(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
維管束植物のキャビテーションにより発生するアコースティック・エミッションの発生数のデータ、前記維管束植物の内部の蒸散流量のデータ、前記維管束植物の軸の径のデータ、前記維管束植物の硬さのデータ及び前記維管束植物の生体電位の少なくともいずれかを、前記維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータとして測定するステップと、
前記内部情報のデータを測定するタイミングと重複する時系列で、前記内部情報のデータを測定した周辺の光、温度、湿度及び根圏水分のうち少なくともいずれかを、前記内部情報に対応する環境因子の変動データとして測定するステップと、
前記内部情報のデータと前記環境因子の変動データの相関係数を算出するステップと、
を含み、前記相関係数の絶対値が１に近い程、前記維管束植物の生育状態が健全であると診断することを特徴とする生育診断方法。
【請求項２】
前記内部情報のデータを測定するステップを、太陽の日照がある昼間だけに行うことを特徴とする請求項１に記載の生育診断方法。
【請求項３】
維管束植物のキャビテーションにより発生するアコースティック・エミッションの発生数のデータ、前記維管束植物の内部の蒸散流量のデータ、前記維管束植物の軸の径のデータ、前記維管束植物の硬さのデータ及び前記維管束植物の生体電位の少なくともいずれかを、前記維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータとして測定する内部情報測定系と、
前記内部情報のデータを測定した周辺の光、温度、湿度及び根圏水分のうち少なくともいずれかを、前記内部情報に対応する環境因子の変動データとして測定する環境因子測定系と、
前記内部情報のデータと前記環境因子の変動データの相関係数を算出する演算制御装置と、
を備え、前記相関係数の絶対値が１に近い程、前記維管束植物の生育状態が健全であると診断することを特徴とする生育診断装置。
【請求項４】
コンピュータシステムの演算制御装置にデータを送信するデータ測定装置であって、
維管束植物に取り付けられた内部情報測定用センサから、前記維管束植物のキャビテーションにより発生するアコースティック・エミッションの発生数のデータ、前記維管束植物の内部の蒸散流量のデータ、前記維管束植物の軸の径のデータ、前記維管束植物の硬さのデータ及び前記維管束植物の生体電位の少なくともいずれかを、前記維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータとして取得する内部情報測定装置と、
前記維管束植物の外部環境を測定する環境因子測定用センサから、前記内部情報のデータを測定した周辺の光、温度、湿度及び根圏水分のうち少なくともいずれかを、前記内部情報に対応する環境因子の変動データとして取得する環境因子測定制御ユニットと、
を備え、前記データ測定装置の出力が、前記演算制御装置に送信されることにより、前記演算制御装置が前記内部情報のデータと前記環境因子の変動データの相関係数を算出し、該相関係数の絶対値が１に近い程、前記維管束植物の生育状態が健全であると診断することを特徴とするデータ測定装置。
【請求項５】
前記内部情報測定用センサ及び前記環境因子測定用センサに供給される電気を発電する太陽電池を更に備え、前記生育状態の診断を、太陽の日照がある昼間だけに行うことを特徴とすることを特徴とする請求項４に記載のデータ測定装置。
【請求項６】
維管束植物のキャビテーションにより発生するアコースティック・エミッションの発生数のデータ、前記維管束植物の内部の蒸散流量のデータ、前記維管束植物の軸の径のデータ、前記維管束植物の硬さのデータ及び前記維管束植物の生体電位の少なくともいずれかを、前記維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータとして取得させる命令と、
前記内部情報のデータを測定するタイミングと重複する時系列で、前記内部情報のデータを測定した周辺の光、温度、湿度及び根圏水分のうち少なくともいずれかを、前記内部情報に対応する環境因子の変動データとして取得させる命令と、
前記内部情報のデータと前記環境因子の変動データの相関係数を算出し、前記相関係数の絶対値が１に近い程、前記維管束植物の生育状態が健全であると診断する命令と、
を含む一連の命令により、コンピュータの演算制御装置に演算制御の処理を実行させる
ことを特徴とする生育診断プログラム。
【請求項７】
維管束植物のキャビテーションにより発生するアコースティック・エミッションの発生数のデータ、前記維管束植物の内部の蒸散流量のデータ、前記維管束植物の軸の径のデータ、前記維管束植物の硬さのデータ及び前記維管束植物の生体電位の少なくともいずれかを、前記維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータとして測定するステップと、
前記内部情報のデータを測定するタイミングと重複する時系列で、前記内部情報のデータを測定した周辺の光、温度、湿度及び根圏水分のうち少なくともいずれかを、前記内部情報に対応する環境因子の変動データとして測定するステップと、
前記内部情報のデータと前記環境因子の変動データの相関係数を算出するステップと、
前記相関係数の変動傾向又は前記相関係数と閾値との比較により、前記環境因子の値を調整するか否かを判定し、調整する場合は前記環境因子の値を調節するステップと、
を含み、前記環境因子の値を最適化して、前記維管束植物の生育を促進することを特徴とする生育補助方法。
【請求項８】
前記維管束植物がトマトであり、前記内部情報のデータが前記アコースティック・エミッションの発生数であり、前記環境因子の変動データが前記光である場合に、前記相関係数の一定期間での累積値を大きくするように前記環境因子の値を調整し、前記トマトの糖度を増加させることを特徴とする請求項７に記載の生育補助方法。
【請求項９】
前記維管束植物がトマトであり、前記内部情報のデータが前記アコースティック・エミッションの発生数であり、前記環境因子の変動データが前記温度である場合に、前記相関係数の一定期間での累積値を大きくするように前記環境因子の値を調整し、前記トマトの収量を増加させることを特徴とする請求項７に記載の生育補助方法。
【請求項１０】
維管束植物のキャビテーションにより発生するアコースティック・エミッションの発生数のデータ、前記維管束植物の内部の蒸散流量のデータ、前記維管束植物の軸の径のデータ、前記維管束植物の硬さのデータ及び前記維管束植物の生体電位の少なくともいずれかを、前記維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータとして測定する内部情報測定系と、
前記内部情報のデータを測定した周辺の光、温度、湿度及び根圏水分のうち少なくともいずれかを、前記内部情報に対応する環境因子の変動データとして測定する環境因子測定系と、
前記環境因子の値を調節する調節装置と、
前記内部情報のデータと前記環境因子の変動データの相関係数を算出すると共に、前記相関係数の変動傾向又は前記相関係数と閾値との比較により、前記環境因子の値を調整するか否かを判定し、調整する場合に前記調節装置を制御する命令を出力する演算制御装置と、
を備え、前記環境因子の値を最適化して、前記維管束植物の生育を促進することを特徴とする生育補助装置。
【請求項１１】
コンピュータシステムの演算制御装置にデータを送信するデータ測定装置であって、
維管束植物に取り付けられた内部情報測定用センサから、前記維管束植物のキャビテーションにより発生するアコースティック・エミッションの発生数のデータ、前記維管束植物の内部の蒸散流量のデータ、前記維管束植物の軸の径のデータ、前記維管束植物の硬さのデータ及び前記維管束植物の生体電位の少なくともいずれかを、前記維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータとして取得する内部情報測定装置と、
前記維管束植物の外部環境を測定する環境因子測定用センサから、前記内部情報のデータを測定した周辺の光、温度、湿度及び根圏水分のうち少なくともいずれかを、前記内部情報に対応する環境因子の変動データとして取得する環境因子測定制御ユニットと、
を備え、前記データ測定装置の出力が、前記演算制御装置に送信されることにより、前記演算制御装置が前記内部情報のデータと前記環境因子の変動データの相関係数を算出すると共に、前記相関係数の変動傾向又は前記相関係数と閾値との比較により、前記環境因子の値を調整するか否かを判定し、調整する場合に前記環境因子の値を最適化し、前記維管束植物の生育を促進するのに必要なデータを取得することを特徴とするデータ測定装置。
【請求項１２】
維管束植物のキャビテーションにより発生するアコースティック・エミッションの発生数のデータ、前記維管束植物の内部の蒸散流量のデータ、前記維管束植物の軸の径のデータ、前記維管束植物の硬さのデータ及び前記維管束植物の生体電位の少なくともいずれかを、前記維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータとして取得させる命令と、
前記内部情報のデータを測定するタイミングと重複する時系列で、前記内部情報のデータを測定した周辺の光、温度、湿度及び根圏水分のうち少なくともいずれかを、前記内部情報に対応する環境因子の変動データとして取得させる命令と、
前記内部情報のデータと前記環境因子の変動データの相関係数を算出するステップと、
前記相関係数の変動傾向又は前記相関係数と閾値との比較により、前記環境因子の値を調整するか否かを判定し、調整する場合に前記環境因子の値を調節する調節装置を制御する命令と、
を含む一連の命令により、コンピュータの演算制御装置に演算制御の処理を実行させ、前記環境因子の値を最適化して、前記維管束植物の生育を促進することを特徴とする生育補助プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、維管束植物の生育診断方法、生育診断装置、データ測定装置及び生育診断プログラム並びにこれらを基礎とした維管束植物の生育補助方法、生育補助装置、データ測定装置及び生育補助プログラムに係り、特に維管束植物の生育後の収量及び糖度の予測に好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者は、水ストレス変動前後のキャビテーションにより生じるアコースティック・エミッション（ＡＥ）を測定することで、維管束植物のエンボリズムが修復できないレベルに達しているか否かを判定する健全度評価方法に関する技術を、既に提案した（特許文献１参照。）。しかし、キャビテーションに起因するＡＥの測定においては、通常、ＡＥのエネルギーが微弱であるため、ノイズに関する種々の問題が発生していた。
【０００３】
そこで本発明者は、維管束植物の軸の外面に複数のＡＥセンサを近接して配置し、かつこれらのＡＥセンサ間の距離の適正化を図ることで、ノイズに起因したＡＥを取り除いて、キャビテーションに起因したＡＥだけを検知し得るようにした、改良された維管束植物の健全度評価方法を、既に提案した（特許文献２参照。）。
【０００４】
しかしながら、特許文献２に記載の方法を用いてもハウス栽培や露地栽培などの実際の農業での栽培条件では、温度、湿度、日照、土壌水分などの植物の外部の環境は大きく変動するため、これらの環境の変動の影響を考慮しなければ、キャビテーションに起因するＡＥを測定しても、栽培している植物の生育診断や収量及び糖度を正確に予測することは難しいという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５４１３７８３号公報
