(57)【要約】【課題】自動的に灌水を行う構成であって、圃場における土壌の特性を考慮することにより、土中の水分量の過不足を抑制することが可能になる。【解決手段】自動灌水システムは、含水率計測装置２０、水供給装置３０、灌水量決定部１１、制御装置１４を備える。含水率計測装置２０は圃場における土壌の含水率を計測する。水供給装置３０は圃場に灌水する。灌水量決定部１１は、水供給装置３０から圃場に灌水する直前に含水率計測装置２０が計測した含水率を取得し、含水率から単位期間に灌水する適正な水量を決定する。制御装置１４は、灌水量決定部１１が決定した水量を圃場に灌水するように水供給装置３０を制御する。灌水量決定部１１は、圃場の土質に応じた含水率と単位期間に灌水する適正な水量とが対応付けられた換算テーブル１１２を備え、含水率計測装置２０が計測した含水率を換算テーブル１１２に照合して水量を決定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圃場における土壌の含水率を計測する含水率計測装置と、
前記圃場に灌水する水供給装置と、
前記水供給装置から前記圃場に灌水する直前に前記含水率計測装置が計測した前記含水率を取得し、前記含水率から単位期間に灌水する適正な水量を決定する灌水量決定部と、
前記灌水量決定部が決定した水量を前記圃場に灌水するように前記水供給装置を制御する制御装置とを備え、
前記灌水量決定部は、前記圃場の土質に応じた含水率と単位期間に灌水する適正な水量とが対応付けられた換算テーブルを備え、前記含水率計測装置が計測した前記含水率を前記換算テーブルに照合して水量を決定する
ことを特徴とする自動灌水システム。
【請求項２】
前記換算テーブルは、前記圃場における土壌について実測した測定項目と灌水の水量とを入力条件とし、時間経過に伴う土壌内の含水率の変化を求めるコンピュータシミュレーションにより求められ、
前記測定項目は、前記含水率計測装置が計測した前記含水率と、前記圃場における土壌について計測した水分特性曲線とである
ことを特徴とする請求項１記載の自動灌水システム。
【請求項３】
前記換算テーブルは、植物の成長過程に応じた複数段階に区分され、区分された段階ごとに灌水する水量が定められている
ことを特徴とする請求項１又は２記載の自動灌水システム。
【請求項４】
前記換算テーブルを表示する表示器をさらに備える
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の自動灌水システム。
【請求項５】
前記換算テーブルにおける水量を変更する操作器をさらに備える
ことを特徴とする請求項４記載の自動灌水システム。
【請求項６】
前記換算テーブルは、圃場の土質、植物の種類、育成目的、含水率計測装置の特性に応じて、含水率と水量との対応関係が異なる複数種類が設けられ、前記灌水量決定部が用いる前記換算テーブルは前記複数種類から選択されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動灌水システム。
【請求項７】
水供給装置を用いて圃場に灌水する直前に、含水率計測装置により計測された前記圃場における土壌の含水率を取得するステップと、
灌水量決定部が前記含水率計測装置から取得した前記含水率を、単位期間に灌水する適正な水量が前記圃場の土質に応じた含水率に対応付けられた換算テーブルに照合することにより灌水する水量を決定するステップと、
前記灌水量決定部が決定した水量を前記圃場に灌水するように制御装置が前記水供給装置を制御するステップとを備える
ことを特徴とする自動灌水方法。
【請求項８】
コンピュータに、
水供給装置を用いて圃場に灌水する直前に、含水率計測装置により計測された前記圃場における土壌の含水率を取得するステップと、
灌水量決定部が前記含水率計測装置から取得した前記含水率を、単位期間に灌水する適正な水量が前記圃場の土質に応じた含水率に対応付けられた換算テーブルに照合することにより灌水する水量を決定するステップと、
前記灌水量決定部が決定した水量を前記圃場に灌水するように制御装置が前記水供給装置を制御するステップとを実行させる
ことを特徴とするプログラム。
【請求項９】
