４０Ｈｚ付近が挙げられる。本発明における検出用周波数としては、９〜４４Ｈｚの間の任意の範囲の周波数であることが好ましく、窒素、カリウムの欠乏を検出できる９〜２７Ｈｚ、又はマグネシウム、リン、カルシウムの欠乏を検出できる２８〜４４Ｈｚの間の任意の範囲の周波数であることがより好ましい。５０Ｈｚ以上の周波数であると、商用電源や音波等の周囲の環境の影響を受けやすいため、検出が困難となる。
対照用周波数は、上記検出用周波数と重複するものでなければ、特に限定されるものではなく、任意に決定できるが、植物の状態の良し悪しに関わらず、生体電位の変動が少ない周波数であることが好ましい。したがって、上記検出用周波数の好ましい範囲外であり、且つ環境の影響を受けにくい４９Ｈｚ以下である、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであることが好ましく、２〜８Ｈｚであることがより好ましく、３〜８Ｈｚであることがさらに好ましく、５〜７Ｈｚであることが特に好ましい。本発明者らの検討では、現在までに２〜８Ｈｚの間に栄養分の欠乏に影響される周波数は見出されていないため、好適である。
対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する方法は、特に限定されるものではなく、常法により行うことができる。例えば、植物の任意の異なる２箇所に接触させた電極を介して生体電位を検出し、検出した生体電位を増幅した後、フィルターを用いて目的の対照用周波数又は検出用周波数の電位のみをより分ける方法が挙げられる。
【００１５】
工程（ｂ）では、前記工程（ａ）で検出された対照用周波数における生体電位と、検出用周波数における生体電位とから、植物の栄養状態を診断する。上記のように、対照用周波数を生体電位の変動が少ない周波数に設定することにより、対照用周波数における生体電位を、生体電位測定の検出感度を示す指標として用いることができ、検出用周波数における生体電位による診断の精度を向上させることができる。
診断方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、
検出用周波数における生体電位（以下、「シグナル」ということがある。）と対照用周波数における生体電位（以下、「ノイズ」ということがある。）の比（Ｓ／Ｎ比）を算出し、該Ｓ／Ｎ比が所定の閾値以上であれば、検出用周波数における生体電位が確かに検出されたと診断し、その検出用周波数に関わる栄養分が欠乏していると診断する方法；
シグナル及びノイズの閾値をあらかじめ設定し、該シグナルの閾値以上のシグナルが検出された場合、その検出用周波数に関わる栄養分が欠乏していると診断するが、同時に該ノイズの閾値以上のノイズが検出された場合は、検出されたシグナルを無効として扱い、栄養分は欠乏していないと診断する方法；これらの組み合わせ；等が挙げられる。
生体電位実測値を用いてＳ／Ｎ比により診断する際は、該Ｓ／Ｎ比の閾値は、２以上に設定することが好ましく、３以上に設定することがより好ましく、５以上に設定することがさらに好ましい。シグナル及びノイズの閾値をあらかじめ設定して診断する際は、シグナルの閾値は、０．０００５ｍＶ以上であることが好ましく、０．００５ｍＶ以上であることがより好ましく、０．０１０ｍＶ以上であることがよりさらに好ましい。ノイズの閾値は、０．０１０ｍＶ以下であることが好ましく、０．００５ｍＶ以下であることがより好ましく、０．００１ｍＶ以下であることがさらに好ましい。
また、第一の態様の植物栄養状態診断方法の一連の工程を行う場合は、後述する第四の態様の植物栄養状態診断装置を用いることが好ましい。
【００１６】
《第二の態様》
本発明の第二の態様の植物栄養状態回復方法は、植物の栄養状態を回復させる方法であって、下記工程（ａ）、工程（ｂ）及び工程（ｃ）を有する。
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程。
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程。
（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程。
第二の態様における工程（ａ）及び工程（ｂ）は、上記第一の態様の工程（ａ）及び工程（ｂ）と同様である。
【００１７】
図２に、第二の態様の植物栄養状態診断方法の一連の流れを示す概略フロー図を示す。
本発明において、栄養状態不良とは、前記工程（ｂ）において、何らかの栄養分の欠乏と診断された状態、すなわち、貧栄養状態を指す。
【００１８】
栄養状態不良と診断された際に付与する光は、点滅光であれば特に限定されるものではなく、一定周期で点滅する光であっても、不定期で点滅する光であってもよい。光の周波数は４４Ｈｚ以下であれば特に限定されるものではないが、１〜４４Ｈｚであることが好ましく、５〜３６Ｈｚであることがより好ましく、９〜３６Ｈｚであることがさらに好ましく、１５〜２５Ｈｚであることが特に好ましい。光強度は、特に限定されるものではないが、０．０１〜１０００ｌｘであることが好ましく、０．１〜１００ｌｘであることがより好ましく、０．３〜１０ｌｘであることがさらに好ましく、０．３〜０．６ｌｘであることが特に好ましい。光は紫外光又は赤外光であってもよいが、可視光が望ましい。光が可視光である場合、その色は特に限定されるものではないが、赤色、黄色、橙色等の暖色であることが好ましく、赤色であることが特に好ましい。また、本発明では、２種以上の光を同時に照射してもよく、その色の組み合わせとしては、暖色の光と、青色等の寒色の光とを組み合わせることが好ましい。光の光源は、特に限定されるものではないが、白熱電球、ストロボ光、ＬＥＤ等を用いることができ、ＬＥＤであることが好ましい。光の照射時間は、特に限定されるものではないが、長時間照射し続けると植物の育成に悪影響を及ぼすことから、１日あたり１分〜１２時間であることが好ましく、５分〜６時間であることがより好ましく、１０分〜３時間であることがさらに好ましい。
点滅光による刺激の付与方法は特に限定されるものではなく、常法により光を植物に対して照射して行うことができる。点滅光による刺激を付与する部位は、植物の葉、茎、花等の地上部分であってもよく、根等の地下部分であってもよい。
【００１９】
上記第二の態様の植物栄養状態回復方法は、対象となる植物に対し、常時、工程（ａ）〜（ｃ）を繰り返して行ってもよく、生育のある段階において、単回又は複数回、工程（ａ）〜（ｃ）を行ってもよい。常時工程（ａ）〜（ｃ）を行うことにより、該植物の栄養状態を常にモニタリングし、必要なときのみ点滅光刺激を付与し、迅速に栄養状態を回復させることができるため好ましい。
また、第二の態様の植物栄養状態回復方法の一連の工程を行う場合は、後述する第五の態様の植物栄養状態回復装置を用いることが好ましい。
【００２０】
《第三の態様》
本発明の第三の態様の植物栄養状態回復方法は、植物の栄養状態を回復させる方法であって、下記工程（ａ）、工程（ｂ）及び工程（ｃ）を有する。
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程。
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程。
（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、欠乏栄養分を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程。
図３に、第三の態様の植物栄養状態診断方法の一連の流れを示す概略フロー図を示す。
第三の態様における工程（ａ）及び工程（ｂ）は、上記第一の態様の工程（ａ）及び工程（ｂ）と同様である。
【００２１】
工程（ｃ）において、欠乏栄養分とは、前記工程（ｂ）において、不足と診断された栄養分を指す。欠乏栄養分は、該欠乏栄養分のみで付与してもよく、水等の溶媒に分散させた形で付与してもよく、該欠乏栄養分を含有する配合肥料等を付与してもよい。また、欠乏栄養分の付与量及び付与期間は、特に限定されるものではなく、適宜決定することができる。
欠乏栄養分の付与方法は特に限定されるものではなく、該植物の土壌、培地、培養液、茎、葉、根等に対して、散布、混合塗布等の常法により行うことができる。
【００２２】
上記第三の態様の植物栄養状態回復方法は、対象となる植物に対し、常時、工程（ａ）〜（ｃ）を繰り返して行ってもよく、生育のある段階において、単回又は複数回、工程（ａ）〜（ｃ）を行ってもよい。常時工程（ａ）〜（ｃ）を行うことにより、該植物の状態を常にモニタリングし、必要なときのみ欠乏栄養分を付与し、迅速に栄養状態を回復させることができるため好ましい。
また、第三の態様の植物栄養状態回復方法の一連の工程を行う場合は、後述する第六の態様の植物栄養状態回復装置を用いることが好ましい。
【００２３】
また、上記第二の態様の植物栄養状態回復方法と、上記第三の態様の植物栄養状態回復方法とを組み合わせて用いることができる。組み合わせの好ましい例としては以下のようなものが挙げられる：
第二の態様の工程（ａ）、（ｂ）において栄養不良と診断され、第二の態様の工程（ｃ）において点滅光刺激を付与する一連の流れを単回又は複数回行う。第二の態様の工程（ａ）、（ｂ）において栄養不良と診断され、第二の態様の工程（ｃ）において点滅光刺激を付与する一連の流れを単回又は複数回行ったが再度工程（ａ）、（ｂ）において栄養不良と診断されたため、第三の態様の工程（ｃ）により欠乏栄養分を付与する；
工程（ａ）、（ｂ）において栄養不良と診断され、第二の態様の工程（ｃ）において点滅光刺激を付与する一連の流れを単回又は複数回行ったが、再度工程（ａ）、（ｂ）において栄養不良と診断されたため、第二の態様の工程（ｃ）と第三の態様の工程（ｃ）を併用し、点滅光刺激と共に欠乏栄養分を付与する。
【００２４】
《第四の態様》
本発明の第四の態様の植物栄養状態診断装置は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、を備える。
【００２５】
電位検出手段は、植物の異なる２箇所に接触させた電極を介して生体電位を検出し、検出した生体電位を増幅した後、フィルターを介して、目的の対照用周波数及び検出用周波数における電位を検出する。
ここで、対照用周波数及び検出用周波数は上記第一の態様と同様である。電極は、特に限定されるものではないが、白金、銀、チタニウム、又はステンレスチール製の電極であることが好ましい。フィルターは、特に限定されるものではないが、ローパスフィルター（ＬＰＦ）、ハイパスフィルター（ＨＰＦ）、又はバンドパスフィルター（ＢＰＦ）が好ましく、バンドパスフィルター（ＢＰＦ）であることがより好ましい。
【００２６】
栄養状態診断手段は、電位検出手段が検出した対照用周波数において検出された生体電位と、検出用周波数において検出された生体電位とから、栄養状態を診断する。栄養状態の診断の方法は、上記第二の態様と同様である。
【００２７】
また、第四の態様の植物栄養状態診断装置は、上記手段以外に、診断された栄養状態を画面等に表示する栄養状態表示手段や、該栄養状態を情報として蓄積する栄養状態記憶手段を併せて備えていてもよい。栄養状態表示手段や栄養状態記憶手段は、公知の方法により構築することができる。
【００２８】
第四の態様の植物栄養状態診断装置の構成は、図４に示す通り、後述する第五の態様及び第六の態様の植物栄養状態回復装置の比較回路までの部分と、同様の構成である。
【００２９】
《第五の態様》
本発明の第五の態様の植物栄養状態回復装置は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与する刺激付与手段と、を備える。
電位検出手段及び栄養状態診断手段は、上記第四の態様と同様である。
【００３０】
刺激付与手段は、栄養状態診断手段が診断した結果に基づき、該植物に周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与する。点滅光の種別、点滅光による刺激の付与方法は、上記第二の態様と同様である。