【特許文献２】特開２０１５−８７２１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記問題を鑑み、本発明は、高価な装置を用いずに維管束植物の生育を診断する生育診断方法、生育診断装置、データ測定装置及び生育診断プログラムを提供し、更に、これらの生育診断方法等を基礎として、維管束植物の作物の収量及び品質の向上を達成するための生育補助方法、生育補助装置、データ測定装置及び生育補助プログラム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】
上記目的を達成するために、本発明の生育診断方法に係る一態様は、（1）維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータを測定するステップと、（2）内部情報のデータを測定するタイミングと重複する時系列で、生育状態に影響を与える環境因子の変動データを測定するステップと、（3）内部情報のデータと環境因子の変動データの相関係数を算出するステップと、を含み、相関係数の値により、生育状態を診断することを要旨とする。
【０００８】
また本発明の生育診断装置に係る一態様は、（1）維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータを測定する内部情報測定系と、（2）生育状態に影響を与える環境因子の変動データを測定する環境因子測定系と、（3）内部情報のデータと環境因子の変動データの相関係数を算出する演算制御装置と、を備え、相関係数の値により、生育状態を診断することを要旨とする。
【０００９】
また本発明のデータ測定装置に係る一態様は、コンピュータシステムの演算制御装置にデータを送信するデータ測定装置であって、（1）維管束植物に取り付けられた内部情報測定用センサから、維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータを取得する内部情報測定装置と、（2）維管束植物の外部環境を測定する環境因子測定用センサから、生育状態に影響を与える環境因子の変動データを取得する環境因子測定制御ユニットと、を備え、（3）データ測定装置の出力が、演算制御装置に送信されることにより、演算制御装置が内部情報のデータと環境因子の変動データの相関係数を算出し、この相関係数の値により、生育状態を診断することを要旨とする。
【００１０】
また本発明の生育診断プログラムに係る一態様は、（1）維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータを取得させる命令と、（2）内部情報のデータを測定するタイミングと重複する時系列で、生育状態に影響を与える環境因子の変動データを取得させる命令と、（3）内部情報のデータと環境因子の変動データの相関係数を算出し、相関係数の値により、維管束植物の生育状態を診断する命令と、を含む一連の命令により、コンピュータの演算制御装置に演算制御の処理を実行させることを要旨とする。
【００１１】
また本発明の生育補助方法に係る一態様は、（1）維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータを測定するステップと、（2）内部情報のデータを測定するタイミングと重複する時系列で、生育状態に影響を与える環境因子の変動データを測定するステップと、（3）内部情報のデータと環境因子の変動データの相関係数を算出するステップと、（4）算出した相関係数の値で決まる調整量で環境因子の値を調節するステップと、を含み、維管束植物の生育を補助することを要旨とする。
【００１２】
また本発明の生育補助装置に係る一態様は、（1）維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータを測定する内部情報測定系と、（2）生育状態に影響を与える環境因子の変動データを測定する環境因子測定系と、（3）環境因子の値を調節する調節装置と、（4）内部情報のデータと環境因子の変動データの相関係数を算出すると共に、相関係数の値で決まる調整量で調節装置を制御する命令を出力する演算制御装置と、を備え、維管束植物の生育を補助することを要旨とする。
【００１３】
また本発明のデータ測定装置に係る一態様は、コンピュータシステムの演算制御装置にデータを送信するデータ測定装置であって、（1）維管束植物に取り付けられた内部情報測定用センサから、維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータを取得する内部情報測定装置と、（2）維管束植物の外部環境を測定する環境因子測定用センサから、生育状態に影響を与える環境因子の変動データを取得する環境因子測定制御ユニットと、を備え、（3）データ測定装置の出力が、コンピュータシステムの演算制御装置に送信されることにより、演算制御装置が内部情報のデータと環境因子の変動データの相関係数を算出すると共に、（4）相関係数の値で決まる調整量で環境因子の値を調節し、維管束植物の生育を補助することを要旨とする。
【００１４】
また本発明の生育補助プログラムに係る一態様は、（1）維管束植物の生育状態を示す内部情報のデータを取得させる命令と、（2）内部情報のデータを測定するタイミングと重複する時系列で、生育状態に影響を与える環境因子の変動データを取得させる命令と、（3）内部情報のデータと環境因子の変動データの相関係数を算出する命令と、（4）算出した相関係数の値で決まる調整量で環境因子の値を調節し、維管束植物の生育を補助する命令と、を含む一連の命令により、コンピュータの演算制御装置に演算制御の処理を実行させることを要旨とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、高価な装置を用いずに維管束植物の生育を診断する生育診断方法、生育診断装置、データ測定装置及び生育診断プログラムを提供し、更に、これらの生育診断方法等を基礎として、維管束植物の作物の収量及び品質の向上を達成するための生育補助方法、生育補助装置、データ測定装置及び生育補助プログラムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施の形態に係る生育診断装置の概略を模式的に説明するブロック図である。
【図２】演算制御装置の構成を模式的に説明するブロック図である。
【図３】第１の実施の形態に係る生育診断方法を説明するフローチャートである。
【図４】相関係数算出のためのデータ列を作成する方法を説明する模式図である。
【図５】栽培日数８０日から１７０日の間における、ＡＥ発生数のデータの軌跡を示すグラフ図である。
【図６】栽培日数８０日から１２０日の間における、ＡＥ発生数のデータ列の軌跡を示すグラフ図である。
【図７】図７（ａ）は、栽培日数８０日から１２０日の間における温度データ列の軌跡を示すグラフ図であり、図７（ｂ）は、栽培日数８０日から１７０日の間における日射量データ列の軌跡を示すグラフ図である。
【図８】図８（ａ）は、栽培日数８０日から１２０日の間における温度データ列の変化量の軌跡を示すグラフ図であり、図８（ｂ）は、栽培日数８０日から１２０日の間における日射量データ列の変化量の軌跡を示すグラフ図である。
【図９】図８（ａ）に示した温度データ列の変化量から求めた温度の相関係数の挙動及び図８（ｂ）に示した日射量データ列の変化量から求めた光の相関係数の挙動を示すグラフ図である。
【図１０】冬期の全栽培期間における温度の相関係数の挙動及び光の相関係数の挙動を示すグラフ図である。
【図１１】夏期の全栽培期間における温度の相関係数の挙動及び光の相関係数の挙動を示すグラフ図である。
【図１２】図１２（ａ）は、実施例で栽培された対照区及びファジー区のそれぞれのトマトの収量と全栽培期間における温度の相関係数の累積値の相関を、夏期及び冬期に分けて示すグラフ図であり、図１２（ｂ）は、実施例で栽培された対照区及びファジー区のそれぞれのトマトの平均糖度と全栽培期間における光の相関係数の累積値の相関を、夏期及び冬期に分けて示すグラフ図である。
【図１３】図１３（ａ）は、実施例で栽培された対照区及びファジー区のそれぞれのトマトの収量と全栽培期間における温度の相関係数の累積値の２倍値から、全栽培期間における光の相関係数の累積値を引いた値の相関を、夏期及び冬期に分けて示すグラフ図であり、図１３（ｂ）は、実施例で栽培された対照区及びファジー区のそれぞれのトマトの平均糖度と全栽培期間における光の相関係数の累積値の１．５倍値から、全栽培期間における温度の相関係数の累積値を引いた値の相関を、夏期及び冬期に分けて示すグラフ図である。
【図１４】実施例で栽培された対照区及びファジー区のそれぞれのトマトの収量と、全栽培期間における湿度の相関係数の累積値の相関を、夏期及び冬期に分けて示すグラフ図である。
【図１５】灌水条件が少量多灌水の場合に、乾燥ストレスの変化率及びＡＥ発生数のデータ列を作成する方法を説明する模式図である（その１）。
【図１６】灌水条件が少量多灌水の場合に、乾燥ストレスの変化率及びＡＥ発生数のデータ列を作成する方法を説明する模式図である（その２）。
【図１７】図１９（ａ）は、時間幅ｔｗ＝１日で算出した灌水の相関係数の対照区における挙動を示すグラフ図であり、図１９（ｂ）は、時間幅ｔｗ＝１日で算出した灌水の相関係数のファジー区における挙動を示すグラフ図である。
【図１８】図２０（ａ）は、灌水の相関係数の累積値ΣＣＤとトマトの果実の収量の関係を示すグラフ図であり、図２０（ｂ）は、灌水の相関係数の累積値ΣＣＤとトマトの果実の糖度の関係を示すグラフ図である。
【図１９】第１の実施の形態に係る生育補助処理を説明するフローチャートである。
【図２０】光の相関係数及び温度の相関係数のそれぞれが閾値未満である場合の調節処理示す表である。
【図２１】１日の灌水時間の合計と、測定した日の灌水の相関係数の関係を示すグラフ図である。
【図２２】図２２（ａ）は、灌水の相関係数と温度の相関係数の変化量ΔＣＴの平均値の関係を示すグラフ図であり、図２２（ｂ）は、灌水の相関係数と光の相関係数の変化量ΔＣＬの平均値の関係を示すグラフ図である。
【図２３】第２の実施の形態に係る生育診断装置の概略を模式的に説明するブロック図である。
【図２４】実施例の冬期の全栽培期間における温度の相関係数の挙動及び光の相関係数の挙動を、２０Ｗ／ｍ２以上の日射量がある場合のみのデータに限定して示すグラフ図である。
【図２５】第３の実施の形態に係る生育診断装置の概略を模式的に説明するブロック図である。
【図２６】演算制御装置の構成を模式的に説明するブロック図である。
【図２７】演算制御装置により複数の内部情報を用いた相関係数の算出方法を説明する模式図である。
【図２８】デュアルエレクトレットセンサの概略構成を説明する模式的な断面図である。
【図２９】図２９（ａ）は、デュアルエレクトレットセンサの折り畳む前の状態を説明する平面図であり、図２９（ｂ）は、デュアルエレクトレットセンサの折り畳んだ後の状態を説明する平面図である。
【図３０】図３０（ａ）は、折り畳まれたフィルム状エレクトレットセンサで構成された受信用素子の平面図であり、図３０（ｂ）は、折り畳まれたフィルム状エレクトレットセンサで構成された送信用素子の平面図であり、図３０（ｃ）は、図３０（ａ）の受信用素子と図３０（ｂ）の送信用素子を積層してデュアルエレクトレットセンサを組み立てた状態を示す平面図であり、図３０（ｄ）は、図３０（ｃ）に対応する断面図である。
【図３１】フレキシブルに変形可能なデュアルエレクトレットセンサを、被測定試料の形状に合わせて接触させる例を説明する模式的な鳥瞰図（斜視図）である。
【図３２】デュアルエレクトレットセンサを用いて維管束植物の茎の硬さを測定したときのピーク強度及び重心周波数の挙動を示すグラフ図である。
【図３３】デュアルエレクトレットセンサを用いて維管束植物の茎の硬さを測定したときのＡＥ発生数及び係数ｃの挙動を示すグラフ図である。
【図３４】第３の実施の形態に係る生育診断方法を説明するフローチャートである。
【図３５】一の変形例に係る生育診断装置の概略を模式的に説明するブロック図である。
【図３６】他の変形例に係る生育診断装置の概略を模式的に説明するブロック図である。