圃場における土壌の含水率を計測する含水率計測装置、および前記圃場に灌水する水供給装置とともに用いられるコントローラであって、
前記水供給装置から前記圃場に灌水する直前に前記含水率計測装置が計測した前記含水率を取得し、前記含水率から単位期間に灌水する適正な水量を決定する灌水量決定部と、
前記灌水量決定部が決定した水量を前記圃場に灌水するように前記水供給装置を制御する制御装置とを備え、
前記灌水量決定部は、前記圃場の土質に応じた含水率と単位期間に灌水する適正な水量とが対応付けられた換算テーブルを備え、前記含水率計測装置が計測した前記含水率を前記換算テーブルに照合して水量を決定する
ことを特徴とする自動灌水用コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水供給装置から圃場に自動的に灌水する自動灌水システム、圃場に自動的に灌水する自動灌水方法、この自動灌水方法をコンピュータに実行させるプログラム、水供給装置を制御する自動灌水用コントローラに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、植物などに自動的に給水するために、給水対象の水分不足が検出された場合に、給水を開始する技術が知られている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された自動給水システムは、所定の時間間隔で給水を行う間に、給水対象が水分不足にならないように給水を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０２２９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載された技術は、センサの出力に基づいて水分量を判断し、水分が不足していると判断した場合に水分を補給するから、センサの位置や土壌の特性によって、判断にばらつきが生じる可能性がある。とくに、土壌の特性が考慮されていないから、植物に水分を供給する場合、植物に対する土中の水分量に過不足が生じやすいという問題を有している。
【０００５】
いま、植物の育成のための作土層を礫層の上に形成している場合であって、作土層の全体に水分が浸透し、礫層には水分が到達しない状態を理想状態とする。特許文献１に記載された技術では、センサにより水分の充足が検出されたとしても、水分が作土層のみに浸透しているか、水分が礫層に到達しているかの判断ができないから、水分量の過不足については判断できないという問題がある。
【０００６】
本発明は、土壌の特性を考慮して土中の水分量の過不足を抑制した自動灌水システムと自動灌水方法とを提供することを目的とし、さらに、この自動灌水方法をコンピュータに実行させるプログラム、および水供給装置を制御する自動灌水用コントローラ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】
【０００７】
本発明に係る自動灌水システムは、圃場における土壌の含水率を計測する含水率計測装置と、前記圃場に灌水する水供給装置と、前記水供給装置から前記圃場に灌水する直前に前記含水率計測装置が計測した前記含水率を取得し、前記含水率から単位期間に灌水する適正な水量を決定する灌水量決定部と、前記灌水量決定部が決定した水量を前記圃場に灌水するように前記水供給装置を制御する制御装置とを備え、前記灌水量決定部は、前記圃場の土質に応じた含水率と単位期間に灌水する適正な水量とが対応付けられた換算テーブルを備え、前記含水率計測装置が計測した前記含水率を前記換算テーブルに照合して水量を決定することを特徴とする。
【０００８】
この自動灌水システムにおいて、前記換算テーブルは、前記圃場における土壌について実測した測定項目と灌水の水量とを入力条件とし、時間経過に伴う土壌内の含水率の変化を求めるコンピュータシミュレーションにより求められ、前記測定項目は、前記含水率計測装置が計測した前記含水率と、前記圃場における土壌について計測した水分特性曲線とであることが好ましい。
【０００９】
この自動灌水システムにおいて、前記換算テーブルは、植物の成長過程に応じた複数段階に区分され、区分された段階ごとに灌水する水量が定められていることが好ましい。
【００１０】
この自動灌水システムにおいて、前記換算テーブルを表示する表示器をさらに備えることが好ましい。