【００３１】
図４は、第五の態様の植物栄養状態回復装置の構成例を示す図である。以下、図を用いて構成及び動作を説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
対象とする植物の任意の２点に接続された電極間の電位差が図中の電圧増幅器に入力され、増幅される。電圧増幅器（オペアンプ）は、検出電位へのノイズ混入を防止するため、乾電池、太陽電池等を用いた直流電源により動作させることが好ましい。
その後、分配器により、複数の信号に分配される。また、図４では、対照用周波数と１つの検出用周波数とにおける、２つの生体電位を検出するため、２分配を行う。
次に、２分配された電位信号は、それぞれ図中のバッファアンプを介した後に、バンドパスフィルター（ＢＰＦ）により、対照用周波数（ここでは２〜８Ｈｚ）又は検出用周波数（ここでは９〜４４Ｈｚ）の周波数のみをより分け、信号変換器により、信号を交流から直流に変換し、比較器（コンパレータ）へ入力する。
ここでは、検出用周波数における電位が所定の閾値以上である場合に、一定時間の点滅光照射を開始し、対照用周波数における電位が所定の閾値以上である場合に、点滅光照射を中断する方法を採用した場合について説明する。このとき、コンパレータに入力された検出用周波数における電位信号は、設定された閾値（比較電圧）と比較され、その結果がタイマー回路に入力され、タイマー回路は閾値よりも入力された電位信号が大きい場合に、点滅光照射タイマーをセットする出力信号（タイマーセット）を出力する。また、コンパレータに入力された対照用周波数における電位信号は、設定された閾値（比較電圧）と比較され、その結果がタイマー回路に入力され、タイマー回路は閾値よりも入力された電位信号が大きい場合に、点滅光照射タイマーをリセットする出力信号（タイマーリセット）を出力する。
出力されたタイマーセット及び／又はタイマーリセットの信号は、ＬＥＤ点滅周波数発信回路により制御されたＬＥＤ制御器に入力され、ＬＥＤ照射器から植物への点滅光照射が開始又は停止される。ＬＥＤ点滅周波数発信回路には、あらかじめ点滅周波数を設定しておくこともできるし、検出用周波数に対応した周波数を出力することもできる。
第五の態様の植物栄養状態回復装置は、筐体内に収められたものであってもなくてもよいが、筐体を用いることにより、外部との接触が低減され、ノイズが低減されるため、筐体を用いることが好ましい。また、該植物栄養状態回復装置は、全ての手段が１つの筐体内に収められたものであってもよく、複数の筐体が結ばれたものであってもよい。筐体の部材、形状は特に限定されるものではないが、アルミを用いた筐体の場合磁力線ノイズが低減され、鉄を用いた筐体の場合電気力線ノイズが低減されるため、好ましく、アルミ筐体と鉄筐体との組み合わせがより好ましい。
【００３２】
《第六の態様》
本発明の第六の態様の植物栄養状態回復装置は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に欠乏栄養分を付与する欠乏栄養分付与手段と、を備える。
電位検出手段及び栄養状態診断手段は、上記第四の態様と同様である。
欠乏栄養分付与手段は、栄養状態診断手段が診断した結果に基づき、該植物に欠乏栄養分を付与する。欠乏栄養分の付与方法は、上記第三の態様と同様である。
【００３３】
図４は、第六の態様の植物栄養状態回復装置の構成例を示す図である。
上記第五の態様と同様にして、比較回路において所定の閾値と比較された結果が、タイマー回路に入力され、タイマー回路は、施肥をセットする出力信号（施肥セット）又は施肥をリセットする出力信号（施肥リセット）を出力する。
出力された施肥セット及び／又は施肥リセットの信号は、肥料調合機に入力され、肥料調合セット信号のみの場合は、施肥機から施肥が実行される。また、肥料調合セット信号＋肥料調合リセット信号の場合、又は肥料調合リセット信号のみの場合は、施肥は実行されない。また、肥料の種類は肥料選別機によって選ぶことができる。
【００３４】
次に、植物栄養状態診断装置および植物栄養状態回復装置の上記以外の構成例として、トーンデコーダーを用いた構成例について説明する。
図２８は、第四の態様の植物栄養状態診断装置にトーンデコーダーを用いた構成例を示す図である。
本発明の第四の態様の植物栄養状態診断装置は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、を備えるが、これにトーンデコーダーを用いる場合、電位検出手段としては、植物の異なる２箇所に接触させた電極を介して生体電位を検出し、検出した生体電位をＡＬＣ（Automatic Level Control；自動レベル制御）回路で安定化させた後、トーンデコーダー（Tone Decoder）回路で目的の対照用周波数及び検出用周波数における電位を検出し、当該電位を検出したことを示す信号を、ワンショットタイマー（One Shot Timer）回路を用いて所定の時間出力する。
ここで、対照用周波数及び検出用周波数は上記第一の態様と同様である。また、電極は、特に限定されるものではないが、上記第四の態様と同様、白金、銀、チタニウム、又はステンレスチール製の電極であることが好ましい。
【００３５】
ＡＬＣ回路は、出力電圧レベルを一定に保つ回路であり、例えば、市販されている自動レベル調整機能付きアンプＩＣ（Integrated Circuit）を用いて実現できる。
トーンデコーダー回路は、予め設定された周波数帯域の電位を検出する回路であり、例えば、市販されているトーンデコーダーＩＣを用いて実現できる。検出対象の周波数の電位を的確に検出するために、トーンデコーダー回路としては、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）方式トーンデコーダーＩＣなど、鋭い周波数選択性を持った回路を用いることが好ましい。電位検出手段は、検出対象の周波数毎にトーンデコーダー回路を具備する。図２８の例では、電位検出手段は、検出用周波数を検出するトーンデコーダー回路として、２０Ｈｚと４０Ｈｚとを検出する２個のトーンデコーダー回路を具備し、対照用周波数を検出するトーンデコーダー回路として、７Ｈｚを検出するトーンデコーダー回路を具備する。
ワンショットタイマー回路は、トーンデコーダー回路が検出対象の周波数における電位を検出した際に、動作漏れを防ぐために信号を一定時間出力する回路であり、例えば、市販されているタイマーＩＣを用いて実現できる。
【００３６】
また、栄養状態診断手段としては、電位検出手段が検出した対照用周波数において検出された生体電位と、検出用周波数において検出された生体電位とから、栄養状態を診断する。
具体的には、栄養状態診断手段は、タイマー（Timer）回路を具備する。このタイマー回路は、検出用周波数において生体電位を検出したことを示す信号が電位検出手段から出力されると、この信号をトリガー（Trigger）として、栄養状態不良を示す信号を所定の時間出力する。
また、栄養状態診断手段のタイマー回路は、対照用周波数において生体電位を検出したことを示す信号が電位検出手段から出力されると、栄養状態不良を示す信号の出力を中止（リセット、Reset）する。第一の態様にて説明したように、対照用周波数は、植物の状態の良し悪しに関わらず、生体電位の変動が少ない周波数である。したがって、この対照用周波数を検出した際に、栄養状態不良を示す信号の出力を中止することにより、ホワイトノイズ等のノイズによる誤動作を防止できる。栄養状態診断手段は、例えば、市販されているタイマーＩＣを用いて実現できる。
【００３７】
このように、トーンデコーダーを用いて植物栄養状態診断装置を構成することにより、フィルターを用いる場合よりも、検出する周波数帯域幅を狭くできる。フィルターを用いた場合、検出対象の周波数帯域幅は、例えば、周波数がｘＨｚのときほぼｘ±１／３ｘの関係があり、帯域幅が広く、ノイズを拾いやすいが、トーンデコーダーを用いることにより、例えば、検出対象の周波数プラスマイナス５％の狭い帯域幅で生体電位を検出できる。これにより、生体電位の検出をより小信号下でも正確に行えるので大きく増幅する必要がなく、したがって、プリアンプを不要又は装置全体を小型化することができる。
また、トーンデコーダーを用いて植物栄養状態診断装置を構成することにより、前述した第四の態様のようにＢＰＦ等のフィルターを用いる場合よりも装置を小型化でき、また、消費電力を削減できる。検出用周波数において検出する電位は、信号レベルが０．０１〜０．１ｍＶ程度と微小であり、また、バックグラウンドノイズが０．０４ｍＶ程度と相対的に大きいため、ＢＰＦを用いて電位を検出する場合は、例えば７次のＢＰＦが必要であり、装置の小型化や消費電力の削減が困難であった。これに対して、トーンデコーダーを用いて電位を検出する場合は、上述のＰＬＬ方式のように鋭い周波数選択性を持った回路を用いて多段化せずに電位を検出することができ、さらに、ＩＣ化された回路を用いることにより大幅に小型化および省電力化が可能である。消費電力の削減により、例えば、植物栄養状態診断装置が、小型ニッケルカドミウム電池と、この小型ニッケルカドミウム電池を充電する太陽電池を具備することにより電源をまかなうことができる。したがって、植物栄養状態診断装置の動作環境（畑地など）の周辺に家庭用電源等の電源が無い場合にも使用できる。また、家庭用電源等の交流電流を用いずに動作させられるので、交流電源によるノイズの影響を受けない。
【００３８】
図２８は、第五の態様の植物栄養状態回復装置にトーンデコーダーを用いた構成例を示す図である。以下、同図を用いて構成及び動作を説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
本発明の第五の態様の植物栄養状態回復装置は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与する刺激付与手段と、を備えるが、これにさらにトーンデコーダーを用いる場合、電位検出手段及び栄養状態診断手段は、上記第四の態様にさらにトーンデコーダーを用いた場合と同様である。
【００３９】
トーンデコーダーを用いた場合の刺激付与手段は、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）と、発光ダイオードを点滅させる発振器（Oscillator；ＯＳＣ）とを具備し、栄養状態診断手段が診断した結果に基づき、該植物に周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与する。点滅光の種別、点滅光による刺激の付与方法は、上記第二の態様と同様である。
具体的には、まず、栄養状態診断手段が栄養状態不良を示す信号を出力する時間を、第二の態様で説明した光の照射時間に予め設定しておく。これにより、栄養状態診断手段は、点滅光による刺激を植物に付与する時間を制御するタイマーとして機能する。
そして、発振器は、栄養状態不良を示す信号が栄養状態診断手段から出力されている間、４４Ｈｚ以下の矩形波の電圧信号を発光ダイオードに出力する。発振器は、例えば、市販のタイマーＩＣを用いて実現できる。発光ダイオードは、発振器から出力される電圧信号により点滅する。これにより、第二の態様と同様の点滅光による刺激を植物に付与できる。
【００４０】
トーンデコーダーを用いた植物栄養状態回復装置も、上記トーンデコーダーを用いた植物栄養状態診断装置と同様、トーンデコーダーを用いることにより、フィルターを用いる場合よりも、検出する周波数帯域幅を狭くでき、また、装置を小型化でき、さらに、消費電力を削減できる。
【００４１】
なお、植物栄養状態回復装置が複数の検出用周波数を検出する場合、周波数毎に栄養状態診断手段と刺激付与手段とを具備し、検出した周波数に応じて異なる色または周波数または照射時間の点滅光刺激を植物に付与するようにしてもよい。
なお、以上では光源としてＬＥＤを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、白熱電球やストロボ光等、他の光源を用いてもよい。なお、消費電力を削減するためには、ＬＥＤを用いることが好ましい。