【図３７】他の変形例に係る生育診断装置の概略を模式的に説明するブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明者は、特許文献１及び２の手法を用いて維管束植物のＡＥを測定することにより、恒温室のような温度制御が施された環境下でも、例えばミニトマトのような維管束植物の栽培における灌水条件を変動させると、灌水前後のキャビテーションに起因するＡＥの発生頻度の変化率と、果実の収量及び糖度に相関があるという知見を得た。
【００１８】
上記知見を基礎にした本発明の第１〜第３の実施の形態を、図面を参照して以下に説明する。図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。
【００１９】
また第１〜第３の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。更に、以下の説明における「左右」や「上下」の方向は、単に説明の便宜上の定義であって、本発明の技術的思想を限定するものではない。よって、例えば、紙面を９０度回転すれば「左右」と「上下」とは交換して読まれ、紙面を１８０度回転すれば「左」が「右」に、「右」が「左」になることは勿論である。
【００２０】
−−第１の実施形態−−
＜維管束植物の生育診断装置＞
第１の実施の形態に係る生育診断装置は、図１のブロック図に示すように、維管束植物２ａの生育状態を示す内部情報のデータを測定する内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１）と、維管束植物２ａの生育状態に影響を与える環境因子の変動データを測定する環境因子測定系（１２〜１５，５１ａ）と、内部情報のデータと環境因子の変動データの相関係数を算出する演算制御装置３０と、を備えるコンピュータシステムである。生育診断装置は、算出した相関係数の値により、維管束植物２ａの生育状態を診断する
【００２１】
内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１）及び環境因子測定系（１２〜１５，５１ａ）の一部は、維管束植物２ａに取り付けられた内部情報測定用センサ（１ａ，１ｂ）から内部情報のデータを取得する内部情報測定装置１１と、外部環境を測定する環境因子測定用センサ（１２〜１５）から維管束植物２ａの生育状態に影響を与える環境因子の変動データを取得する環境因子測定制御ユニット５１ａとはデータ測定装置７ａによってポータブルに構成され、ビニールハウス１０等の維管束植物２ａ，２ｂの生育現場に容易に配置できるようになっている。
【００２２】
データ測定装置７ａはデータバス７２を更に備える。内部情報測定装置１１に入力された内部情報のデータ及び環境因子測定制御ユニット５１ａに入力された環境因子の変動データは、データバス７２を介して一時記憶装置７１に記憶される。無線ユニット７３は一時記憶装置７１に記憶されたデータを、アンテナ８３を介して演算制御装置３０に送信する。データ測定装置７ａからの内部情報のデータ及び環境因子の変動データの送信は、サンプリングの都度逐次的に実行されてもよいし、或いは一定時間送信せずに、一時記憶装置７１に蓄積した後でまとめて送る処理を定期的に行って実行してもよい。
【００２３】
なお、図１には２本の維管束植物２ａ，２ｂが示されているが模式的な例示にすぎない。現実の農家のビニールハウス１０内には数十本乃至数百本以上の多数本の維管束植物が存在する。同様に、図１では、便宜上、データ測定装置７ａが１台の場合が模式的に例示されているにすぎない。実用上は、ポータブルなデータ測定装置を、ビニールハウス１０内に複数台、任意の箇所に設置することが好ましい。同じビニールハウス１０の中であっても，ビニールハウス１０内の場所により環境因子の値は大きく異なる場合があるため，維管束植物の生育状態がビニールハウス１０内の場所に依存する可能性があるからである。又、ビニールハウス１０内の場所により環境因子の値は大きく異なる場合があるため，特定の地点での環境因子の測定値を用いて相関係数を算出しても，他の場所の維管束植物の成育状態を適切に診断できないおそれも考慮する必要があるからである。
【００２４】
ＡＥ測定などの内部情報測定装置を取り付ける維管束植物（以下において「サンプリング植物」という。）の周辺の環境因子を測定した方が、より的確に対象とするサンプリング植物の生育状態を診断することができる。現実の農家は、実用上、多数本の維管束植物の内から、複数のサンプリング植物を、ビニールハウス１０内の複数の場所に分散して選択することになる。図１における日射計１２、温度計１３、湿度計１４等の配置も、図面を簡略化した模式的な例示にすぎない。これらの配置は、実用上は、それぞれのサンプリング植物の近傍に、それぞれのサンプリング植物毎にグループ分けして設定される。そして、複数台のデータ測定装置を用意することにより、ビニールハウス１０内の複数の場所に選択したサンプリング植物のそれぞれに対し、ポータブルなデータ測定装置をサンプリング植物に個別に割り当てることができる。
【００２５】
図示を省略しているが、複数台のデータ測定装置を用いることにより、それぞれのサンプリング植物の個別の内部情報のデータと、この個別の内部情報に対応する環境因子の変動データを、ビニールハウス１０内の複数の場所において、互いに独立して測定することが可能となる。ビニールハウス１０内の複数の場所に配置された複数台のデータ測定装置のそれぞれのアンテナから、図１に示した演算測定装置３０に、内部情報のデータや環境因子の変動データがパラレルに送信される。
【００２６】
維管束植物２ａの軸部に取り付けられた第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂと、第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂに接続された内部情報測定装置１１によって内部情報としてのＡＥを測定する。第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂは、内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１）の「内部情報測定用センサ」を構成する。
【００２７】
また生育診断装置は、維管束植物２ａに照射される光の強度を測定する日射計１２と、維管束植物２ａの外部の気温を測定する温度計１３と、維管束植物２ａの外部の湿度を測定する湿度計１４と、維管束植物２ａの土壌水分を測定する土壌水分センサ１５と、を備える。日射計１２、温度計１３、湿度計１４及び土壌水分センサ１５のそれぞれは、第１の実施の形態の環境因子測定系（１２〜１５，５１ａ）の「環境因子測定用センサ」を構成する。
【００２８】
維管束植物としては、大半の草と樹木が含まれる。図１に示した維管束植物２ａは、例えばトマトであり、ビニールハウス１０の中に設置された栽培ベッド４の上に、複数個載置され栽培されている。図１中には、２本の維管束植物（トマト）２ａ，２ｂの株がそれぞれ不織布ポット３ａ，３ｂの中に固定された状態が例示されている。図示を省略したが、実際には図１中の左右の両端に向かって複数のトマト株が配列されている。また図１中の紙面を正面から見た方向である奥行方向にも、複数のトマト株の列が繰り返し配置され定植されている。
【００２９】
複数のトマト株のうち、一部のトマト株が、本発明に係る生育診断方法の対象として選定されＡＥセンサが取り付けられる。第１の実施の形態では、図１中の２本のトマト２ａ，２ｂのうち左側のトマト２ａの茎の表面に、第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂが上下に間隔を空けて設けられている。ＡＥセンサは、トマトの主軸（茎）、側軸又は葉（葉脈、葉柄）（以下、これらをまとめて「軸」と称する。）のいずれにも設けることが可能である。第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂは、圧電式、エレクトレット式、静電式等の振動センサであり、例えば２０ｋＨｚ〜１０００ｋＨｚ（望ましくは５０〜２００ｋＨｚ）の超音波領域の振動が検出可能である。
【００３０】
第１ＡＥセンサ１ａは、キャビテーションの発生箇所の最も近くに配置され、第１ＡＥセンサ１ａのみでキャビテーションに起因したＡＥの発生を内部情報として測定する。一方、第２ＡＥセンサ１ｂは、第１ＡＥセンサ１ａが検知した、騒音や茎の振動等のノイズに起因した内部情報と同一の内部情報の検知は行えるものの、第１ＡＥセンサ１ａで検知したキャビテーションに起因した内部情報の検知は行えないような相対位置関係で取り付けられている。第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂが検知した内部情報は、内部情報測定装置１１に入力される。
【００３１】
内部情報測定装置１１は、第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂから入力されたそれぞれの内部情報の信号から、ノイズに起因した内部情報を取り除いて、キャビテーションに起因した内部情報だけを検知し、検知したＡＥを演算制御装置３０に入力する。入力された内部情報のデータは、演算制御装置３０を介してデータ記憶装置４２に格納される。内部情報測定装置１１のＡＥのサンプリング間隔は、内部情報測定装置１１に予め設定されているサンプリング速度に応じて適宜決定される。
【００３２】
日射計１２は、ビニールハウス１０の上部に設けられ、トマト２ａに照射される日射量を環境因子の変動データとして経時的に測定する。「日射量」は光因子の一つであり、年間を通じて経験的に０〜０．９ｋＷ／ｍ２程度の範囲で測定される。測定された日射量のデータは、環境因子測定制御ユニット５１ａを介して演算制御装置３０に入力される。光因子としては、日射量の他に、例えば太陽光の照度が採用可能であり、経験的に０〜１００，０００Ｌｘ程度の範囲で測定される。他にも光因子としては、太陽光の光量子密度を採用できる。
【００３３】
温度計１３及び湿度計１４は、ビニールハウス１０の内部に設けられ、トマト２ａの外部の温度及び湿度をそれぞれ環境因子の変動データとして経時的に測定する。「温度」は年間を通じて経験的に−１０℃〜６０℃程度の範囲で測定される。また「湿度」は相対湿度であり、年間を通じて０〜１００％程度の範囲で測定される。測定された温度及び湿度のデータは、環境因子測定制御ユニット５１ａを介して演算制御装置３０に入力される。尚、温度計１３及び湿度計１４は、別々に設けられても一体的に構成された上で設けられてもよい。
【００３４】
土壌水分センサ１５は、トマト２ａの不織布ポット３ａ内の土壌に差し込んで設けられ、土壌水分を環境因子の変動データとして経時的に測定する。「土壌水分」は環境因子となる根圏水分因子の一つであり、年間を通じて風乾〜飽和の範囲で測定される。土壌水分は体積含水率で表されてもよいし、灌水時刻や灌水時間等の灌水条件から算出する予測値で表すこともできる。測定された土壌水分のデータは、環境因子測定制御ユニット５１ａを介して演算制御装置３０に入力される。
【００３５】
根圏水分因子としては、土壌水分の他に、例えば土壌もしくは養液の誘電率や電気伝導度が採用可能である。誘電率及び電気伝導度は、土壌を用いない水耕栽培等で根圏水分因子として有効に使用できる。他にも根圏水分因子としては、灌水条件や根圏空間の相対湿度を採用でき、水耕栽培で有効に使用できる。すなわち本発明は、培地、無培地、水耕栽培といった栽培状態の如何に関わらず適用可能である。
【００３６】
日射量、温度、湿度及び土壌水分のそれぞれの、相関係数の算出に用いられる環境因子に関するデータは、ＡＥ発生数の場合と同様に、いずれも相対量すなわち時間に対する変化量（差分値）を用いた相対値を使用できる。また測定値は校正して厳密な値を求める必要はない。それぞれの環境因子に関するデータは、１〜１６ビット（ｂｉｔ）（望ましくは３〜８ビット（ｂｉｔ））のデジタル値として測定される。
【００３７】