【００１１】
この自動灌水システムにおいて、前記換算テーブルにおける水量を変更する操作器をさらに備えることが好ましい。
【００１２】
この自動灌水システムにおいて、前記換算テーブルは、圃場の土質、植物の種類、育成目的、含水率計測装置の特性に応じて、含水率と水量との対応関係が異なる複数種類が設けられ、前記灌水量決定部が用いる前記換算テーブルは前記複数種類から選択されることが好ましい。
【００１３】
本発明に係る自動灌水方法は、水供給装置を用いて圃場に灌水する直前に、含水率計測装置により計測された前記圃場における土壌の含水率を取得するステップと、灌水量決定部が前記含水率計測装置から取得した前記含水率を、単位期間に灌水する適正な水量が前記圃場の土質に応じた含水率に対応付けられた換算テーブルに照合することにより灌水する水量を決定するステップと、前記灌水量決定部が決定した水量を前記圃場に灌水するように制御装置が前記水供給装置を制御するステップとを備えることを特徴とする。
【００１４】
本発明に係るプログラムは、コンピュータに、水供給装置を用いて圃場に灌水する直前に、含水率計測装置により計測された前記圃場における土壌の含水率を取得するステップと、灌水量決定部が前記含水率計測装置から取得した前記含水率を、単位期間に灌水する適正な水量が前記圃場の土質に応じた含水率に対応付けられた換算テーブルに照合することにより灌水する水量を決定するステップと、前記灌水量決定部が決定した水量を前記圃場に灌水するように制御装置が前記水供給装置を制御するステップとを実行させることを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る自動灌水用コントローラは、圃場における土壌の含水率を計測する含水率計測装置、および前記圃場に灌水する水供給装置とともに用いられるコントローラであって、前記水供給装置から前記圃場に灌水する直前に前記含水率計測装置が計測した前記含水率を取得し、前記含水率から単位期間に灌水する適正な水量を決定する灌水量決定部と、前記灌水量決定部が決定した水量を前記圃場に灌水するように前記水供給装置を制御する制御装置とを備え、前記灌水量決定部は、前記圃場の土質に応じた含水率と単位期間に灌水する適正な水量とが対応付けられた換算テーブルを備え、前記含水率計測装置が計測した前記含水率を前記換算テーブルに照合して水量を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の構成によれば、圃場における土壌の特性を考慮して含水率と単位期間に灌水する適正な水量とを対応付けた換算テーブルを用いて、計測した含水率に対して水量を決定する構成を採用し、換算テーブルに土壌の特性が反映されているから、土壌の特性を考慮して土中の水分量の過不足を抑制することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上に用いる換算テーブルの一例を示す図である。
【図３】同上に用いる換算テーブルの他例を示す図である。
【図４】同上に用いる換算テーブルのさらに他例を示す図である。
【図５】同上に用いる換算テーブルの別例を示す図である。
【図６】植物の成長過程の段階を示す図である。
【図７】同上において含水率計測装置の構成例を示す概略図である。
【図８】同上を用いる圃場の構造を示す断面図である。
【図９】灌水のシミュレーション例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
自動灌水システムは、図１に示すように、圃場における土壌の含水率を計測する含水率計測装置２０と、圃場に灌水する水供給装置３０と、水供給装置３０により圃場に灌水する水量を制御する制御装置１４とを備える。制御装置１４は、灌水量決定部１１が決定した水量に従って圃場における土壌に灌水する。
【００１９】
圃場は、農業用ハウスの中など屋内の圃場を想定しているが、以下に実施形態を用いて説明する技術思想は、条件によっては屋外の圃場でも適用可能である。灌水の水量やタイミングは、圃場で育成する植物の種類や植物の育成目的によって異なるから、植物の種類や育成目的ごとに圃場に区画が設けられ、区画ごとに灌水の水量やタイミングが調節されることが望ましい。ここに、育成目的は、たとえば、収穫物の大型化、高糖度化、有用成分の高濃度化などを意味する。