なお、植物栄養状態回復装置が、刺激付与手段に代えて、あるいは、刺激付与手段に加えて、上記第六の態様と同様の欠乏栄養分付与手段を具備するようにしてもよい。この場合、栄養状態診断手段が出力する、栄養状態不良を示す信号を、施肥セット信号として用いることができる。欠乏栄養分付与手段は、栄養状態診断手段から施肥セット信号が出力されると、上記第六の態様と同様に施肥を行って、植物に欠乏栄養分を付与する。さらに、栄養状態診断手段が、栄養状態不良を示す信号の出力を終了するタイミングを、上記第六の態様と同様の施肥リセットとして用いるようにしてもよい。
【実施例】
【００４２】
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
［参考例１］
（点滅光の色と果実収量との関係）
ミニトマトを用いて、点滅光の色による果実収量の違いを調べた。
具体的には、ミニトマト（「ラブリー藍」、商品名、協和種苗株式会社製）を２００９年４月１０日に播種し、５月２０日に完全な栄養分を満たした水耕栽培用ベッドに定植した。この際に、点滅光の種類を、赤色点滅光のみの試験区（Ｒｅｄ）、赤色点滅光と青色点滅光を５：１で組み合わせた試験区（Ｒ／Ｂ＝５）無照射試験区（Ｃｏｎｔ）の３種類を設けた（各区供試株数：８株）。点滅光にはＬＥＤを用い、周波数は２０Ｈｚ、波長は赤色がＬＥＤ（ＥＲ−５００、商品名、スタンレー電気株式会社製）６６０ｎｍ、青色がＬＥＤ（ＵＢ５３０５Ｓ、商品名、スタンレー電気株式会社製）４７０ｎｍ、光強度は１〜２０ｌｘ、照射時間は光合成が盛んな９時〜１５時までの６時間とした。ミニトマトの第一段果房が着色を始めた７月７日に栽培を終了し、栽培終了時点の第三段果房までの１株あたりの果実収量（ｇ）の平均を求めた。結果を図５に示す。
この結果、無照射試験区に比べて、点滅光照射試験区では果実収量が多く、赤色点滅光と青色点滅光を組み合わせた照射試験区の方が、赤色点滅光のみの点滅光照射試験区よりもさらに果実収量が多いことが分かった。
【００４４】
［参考例２］
（植物の葉の色と点滅光照射の有無と光合成量との関係）
赤色の大型斑を葉に有するコリウスを用いて、葉の色と点滅光照射の有無と光合成量との関係を調べた。
具体的には、コリウスを１００００ｌｘの人工太陽光（「ＸＣ−１０００」、商品名、セリック株式会社製）環境下で育成し、葉の緑色の部分で無照射の試験区（緑色部無照射）、葉の緑色の部分で赤色点滅光を照射した試験区（緑色部赤照射）、葉の赤色の部分で無照射の試験区（赤色部無照射）、葉の赤色の部分で赤色点滅光を照射した試験区（赤色部赤照射）の４種類を設けた。赤色点滅光には６６０ｎｍのＬＥＤ（ＥＲ−５００、商品名、スタンレー電気株式会社製）を用い、光強度は葉面で１〜１０ｌｘの強さになるように調整した。ＬＩ−６４００（商品名、ＬＩ−ＣＯＲ社製）を用いて、各試験区の葉の光合成量を測定した結果を図６に示す。
この結果、赤色点滅光照射により、葉の緑色の部分のみならず、葉の赤色の部分においても、光合成量が増加した。今まで、赤色点滅光照射は植物の緑色の葉緑素に影響を与え、光合成を促進していると考えられていたが、このことにより、赤色点滅光照射は緑色の葉緑素以外にも影響を与えると推察された。
【００４５】
［参考例３］
（マグネシウム欠乏と生体電位との関係）
ハーブを用いて、マグネシウム欠乏と生体電位の関係を調べた。
具体的には、２００９年２月２０日にルッコラ（株式会社トーホク製）を、プライムミックス（「ＴＫＳ−２」、商品名、サカタのタネ製）を充填した１２８穴ポットに播種した。播種２０日後にパーライトを充填した２４穴の緑セルに生育の均一な苗を千鳥に定植し、下記に示す培養液の施用を開始した。葉面における生体電位の測定は４月９日に行い、４月１７日に栽培を終了した。
試験区は、栄養塩としての硫酸マグネシウムの濃度を、０．００ミリモル/リットル、０．１０ミリモル/リットル、０．２０ミリモル/リットル、０．３０ミリモル/リットル、０．４０ミリモル/リットル、０．５０ミリモル/リットルの６段階に設定した、計６試験区とした（各区供試株数：４８株）。また、生体電位の測定は高速データ収集システムＮＲ−２０００（商品名、株式会社キーエンス製）を用い、サンプリング周期を２００Ｈｚ、データポイント数を２０００点に設定した。電極には銀−塩化銀電極を用いた。
各試験区の１株あたりの生重量（ｇ）の平均を図７に、各試験区の乾物中マグネシウム含有率を図８に、マグネシウム０．５０ミリモル/リットル試験区の生体電位スペクトラムを図９に、マグネシウム０．００ミリモル/リットル試験区の生体電位スペクトラムを図１０に、マグネシウム含有率と４０Ｈｚの生体電位との相関図（Ｒ＝−０．９６０）を図１１に、各試験区のマグネシウム含有率と４０Ｈｚの生体電位を図１２にそれぞれ示す。
この結果、生重量は完全栄養区である０．５０ミリモル/リットル試験区で最も高く（図７）、乾物中のマグネシウム含有率も０．５０ミリモル/リットル試験区で最も高かった（図８）。また、生体電位スペクトラムでは、０．５０ミリモル/リットル試験区以外の全ての試験区では４０Ｈｚ付近にピークが現れた（図９、図１０；０．１０ミリモル/リットル〜０．４０ミリモル/リットル試験区は図示せず）。さらに、ルッコラ中のマグネシウム含有率が低いと４０Ｈｚ付近のピークが高い（相関性＝−０．９６０）ことが分かった（図１１、図１２）。したがって、ルッコラの生体電位の４０Ｈｚのピーク値は、栽培時の培養液中マグネシウム濃度によって影響を受け、植物体中のマグネシウムが不足している場合に現れ、その結果、生育も不良になることが分かった。さらに、４０Ｈｚのピーク値を測定することで、植物体中に含まれるマグネシウムの含有量を予測できると推察された。
【００４６】
［実施例１］
（生体電位を用いた植物栄養状態診断）
本発明の第一の態様の植物栄養状態診断方法を定めるために、生体電位と植物栄養状態の関係を調べた。
具体的には、トマト、ミニトマト、レタス、チンゲンサイ、ルッコラを用いて、植物生体電位スペクトラムを測定し、栄養状態不良と診断された植物の生体電位スペクトラムの結果を図１３から図２０に示す。生体電位の測定は高速データ収集システムＮＲ−２０００（商品名、株式会社キーエンス製）を用い、サンプリング周期を２００Ｈｚ、データポイント数を２０００点に設定した。電極には銀−塩化銀電極を用いた。これらの測定値を基にして、本発明の対照用周波数の選定と検出用周波数の決定を行った。すなわち欠乏栄養素に対応する周波数は９〜４４Ｈｚに出現した。また、２〜８Ｈｚ帯の電位と４５〜４９Ｈｚ帯の電位は５０Ｈｚの商用電源ノイズの電位と相関がきわめて高いために対照用周波数として好ましいと考えられる。これらの相関図を図２１〜図２２に示した。
【００４７】
［実施例２］
（生体電位と連動した点滅光照射による植物栄養状態回復）
ミニトマトを用いて、本発明の第二の態様の植物栄養状態回復方法、及び第五の態様の植物栄養状態回復装置を用いて、生体電位検知と連動した栄養状態の回復を試みた。
具体的には、供試作物にはイエローミミ（商品名、カネコ種苗）を用い、２００９年４月１４日にプライムミックス ＴＫＳ−２（商品名、サカタのタネ製）：バーミキュライト＝１：１の混合培地に播種（２５セルポット：キャメロン化工銀）し、２００９年５月１８日にＲＷ製ポット（１０×１０ＣＶ：日東紡）に開花苗を鉢上げし、２００９年５月２７日に水耕ベッド（全農製隔離ベンチ：４５ｃｍ×６５ｃｍ×水深３０ｃｍ）に定植した。試験区分するまでは園試処方１／２単位（大塚化学（株）製肥料大塚１号、大塚２号で調整）の培養液をＥＣ（電気伝導度）１．２で施用した。
試験区は，週３回行う電位測定で，窒素やカリウムの貧栄養を表す２０Ｈｚ前後の電位ピークを検知した時の対応の仕方に関して、表１に示す５種類を設けた。すなわち、ピークを検知しても照射も培養液更新もしない区（欠乏区）、ピーク検知後標準培養液に交換する区（交換区）、ピーク検知後栽培終了まで２０Ｈｚ赤色点滅光を照射（照射時間は午前９：００〜午後３：００の６時間）する区（連続照射区）、２０Ｈｚピーク検知後１０分間、２０Ｈｚの赤色（６６０ｎｍ）点滅光をＬＥＤ（ＥＲ−５００、商品名、スタンレー電気株式会社製）を用いて光強度０．６〜３ｌｘで葉面に照射をする区（電位照射区）、定植後も大塚化学（株）製の肥料、大塚１号、大塚２号で調整した園試処方１／２単位（標準培養液の１／２濃度）で栽培を続ける試験区（完全区）を設定し、計５試験区を設けた。なお、貧栄養の培養液は園試処方１／２単位（標準培養液の１／２濃度）のうち窒素（Ｎ）とカリウム（Ｋ）について１／２量となるように大塚２号、大塚３号、大塚５号、大塚６号、大塚７号にて調整し管理した。２００９年７月６日に第四段花房の上葉２枚を残して摘心し２００９年７月１３日に生育調査終了後栽培終了とした。
【００４８】
電位照射区は、図４に示す本発明の第五の態様に係る植物栄養状態回復装置を用いた。装置内の構成及び条件は以下の通りである。
電圧増幅器：Ｔ−０１ＨＧＡ（商品名、株式会社タートル工業社製、高インピーダンス入力）。
バンドパスフィルター（ＢＰＦ）：Ｔ−Ｌ／ＨＰＦ０４Ｃ（商品名、株式会社タートル工業社製、４チャンネル、精度：１８ｄＢ／ｏｃｔ、検出用周波数が１４〜４０Ｈｚ、対照用周波数が２〜７Ｈｚ）
信号変換器：Ｔ−ＲＭＳＯ１（商品名、株式会社タートル工業社製、交流から直流へ変換）
比較器（コンパレーター）：１４〜４０Ｈｚの検出用周波数における電位が０．０１２ｍＶより大きい場合に、栄養状態不良と診断し、照射開始。２〜７Ｈｚの対照用周波数における電位が０．００６ｍＶより大きい場合は、検出用周波数の電位が０．０１２ｍＶ以上であっても、得られた生体電位をノイズとみなし、照射中であっても照射を中止。０．０１２ｍＶ以上の１４〜４０Ｈｚにおける電位と０．００６ｍＶ以上の２〜７Ｈｚにおける電位とを同時に検出した場合には、照射せず（本体の閾値は任意設定可能）。
赤色点滅光（２０Ｈｚ）照射時間は１０分間に設定（本体は任意設定可能）。
筐体：アルミ筐体と鉄筐体を組み合わせて使用。
なお、図示しないが、計測を精密に行うために以下に示す２つの測定補助器を使用した。
高速データ収集システム：ＮＲ−２０００（商品名 キーエンス社製）
データ解析ソフト：ＤＡＤＩＳＰ(商品名 アストロデザイン社製)
【００４９】
【表１】
［貧栄養培養液はＥＣ１．０を、標準培養液はＥＣ１．３５を使用し、供試株数は各２０株とした。交換区、完全区はピーク検知の有無にかかわらず週２〜３回培養液を交換した。］
【００５０】
図２３に試験区ごとの草丈と葉の大きさを示した。草丈は、完全区と交換区が他の試験区に比べて１０ｃｍ程大きかったが、葉の大きさ（葉長×葉幅）は電位照射区が完全区に次いで大きくなった。また交換区と連続照射区は電位照射区についで大きく同等の大きさになった。これは点滅光照射が硝酸態窒素の吸収を促進したので葉が大きくなったのではないかと考えられる。特に、電位ピークを検知するたびに１０分間照射した、本発明に係る電位照射区の方が連続照射区より効果的であった。
また、図２４に交換区の電位ピーク検知時と培養液交換後の葉面電位スペクトラムを示した。貧栄養状態で栽培して１８Ｈｚ付近と２２Ｈｚ付近の電位ピークを検知（６月１８日）後、標準培養液を施用したところ、１週間後（６月２４日）にはその２つの電位ピークは消失したので再び培養液を貧栄養（Ｎ５割減、Ｋ５割減）に戻したところその２週間後（７月９日）に１４Ｈｚ付近にピークが出現した。
さらに、図２５に電位照射区の電位ピーク検知時と，点滅光照射をする葉面電位スペクトラムを示した。１８Ｈｚ付近と２２Ｈｚ付近にピークを検知（６月１８日）し，その後３週間の点滅光照射で１８Ｈｚ付近のピークが消失した（７月９日）。
また、図２６に植物汁液中硝酸態窒素濃度を、図２７に植物汁液中カリウム濃度を示した。交換区の硝酸態窒素濃度は高くなっており、カリウム濃度は減少したが連続照射区と同等なので、交換後も出現した１８Ｈｚ付近の葉面電位ピークはカリウム栄養のピークであると考えられる。