また日射量、温度、湿度及び土壌水分のそれぞれの環境因子の変動データのサンプリング間隔は、それぞれを測定する装置に予め設定されているサンプリング速度に応じて適宜決定されるが、環境因子毎に互いに異なっていてもよい。サンプリングされた日射量、温度、湿度及び土壌水分の少なくともいずれかである環境因子の変動データは、演算制御装置３０を介してデータ記憶装置４２に格納される。
【００３８】
演算制御装置３０は、例えばコンピュータの中央演算処理装置（ＣＰＵ）又はプロセッサで実現することが可能であり、演算制御装置３０には入力装置４１及びデータ記憶装置４２が接続されている。演算制御装置３０は、データ記憶装置４２の内部に格納されたデータにアクセス可能に構成されている。また演算制御装置３０には送受信用のアンテナ８４を有する無線ユニット７４が接続されている。
【００３９】
演算制御装置３０は、図２のブロック図に示すように、相関係数を算出するために必要な一定の時間幅で内部情報としてのＡＥの発生数のデータ列を作成するＡＥデータ列作成部３０１を有する。また演算制御装置３０は、相関係数を算出するために必要な、一定の時間幅における、日射量のデータ列を作成する日射量データ列作成部３０２、温度のデータ列を作成する温度データ列作成部３０３、湿度のデータ列を作成する湿度データ列作成部３０４及び土壌水分のデータ列を作成する土壌水分データ列作成部３０５の少なくともいずれかを有する。
【００４０】
尚、ＡＥデータ列作成部３０１の機能をデータ測定装置７ａの内部情報測定装置１１に含ませ、日射量データ列作成部３０２、温度データ列作成部３０３、湿度データ列作成部３０４及び土壌水分データ列作成部３０５の各機能を環境因子測定制御ユニット５１ａに含ませるようにし、作成したデータ列を一時記憶装置７１に保存するようにしてもよい。一時記憶装置７１に保存されたデータは、無線ユニット７３、アンテナ８３、アンテナ８４及び無線ユニット７４を介して、演算制御装置３０に送信される。
【００４１】
また演算制御装置３０は、一定の時間幅におけるＡＥ発生数と、日射量、温度、湿度及び土壌水分の少なくともいずれかとの相関係数を算出する相関係数算出部３０７を有する。また演算制御装置３０は、算出された相関係数が一定の閾値以上であるか否かを判定する相関係数判定部３０８を有する。相関係数判定部３０８は後述する生育補助装置で用いられる。
【００４２】
＜維管束植物の生育診断方法＞
次に、第１の実施の形態に係る生育診断方法を説明する。まず図３のフローチャートのステップＳ１において、演算制御装置３０は内部情報測定装置１１を介して、キャビテーションに起因したＡＥだけを内部情報として選別して、選別したＡＥの発生数のデータを測定する。
【００４３】
キャビテーションに起因したＡＥだけを内部情報として検知する方法としては、例えば特許文献２に記載の方法を使用できる。具体的には例えば、内部情報測定装置１１において、内部情報測定用センサとしての第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂから入力されたそれぞれの内部情報の信号をＡＤ変換した後、ＩＩＲフィルタ等のバンドパスフィルタを介して生成した信号を出力する。バンドパスフィルタとしては、例えば２０〜１００ｋＨｚの周波数の信号を抽出するバターワース６次のバンドパスフィルタ回路を使用できる。
【００４４】
そして第１ＡＥセンサ１ａの出力信号と第２ＡＥセンサ１ｂの出力信号の２個の出力信号において、所定の閾値を超えた突発信号が検知されたときに、２個の出力信号の振幅を比較し、一方が他方より一定値以上大きい場合には、有効な内部情報を検出したと判定して、出力信号の大きさと共に検出した内部情報の検出時刻を、演算制御装置３０に入力する。出力信号の振幅の比較に用いる値としては、１２ｄＢ程度を使用できる。演算制御装置３０に入力された出力信号の大きさ及び検出時刻は、データ記憶装置４２に格納される。
【００４５】
一方、２個の出力信号の振幅の比較において大きさの違いが一定値未満である場合には、有効な内部情報を検出していないと判定して、上記した突発信号の検知処理に戻る。このようにして演算制御装置３０に、相関係数の算出に必要なＡＥ発生数の経時的なデータを内部情報のデータとして蓄積する。尚、相関係数の算出に用いられるＡＥ発生数の測定値としては、実際の測定値の他、時系列に隣接する２つのデータの差分値を逐次算出して変化量又は相対値を使用してもよい。また相関係数の算出ができればよいので、測定値は校正して厳密な値を求める必要はない。
【００４６】
次にステップＳ２において、演算制御装置３０の無線ユニット７４は、アンテナ８４を介して光、温度、湿度及び根圏水分のうち少なくともいずれかである環境因子の変動データを、データ測定装置７ａから受信する。例えば演算制御装置３０は、データ測定装置７ａが日射計１２を介して経時的に測定した日射量データを受信してデータ記憶装置４２に蓄積する。或いは演算制御装置３０は、データ測定装置７ａが温度計１３を介して経時的に測定した温度データを受信してデータ記憶装置４２に蓄積する。また演算制御装置３０は、データ測定装置７ａが湿度計１４を介して経時的に測定した湿度データを受信してデータ記憶装置４２に蓄積する。また演算制御装置３０は、データ測定装置７ａが土壌水分センサ１５を介して経時的に測定した土壌水分データを受信してデータ記憶装置４２に蓄積する。ステップＳ２の環境因子（光、温度、湿度、根圏水分）の変動データの測定タイミングとステップＳ１の内部情報の測定タイミングは、互いに重複する時系列となるように行われる。
【００４７】
次にステップＳ３において、演算制御装置３０のＡＥデータ列作成部３０１は、データ記憶装置４２に蓄積された内部情報としてのＡＥ発生数の検出時刻又は一定のサンプリング間隔ｓ毎のＡＥ発生数を用いて、図４（ａ）のグラフ図に示すように、ＡＥ発生数のデータ集団を作成する。サンプリング間隔sは、１秒程度〜１日程度であり、望ましくは１分程度〜１時間程度である。尚、図４（ａ）中に例示された、時刻ｔ１〜ｔ３１，…において記録された離散データａ１，ａ２，…ａ６，…ａ１１、…の横軸からのそれぞれの高さは発生数の多少を表している。
【００４８】
次にＡＥデータ列作成部３０１は、図４（ｂ）のグラフ図に示すように、図４（ａ）に示した測定値の離散データを一定の時間間隔ｔｉ毎の測定値に変換して補正し、相関係数を算出するためのデータ列を作成する。データ列の作成は、測定値の離散データａ１，ａ２，…ａ６，…ａ１１、…を間引いて残った離散データをデータ列として算出して行ってもよいし、或いは一定の時間間隔ｔｉに含まれる複数のデータの平均値を時間間隔ｔｉ毎に求めて行ってもよい。
【００４９】
また時間間隔ｔｉに比して測定できる内部情報としてのＡＥ発生数が少なくなることや、或いは反対に、突発的に多くなり、データの変動量が極端に大きくなる場合が考えられる。その場合、一定の時間間隔ｔｉを１時間程度〜１月程度、望ましくは６時間程度〜２４時間程度の範囲内において、変動量を抑制するような値に設定することができる。また時間間隔ｔｉの設定に加え、更に測定したデータに単純移動平均、荷重移動平均、指数移動平均等の移動平均処理を施して変動量を抑制してもよい。
【００５０】
時間間隔ｔｉは、図４（ｂ）に示すように、サンプリング間隔ｓを所定の個数、累積して設定される。すなわち時間間隔ｔｉは、データ列の要素間の時間の長さであり、相関係数を算出する対象期間（生育診断期間）のすべての時間長さを、同じ時間で分けるための単位時間をなしている。
【００５１】
図４（ｂ）中には、ｔ１≦ｔ＜ｔ６の区間において、区間開始の最初の時点で測定された先頭の離散データａ１が、この区間を代表するデータ列として選定され、他の離散データａ２〜ａ５は間引かれた状態が例示されている。また次のｔ６≦ｔ＜ｔ１１の区間においても、先頭の離散データａ６がこの区間を代表するデータ列として選定されると共に、更に次のｔ１１≦ｔ＜ｔ１６の区間においても、先頭の離散データａ１１が、この区間を代表するデータ列として選定された状態が例示されている。
【００５２】
次にステップＳ４において、演算制御装置３０の日射量データ列作成部３０２は、データ記憶装置４２に蓄積された日射量の検出時刻毎のデータを用いて相関係数を算出するためのデータ集団を作成する。或いはステップＳ４において、日射量データ列作成部３０２は、一定のサンプリング間隔ｓＬ毎の日射量データを用いて、図４（ａ）に示したＡＥ発生数の場合と同様に、日射量のデータ集団を作成する。そして図４（ｂ）に示したＡＥのデータ列の場合と同様に、日射量の測定値の離散データを一定の時間間隔ｔｉ毎の測定値に変換して補正し、相関係数を算出するためのデータ列を作成する。サンプリング間隔ｓＬは、図４（ａ）に示したサンプリング間隔ｓと同じでも、異なっていてもよいが、ｓＬとｓの公倍数がｔｉに等しいことが望ましい。
【００５３】
環境因子に温度を含む場合は、演算制御装置３０の温度データ列作成部３０３は、日射量の場合と同様に、温度のデータ集団を作成し、作成したデータ集団から一定の時間間隔ｔｉ毎の温度のデータ列を作成する。環境因子に湿度を含む場合は、演算制御装置３０の湿度データ列作成部３０４は、同様に湿度のデータ集団を作成し、作成したデータ集団から一定の時間間隔ｔｉ毎の湿度のデータ列を作成する。環境因子に根圏水分度を含む場合は、演算制御装置３０の土壌水分データ列作成部３０５は、同様に土壌水分のデータ集団を作成し、作成したデータ集団から一定の時間間隔ｔｉ毎の土壌水分のデータ列を作成する。
【００５４】
次にステップＳ５において、演算制御装置３０の相関係数算出部３０７は、内部情報のデータとしてのＡＥのデータ列と環境因子のデータ列を用いて、一定の時間幅ｔｗについて、相互の相関係数を算出する。相関係数は、例えば内部情報のデータ列をｘｉ、環境因子のデータ列をｙｉとしたとき、下記の式（１）で表される。
【００５５】
【数１】
0006609800.tif 000002
【００５６】
時間幅ｔｗは、図４（ｃ）のグラフ図に示すように、時間間隔ｔｉを所定の個数、累積して設定される。時間幅ｔｗの長さは、経験則により１時間程度〜１月程度であり、望ましくは６時間程度〜２４時間程度である。図４（ｃ）に例示したデータ列の場合、ｔ１≦ｔ＜ｔ１６の区間からなる時間幅ｔｗについては、丸印で表された３個のデータ列ａ１，ａ６，ａ１１が相関係数の算出に用いられることになる。またｔ１６≦ｔ＜ｔ３１の区間からなる時間幅に３個のデータ列が含まれ、これら３個のデータ列が直前の時間幅ｔｗ（ｔ１≦ｔ＜ｔ１６）の場合と同様に、相関係数の算出に用いられることになる。このように式（１）で表される内部情報のデータと環境因子の変動データとの相関係数の算出は、同じ時間幅ｔｗの範囲内で行われる。
【００５７】
相関係数の算出には、内部情報と環境因子の測定値を、対数、指数、べき乗関数などのスケールを変換して用いてよい。また相関係数の算出には、時間間隔ｔｉ毎のそれぞれの測定値の変化量や変化率を、データ列として用いてもよい。
【実施例１】
【００５８】
（温度との相関係数ＣＴ及び光との相関係数ＣＬを用いた生育診断方法の例）
次に、第１の実施の形態に係る生育診断方法の実施例を、図１のビニールハウス１０を用いる場合について説明する。図１に示す約４ｍ×約８ｍの矩形状の地面を内部に有するビニールハウス１０内で、トマト（品種：桃太郎はるか、タキイ種苗）を栽培し、内部情報及び環境因子を測定した。栽培は、冬期（１１下旬から５月上旬）、夏期（７月下旬〜１１月上旬）の２つの期間で行い、それぞれの期間において、内部情報と環境因子の相関係数を算出した。
【００５９】
栽培条件としては、３２本のトマトの苗を３０日間育苗後、ビニールハウス１０内に定植した。栽培ベッド４の上には不織布ポット３ａ，３ｂを設置し、不織布ポット３ａ，３ｂ内の上部にトマト２ａ，２ｂの株を固定し、無培地で栽培した。そして定期的にドリッパーを用いて各株に養液の点滴灌水を行った。この時、養液の電気伝導度は０．５ｍＳ／ｍとした。そして３２本のトマト株を１６個ずつ２区に分け、一方は乾燥ストレスが発生しない十分な灌水条件に固定した「対照区」、他方は乾燥ストレスが発生するようにファジー制御により灌水時間又は灌水間隔を変動させた「ファジー区」として設定した。灌水条件を以下に示す。
【００６０】
冬期