【００２０】
育成する植物は、ホウレンソウ、コマツナ、ミズナのような軟弱野菜を想定しているが、植物が軟弱野菜である場合のほか、トマト、ナス、キュウリなどの他の野菜、あるいは花卉のような植物であっても以下に説明する技術思想は適用可能である。
【００２１】
土壌の含水率を計測する技術は、土中の水分の状態に応じて種々提案されている。含水率計測装置２０はｐＦ計を用いるから、利用者の熟練を要することなく、簡単かつ精度よく含水率を計測することが可能である。なお、土壌の含水率は、電気抵抗法、誘電率測定法などの周知の技術を用いても計測することが可能である。以下に説明する実施形態は、簡単な例として含水率計測装置２０が１個の場合について説明するが、複数個の含水率計測装置２０を圃場の複数箇所に配置してもよい。
【００２２】
水供給装置３０は、通水されるチューブの管壁に微小な撒水孔が多数形成された撒水チューブを備える構成を想定しているが、この構成も構成を限定する趣旨ではない。たとえば、スプリンクラのような撒水装置を用いたり、通水されるチューブにミストを噴出させる多数個のノズルを設けたミストチューブを用いたりすることも可能である。また、これらの水供給装置３０は適宜に組み合わせて用いることも可能である。水供給装置３０が撒水チューブやミストチューブを備えている場合、水供給装置３０は、加圧のための給水ポンプ、出水と停止とを選択するための電磁弁なども備える。
【００２３】
含水率計測装置２０はインターフェイス部（以下、「Ｉ／Ｆ部」と呼ぶ）１５を介して灌水量決定部１１にｐＦ値を与える。また、水供給装置３０はＩ／Ｆ部１６を介して制御装置１４に接続される。Ｉ／Ｆ部１５は、含水率計測装置２０から灌水量決定部１１へのデータの受け渡しを行う。Ｉ／Ｆ部１６は、制御盤に収納された電磁接触器（電磁継電器の一種）などを備え、制御装置１４からの指示で電磁接触器を開閉することにより、水供給装置３０に設けた給水ポンプや電磁弁への給電を制御する。
【００２４】
灌水量決定部１１は、照合部１１１と換算テーブル１１２とを備える。照合部１１１は、含水率計測装置２０が計測した土壌の含水率を換算テーブル１１２と照合し、含水率を単位期間当たりに灌水する水量に換算する。ここに、換算テーブル１１２は、図２に示すように、灌水前の土壌における含水率（ｐＦ値）と、単位期間（１日）当たりに灌水する適正な水量（降雨量）とを対応付けて記憶している。したがって、照合部１１１は、含水率計測装置２０が計測した含水率を換算テーブル１１２の含水率に照合することにより、適正な水量を抽出する。換算テーブル１１２を作成する技術については後述する。
【００２５】
照合部１１１が抽出した水量は単位期間当たりの水量であって、圃場の大きさを反映していないから、灌水量決定部１１は、照合部１１１が抽出した水量に、圃場の面積を乗じることによって、適正な水量を算出する。すなわち、照合部１１１が抽出した水量がＱ［ｍｍ］であって、圃場の面積がＳ［ｍ２］であるとき、灌水量決定部１１は、１日に灌水を行う適正な水量をＱＳ［リットル］と算出する。
【００２６】
上述のようにして灌水量決定部１１が単位期間に灌水する水量を決定すると、決定された水量が制御装置１４に指示され、制御装置１４は指示された水量で圃場を灌水するように水供給装置２０の制御を行う。
【００２７】
ところで、単位期間に灌水する適正な水量は、圃場における土壌の性質によって異なっている。ｐＦ値は、土壌に吸着されている水分を分離する力を表しているから、土壌が湿潤であればｐＦ値は小さくなり、土壌が乾燥していればｐＦ値は大きくなる。しかしながら、ｐＦ値を計測しても土壌の保水性は判断できないから、ｐＦ値だけでは、次の灌水のタイミングおよび水量を見積もることはできない。つまり、ｐＦ値には灌水後における土壌の含水率の時間変化は反映されていないから、ｐＦ値だけでは次の灌水のタイミングや水量を決定できない。
【００２８】
上述した事情から、ｐＦ値を用いて自動灌水を行う場合、ｐＦ値を監視し、ｐＦ値が第１の閾値以上になると給水を開始し、ｐＦ値が第２の閾値以下になるまで給水することが考えられている。しかしながら、この技術を採用すると、ｐＦ値を監視し続けるために無駄な電力を消費することになる。