以上の結果から、本発明に係る植物栄養状態回復方法及び植物栄養状態回復装置は、植物の良好な育成に有用であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、農園芸等の植物生産の分野で、好適に利用可能である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物の栄養状態を診断する植物栄養状態診断方法、及び植物栄養状態診断装置、並びに、診断された栄養状態に基づいて植物の栄養状態を回復させる、植物栄養状態回復方法、及び植物栄養状態回復装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の育成には、日光、二酸化炭素、及び水に加えて、窒素、リン、カリウム等の元素が必須である。これら元素は土壌中にも存在するが、植物が多量に必要とする元素は、肥料に多く含有されており、植物の育成を良好にするためには、施肥が行われている。
近年、植物に光等の低周波刺激を与えることにより、植物の育成を促進する方法が報告されている（特許文献１〜３参照）。
また、植物の生体電位は、植物の状態と関連があることが知られており、解析された植物の状態に応じた育成方法の検討が行われている（特許文献４〜５参考）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−０８９０３１号公報
【特許文献２】特開２００７−０５０００４号公報
【特許文献３】特開２００１−２５１９６１号公報
【特許文献４】特開平９−０５６２５８号公報
【特許文献５】特開２００６−１４５２４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
植物を良好に育成するためには、上述したように施肥が行われるが、植物は、土壌又は培地中の肥料濃度バランスが崩れた場合、貧栄養状態に陥る。そのため、近代農法においては、肥料濃度が一定以下にならないように過剰な肥料の付与を行うため、肥料コストの上昇、及び過剰量の肥料が地中や地下水中に分散することによる環境汚染という問題がある。
また、低周波刺激により植物を良好に育成する方法は、長期的に刺激を続けた場合、植物の育成を阻害するという問題があり、植物の育成状態が悪化した場合にのみ低周波刺激を与える必要がある。しかしながら、植物の外見により育成状態を診断するには熟練した技術が必要であり、且つ、外見に育成状態の悪化が現れてからでは、処置が間に合わないおそれもあるため、植物の状態を迅速且つ的確に診断し、状態が悪化している場合は状態を迅速に回復させることができる方法が求められている。さらに、上記植物の状態の診断及び状態の回復の手間がかかるという問題があり、簡便な方法が求められている。
一方、植物の生体電位を用いた植物の状態の診断方法は、測定された電位のノイズが大きい等の問題があり、その技術は未だ十分ではないため、更なる改善が求められている。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、植物の栄養状態を迅速且つ的確に診断することが可能な植物栄養状態診断方法、及び植物栄養状態診断装置を提供することを目的とする。栄養状態とは水分および栄養素（窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウムなど）の過不足の状態をいう。また、本発明は、診断された栄養状態に基づいて、迅速且つ効果的に植物の栄養状態を回復させることが可能な植物栄養状態回復方法、及び植物栄養状態回復装置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】
【０００６】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、対照用周波数において検出された植物の生体電位と、検出用周波数において検出された該植物の生体電位とから、該植物の栄養状態を迅速且つ的確に診断することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の第一の態様は、植物の栄養状態を診断する方法であって、
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、を有することを特徴とする植物栄養状態診断方法である。
本発明の第一の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることが好ましい。
さらに、本発明の第一の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることがより好ましい。
本発明の第二の態様は、植物の栄養状態を回復させる方法であって、
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と、を有することを特徴とする植物栄養状態回復方法である。
本発明の第三の態様は、植物の栄養状態を回復させる方法であって、
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、欠乏栄養分を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と、を有することを特徴とする植物栄養状態回復方法である。
本発明の第二の態様及び第三の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることが好ましい。
さらに、本発明の第二の態様及び第三の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることがより好ましい。
【０００８】
本発明の第四の態様は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、を備えることを特徴とする植物栄養状態診断装置である。
本発明の第四の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることが好ましい。
さらに、本発明の第四の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることがより好ましい。
さらにまた、本発明の第四の態様において、前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止することが好ましい。
本発明の第五の態様は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、栄養状態不良と診断された場合、該植物に周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与する刺激付与手段と、を備えることを特徴とする植物栄養状態回復装置である。
本発明の第五の態様において、前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止することが好ましい。
本発明の第六の態様は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、栄養状態不良と診断された場合、該植物に欠乏栄養分を付与する欠乏栄養分付与手段と、を備えることを特徴とする植物栄養状態回復装置である。
本発明の第六の態様において、前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止することが好ましい。
本発明の第五の態様及び第六の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることが好ましい。
さらに、本発明の第五の態様及び第六の態様において、前記対照用周波数は、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数は、９〜４４Ｈｚであることがより好ましい。
【０００９】
なお、本発明の植物栄養状態診断装置及び植物栄養状態回復装置には、さらに、トーンデコーダーを用いて構成することも有効である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、対照用周波数において検出された植物の生体電位と、対照用周波数において検出された該植物の生体電位とから、該植物の栄養状態を迅速且つ的確に診断することができる。
また、診断された植物の状態を用いて、状態が悪化している場合は、状態を迅速に回復させることができる。さらに、植物の状態の回復に点滅光を用いる場合にも、状態が悪化した時のみ点滅光の照射を行うことができるため、長期的に使用し続けることにより植物の育成を阻害することがない。そして、本発明を用いることにより、植物が土壌、培地又は培養液中の肥料を最大限摂取できるため、肥料コスト及び環境汚染の低減が達成できる。
また、これら植物の状態の診断及び状態の回復は、一連の動作として装置内で自動的に行うことが可能であるため、手間を大幅に省くことができ、非常に簡便である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第一の態様の植物栄養状態診断方法の一連の流れを示す概略フロー図である。
【図２】本発明の第二の態様の植物栄養状態回復方法の一連の流れを示す概略フロー図である。
【図３】本発明の第三の態様の植物栄養状態回復方法の一連の流れを示す概略フロー図である。
【図４】本発明の第四の態様の植物栄養状態診断装置、並びに第五の態様及び第六の態様の植物栄養状態回復装置の構成例を示す図である。
【図５】参考例１において、点滅光による刺激を行った際の、点滅光の色ごとの果実収量を示す図である。
【図６】参考例２において、点滅光による刺激を行った際の、植物の葉の色と光合成速度との関係を示す図である。
【図７】参考例３における培養液中のマグネシウム濃度ごとの生重量を示す図である。
【図８】参考例３における培養液中のマグネシウム濃度ごとの植物乾物中のマグネシウム含有率を示す図である。
【図９】参考例３において、培養液中のマグネシウム濃度が０．５０ミリモル/リットルの場合の、生体電位スペクトラムを示す図である。
【図１０】参考例３において、培養液中のマグネシウム濃度が０．００ミリモル/リットルの場合の、生体電位スペクトラムを示す図である。
【図１１】参考例３における培養液中のマグネシウム濃度と周波数４０Ｈｚの生体電位の大きさとの関係を示す図である。
【図１２】参考例３における培養液中のマグネシウム濃度ごとの、植物乾物中のマグネシウム含有率及び周波数４０Ｈｚの生体電位の大きさを示す図である。
【図１３】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図１４】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図１５】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図１６】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図１７】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図１８】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図１９】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図２０】実施例１において検出された生体電位スペクトラムの一例を示す図である。
【図２１】実施例１において検出された８個（図１３から図２０の８例）の生体電位スペクトラムにおける５０Ｈｚ電位と２〜８Ｈｚ帯電位の相関図である。
【図２２】実施例１において検出された８個（図１３から図２０の８例）の生体電位スペクトラムにおける５０Ｈｚ電位と４５〜４９Ｈｚ帯電位の相関図である。
【図２３】実施例２における試験区ごとの、草丈及び葉の大きさを示す図である。
【図２４】実施例２における交換区の、電位ピーク検知時点、標準培養液交換１週間経過時点、及び貧栄養培養液交換２週間経過時点の、生体電位スペクトラムを示す図である。
【図２５】実施例２における電位照射区の、電位ピーク検知時点、点滅光照射開始１週間経過時点、及び点滅光照射開始３週間経過時点の、生体電位スペクトラムを示す図である。