対照区：灌水間隔３０分、灌水時間１５分
ファジー区：灌水間隔３０分、灌水時間１分〜２０分以内
夏期
対照区：灌水間隔６分、灌水時間１分
ファジー区：灌水間隔３分以上〜１２０分以下、灌水時間１分
【００６１】
そして、第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂとしてＮＥＣトーキン社の振動センサを、図１に示したように、同じトマト２ａの株の茎の上下に取付けた。また内部情報測定用センサとしての第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂに内部情報測定装置１１を接続して内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１）を構成した。
【００６２】
また環境因子測定用センサとしての温度計１３及び湿度計１４としてオムロン社製の温湿度ロガーを、図１に示したようにビニールハウス１０内に設置した。また環境因子測定用センサとしての日射計１２を同様にビニールハウス１０内に設置し、温湿度ロガ−及び日射計１２により環境因子測定系（１２，１３，１４，１５）を構成した。
【００６３】
そして図３のステップＳ１において、内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１）により、キャビテーションに起因したＡＥだけを検出し、検出数と秒単位の検出日時を記録した。そして内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１）を対照区とファジー区にそれぞれ導入し、内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１）から得たデータから、サンプリング間隔ｓ＝１秒で図５のグラフ図に示すように、ＡＥ発生数を算出し、ＡＥ発生数を対照区及びファジー区毎に測定した。
【００６４】
次にステップＳ２において、環境因子測定系（１２，１３，１４，１５）により、温度、湿度及び日射量の測定値を、いずれもサンプリング間隔ｓ＝５分で、ＡＥの測定と同時に測定して記録した。
次にステップＳ３において、時間間隔ｔｉを１時間とし、図６のグラフ図に示すように、ＡＥの発生数のデータ列を算出して作成した。更にＡＥ発生数のデータ列の中の連続する２値間の差分（変化量）（Δｘｉ＝ｘｉ−ｘｉ−１）を算出した。
【００６５】
次にステップＳ４において、ＡＥの場合と同じ１時間の時間間隔ｔｉで、図７（ａ）のグラフ図に示すように、温度データ列を、時間間隔ｔｉ毎の平均値を算出して作成した。そして図８（ａ）のグラフ図に示すように、温度データ列の変化量ΔＴをＡＥの場合と同様に連続する２値間の差分によって算出した。またｔｉ＝１時間として、図７（ｂ）のグラフ図に示すように、日射量データ列を、時間間隔ｔｉ毎の平均値を算出して作成した。そして図８（ｂ）のグラフ図に示すように、日射量データ列の変化量ΔＬをＡＥの場合と同様に連続する２値間の差分によって算出した。また同じ１時間の時間間隔ｔｉで、湿度データ列を、時間間隔ｔｉ毎の平均値を算出して作成した。そして湿度データ列の変化量ΔＨを連続する２値間の差分によって算出した。
【００６６】
次にステップＳ５において、時間幅ｔｗを１日とし、図９のグラフ図中に正方形状のデータ点を実線で結んだ軌跡で示すように、温度との相関係数ＣＴを算出した。また時間幅ｔｗを同じ１日とし、図９のグラフ図中に正円状のデータ点を破線で結んだ軌跡で示すように、光との相関係数ＣＬを算出した。また図示を省略しているが、時間幅ｔｗを同じ１日とし、湿度との相関係数ＣＨを算出した。
【００６７】
一般的に、環境因子である温度及び日射量が増加すると、内部情報のデータとしてのＡＥ発生数は増加する傾向を有する。また環境因子である湿度が低下すると、ＡＥ発生数は増加する傾向を有する。そのため温度及び日射量が増加する時期には、ＡＥ発生数は温度及び日照に対して正の相関を示すことが多く、図９に示したように、相関係数は正の値を示すことが多くなる。
【００６８】
図９に示したＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及びＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬの挙動から分かるように、ＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及びＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬが大きいほど、維管束植物２ａの蒸散速度や成長速度が、環境に応じて変化している。つまり相関係数が大きい場合、日射量が強いときには光合成がより活発に行われると共に、温度が高いときには植物がより成長する。従って、ＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及びＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬが大きいほど、植物は健全に生育していると診断できる。
【００６９】
冬期では、図１０のグラフ図に示すように、栽培期間の経過に従い、実線で示したＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及び破線で示したＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬがいずれも上昇する傾向が表れた。特に栽培日数１２０日付近までは明らかな上昇基調であり、トマトの株の成長に伴って、より活発に光合成と成長が行われていることが分かる。一方、夏期では、図１１に示すように、栽培日数６０日付近から、実線で示したＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及び破線で示したＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬが、冬期とは逆に、いずれも減少する傾向が表れた。尚、図１０及び図１１に示した相関係数の変化はいずれも、１４日間の指数加重移動平均値をプロットして作成した。
【００７０】
また図１２（ａ）のグラフ図に示すように、ＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴの累積値ΣＣＴが大きくなるほど収量が増加した。また図１２（ｂ）のグラフ図に示すように、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬの累積値ΣＣＬが大きくなるほど糖度が増加した。
また図１２で示したように、夏期の対照区で栽培されたトマトＡｓ及びファジー区で栽培されたトマトＢｓは、冬期の対照区で栽培されたトマトＡｗ及びファジー区で栽培されたトマトＢｗに比べ、いずれの株も収量及び糖度が大幅に低下した。図１２に示した結果により、夏期の相関係数ＣＴ及び相関係数ＣＬの累積値が、冬期の相関係数ＣＴ及び相関係数ＣＬの累積値より小さくなると、トマトの果実の収量及び糖度が低下することが分かる。夏期の相関係数ＣＴ及び相関係数ＣＬの累積値が小さくなるのは、図１１に示したように、相関係数ＣＴ及び相関係数ＣＬが、トマトの栽培途中で小さくなることに起因している。
【００７１】
また図１２で示したように相関係数を単純に累積するだけでなく、複数の相関係数を、それぞれに所定の係数を乗じた上で、これらの差分を求めるように組み合わせた指標を用いてもよい。例えば図１３（ａ）に示すように、ＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴの累積値の２倍値（２ΣＣＴ）から、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬの累積値（ΣＣＬ）を引いた値（２ΣＣＴ−ΣＣＬ）は、トマトの収量と強い相関関係があることが分かる。また図１３（ｂ）に示すように、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬの累積値の１．５倍値（１．５ΣＣＬ）からＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴの累積値（ΣＣＴ）引いた値（１．５ΣＣＬ−ΣＣＴ）は、トマトの平均糖度と強い相関関係があることが分かる。
【００７２】
このように、栽培中のＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴとＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬから上記のように組み合わせた指標を算出することにより、栽培中のトマトの収量及び糖度をより正確に予測することが可能になる。尚、指標を構成するための係数や差分の組み合わせパターンは、経験則により適宜設定される。
【００７３】
また図１４に示すように、湿度との相関係数ＣＨの累積値ΣＣＨも、収量と強い相関があることが分かる。このようにＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及びＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ以外の、ＡＥ発生数と湿度の相関係数ＣＨやＡＥ発生数と土壌水分の相関係数ＣＳも、相関係数ＣＴ及び相関係数ＣＬと同様に取り扱って生育診断方法を行うことができる。
【００７４】
ただし湿度及び土壌水分を環境因子として用いる場合、測定値が減少するほど、ＡＥの発生が促進される面があるため、測定値及び変化量をそのままデータ列として使用すると、ＡＥと負の相関を示すことが多くなる。従って、湿度及び土壌水分については、ＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴやＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬと極性を合わせるために、測定値及び変化量の数値の極性を逆転させて用いると、生育診断における取扱い性が高まる。
【００７５】
（灌水との相関係数を用いた生育診断方法の例）
次に、内部情報のデータとしてのＡＥ発生数と環境因子としての灌水の相関係数を用いた生育診断方法を説明する。
まずＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤを用いるに先立ち、灌水条件が少量多灌水であるかどうか判定する。例えば不織布ポット３ａ，３ｂにより根域を制限した養液栽培では、１時間に複数回の灌水を行うなどの少量多灌水が実施されることがある。灌水条件が少量多灌水でない場合には、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤを問題なく算出できるが、実施例の冬期の場合で説明したような少量多灌水では、土壌水分を測定しても灌水による変化を正確に検出できず、土壌水分のデータ列の作成処理が有効に実行できない場合がある。
【００７６】
また少量多灌水で灌水間隔が短すぎると、ＡＥの検出数が不足することがある。例えば、トマト栽培の場合、１つの株につき、１時間に数個のＡＥしか検出されないことがある。しかし土壌水分の測定値及びＡＥの検出が難しくても、灌水によって植物の乾燥ストレスが緩和されていることは事実として発生しており、灌水による乾燥ストレスの変動状態は確実に存在している。
【００７７】
このような検出数が比較的少ない状況で、内部情報のデータとしてＡＥ発生数の変動を正確に捕らえるためには、データ列の時間間隔ｔｉは例えば１時間以上と設定すべきであるが、少量多灌水の場合、灌水間隔は１時間より短くなるため、灌水条件側の時間間隔ｔｉとの整合性を考慮すると、時間間隔ｔｉを１時間以上延長する方法は好ましくない。そこで本発明者は、下記（１）〜（４）に示した手順で、乾燥ストレスの変化率及びＡＥ発生数のデータ列を作成することにより、乾燥ストレスの変化率とＡＥ発生数のデータ列を有効に求める方法を考案した。