【００２９】
ところで、土壌の保水性は、土壌の含水比（または、体積含水率）とマトリックポテンシャルとの関係である水分特性曲線で表される。したがって、灌水しようとする土壌の含水率と併せて水分特性曲線が既知であれば、次の灌水時における水量を推定することが可能になる。そのため、換算テーブル１１２は、圃場における土壌の水分特性曲線を反映するように作成されている。つまり、圃場における土壌の水分特性曲線を求める試験をあらかじめ行い、この水分特性曲線に基づいて換算テーブル１１２が作成されている。言い換えると、換算テーブル１１２は、水分特性曲線に関する情報を内包しており、含水率計測装置２０が計測した含水率を換算テーブル１１２に照合するだけで、土壌の保水力を考慮して灌水に適した水量が抽出されるのである。
【００３０】
ここにおいて、本実施形態は、土壌の含水率を計測するタイミングは、灌水量決定部１１において定められた一定時間ごとであって、灌水の直前において含水率計測装置２０から土壌の含水率が取得される。すなわち、灌水は一定時間ごとに行われ、灌水の直前に計測した含水量を用いて、灌水の際の水量が決定されるのである。このように、Ｉ／Ｆ部１５は、含水率計測装置２０から一定時間ごとに含水率を取得し、取得した含水率を照合部１１１に引き渡すのであり、照合部１１１は換算テーブル１１２から水量を抽出し、最終的に圃場に灌水する水量が決定される。
【００３１】
なお、上述した例では、一定時間を１日として、灌水を１日に１回だけ行う場合を想定しているが、１日に複数回の灌水を行うように換算テーブル１１２を作成することも可能である。このように、灌水を定期的に行うようにし、灌水のたびに水量を調節することによって、圃場の水量を適正に維持するから、土壌の含水率を監視し続ける必要がなく、土壌の含水率の計測に用いられる電力が低減される。また、換算テーブル１１２は、土壌の保水量を考慮して作成されているから、定期的に灌水を行いながらも、灌水時の水量に過不足が生じることがない。
【００３２】
ところで、植物が生長する期間において土壌の水分特性曲線に変化が生じる可能性があり、また、植物の種類や育成目的によっては、１回の灌水時の水量を変更することが必要になる可能性がある。そのため、同じ水分特性曲線について、ｐＦ値と水量との対応関係が異なる複数種類の換算テーブル１１２が設けられている。これらの複数種類の換算テーブル１１２のうち灌水量決定部１１が使用する換算テーブル１１２を選択可能にするために、利用者が操作する選択部１３が設けられる。すなわち、換算テーブル１１２は、利用者が選択部１３を操作することにより複数種類から選択することが可能になっている。
【００３３】
選択部１３は、換算テーブル１１２の選択肢を表示する表示器１３１と、利用者による選択操作を可能にする操作器１３２とを備える。この選択部１３は、利用者が操作器１３２を操作することにより、所望の換算テーブル１１２が選択されるように構成されている。なお、表示器１３１は、上述した選択肢として、植物の種類や育成目的を表す文言を表示することが望ましい。
【００３４】
表示器１３１および操作器１３２は、液晶表示器のようなフラットパネルディスプレイと、表示器１３１の画面に重ねたタッチパネルとを用いて構成されることが望ましい。選択部１３に、この構造が採用されると、圃場で用いる場合に必要になる防滴および防塵の対策が容易になる。
【００３５】
表示器１３１は、換算テーブル１１２の内容を表示することが可能である。また、操作器１３２は、表示器１３１と併せて換算テーブル１１２の内容を変更する目的に使用することが可能である。換算テーブル１１２を変更する機能については後述する。
【００３６】
図２に示した換算テーブル１１２は、説明を簡単にするために、もっとも簡易な例を示したが、実際の換算テーブル１１２は、図３、図４、図５のいずれかの形式が採用される。図３、図４、図５は、圃場の面積を考慮して単位を［ｔ］で表している。１［ｔ］は、１０００［リットル］に換算してよい。
【００３７】