【図２６】実施例２における試験区ごとの、電位ピーク検知時点、電位ピーク検知後１週間経過時点、及び電位ピーク検知後３週間経過時点の、植物汁液中の硝酸態窒素濃度を示す図である。
【図２７】実施例２における試験区ごとの、電位ピーク検知時点、電位ピーク検知後１週間経過時点、及び電位ピーク検知後３週間経過時点の、植物汁液中のカリウム濃度を示す図である。
【図２８】本発明の第四の態様の植物栄養状態診断装置、及びに第五の態様の植物栄養状態回復装置にトーンデーターを用いた構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明において、植物は特に限定されず、食用植物であっても、観葉植物であっても、花きであってもよい。食用植物としては、ルッコラ、チンゲンサイ、カイワレダイコン等のアブラナ科の植物、レタス等のキク科の植物、トマト等のナス科の植物、稲等のイネ科の植物、又はホウレンソウ等のアカザ科の植物が好ましく、観葉植物としては、コリウス等が好ましい。また、サンゴ、水草、藻にも適用できる。
【００１３】
《第一の態様》
本発明の植物栄養状態診断方法は、植物の栄養状態を診断する方法であって、下記工程（ａ）及び工程（ｂ）を有する。
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程。
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程。
【００１４】
図１に、第一の態様の植物栄養状態診断方法の一連の流れを示す概略フロー図を示す。
工程（ａ）において植物の生体電位を検出するとは、対象とする植物中の特定の栄養分が欠乏しているか否かを診断するために、対照用周波数と特定の栄養分に由来する周波数における電位を検出することをいう。ここで、栄養分としては、植物の育成に必要なものであれば特に限定されるものではないが、植物の必須元素であることが好ましい。
検出用周波数は、検出しようとする栄養分の欠乏を検出できるものであれば、特に限定されるものではなく、複数の栄養分をまとめて検出できる周波数であってもよい。栄養分の欠乏を検出できる周波数としては、例えば、窒素、カリウムの欠乏時に電位の増大が検出される２０Ｈｚ付近、マグネシウム、リン、カルシウムの欠乏時に電位の増大が検出される４０Ｈｚ付近が挙げられる。本発明における検出用周波数としては、９〜４４Ｈｚの間の任意の範囲の周波数であることが好ましく、窒素、カリウムの欠乏を検出できる９〜２７Ｈｚ、又はマグネシウム、リン、カルシウムの欠乏を検出できる２８〜４４Ｈｚの間の任意の範囲の周波数であることがより好ましい。５０Ｈｚ以上の周波数であると、商用電源や音波等の周囲の環境の影響を受けやすいため、検出が困難となる。
対照用周波数は、上記検出用周波数と重複するものでなければ、特に限定されるものではなく、任意に決定できるが、植物の状態の良し悪しに関わらず、生体電位の変動が少ない周波数であることが好ましい。したがって、上記検出用周波数の好ましい範囲外であり、且つ環境の影響を受けにくい４９Ｈｚ以下である、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであることが好ましく、２〜８Ｈｚであることがより好ましく、３〜８Ｈｚであることがさらに好ましく、５〜７Ｈｚであることが特に好ましい。本発明者らの検討では、現在までに２〜８Ｈｚの間に栄養分の欠乏に影響される周波数は見出されていないため、好適である。
対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する方法は、特に限定されるものではなく、常法により行うことができる。例えば、植物の任意の異なる２箇所に接触させた電極を介して生体電位を検出し、検出した生体電位を増幅した後、フィルターを用いて目的の対照用周波数又は検出用周波数の電位のみをより分ける方法が挙げられる。
【００１５】
工程（ｂ）では、前記工程（ａ）で検出された対照用周波数における生体電位と、検出用周波数における生体電位とから、植物の栄養状態を診断する。上記のように、対照用周波数を生体電位の変動が少ない周波数に設定することにより、対照用周波数における生体電位を、生体電位測定の検出感度を示す指標として用いることができ、検出用周波数における生体電位による診断の精度を向上させることができる。
診断方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、
検出用周波数における生体電位（以下、「シグナル」ということがある。）と対照用周波数における生体電位（以下、「ノイズ」ということがある。）の比（Ｓ／Ｎ比）を算出し、該Ｓ／Ｎ比が所定の閾値以上であれば、検出用周波数における生体電位が確かに検出されたと診断し、その検出用周波数に関わる栄養分が欠乏していると診断する方法；
シグナル及びノイズの閾値をあらかじめ設定し、該シグナルの閾値以上のシグナルが検出された場合、その検出用周波数に関わる栄養分が欠乏していると診断するが、同時に該ノイズの閾値以上のノイズが検出された場合は、検出されたシグナルを無効として扱い、栄養分は欠乏していないと診断する方法；これらの組み合わせ；等が挙げられる。
生体電位実測値を用いてＳ／Ｎ比により診断する際は、該Ｓ／Ｎ比の閾値は、２以上に設定することが好ましく、３以上に設定することがより好ましく、５以上に設定することがさらに好ましい。シグナル及びノイズの閾値をあらかじめ設定して診断する際は、シグナルの閾値は、０．０００５ｍＶ以上であることが好ましく、０．００５ｍＶ以上であることがより好ましく、０．０１０ｍＶ以上であることがよりさらに好ましい。ノイズの閾値は、０．０１０ｍＶ以下であることが好ましく、０．００５ｍＶ以下であることがより好ましく、０．００１ｍＶ以下であることがさらに好ましい。
また、第一の態様の植物栄養状態診断方法の一連の工程を行う場合は、後述する第四の態様の植物栄養状態診断装置を用いることが好ましい。
【００１６】
《第二の態様》
本発明の第二の態様の植物栄養状態回復方法は、植物の栄養状態を回復させる方法であって、下記工程（ａ）、工程（ｂ）及び工程（ｃ）を有する。
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程。
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程。
（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程。
第二の態様における工程（ａ）及び工程（ｂ）は、上記第一の態様の工程（ａ）及び工程（ｂ）と同様である。
【００１７】
図２に、第二の態様の植物栄養状態診断方法の一連の流れを示す概略フロー図を示す。
本発明において、栄養状態不良とは、前記工程（ｂ）において、何らかの栄養分の欠乏と診断された状態、すなわち、貧栄養状態を指す。
【００１８】
栄養状態不良と診断された際に付与する光は、点滅光であれば特に限定されるものではなく、一定周期で点滅する光であっても、不定期で点滅する光であってもよい。光の周波数は４４Ｈｚ以下であれば特に限定されるものではないが、１〜４４Ｈｚであることが好ましく、５〜３６Ｈｚであることがより好ましく、９〜３６Ｈｚであることがさらに好ましく、１５〜２５Ｈｚであることが特に好ましい。光強度は、特に限定されるものではないが、０．０１〜１０００ｌｘであることが好ましく、０．１〜１００ｌｘであることがより好ましく、０．３〜１０ｌｘであることがさらに好ましく、０．３〜０．６ｌｘであることが特に好ましい。光は紫外光又は赤外光であってもよいが、可視光が望ましい。光が可視光である場合、その色は特に限定されるものではないが、赤色、黄色、橙色等の暖色であることが好ましく、赤色であることが特に好ましい。また、本発明では、２種以上の光を同時に照射してもよく、その色の組み合わせとしては、暖色の光と、青色等の寒色の光とを組み合わせることが好ましい。光の光源は、特に限定されるものではないが、白熱電球、ストロボ光、ＬＥＤ等を用いることができ、ＬＥＤであることが好ましい。光の照射時間は、特に限定されるものではないが、長時間照射し続けると植物の育成に悪影響を及ぼすことから、１日あたり１分〜１２時間であることが好ましく、５分〜６時間であることがより好ましく、１０分〜３時間であることがさらに好ましい。
点滅光による刺激の付与方法は特に限定されるものではなく、常法により光を植物に対して照射して行うことができる。点滅光による刺激を付与する部位は、植物の葉、茎、花等の地上部分であってもよく、根等の地下部分であってもよい。
【００１９】
上記第二の態様の植物栄養状態回復方法は、対象となる植物に対し、常時、工程（ａ）〜（ｃ）を繰り返して行ってもよく、生育のある段階において、単回又は複数回、工程（ａ）〜（ｃ）を行ってもよい。常時工程（ａ）〜（ｃ）を行うことにより、該植物の栄養状態を常にモニタリングし、必要なときのみ点滅光刺激を付与し、迅速に栄養状態を回復させることができるため好ましい。
また、第二の態様の植物栄養状態回復方法の一連の工程を行う場合は、後述する第五の態様の植物栄養状態回復装置を用いることが好ましい。
【００２０】
《第三の態様》
本発明の第三の態様の植物栄養状態回復方法は、植物の栄養状態を回復させる方法であって、下記工程（ａ）、工程（ｂ）及び工程（ｃ）を有する。
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程。
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程。
（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、欠乏栄養分を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程。
図３に、第三の態様の植物栄養状態診断方法の一連の流れを示す概略フロー図を示す。
第三の態様における工程（ａ）及び工程（ｂ）は、上記第一の態様の工程（ａ）及び工程（ｂ）と同様である。
【００２１】
工程（ｃ）において、欠乏栄養分とは、前記工程（ｂ）において、不足と診断された栄養分を指す。欠乏栄養分は、該欠乏栄養分のみで付与してもよく、水等の溶媒に分散させた形で付与してもよく、該欠乏栄養分を含有する配合肥料等を付与してもよい。また、欠乏栄養分の付与量及び付与期間は、特に限定されるものではなく、適宜決定することができる。
欠乏栄養分の付与方法は特に限定されるものではなく、該植物の土壌、培地、培養液、茎、葉、根等に対して、散布、混合塗布等の常法により行うことができる。
【００２２】
上記第三の態様の植物栄養状態回復方法は、対象となる植物に対し、常時、工程（ａ）〜（ｃ）を繰り返して行ってもよく、生育のある段階において、単回又は複数回、工程（ａ）〜（ｃ）を行ってもよい。常時工程（ａ）〜（ｃ）を行うことにより、該植物の状態を常にモニタリングし、必要なときのみ欠乏栄養分を付与し、迅速に栄養状態を回復させることができるため好ましい。
また、第三の態様の植物栄養状態回復方法の一連の工程を行う場合は、後述する第六の態様の植物栄養状態回復装置を用いることが好ましい。
【００２３】
また、上記第二の態様の植物栄養状態回復方法と、上記第三の態様の植物栄養状態回復方法とを組み合わせて用いることができる。組み合わせの好ましい例としては以下のようなものが挙げられる：
第二の態様の工程（ａ）、（ｂ）において栄養不良と診断され、第二の態様の工程（ｃ）において点滅光刺激を付与する一連の流れを単回又は複数回行う。第二の態様の工程（ａ）、（ｂ）において栄養不良と診断され、第二の態様の工程（ｃ）において点滅光刺激を付与する一連の流れを単回又は複数回行ったが再度工程（ａ）、（ｂ）において栄養不良と診断されたため、第三の態様の工程（ｃ）により欠乏栄養分を付与する；
工程（ａ）、（ｂ）において栄養不良と診断され、第二の態様の工程（ｃ）において点滅光刺激を付与する一連の流れを単回又は複数回行ったが、再度工程（ａ）、（ｂ）において栄養不良と診断されたため、第二の態様の工程（ｃ）と第三の態様の工程（ｃ）を併用し、点滅光刺激と共に欠乏栄養分を付与する。