【００７８】
（１）図１５（ａ）中には、１時間の間に灌水された時刻が、５個の下向き矢印の位置で例示されている。これらの５個の矢印の位置に応じて、図１５（ｂ）に示すように、ある時点の灌水時刻から次の灌水時刻までの間の中間の時刻までの間を、乾燥ストレスが減少していく「−１」の時期とすると共に、中間の時間から次の灌水時刻までの間を、乾燥ストレスが増加していく「＋１」の時期と定義する。すなわち、乾燥ストレスの変化率を、±１と１ビット（ｂｉｔ）の情報に簡略化する。
【００７９】
（２）一方、図１５（ｃ）中には、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）で示したのと同じ１時間の間に検出されたＡＥの検出時刻が、１３個の下向き矢印の位置で例示されている。次に、図１５（ｂ）を用いて、１３個のＡＥの検出時刻が、乾燥ストレスが増加しているときのＡＥ（Ｈ）か、減少しているときのＡＥ（Ｌ）かに、それぞれ分類する。図１５（ｃ）中の１３個のＡＥの検出時刻の場合、ＡＥ（Ｈ）は１０個、ＡＥ（Ｌ）は３個である。
【００８０】
（３）次に、実際の灌水間隔より大きな時間間隔ｔｉを設定する。そして１つの時間間隔ｔｉ内に、乾燥ストレスの変化率が−１の時期と＋１の時期の２つのデータ列に大きく分けられるように作成する。例えば時間間隔ｔｉが１時間の場合、図１５（ｄ）に示すように、−１の時期と＋１の時期がそれぞれ３０分間ずつ分けられることになる。
【００８１】
（４）次に、時間間隔ｔｉでのＡＥ（Ｌ）の発生数の合計ΣＬのデータ列と、ＡＥ（Ｈ）の発生数の合計ΣＨのデータ列とをそれぞれ、上記の乾燥ストレスが−１の時期と＋１の時期のデータ列と、時間を合わせてデータ列を作成する。例えば時間間隔ｔｉが１時間の場合、図１５（ｃ）の場合のＡＥ（Ｌ）及びＡＥ（Ｈ）の個数と同じとなり、−１の時期のデータ列はΣＬ＝３、また＋１の時期のデータ列はΣＨ＝１０となる。
【００８２】
上記（１）〜（４）の手順を繰り返すことで、少量多灌水であっても、複数の灌水イベントをまとめて簡略化した乾燥ストレスの変動状態を、図１６（ａ）に示すように、連続して有効に作成可能になる。またＡＥ発生数のデータ列についても、図１６（ｂ）に示すように、連続して有効に作成可能になる。
【００８３】
図１６（ａ）中には、上記（１）の手順により、実施例の冬期のような灌水間隔が３０分であり、１時間に２回の周期的な灌水が行われる少量多灌水の場合における、乾燥ストレスの変化率が例示されている。図１６（ａ）に示すように、乾燥ストレスは１時間ごとに−１と＋１の変化を繰り返すように設定される。すなわち実際には１時間に２回灌水されているが、相関係数の算出に際しては、１回の乾燥ストレスの変動と見做して灌水イベントを簡略化する。
【００８４】
また図１６（ｂ）中には、上記（２）〜（４）の手順により、対応する時間帯のＡＥの検出時刻をＡＥ（Ｈ）とＡＥ（Ｌ）に分類し、乾燥ストレスの変化率が−１のときのＡＥ（Ｌ）の発生数の合計ΣＬを、また乾燥ストレスの変化率が＋１のときのＡＥ（Ｈ）の発生数の合計ΣＨをそれぞれ算出して作成されたＡＥ発生数のデータ列が例示されている。例えば、図１６（ａ）中の−１の時期α１に対応するＡＥ発生数は、図１６（ｂ）中の左端のデータ点Ａ１である。また図１６（ａ）中の時期α１に後続する＋１の時期α２に対応するＡＥ発生数は、図１６（ｂ）中のデータ点Ａ１に後続するデータ点Ａ２である。
【００８５】
また図１６（ｃ）中には、作成したＡＥ発生数のデータ列を、更に差分値（変化量）のデータ列に変換した場合が例示されている。図１６（ａ）中の＋１の時期α２に対応するＡＥ発生数のデータ列は、図１６（ｃ）中のデータ点「Ａ２−Ａ１」である。
【００８６】
そして作成したデータ列を用いて、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤを算出する。図１７（ａ）のグラフ図に示すように、乾燥ストレスが無いように灌水間隔を一定として灌水が十分になされている対照区では、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤは０付近を変動しており、変動量も小さい。またＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが負の値である時期は全栽培期間中の約４４％（１６２日間のうち７１日間）の期間であり、図１７（ｂ）に示すファジー区より長い。
【００８７】
一方、図１７（ｂ）のグラフ図に示すように、ファジー区では、対照区に比べてＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤは大きく変動し、全栽培期間中の約９０％（１６２日間のうち１４５日間）の期間で正となり、正の値を示す時期が長い。すなわちファジー区は、乾燥ストレスの増大とともにＡＥが増大する傾向が強く、対照区より相関係数ＣＤの値が大きい。
【００８８】
また図１８（ａ）のグラフ図に示すように、夏期のファジー区で栽培されたトマトＢｓは、夏期の対照区で栽培されたトマトＡｓより収量が減少した。また冬期のファジー区で栽培されたトマトＢｗも、冬期の対照区で栽培されたトマトＡｗより収量が減少した。しかし、図１８（ｂ）のグラフ図に示すように、夏期のファジー区で栽培されたトマトＢｓは、夏期の対照区で栽培されたトマトＡｓより糖度は上昇した。また冬期のファジー区で栽培されたトマトＢｗも、冬期の対照区で栽培されたトマトＡｗより糖度は上昇した。これは、ファジー区の乾燥ストレスが強かったためである。すなわちＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが、図１７（ｂ）に示したように、正の値を示す時期が長ければ糖度が増加すると診断できる。一方、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが、図１７（ａ）に示したように０又は負の値を示す時期が長ければ、収量が増加すると診断できる。
【００８９】
第１の実施の形態に係る生育診断方法によれば、維管束植物２ａの外部の環境因子（温度、湿度、日照、土壌水分又は灌水）と内部情報（キャビテーションに起因するＡＥ）を同時に測定して、同じ時間幅での環境因子の変動データと内部情報のデータの相関係数を算出し、栽培している植物の生育診断を、従来以上に正確に行うことが可能になる。
【００９０】
第１の実施の形態に係る生育診断方法によれば、通常市販されているＡＥセンサや温度計等の環境因子測定センサの出力を小型のデータ測定装置７ａに接続し、データ測定装置７ａから一般的なコンピュータ（ＰＣ）等に送信し、ＰＣに備えられた演算制御装置３０を構成することにより、高価な装置を不要として、植物の生育診断を低コストで行うことができる。
【００９１】
第１の実施の形態に係る生育診断方法においては、環境因子や内部情報の測定値や、測定値の変化量をそのまま相関係数算出用のデータ列として使用することが可能である。しかし、例えば土壌の電気伝導度が温度の影響を受けるように、特定の環境因子や特定の内部情報の測定値が、他の環境因子等の影響を受けて変動する場合がある。そのような場合には、他の環境因子等による影響分を考慮して測定値を校正することにより、相関係数算出用のデータ列としての有用性をより高めるような手法も可能である。
【００９２】
＜維管束植物の生育補助装置＞
実施例で説明したように、内部情報のデータと特定の環境因子の変動データとの相関係数を用いれば、維管束植物２ａの生育を診断できる。或いは内部情報のデータと、複数の相関係数の組み合わせからなる指標を用いれば、維管束植物２ａの生育を診断できる。そこで相関係数のデータをフィードバックして維管束植物２ａの環境因子に所定の処理を施して生育を補助すれば、高収量・高品質の栽培が可能な、第１の実施の形態に係る生育診断方法を基礎とした生育補助方法を構成できる。まず、第１の実施の形態に係る維管束植物２ａの生育補助装置の構造を説明する。
【００９３】
第１の実施の形態に係る生育補助装置は、図１に示した生育診断装置の構造に加え、ビニールハウス１０内に設けられた日射量を調節する日射量調節装置２１、水やミストを噴霧する噴霧装置２２、ビニールハウス１０内の空気を排出する換気装置２３、ビニールハウス１０内部の温度を調節する空調装置２４、維管束植物２ａであるトマトの根圏に水を供給する灌水装置２５等の環境因子のデータの値を調節する調節装置を更に備える。
【００９４】
日射量調節装置２１は、例えば遮光カーテンで構成でき、ビニールハウス１０の屋上又は内部の天井に設けられる。遮光カーテンの開度を調節することにより日射量だけでなく温度を制御できる。
噴霧装置２２は、例えばビニールハウス１０の内部でトマトの上側に設けられ、水やミストを噴霧して、内部の温度を制御できる。
換気装置２３は、例えば換気扇等で構成でき、換気扇のオン／オフを切り替えると共に、回転数を調節することにより、内部の温度を制御できる。
空調装置２４は、例えばエアコン等で構成でき、温風／冷風を切り替えて送風することにより、内部の温度を制御できる。また空調装置２４が除湿機能を有していれば、内部の湿度を制御できる。
【００９５】
灌水装置２５は、例えば図示を省略した給水タンクに配管を介して接続された給水管を有する給水装置であり、給液タンクから水をポンプ３６により吸水して給水管に送り出し、給水管からドリッパーを介して不織布ポット３ａ，３ｂ毎に水を供給する。ポンプ３６の吸水動作を調節することにより、土壌水分を制御できる。
【００９６】
第１の実施の形態に係る生育補助装置は、図１に示すように、日射量制御部３２、温度制御部３３、湿度制御部３４、土壌水分制御部３５、及び受信用のアンテナ８５を有する無線ユニット７３を有する作業制御装置８ａを備える。作業制御装置８ａは、それぞれの調節装置に対する演算制御装置３０からの指令の情報を受信し、それぞれの調節装置に送信する。
【００９７】
日射量調節装置２１には遮光カーテンの開度を調節する作業制御装置８ａの日射量制御部３２が接続され、日射量制御部３２は、無線ユニット７４、アンテナ８４、アンテナ８５及び無線ユニット７５を介して演算制御装置３０からの命令を受信する。また日射量調節装置２１、噴霧装置２２及び換気装置２３のそれぞれには作業制御装置８ａの温度制御部３３が接続され、温度制御部３３は、無線ユニット７４、アンテナ８４、アンテナ８５及び無線ユニット７５を介して演算制御装置３０からの命令を受信する。
【００９８】
また換気装置２３には、作業制御装置８ａの湿度制御部３４が接続され、湿度制御部３４は、無線ユニット７４、アンテナ８４、アンテナ８５及び無線ユニット７５を介して演算制御装置３０からの命令を受信し、換気扇のオン／オフの切り替え及び回転数を調節する。またポンプ３６には、作業制御装置８ａの土壌水分制御部３５が接続され、土壌水分制御部３５は、無線ユニット７４、アンテナ８４、アンテナ８５及び無線ユニット７５を介して演算制御装置３０からの命令を受信し、ポンプ３６の吸水動作を調節する。
【００９９】
＜維管束植物の生育補助方法＞
（ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴを用いた生育補助方法の例）
次に、第１の実施の形態に係る生育補助方法を説明する。まず図１９のフローチャートのステップＳ１０において、図２に示したステップＳ１〜Ｓ５からなる生育診断方法を上記のとおり行い、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴを算出する。
【０１００】
次にステップＳ１１において、演算制御装置３０の相関係数判定部３０８は、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴがいずれも増加傾向であるか否かを判定する。そしてＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴのうち少なくとも一方が、減少傾向又は一定レベルに留まる傾向であると判定された場合、演算制御装置３０は、環境因子を能動的に変動させる可能性があると判断し、ステップＳ１２に移行する。一方、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴがいずれも増加傾向であると判定された場合、演算制御装置３０は、環境因子を能動的に変動させる必要がないと判断し、ステップＳ１４に移行し、生育補助処理を続行するか否かを続けて判定する。