図３、図４、図５に示した換算テーブル１１２は、灌水前の土壌の含水率（ｐＦ値）に対して灌水する水量が、植物の成長過程に応じて区分した段階ごとに定められている。植物の生長過程の段階は、たとえばホウレンソウであれば、図６に示すように、播種から発芽まで、発芽から本葉４枚の展開まで、本葉４枚の展開から草丈２０ｃｍまで、草丈２０ｃｍから収穫までの４段階に区分される。他の植物においても、おおむね同様であって、発芽までの期間、光合成が活発になるまでの期間、地上部と地下部とがともに成長する期間、収穫までの期間に区分される。以下では、それぞれの段階を、ステージ１、ステージ２、ステージ３、ステージ４と呼ぶ。
【００３８】
播種後は、発芽を促すために最初の灌水（初期灌水）が行われる。初期灌水の後には、ステージ１、ステージ２、ステージ３、ステージ４のいずれであるかに応じて、追加する灌水の水量が定められる。段階ごとの水量は、ステージ３が最大であって、次にステージ１、ステージ２の順であり、ステージ４が最小になる。各段階ごとの水量を、水量（段階）という形式で表すとすれば、水量（ステージ３）＞水量（ステージ１）＞水量（ステージ２）＞水量（ステージ４）の関係になる。図３に表記したａ〜ｄを水量の値とすれば、ｃ＞ａ＞ｂ＞ｄになる。
【００３９】
図３に示す換算テーブル１１２は、ｐＦ値に閾値が設定されており、含水率計測装置２０により計測されたｐＦ値が閾値以上か閾値未満かに応じて、水量が設定されている。図示例においてｐＦ値に対する閾値は２．０であって、２．０以上を「乾燥」、２．０未満を「湿潤」に分類し、湿潤である場合には灌水を行わない設定にしている。図３において、初期灌水の項目における「ＯＦＦ」は灌水を行わないことを表し、「ＯＮ」は灌水を行うことを表している。
【００４０】
このように、ｐＦ値を２領域に分ける換算テーブル１１２は、アナログ式の含水率計測装置２０を用いる場合に利用される。アナログ式の含水率計測装置２０は、図７に示すように、可動針２１の位置で含水率が示され、固定針２２の位置によって閾値を表すことができる。この含水率計測装置２０は、可動針２１が固定針２２で示す値以上になると接点出力をオンにする。図示例は、作土層１の表面から１０ｃｍの深さの含水率を計測している場合を示している。なお、固定針２２の本数は１本に限らず、複数本の固定針２２を備える含水率計測装置２０を用いてもよい。
【００４１】
図４に示す換算テーブル１１２は、０．１刻みでｐＦ値を出力することが可能な含水率計測装置２０に対応している。この種の含水率計測装置２０は、デジタル式であって、たとえば、土壌の誘電率を計測し含水率に換算する構成が採用される。図示例では、１つのｐＦ値に１つの領域を割り当てて、ｐＦ値が１．６〜２．１を湿潤と判断し、ｐＦ値が２．２〜２．８を乾燥と判断している。この例では、ｐＦ値を０．１ずつ１３領域に分けているから、灌水の水量は６５通り（５段階×１３領域）に分けられる。この換算テーブル１１２を用いると、灌水の水量を精密に調節することが可能である。図示例では、ｐＦ値が２．１以下である場合を「湿潤」、２．２以上である場合を「乾燥」に分類している。
【００４２】
図５に示す換算テーブル１１２は、図４に示した換算テーブル１１２と同様であって、０．１刻みでｐＦ値を分けることが可能な含水率計測装置２０に対応する。ただし、図４に示した換算テーブル１１２のように、１つのｐＦ値に１領域を割り当てるのではなく、図３に示した換算テーブル１１２と同様に、１領域をｐＦ値の範囲で表している。「湿潤」と「乾燥」との分類は、図４に示す換算テーブル１１２と同様であるが、領域は、ｐＦ値が１．６未満、１．６〜１．８、１．９〜２．１、２．２〜２．４、２．５〜２．７、２．７超の６種類に分類している。したがって、灌水の水量は３０通り（５段階×６領域）に分けられる。
【００４３】
図３、図４、図５に示した換算テーブル１１２が用意されていれば、含水率計測装置２０の種類あるいは含水率計測装置２０の性能に応じて、換算テーブル１１２を使い分けられるようになり、種々の含水率計測装置２０と組み合わせて使用することが可能になる。
【００４４】
さらに、本実施形態は、定期的に灌水を行っているから、気温の相違によって水分の蒸発量が異なっていると、灌水の際の水量に過不足が生じる可能性がある。したがって、灌水の周期は比較的短くすることが望ましい。また、育成する植物の種類や育成目的に応じて灌水の周期を変更可能にしてもよい。
【００４５】