【００２４】
《第四の態様》
本発明の第四の態様の植物栄養状態診断装置は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、を備える。
【００２５】
電位検出手段は、植物の異なる２箇所に接触させた電極を介して生体電位を検出し、検出した生体電位を増幅した後、フィルターを介して、目的の対照用周波数及び検出用周波数における電位を検出する。
ここで、対照用周波数及び検出用周波数は上記第一の態様と同様である。電極は、特に限定されるものではないが、白金、銀、チタニウム、又はステンレスチール製の電極であることが好ましい。フィルターは、特に限定されるものではないが、ローパスフィルター（ＬＰＦ）、ハイパスフィルター（ＨＰＦ）、又はバンドパスフィルター（ＢＰＦ）が好ましく、バンドパスフィルター（ＢＰＦ）であることがより好ましい。
【００２６】
栄養状態診断手段は、電位検出手段が検出した対照用周波数において検出された生体電位と、検出用周波数において検出された生体電位とから、栄養状態を診断する。栄養状態の診断の方法は、上記第二の態様と同様である。
【００２７】
また、第四の態様の植物栄養状態診断装置は、上記手段以外に、診断された栄養状態を画面等に表示する栄養状態表示手段や、該栄養状態を情報として蓄積する栄養状態記憶手段を併せて備えていてもよい。栄養状態表示手段や栄養状態記憶手段は、公知の方法により構築することができる。
【００２８】
第四の態様の植物栄養状態診断装置の構成は、図４に示す通り、後述する第五の態様及び第六の態様の植物栄養状態回復装置の比較回路までの部分と、同様の構成である。
【００２９】
《第五の態様》
本発明の第五の態様の植物栄養状態回復装置は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与する刺激付与手段と、を備える。
電位検出手段及び栄養状態診断手段は、上記第四の態様と同様である。
【００３０】
刺激付与手段は、栄養状態診断手段が診断した結果に基づき、該植物に周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与する。点滅光の種別、点滅光による刺激の付与方法は、上記第二の態様と同様である。
【００３１】
図４は、第五の態様の植物栄養状態回復装置の構成例を示す図である。以下、図を用いて構成及び動作を説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
対象とする植物の任意の２点に接続された電極間の電位差が図中の電圧増幅器に入力され、増幅される。電圧増幅器（オペアンプ）は、検出電位へのノイズ混入を防止するため、乾電池、太陽電池等を用いた直流電源により動作させることが好ましい。
その後、分配器により、複数の信号に分配される。また、図４では、対照用周波数と１つの検出用周波数とにおける、２つの生体電位を検出するため、２分配を行う。
次に、２分配された電位信号は、それぞれ図中のバッファアンプを介した後に、バンドパスフィルター（ＢＰＦ）により、対照用周波数（ここでは２〜８Ｈｚ）又は検出用周波数（ここでは９〜４４Ｈｚ）の周波数のみをより分け、信号変換器により、信号を交流から直流に変換し、比較器（コンパレータ）へ入力する。
ここでは、検出用周波数における電位が所定の閾値以上である場合に、一定時間の点滅光照射を開始し、対照用周波数における電位が所定の閾値以上である場合に、点滅光照射を中断する方法を採用した場合について説明する。このとき、コンパレータに入力された検出用周波数における電位信号は、設定された閾値（比較電圧）と比較され、その結果がタイマー回路に入力され、タイマー回路は閾値よりも入力された電位信号が大きい場合に、点滅光照射タイマーをセットする出力信号（タイマーセット）を出力する。また、コンパレータに入力された対照用周波数における電位信号は、設定された閾値（比較電圧）と比較され、その結果がタイマー回路に入力され、タイマー回路は閾値よりも入力された電位信号が大きい場合に、点滅光照射タイマーをリセットする出力信号（タイマーリセット）を出力する。
出力されたタイマーセット及び／又はタイマーリセットの信号は、ＬＥＤ点滅周波数発信回路により制御されたＬＥＤ制御器に入力され、ＬＥＤ照射器から植物への点滅光照射が開始又は停止される。ＬＥＤ点滅周波数発信回路には、あらかじめ点滅周波数を設定しておくこともできるし、検出用周波数に対応した周波数を出力することもできる。
第五の態様の植物栄養状態回復装置は、筐体内に収められたものであってもなくてもよいが、筐体を用いることにより、外部との接触が低減され、ノイズが低減されるため、筐体を用いることが好ましい。また、該植物栄養状態回復装置は、全ての手段が１つの筐体内に収められたものであってもよく、複数の筐体が結ばれたものであってもよい。筐体の部材、形状は特に限定されるものではないが、アルミを用いた筐体の場合磁力線ノイズが低減され、鉄を用いた筐体の場合電気力線ノイズが低減されるため、好ましく、アルミ筐体と鉄筐体との組み合わせがより好ましい。
【００３２】
《第六の態様》
本発明の第六の態様の植物栄養状態回復装置は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に欠乏栄養分を付与する欠乏栄養分付与手段と、を備える。
電位検出手段及び栄養状態診断手段は、上記第四の態様と同様である。
欠乏栄養分付与手段は、栄養状態診断手段が診断した結果に基づき、該植物に欠乏栄養分を付与する。欠乏栄養分の付与方法は、上記第三の態様と同様である。
【００３３】
図４は、第六の態様の植物栄養状態回復装置の構成例を示す図である。
上記第五の態様と同様にして、比較回路において所定の閾値と比較された結果が、タイマー回路に入力され、タイマー回路は、施肥をセットする出力信号（施肥セット）又は施肥をリセットする出力信号（施肥リセット）を出力する。
出力された施肥セット及び／又は施肥リセットの信号は、肥料調合機に入力され、肥料調合セット信号のみの場合は、施肥機から施肥が実行される。また、肥料調合セット信号＋肥料調合リセット信号の場合、又は肥料調合リセット信号のみの場合は、施肥は実行されない。また、肥料の種類は肥料選別機によって選ぶことができる。
【００３４】
次に、植物栄養状態診断装置および植物栄養状態回復装置の上記以外の構成例として、トーンデコーダーを用いた構成例について説明する。
図２８は、第四の態様の植物栄養状態診断装置にトーンデコーダーを用いた構成例を示す図である。
本発明の第四の態様の植物栄養状態診断装置は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、を備えるが、これにトーンデコーダーを用いる場合、電位検出手段としては、植物の異なる２箇所に接触させた電極を介して生体電位を検出し、検出した生体電位をＡＬＣ（Automatic Level Control；自動レベル制御）回路で安定化させた後、トーンデコーダー（Tone Decoder）回路で目的の対照用周波数及び検出用周波数における電位を検出し、当該電位を検出したことを示す信号を、ワンショットタイマー（One Shot Timer）回路を用いて所定の時間出力する。
ここで、対照用周波数及び検出用周波数は上記第一の態様と同様である。また、電極は、特に限定されるものではないが、上記第四の態様と同様、白金、銀、チタニウム、又はステンレスチール製の電極であることが好ましい。
【００３５】
ＡＬＣ回路は、出力電圧レベルを一定に保つ回路であり、例えば、市販されている自動レベル調整機能付きアンプＩＣ（Integrated Circuit）を用いて実現できる。
トーンデコーダー回路は、予め設定された周波数帯域の電位を検出する回路であり、例えば、市販されているトーンデコーダーＩＣを用いて実現できる。検出対象の周波数の電位を的確に検出するために、トーンデコーダー回路としては、ＰＬＬ（Phase Locked Loop）方式トーンデコーダーＩＣなど、鋭い周波数選択性を持った回路を用いることが好ましい。電位検出手段は、検出対象の周波数毎にトーンデコーダー回路を具備する。図２８の例では、電位検出手段は、検出用周波数を検出するトーンデコーダー回路として、２０Ｈｚと４０Ｈｚとを検出する２個のトーンデコーダー回路を具備し、対照用周波数を検出するトーンデコーダー回路として、７Ｈｚを検出するトーンデコーダー回路を具備する。
ワンショットタイマー回路は、トーンデコーダー回路が検出対象の周波数における電位を検出した際に、動作漏れを防ぐために信号を一定時間出力する回路であり、例えば、市販されているタイマーＩＣを用いて実現できる。
【００３６】
また、栄養状態診断手段としては、電位検出手段が検出した対照用周波数において検出された生体電位と、検出用周波数において検出された生体電位とから、栄養状態を診断する。
具体的には、栄養状態診断手段は、タイマー（Timer）回路を具備する。このタイマー回路は、検出用周波数において生体電位を検出したことを示す信号が電位検出手段から出力されると、この信号をトリガー（Trigger）として、栄養状態不良を示す信号を所定の時間出力する。
また、栄養状態診断手段のタイマー回路は、対照用周波数において生体電位を検出したことを示す信号が電位検出手段から出力されると、栄養状態不良を示す信号の出力を中止（リセット、Reset）する。第一の態様にて説明したように、対照用周波数は、植物の状態の良し悪しに関わらず、生体電位の変動が少ない周波数である。したがって、この対照用周波数を検出した際に、栄養状態不良を示す信号の出力を中止することにより、ホワイトノイズ等のノイズによる誤動作を防止できる。栄養状態診断手段は、例えば、市販されているタイマーＩＣを用いて実現できる。
【００３７】
このように、トーンデコーダーを用いて植物栄養状態診断装置を構成することにより、フィルターを用いる場合よりも、検出する周波数帯域幅を狭くできる。フィルターを用いた場合、検出対象の周波数帯域幅は、例えば、周波数がｘＨｚのときほぼｘ±１／３ｘの関係があり、帯域幅が広く、ノイズを拾いやすいが、トーンデコーダーを用いることにより、例えば、検出対象の周波数プラスマイナス５％の狭い帯域幅で生体電位を検出できる。これにより、生体電位の検出をより小信号下でも正確に行えるので大きく増幅する必要がなく、したがって、プリアンプを不要又は装置全体を小型化することができる。
また、トーンデコーダーを用いて植物栄養状態診断装置を構成することにより、前述した第四の態様のようにＢＰＦ等のフィルターを用いる場合よりも装置を小型化でき、また、消費電力を削減できる。検出用周波数において検出する電位は、信号レベルが０．０１〜０．１ｍＶ程度と微小であり、また、バックグラウンドノイズが０．０４ｍＶ程度と相対的に大きいため、ＢＰＦを用いて電位を検出する場合は、例えば７次のＢＰＦが必要であり、装置の小型化や消費電力の削減が困難であった。これに対して、トーンデコーダーを用いて電位を検出する場合は、上述のＰＬＬ方式のように鋭い周波数選択性を持った回路を用いて多段化せずに電位を検出することができ、さらに、ＩＣ化された回路を用いることにより大幅に小型化および省電力化が可能である。消費電力の削減により、例えば、植物栄養状態診断装置が、小型ニッケルカドミウム電池と、この小型ニッケルカドミウム電池を充電する太陽電池を具備することにより電源をまかなうことができる。したがって、植物栄養状態診断装置の動作環境（畑地など）の周辺に家庭用電源等の電源が無い場合にも使用できる。また、家庭用電源等の交流電流を用いずに動作させられるので、交流電源によるノイズの影響を受けない。
【００３８】
図２８は、第五の態様の植物栄養状態回復装置にトーンデコーダーを用いた構成例を示す図である。以下、同図を用いて構成及び動作を説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