【０１０１】
次にステップＳ１２において、演算制御装置３０の相関係数判定部３０８は、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴがいずれも閾値以上であるか否かを判定する。そしてＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴのうち少なくとも一方が、閾値未満であると判定された場合、演算制御装置３０は、環境因子を能動的に変動させる必要があると判断し、ステップＳ１３に移行する。一方、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴがいずれも閾値以上であると判定された場合、演算制御装置３０は、環境因子を能動的に変動させる必要がないと判断し、ステップＳ１４に移行し、生育補助処理を続行するか否かを判定する。
【０１０２】
次にステップＳ１３において、演算制御装置３０は、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴのうち、閾値未満であると判定された相関係数を高めるように、無線ユニット７４、アンテナ８４、アンテナ８５及び無線ユニット７５を介して作業制御装置８ａに命令信号を送信し、図２０の表中に例示したような環境因子を制御する調節処理を行う。図２０の環境因子制御テーブルのデータは、予めデータ記憶装置４２に格納しておく。尚、図２０中に示したように、それぞれの閾値としては「０．６」の値が、経験則により設定可能である。
【０１０３】
よって例えば、冬期において、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴのそれぞれが０．６未満である場合、演算制御装置３０は、温度制御部３３を介して加温処理を行うと共に、日射量制御部３２を介して補光処理を行う。尚、図２０中で、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴがいずれも０．６以上である場合に示されている「Ｎ」は、現在の栽培条件を維持することを表している。
【０１０４】
次にステップＳ１４において、演算制御装置３０は、生育補助処理を続行するか否かを判定する。この判定は、例えば演算制御装置３０に図示を省略した表示装置を接続して設け、この表示装置に、続行するか否かの問いかけを表示し、表示を見た作業者が、入力装置４１を介して続行するか否かを入力することにより実行することができる。
【０１０５】
そして生育補助処理を続行すると判定された場合、演算制御装置３０は、ステップＳ１０に移行し、上記したステップＳ１０〜ステップＳ１３の各処理を繰り返す。一方、生育補助処理を続行しないと判定された場合、演算制御装置３０は生育補助処理を終了する。このように、生育補助処理では、環境因子を能動的に変動させることで環境因子とＡＥの相関係数を意図的に高める制御を行い、作物の収量と品質の向上を達成する。
【０１０６】
尚、図１９及び図２０を用いて説明した例では、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴの２個を選択的に用いて生育補助処理を行う場合を例示的に説明したが、第１の実施の形態に係る生育補助方法は、ＡＥ発生数と湿度の相関係数ＣＨ、ＡＥ発生数と土壌水分の相関係数ＣＳ或いはＡＥ発生数と養液濃度（ＥＣ）の相関係数等他の相関係数を用いて行ってもよいし、或いは複数個の相関係数を適宜組み合わせて用いても行うことができる。
【０１０７】
例えば図１７（ａ）及び図１７（ｂ）を用いて説明したように、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが正の値を示すように栽培すれば、糖度を増加させることができ、逆に０又は負の値を示すように栽培すれば、収量を増加させることができる。
【０１０８】
図２１に示すように、１日の灌水量が少ない程、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが増加する傾向にあることが分かる。すなわちＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤを増加させるように制御するには、灌水量を減らして乾燥ストレスが増加するように、灌水条件を変更すればよい。またＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤを減少させるように制御するには、灌水量を増やして乾燥ストレスが減少するように、灌水条件を変更すればよい。
【０１０９】
灌水条件は、具体的には、例えばポンプ３６の電源を、ポンプ３６に接続された図示を省略するリレー等の継電器で切り替えることにより、現在のＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤの値が目標値に到達するように制御可能である。制御アルゴリズムは、一般的なＰＩＤ制御、ファジー制御、ニューラルネットワークを用いた制御方法などが使用できる。
【０１１０】
第１の実施の形態に係る生育補助方法は、灌水条件の変更だけに限らず養液濃度（ＥＣ）や土壌水分の変更を用いて行うことも可能である。すなわち、実施例のように灌水スケジュールからの乾燥ストレスの予測値を算出する方法以外に、土壌水分や植物体周辺の湿度に対する相関係数等を用いることでも、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤを用いる場合と同様の診断及び制御が可能となる。
【０１１１】
（ＣＤを介してＣＬ及びＣＴを変動させる生育補助方法の例）
図１に示した生育診断装置では、内部情報のデータの測定系と環境因子の変動データの測定系は互いに独立して存在し、互いの相関係数を診断結果として出力する装置構成である。そして第１の実施の形態に係る生育補助方法では、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴを高めるために、温度調節処理及び光調節処理を行い、日射量及び温度の環境因子の値がそれぞれ増加するように直接的に制御を行った。
【０１１２】
しかし第１の実施の形態に係る生育補助方法においては、日射量及び温度の環境因子の値を直接的に高めるのではなく、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤを高めることにより、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬ及びＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴを間接的に高めるように、変動させることが可能である。
【０１１３】
図２２は、実施例で得られた全ての実験データを用いて算出されたものであり、図２２（ａ）に示すように、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが０．１５以上０．２以下の範囲のときの、ＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴの変化量ΔＣＴは０．３５程度となり、すべての範囲の中で最も大きい。またＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが０．１以上０．１５以下の範囲のときの、ＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴの変化量ΔＣＴの値はすべての範囲の中で、２番目に大きい。
【０１１４】
また図２２（ｂ）に示すように、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが０．１５以上０．２以下の範囲のときの、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬの変化量ΔＣＬの平均値は０．４９程度となり、すべての範囲の中で最も大きい。またＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが０．１以上０．１５以下の範囲のときの、ＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬの変化量ΔＣＬの平均値はすべての範囲の中で、２番目に大きい。すなわちＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが０．１以上０．２以下のとき、ＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及びＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬが大きくなり易い。
【０１１５】
よって、図３のステップＳ５で算出したＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及びＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬのうち少なくとも一方が、一定の閾値未満の小さい値であるか、或いは減少傾向にあると判定される場合、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが０．１以上０．２以下となるように、灌水条件を変動させればよい。このときＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが０．１未満である場合には灌水量を減らし、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが０．２を超える場合には灌水量を増やせばよい。
【０１１６】
一方、ＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及びＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬがいずれも一定の閾値以上の大きな値であるか、或いは増加傾向にあると判定される場合には、現在の灌水条件を維持すればよい。一定の閾値としては、上記した０．６の値を用いることができる。
【０１１７】
このようにＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤが０．１以上０．２以下となるように灌水条件を調節してＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤを制御することにより、間接的にＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及びＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬを変動させて、ＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及びＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬを両方とも高める生育補助を行うことにより、高い収量と高糖度を安定して両立させた栽培を行うことができる。
【０１１８】