上述した構成のうち、含水率計測装置２０および水供給装置３０とを除く構成（四角で囲んだ構成）は、自動灌水用コントローラ１０を構成する。自動灌水用コントローラ１０は、パーソナルコンピュータあるいは組込みコンピュータをハードウェア要素として、上述した機能を実現するプログラムを実行することにより実現される。なお、Ｉ／Ｆ部１６に電磁接触器を用いる場合はコンピュータとは別にＩ／Ｆ部１６が必要である。また、組込みコンピュータを用いる場合、表示器１３１および操作器１３２を含む選択部１３は組込みコンピュータとは別に必要である。
【００４６】
プログラムは、コンピュータに以下のステップを実行させる。すなわち、一定時間ごとに圃場に灌水することを水供給装置３０に指示する直前に含水率計測装置２０から土壌の含水率を取得するステップが実行される。次に、含水率計測装置２０から灌水量決定部１１が取得した含水率を換算テーブル１１２に照合して灌水する水量を決定するステップが実行される。さらに、灌水量決定部１１が決定した水量を圃場に灌水するように制御装置１４が水供給装置３０を制御するステップが実行される。
【００４７】
ところで、上述した換算テーブル１１２は、コンピュータシミュレーションを行うことにより作成される。以下では、換算テーブル１１２を作成するためのコンピュータシミュレーションについて簡単に説明する。コンピュータシミュレーションに際して、圃場における土壌は、図８に示す構造を想定する。土壌は、植物の根が成長する作土層１と、過剰な水分の排出を促進するために作土層１の下層として形成される礫層２との２層を備える。灌水に際しては、作土層１の全体に水分が浸透した状態を理想状態とし、水分が礫層２に浸透した状態は水分が過剰である状態とみなし、作土層１の全体に水分が浸透していない状態は水分が不足した状態とみなす。
【００４８】
換算テーブル１１２の作成は、自動灌水システムを利用する利用者が行うのではなく、自動灌水システムを提供する製造者が行うことを想定している。これは、シミュレーションには、後述する水分特性曲線が必要であるが、自動灌水システムを利用する一般的な利用者では、水分特性曲線を求めることができないからである。したがって、換算テーブル１１２を作成するには、自動灌水システムを利用する利用者から受け取る土壌の試料が必要である。水分特性曲線を求めるための土壌の試料は、たとえば試料円筒などのサンプラーを用いて、地表面、深さ１０ｃｍ、深さ２０ｃｍの土壌を１ないし複数箇所から採取する。
【００４９】
上述したように、土壌の保水性によって異なる換算テーブル１１２が必要であるから、まず土壌について水分特性曲線を求める。すなわち、採取された土壌は、既知の複数の方法を用いて土の物性（保水性、透水性）が測定され、測定結果から水分特性曲線が求められる。さらに、求められた水分特性曲線から得られる情報に基づいて、試料である土壌の理論的な含水量の最大値が求められる。含水量に様々な初期値を与えてシミュレーションを行うことにより、初期値ごとに必要な灌水の水量が決定される。なお、着目する土壌について、水分特性曲線が既知である場合、水分特性曲線を求めるステップは省略可能である。水分特性曲線は土壌の試料を用いて周知の方法により求められる。ここで用いる水分特性曲線は、含水率と圧力水頭との関係を表す水分特性曲線を意味する。
【００５０】
次に、上述した含水率計測装置２０と同様の原理を用いた含水率計測装置を用いて土壌の試料の含水率を計測し、計測した含水率を水分特性曲線に当て嵌めることにより、含水率を圧力水頭に変換する。変換した圧力水頭と水分特性曲線とを用いると土中の含水率の時間変化についてシミュレーションを行うことが可能になる。
【００５１】
コンピュータシミュレーションにあたっては、土壌の初期水分量が異なる複数種類の条件を設定し、それぞれの条件について初期灌水の水量を異ならせた場合の体積含水率の時間変化を演算する。図９（ａ）（ｂ）は初期水分量が同じであって、初期灌水の水量を異ならせた場合のシミュレーションの例を示している。図９（ａ）の例は図９（ｂ）の例と比較して初期灌水の水量が多い場合を示している。また、図９における括弧付きの数字で表す特性は、１０ｃｍ刻みの深さごとの体積含水率の変化特性を表している。特性（１）は作土層１（図８参照）の表面、特性（２）は−１０ｃｍ、特性（３）は−２０ｃｍ、特性（４）は−３０ｃｍ、特性（５）は−４０ｃｍ、特性（６）は−５０ｃｍにそれぞれ対応している。特性（５）および特性（６）は礫層２に相当する。