本発明の第五の態様の植物栄養状態回復装置は、対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与する刺激付与手段と、を備えるが、これにさらにトーンデコーダーを用いる場合、電位検出手段及び栄養状態診断手段は、上記第四の態様にさらにトーンデコーダーを用いた場合と同様である。
【００３９】
トーンデコーダーを用いた場合の刺激付与手段は、発光ダイオード（Light Emitting Diode；ＬＥＤ）と、発光ダイオードを点滅させる発振器（Oscillator；ＯＳＣ）とを具備し、栄養状態診断手段が診断した結果に基づき、該植物に周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与する。点滅光の種別、点滅光による刺激の付与方法は、上記第二の態様と同様である。
具体的には、まず、栄養状態診断手段が栄養状態不良を示す信号を出力する時間を、第二の態様で説明した光の照射時間に予め設定しておく。これにより、栄養状態診断手段は、点滅光による刺激を植物に付与する時間を制御するタイマーとして機能する。
そして、発振器は、栄養状態不良を示す信号が栄養状態診断手段から出力されている間、４４Ｈｚ以下の矩形波の電圧信号を発光ダイオードに出力する。発振器は、例えば、市販のタイマーＩＣを用いて実現できる。発光ダイオードは、発振器から出力される電圧信号により点滅する。これにより、第二の態様と同様の点滅光による刺激を植物に付与できる。
【００４０】
トーンデコーダーを用いた植物栄養状態回復装置も、上記トーンデコーダーを用いた植物栄養状態診断装置と同様、トーンデコーダーを用いることにより、フィルターを用いる場合よりも、検出する周波数帯域幅を狭くでき、また、装置を小型化でき、さらに、消費電力を削減できる。
【００４１】
なお、植物栄養状態回復装置が複数の検出用周波数を検出する場合、周波数毎に栄養状態診断手段と刺激付与手段とを具備し、検出した周波数に応じて異なる色または周波数または照射時間の点滅光刺激を植物に付与するようにしてもよい。
なお、以上では光源としてＬＥＤを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、白熱電球やストロボ光等、他の光源を用いてもよい。なお、消費電力を削減するためには、ＬＥＤを用いることが好ましい。
なお、植物栄養状態回復装置が、刺激付与手段に代えて、あるいは、刺激付与手段に加えて、上記第六の態様と同様の欠乏栄養分付与手段を具備するようにしてもよい。この場合、栄養状態診断手段が出力する、栄養状態不良を示す信号を、施肥セット信号として用いることができる。欠乏栄養分付与手段は、栄養状態診断手段から施肥セット信号が出力されると、上記第六の態様と同様に施肥を行って、植物に欠乏栄養分を付与する。さらに、栄養状態診断手段が、栄養状態不良を示す信号の出力を終了するタイミングを、上記第六の態様と同様の施肥リセットとして用いるようにしてもよい。
【実施例】
【００４２】
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４３】
［参考例１］
（点滅光の色と果実収量との関係）
ミニトマトを用いて、点滅光の色による果実収量の違いを調べた。
具体的には、ミニトマト（「ラブリー藍」、商品名、協和種苗株式会社製）を２００９年４月１０日に播種し、５月２０日に完全な栄養分を満たした水耕栽培用ベッドに定植した。この際に、点滅光の種類を、赤色点滅光のみの試験区（Ｒｅｄ）、赤色点滅光と青色点滅光を５：１で組み合わせた試験区（Ｒ／Ｂ＝５）無照射試験区（Ｃｏｎｔ）の３種類を設けた（各区供試株数：８株）。点滅光にはＬＥＤを用い、周波数は２０Ｈｚ、波長は赤色がＬＥＤ（ＥＲ−５００、商品名、スタンレー電気株式会社製）６６０ｎｍ、青色がＬＥＤ（ＵＢ５３０５Ｓ、商品名、スタンレー電気株式会社製）４７０ｎｍ、光強度は１〜２０ｌｘ、照射時間は光合成が盛んな９時〜１５時までの６時間とした。ミニトマトの第一段果房が着色を始めた７月７日に栽培を終了し、栽培終了時点の第三段果房までの１株あたりの果実収量（ｇ）の平均を求めた。結果を図５に示す。
この結果、無照射試験区に比べて、点滅光照射試験区では果実収量が多く、赤色点滅光と青色点滅光を組み合わせた照射試験区の方が、赤色点滅光のみの点滅光照射試験区よりもさらに果実収量が多いことが分かった。
【００４４】
［参考例２］
（植物の葉の色と点滅光照射の有無と光合成量との関係）
赤色の大型斑を葉に有するコリウスを用いて、葉の色と点滅光照射の有無と光合成量との関係を調べた。
具体的には、コリウスを１００００ｌｘの人工太陽光（「ＸＣ−１０００」、商品名、セリック株式会社製）環境下で育成し、葉の緑色の部分で無照射の試験区（緑色部無照射）、葉の緑色の部分で赤色点滅光を照射した試験区（緑色部赤照射）、葉の赤色の部分で無照射の試験区（赤色部無照射）、葉の赤色の部分で赤色点滅光を照射した試験区（赤色部赤照射）の４種類を設けた。赤色点滅光には６６０ｎｍのＬＥＤ（ＥＲ−５００、商品名、スタンレー電気株式会社製）を用い、光強度は葉面で１〜１０ｌｘの強さになるように調整した。ＬＩ−６４００（商品名、ＬＩ−ＣＯＲ社製）を用いて、各試験区の葉の光合成量を測定した結果を図６に示す。
この結果、赤色点滅光照射により、葉の緑色の部分のみならず、葉の赤色の部分においても、光合成量が増加した。今まで、赤色点滅光照射は植物の緑色の葉緑素に影響を与え、光合成を促進していると考えられていたが、このことにより、赤色点滅光照射は緑色の葉緑素以外にも影響を与えると推察された。
【００４５】
［参考例３］
（マグネシウム欠乏と生体電位との関係）
ハーブを用いて、マグネシウム欠乏と生体電位の関係を調べた。
具体的には、２００９年２月２０日にルッコラ（株式会社トーホク製）を、プライムミックス（「ＴＫＳ−２」、商品名、サカタのタネ製）を充填した１２８穴ポットに播種した。播種２０日後にパーライトを充填した２４穴の緑セルに生育の均一な苗を千鳥に定植し、下記に示す培養液の施用を開始した。葉面における生体電位の測定は４月９日に行い、４月１７日に栽培を終了した。
試験区は、栄養塩としての硫酸マグネシウムの濃度を、０．００ミリモル/リットル、０．１０ミリモル/リットル、０．２０ミリモル/リットル、０．３０ミリモル/リットル、０．４０ミリモル/リットル、０．５０ミリモル/リットルの６段階に設定した、計６試験区とした（各区供試株数：４８株）。また、生体電位の測定は高速データ収集システムＮＲ−２０００（商品名、株式会社キーエンス製）を用い、サンプリング周期を２００Ｈｚ、データポイント数を２０００点に設定した。電極には銀−塩化銀電極を用いた。
各試験区の１株あたりの生重量（ｇ）の平均を図７に、各試験区の乾物中マグネシウム含有率を図８に、マグネシウム０．５０ミリモル/リットル試験区の生体電位スペクトラムを図９に、マグネシウム０．００ミリモル/リットル試験区の生体電位スペクトラムを図１０に、マグネシウム含有率と４０Ｈｚの生体電位との相関図（Ｒ＝−０．９６０）を図１１に、各試験区のマグネシウム含有率と４０Ｈｚの生体電位を図１２にそれぞれ示す。
この結果、生重量は完全栄養区である０．５０ミリモル/リットル試験区で最も高く（図７）、乾物中のマグネシウム含有率も０．５０ミリモル/リットル試験区で最も高かった（図８）。また、生体電位スペクトラムでは、０．５０ミリモル/リットル試験区以外の全ての試験区では４０Ｈｚ付近にピークが現れた（図９、図１０；０．１０ミリモル/リットル〜０．４０ミリモル/リットル試験区は図示せず）。さらに、ルッコラ中のマグネシウム含有率が低いと４０Ｈｚ付近のピークが高い（相関性＝−０．９６０）ことが分かった（図１１、図１２）。したがって、ルッコラの生体電位の４０Ｈｚのピーク値は、栽培時の培養液中マグネシウム濃度によって影響を受け、植物体中のマグネシウムが不足している場合に現れ、その結果、生育も不良になることが分かった。さらに、４０Ｈｚのピーク値を測定することで、植物体中に含まれるマグネシウムの含有量を予測できると推察された。
【００４６】
［実施例１］
（生体電位を用いた植物栄養状態診断）
本発明の第一の態様の植物栄養状態診断方法を定めるために、生体電位と植物栄養状態の関係を調べた。
具体的には、トマト、ミニトマト、レタス、チンゲンサイ、ルッコラを用いて、植物生体電位スペクトラムを測定し、栄養状態不良と診断された植物の生体電位スペクトラムの結果を図１３から図２０に示す。生体電位の測定は高速データ収集システムＮＲ−２０００（商品名、株式会社キーエンス製）を用い、サンプリング周期を２００Ｈｚ、データポイント数を２０００点に設定した。電極には銀−塩化銀電極を用いた。これらの測定値を基にして、本発明の対照用周波数の選定と検出用周波数の決定を行った。すなわち欠乏栄養素に対応する周波数は９〜４４Ｈｚに出現した。また、２〜８Ｈｚ帯の電位と４５〜４９Ｈｚ帯の電位は５０Ｈｚの商用電源ノイズの電位と相関がきわめて高いために対照用周波数として好ましいと考えられる。これらの相関図を図２１〜図２２に示した。
【００４７】
［実施例２］
（生体電位と連動した点滅光照射による植物栄養状態回復）
ミニトマトを用いて、本発明の第二の態様の植物栄養状態回復方法、及び第五の態様の植物栄養状態回復装置を用いて、生体電位検知と連動した栄養状態の回復を試みた。
具体的には、供試作物にはイエローミミ（商品名、カネコ種苗）を用い、２００９年４月１４日にプライムミックス ＴＫＳ−２（商品名、サカタのタネ製）：バーミキュライト＝１：１の混合培地に播種（２５セルポット：キャメロン化工銀）し、２００９年５月１８日にＲＷ製ポット（１０×１０ＣＶ：日東紡）に開花苗を鉢上げし、２００９年５月２７日に水耕ベッド（全農製隔離ベンチ：４５ｃｍ×６５ｃｍ×水深３０ｃｍ）に定植した。試験区分するまでは園試処方１／２単位（大塚化学（株）製肥料大塚１号、大塚２号で調整）の培養液をＥＣ（電気伝導度）１．２で施用した。
試験区は，週３回行う電位測定で，窒素やカリウムの貧栄養を表す２０Ｈｚ前後の電位ピークを検知した時の対応の仕方に関して、表１に示す５種類を設けた。すなわち、ピークを検知しても照射も培養液更新もしない区（欠乏区）、ピーク検知後標準培養液に交換する区（交換区）、ピーク検知後栽培終了まで２０Ｈｚ赤色点滅光を照射（照射時間は午前９：００〜午後３：００の６時間）する区（連続照射区）、２０Ｈｚピーク検知後１０分間、２０Ｈｚの赤色（６６０ｎｍ）点滅光をＬＥＤ（ＥＲ−５００、商品名、スタンレー電気株式会社製）を用いて光強度０．６〜３ｌｘで葉面に照射をする区（電位照射区）、定植後も大塚化学（株）製の肥料、大塚１号、大塚２号で調整した園試処方１／２単位（標準培養液の１／２濃度）で栽培を続ける試験区（完全区）を設定し、計５試験区を設けた。なお、貧栄養の培養液は園試処方１／２単位（標準培養液の１／２濃度）のうち窒素（Ｎ）とカリウム（Ｋ）について１／２量となるように大塚２号、大塚３号、大塚５号、大塚６号、大塚７号にて調整し管理した。２００９年７月６日に第四段花房の上葉２枚を残して摘心し２００９年７月１３日に生育調査終了後栽培終了とした。
【００４８】
電位照射区は、図４に示す本発明の第五の態様に係る植物栄養状態回復装置を用いた。装置内の構成及び条件は以下の通りである。
電圧増幅器：Ｔ−０１ＨＧＡ（商品名、株式会社タートル工業社製、高インピーダンス入力）。
バンドパスフィルター（ＢＰＦ）：Ｔ−Ｌ／ＨＰＦ０４Ｃ（商品名、株式会社タートル工業社製、４チャンネル、精度：１８ｄＢ／ｏｃｔ、検出用周波数が１４〜４０Ｈｚ、対照用周波数が２〜７Ｈｚ）
信号変換器：Ｔ−ＲＭＳＯ１（商品名、株式会社タートル工業社製、交流から直流へ変換）
比較器（コンパレーター）：１４〜４０Ｈｚの検出用周波数における電位が０．０１２ｍＶより大きい場合に、栄養状態不良と診断し、照射開始。２〜７Ｈｚの対照用周波数における電位が０．００６ｍＶより大きい場合は、検出用周波数の電位が０．０１２ｍＶ以上であっても、得られた生体電位をノイズとみなし、照射中であっても照射を中止。０．０１２ｍＶ以上の１４〜４０Ｈｚにおける電位と０．００６ｍＶ以上の２〜７Ｈｚにおける電位とを同時に検出した場合には、照射せず（本体の閾値は任意設定可能）。
赤色点滅光（２０Ｈｚ）照射時間は１０分間に設定（本体は任意設定可能）。