【００５２】
図９からわかるように、初期灌水の水量は、作土層１の表面付近の体積含水率に大きく関与していないが、作土層１から２０ｃｍ程度の深さの領域、および作土層１から４０ｃｍ以上の深さの領域との体積含水率に比較的大きく関与している。したがって、一般的な軟弱野菜のように、根の深さが作土層１から２０ｃｍ程度に達する植物では、初期灌水の水量が生育に影響することが予想される。
【００５３】
初期水分量および初期灌水量は、換算テーブル１１２を作成するためのシミュレーションを行う際に、オペレータが入力してもよいが、組合せ数を増加させる場合は、シミュレーション用のアプリケーションプログラムによって条件を自動的に生成させればよい。
【００５４】
上述したシミュレーションにより、圃場における土壌の試料について実測した測定項目（水分特性曲線や含水率）と灌水の水量とを入力条件として、時間経過に伴う土壌内の体積含水率の変化が求められる。このようにして、種々の初期水分量および初期灌水の水量の組合せを条件として、体積含水率の時間変化をシミュレーションにより求められる。求めた結果から、灌水後に長期間（たとえば、２５日間）に亘って作土層１に留まるようにするための、初期水分量（含水率）と灌水の水量との関係を決定することが可能になる。つまり、土壌の含水率に応じて灌水の水量を対応付けた換算テーブル１１２を作成することが可能になる。この換算テーブル１１２を用いることにより、定期的に灌水を行う際に過不足のない水量を決定することが可能になる。
【００５５】
なお、追加灌水を行う場合に、植物の種類に応じた深さに着目し、着目した深さにおいて体積含水率が閾値以下になる時期をシミュレーションの結果から推定し、推定した時期においてｐＦ値が所定値になるように灌水を行うようにしてもよい。たとえば、植物がホウレンソウである場合、換算テーブル１１２の作成のために選択したシミュレーション結果における−２０ｃｍの深さに着目し、この深さの体積含有率が閾値以下になる時期に、ｐＦ値が１．６になるように灌水の水量を決定すればよい。
【００５６】
ところで、上述したように選択部１３は、表示器１３１および操作器１３２を備え、表示器１３１には換算テーブル１１２を表示させることが可能になっている。表示器１３１は、換算テーブル１１２の内容を確認するだけに用いるのであれば、選択部１３に設けられる操作器１３２は、換算テーブル１１２の選択の機能のみを備えていればよい。
【００５７】
一方、操作器１３２は、表示器１３１に表示された換算テーブル１１２のそれぞれの値の変更を可能にするように構成されていてもよい。たとえば、操作器１３２がタッチパネルである場合、表示器１３１に表示された換算テーブル１１２の所望の値に対応する部位を所定時間押し続ける（いわゆる、長押しを行う）ことによって、当該値のみを変更可能にする。あるいはまた、換算テーブル１１２においてｐＦ値で分類された１つの項目、もしくは植物の成長過程の１つの段階に対応する項目に対応した部位の長押しを行うことにより、該当する項目に対応した値を一括して変更することが可能になる。
【００５８】
このように、利用者による換算テーブル１１２の値の変更を許容していることによって、圃場の土壌について実測した測定項目から求めた換算テーブルが、実際の圃場の特性に対してずれている場合でも、適正な水量になるように補正を行うことが可能になる。
【００５９】
なお、上述の実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論のことである。
【符号の説明】
【００６０】
１０  自動灌水用コントローラ
１１  灌水量決定部
１３  選択部
１４  制御装置
２０  含水率計測装置
３０  水供給装置
１１１  照合部
１１２  換算テーブル
１３１  表示器
１３２  操作器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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