筐体：アルミ筐体と鉄筐体を組み合わせて使用。
なお、図示しないが、計測を精密に行うために以下に示す２つの測定補助器を使用した。
高速データ収集システム：ＮＲ−２０００（商品名 キーエンス社製）
データ解析ソフト：ＤＡＤＩＳＰ(商品名 アストロデザイン社製)
【００４９】
【表１】
［貧栄養培養液はＥＣ１．０を、標準培養液はＥＣ１．３５を使用し、供試株数は各２０株とした。交換区、完全区はピーク検知の有無にかかわらず週２〜３回培養液を交換した。］
【００５０】
図２３に試験区ごとの草丈と葉の大きさを示した。草丈は、完全区と交換区が他の試験区に比べて１０ｃｍ程大きかったが、葉の大きさ（葉長×葉幅）は電位照射区が完全区に次いで大きくなった。また交換区と連続照射区は電位照射区についで大きく同等の大きさになった。これは点滅光照射が硝酸態窒素の吸収を促進したので葉が大きくなったのではないかと考えられる。特に、電位ピークを検知するたびに１０分間照射した、本発明に係る電位照射区の方が連続照射区より効果的であった。
また、図２４に交換区の電位ピーク検知時と培養液交換後の葉面電位スペクトラムを示した。貧栄養状態で栽培して１８Ｈｚ付近と２２Ｈｚ付近の電位ピークを検知（６月１８日）後、標準培養液を施用したところ、１週間後（６月２４日）にはその２つの電位ピークは消失したので再び培養液を貧栄養（Ｎ５割減、Ｋ５割減）に戻したところその２週間後（７月９日）に１４Ｈｚ付近にピークが出現した。
さらに、図２５に電位照射区の電位ピーク検知時と，点滅光照射をする葉面電位スペクトラムを示した。１８Ｈｚ付近と２２Ｈｚ付近にピークを検知（６月１８日）し，その後３週間の点滅光照射で１８Ｈｚ付近のピークが消失した（７月９日）。
また、図２６に植物汁液中硝酸態窒素濃度を、図２７に植物汁液中カリウム濃度を示した。交換区の硝酸態窒素濃度は高くなっており、カリウム濃度は減少したが連続照射区と同等なので、交換後も出現した１８Ｈｚ付近の葉面電位ピークはカリウム栄養のピークであると考えられる。
以上の結果から、本発明に係る植物栄養状態回復方法及び植物栄養状態回復装置は、植物の良好な育成に有用であることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
本発明は、農園芸等の植物生産の分野で、好適に利用可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物の栄養状態を診断する方法であって、
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、を有することを特徴とする植物栄養状態診断方法。
【請求項２】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである、請求項１記載の植物栄養状態診断方法。
【請求項３】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである、請求項２記載の植物栄養状態診断方法。
【請求項４】
植物の栄養状態を回復させる方法であって、
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と、を有することを特徴とする植物栄養状態回復方法。
【請求項５】
植物の栄養状態を回復させる方法であって、
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、欠乏栄養分を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と、を有することを特徴とする植物栄養状態回復方法。
【請求項６】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである、請求項４又は５記載の植物栄養状態回復方法。
【請求項７】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである請求項６記載の植物栄養状態回復方法。
【請求項８】
対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、これを備えることを特徴とする植物栄養状態診断装置。
【請求項９】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである、請求項８記載の植物栄養状態診断装置。
【請求項１０】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである請求項９記載の植物栄養状態診断装置。
【請求項１１】
前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止することを特徴とする請求項８から１０いずれかの項記載の植物栄養状態診断装置。
【請求項１２】
対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与する刺激付与手段と、これを備えることを特徴とする植物栄養状態回復装置。
【請求項１３】
前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止し、
前記刺激付与手段は、前記栄養状態診断手段から前記栄養状態不良を示す信号が出力されているときに前記点滅光による刺激を付与する
ことを特徴とする請求項１２記載の植物栄養状態回復装置。
【請求項１４】
対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に欠乏栄養分を付与する欠乏栄養分付与手段と、これを備えることを特徴とする植物栄養状態回復装置。
【請求項１５】
前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止し、
前記欠乏栄養分付与手段は、前記栄養状態診断手段から前記栄養状態不良を示す信号が出力されると、前記欠乏栄養分を付与する
ことを特徴とする請求項１４記載の植物栄養状態回復装置。
【請求項１６】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである、請求項１２から１５のいずれかの項記載の植物栄養状態回復装置。
【請求項１７】
前記対照用周波数が２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数が９〜４４Ｈｚである請求項１６記載の植物栄養状態回復装置。
【請求項１】
植物の栄養状態を診断する方法であって、
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、を有することを特徴とする植物栄養状態診断方法。
【請求項２】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである、請求項１記載の植物栄養状態診断方法。
【請求項３】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである、請求項２記載の植物栄養状態診断方法。
【請求項４】
植物の栄養状態を回復させる方法であって、
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と、を有することを特徴とする植物栄養状態回復方法。
【請求項５】
植物の栄養状態を回復させる方法であって、
（ａ）対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程と、
（ｂ）前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、
（ｃ）前記工程（ｂ）において栄養状態不良と診断された場合、欠乏栄養分を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と、を有することを特徴とする植物栄養状態回復方法。
【請求項６】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである、請求項４又は５記載の植物栄養状態回復方法。
【請求項７】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである請求項６記載の植物栄養状態回復方法。
【請求項８】
対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、これを備えることを特徴とする植物栄養状態診断装置。
【請求項９】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである、請求項８記載の植物栄養状態診断装置。
【請求項１０】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである請求項９記載の植物栄養状態診断装置。
【請求項１１】
前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止することを特徴とする請求項８から１０いずれかの項記載の植物栄養状態診断装置。
【請求項１２】
対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に周波数が４４Ｈｚ以下の点滅光による刺激を付与する刺激付与手段と、これを備えることを特徴とする植物栄養状態回復装置。
【請求項１３】
前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止し、
前記刺激付与手段は、前記栄養状態診断手段から前記栄養状態不良を示す信号が出力されているときに前記点滅光による刺激を付与する
ことを特徴とする請求項１２記載の植物栄養状態回復装置。
【請求項１４】
対照用周波数、及び１つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に欠乏栄養分を付与する欠乏栄養分付与手段と、これを備えることを特徴とする植物栄養状態回復装置。
【請求項１５】
前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止し、
前記欠乏栄養分付与手段は、前記栄養状態診断手段から前記栄養状態不良を示す信号が出力されると、前記欠乏栄養分を付与する
ことを特徴とする請求項１４記載の植物栄養状態回復装置。
【請求項１６】
前記対照用周波数が、２〜８Ｈｚ又は４５〜４９Ｈｚであり、前記検出用周波数が、９〜４４Ｈｚである、請求項１２から１５のいずれかの項記載の植物栄養状態回復装置。
【請求項１７】
前記対照用周波数が２〜８Ｈｚであり、前記検出用周波数が９〜４４Ｈｚである請求項１６記載の植物栄養状態回復装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【公開番号】特開２０１１−７２３０２（Ｐ２０１１−７２３０２Ａ）
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−４０６４３（Ｐ２０１０−４０６４３）
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００９生態工学会年次大会実行委員会、２００９生態工学会年次大会発表論文集、平成２１年６月１９日
【出願人】（８０１００００２７）学校法人明治大学 (161)
【出願人】（０００１０８６２７）タカノ株式会社 (250)
【公開日】平成２３年４月１４日（２０１１．４．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月２５日（２０１０．２．２５）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ２００９生態工学会年次大会実行委員会、２００９生態工学会年次大会発表論文集、平成２１年６月１９日
【出願人】（８０１００００２７）学校法人明治大学 (161)
【出願人】（０００１０８６２７）タカノ株式会社 (250)
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