尚、栽培条件によっては、ＡＥ発生数と灌水の相関係数ＣＤを０．１以上０．２以下に制御しても、ＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及びＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬを高めることができない場合も発生し得る。その際には、図１６に示したように、ＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及びＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬをそれぞれ、灌水制御以外の調節処理により、直接的に増加させればよい。
【０１１９】
第１の実施の形態に係る生育補助装置は、図１に示す演算制御装置３０、データ測定装置７ａ及び作業制御装置８ａによるコンピュータシステムを用いて、自動的な環境因子の最適化をすることができる。一方、第１の実施の形態に係る生育補助装置は、演算制御装置３０によって決定された、行われるべき最適な調節処理を、実際にビニールハウス１０内で作業を行う生産者に対して表示装置に表示し、生産者が決定された調節処理の最適条件に応じて、換気、暖気、細霧冷却、遮光カーテンによる温度調節又は日照調節といった具体的な作業を行うようにしてもよい。コンピュータシステムによる自動的な処理か、人間の判断を伴う半自動的な処理であるかを問わず、第１の実施の形態に係る生育補助方法により、生産者は生育補助のための適切な作業を、的確な実施タイミングで実施することができる。
【０１２０】
−−第２の実施形態−−
＜維管束植物の生育診断装置＞
図７（ｂ）に示したように、屋外での栽培では、夜間におけるＡＥ発生数は、昼間と比較して著しく少ないことが分かる。そのため本発明者は、昼間に発生する内部情報とこの内部情報に影響を与える環境因子との相関係数だけを用いても、栽培している植物の生育診断を行うことが十分に可能であるとの知見を得た。
【０１２１】
第２の実施の形態に係る生育診断装置は、図７（ｂ）に示した環境因子である日射量のデータから、曇の日でも２０Ｗ／ｍ２以上の日射量が朝から発生していることに着目し、図２３のブロック図に示すように、日射量を活用して太陽光発電を行い、発電した電気を、内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１）及び環境因子測定系（１２〜１５，５１ａ）を有するデータ測定装置７ｂに供給する安定化電源（６１，６２）を設け、生育診断装置を昼間に自立的に稼働させる。
【０１２２】
図２３に示した維管束植物２ａの生育状態を示す内部情報のデータを測定する内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１）と、維管束植物２ａの生育に影響を与える環境因子の変動データを測定する環境因子測定系（１２〜１５，５１ａ）と、内部情報のデータと環境因子の変動データの相関係数を算出する演算制御装置３０と、を備えるコンピュータシステムからなる生育診断装置は、算出した相関係数の値により、維管束植物２ａの生育状態を診断する。
【０１２３】
内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１）は、維管束植物２ａの軸部に取り付けられた内部情報測定用センサである第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂと、第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂに接続された内部情報測定装置１１を備える。また環境因子測定系（１２〜１５，５１ａ）は、日射計１２、温度計１３、湿度計１４及び土壌水分センサ１５と、日射計１２、温度計１３、湿度計１４及び土壌水分センサ１５に接続された環境因子測定制御ユニット５１ａを備える。
【０１２４】
また生育診断装置のデータ測定装置７ｂには、電源モジュール６２と電源モジュール６２に接続された太陽電池（ソーラーセル）６１を有する安定化電源（６１，６２）が設けられる。第２の実施の形態に係る生育診断装置は、安定化電源（６１，６２）以外の構造については、第１の実施の形態におけるそれぞれ同名の部材と等価であるため、これらについては以下、重複説明を省略し、主に太陽光発電システム及び自立型構造に関して説明する。
【０１２５】
内部情報測定装置１１及び環境因子測定制御ユニット５１ａを備えるデータ測定装置７ｂは、安定化電源（６１，６２）が出力する例えばＤＣ５Ｖの電源で、消費電力は０．１Ｗ程度で十分に稼働させることが可能である。また０．１Ｗ程度の消費電力で、測定値及び相関係数等のデータを、データ測定装置７ｂから演算制御装置３０に、無線ユニット７３及びアンテナ８３を介して無線ＬＡＮにより送信することも可能である。
【０１２６】
太陽電池６１は、例えば主面が２５ｃｍ×１５ｃｍ程度の矩形状であり、データ測定装置７ｂに供給する電気を発電する。太陽電池６１は、データ測定装置７ｂの消費電力を考慮して、例えば１０００Ｗ／ｍ２の日射量に対して５Ｗ程度の出力を得るように、０．１Ｗ以上の出力を得られるものが好ましい。すなわち太陽電池６１は、日中に２０Ｗ／ｍ２の日射量が得られる場合、昼間に、野外のビニールハウス１０内に設けられるデータ測定装置７ｂを十分稼働させることができるように構成されている。
【０１２７】
太陽電池６１によって発電された電気はデータ測定装置７ｂに送られ、その一部は内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１）を駆動するために用いられる。また発電された電気の他の一部は、環境因子測定系（１２〜１５，５１ａ）を駆動するために用いられる。内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１）及び環境因子測定系（１２〜１５，５１ａ）は、発電可能な時間帯のみ測定を行う。
【０１２８】
電源モジュール６２には、充放電サイクル特性、急速充放電特性及び使用温度範囲特性等に優れた電気二重層コンデンサ（スーパーキャパシタ）が搭載されている。また電源モジュール６２に、オプションで二次電池を組み込むよう構成して、更なる安定化が図られてもよい。
【０１２９】
またデータ測定装置７ｂは、図２３に示した構成の他、演算制御装置３０に有線で接続されてよい。また測定データは、内部情報測定装置１１及び環境因子測定制御ユニット５１ａを介して、測定の都度、演算制御装置３０に対し無線で送信するように構成してもよいし、或いは、測定の都度でなく、一時記憶装置７１にデータを格納することにより、稼働中の所定のタイミングで、一定の時間幅分をまとめて演算制御装置３０に送信するように構成してもよい。
【０１３０】
また一時記憶装置７１を、ＳＤカード等の記憶媒体にデータを書き込み可能なデータ保存装置をなすように構成し、測定データを記憶媒体に保存した上で、記憶媒体を作業者又はドローンやロボットのような作業機械の巡回中に、回収するように構成してもよい。特に作業機械を用いて回収するように構成すれば、省力化を一層促進し、作業者の負担をより軽減できる。これは暑さの厳しい夏期や寒さの厳しい冬期において、作業者の負担を抑えて最小限にして安定稼働できる点で効果が大きい。このように図２３に示した第２の実施の形態に係る生育診断装置は、維管束植物２ａの生育状態の診断を、太陽の日照がある昼間だけに行うことができる。
【０１３１】
図２４のグラフ図に示すように、日射量の少ない冬期であっても、実線で示したＡＥ発生数と温度の相関係数ＣＴ及び破線で示したＡＥ発生数と光の相関係数ＣＬのそれぞれの大まかな傾向は、図１０に示したものの場合と同様に表れ、略一致することが分かる。すなわち第２の実施の形態に係る生育診断方法によれば、昼間の測定だけであっても十分に実用的な処理が可能である。尚、２４時間測定している第１の実施の形態の方が、昼間だけの測定の場合より精度を高められることは言うまでもない。
【０１３２】
第２の実施の形態に係る生育診断装置を用いて生育診断方法を行えば、野外のビニールハウス１０において、昼間は太陽光発電により外部電源を用いることなく安定して電源を供給することにより、外部電源に依存することなく自立的に稼働させ、生育診断を行うことが可能になる。第２の実施の形態に係る生育診断方法の他の効果は、第１の実施の形態の場合と同様である。
【０１３３】
−−第３の実施形態−−
＜維管束植物の生育診断装置＞
第１及び第２の実施の形態に係る生育診断装置では、ＡＥ発生数のデータを内部情報のデータとし、ＡＥ発生数と維管束植物２ａの環境因子（光、温度、湿度、根圏水分）の相関係数を用いて生育診断を行う場合を説明したが、内部情報はＡＥ発生数だけに限定されず、更に維管束植物２ａの他の内部情報が利用可能であり、測定した他の内部情報と環境因子の相関係数を算出し、算出した相関係数をＡＥ発生数のデータと環境因子の変動データの相関係数に付加して生育診断を行うことができる。
【０１３４】
維管束植物２ａのＡＥ発生数以外の他の内部情報としては、例えば茎や幹の内部の蒸散流量（蒸散流速度）や、茎や幹の径、茎や幹や葉の硬さ（水ポテンシャル）の変化、及び茎や幹や葉の生体電位がある。
【０１３５】
蒸散流量は、例えば樹液流センサ（Sap Flow Sensor、Dynamax Inc.社製など）を用いて、加熱した茎の上下の温度差を算出して行う茎熱収支法により内部情報として測定できる。また茎や幹の径の変化は、茎や幹にひずみゲージやレーザー変位計を用いた径ゲージを取り付ければ内部情報として測定できる。また茎や幹や葉の硬さは、例えばエレクトレット素子を用いたセンサにより内部情報として測定できる。また生体電位は、茎や幹や葉に電極を取り付けて、内部情報として電位を測定すればよい。
【０１３６】
以下の第３の実施の形態に係る生育診断装置の説明では、ＡＥ発生数を「第１の内部情報」とすると共に、維管束植物２ａの内部情報として茎の硬さを選択し、この茎の硬さを「第２の内部情報」として、第１の内部情報に加えて行う生育診断方法に用いる場合を、例示的に説明する。
【０１３７】
第３の実施の形態に係る生育診断装置は、図２５のブロック図に示すように、維管束植物２ａの生育状態を示す第１の内部情報のデータを測定する第１の内部情報測定系（１ａ，１ｂ，１１ａ）と、維管束植物２ａの生育に影響を与える環境因子の変動データを測定する環境因子測定系（１２〜１５，５１ａ）と、第１の内部情報のデータと環境因子の変動データの相関係数を算出する演算制御装置３０ｚと、を備える。
第３の実施の形態に係る生育診断装置は、維管束植物２ａの生育状態を示す第２の内部情報のデータを測定する第２の内部情報測定系（１０１，１１ｂ）を更に備える。演算制御装置３０ｚは、第１の内部情報のデータと第２の内部情報のデータの相関係数、及び、第２の内部情報のデータと環境因子の変動データの相関係数も算出する。
【０１３８】
維管束植物２ａの軸部には、第１の内部情報測定用センサとして、第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂが取り付けられ、第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂには内部情報測定装置１１が接続されている。
【０１３９】
また第３の実施の形態に係る生育診断装置は、日射計１２、温度計１３、湿度計１４及び土壌水分センサ１５のそれぞれと演算制御装置３０ｚの間に介在するように設けられた環境因子測定制御ユニット５１ａを備える。第３の実施の形態に係る生育診断装置は、内部情報測定装置１１及び環境因子測定制御ユニット５１ａに、電源モジュール６２を介して接続された太陽電池６１（ソーラーセル）を備える。
【０１４０】
第３の実施の形態に係る生育診断装置は、第２の内部情報測定系（１０１，１１ｂ）及び演算制御装置３０ｚ以外の構造については、第１及び第２の実施の形態におけるそれぞれ同名の部材と等価であるため、これらについては以下、重複説明を省略し、主に第２の内部情報測定系（１０１，１１ｂ）及び演算制御装置３０ｚに関して説明する。
【０１４１】
第２の内部情報測定系（１０１，１１ｂ）を構成する硬さ測定センサ１０１は、維管束植物２ａの茎に取り付けられ、第２の内部情報測定用センサとして、維管束植物２ａの第２の内部情報としての硬さ（水ポテンシャル）の変動データを測定する。硬さ測定センサ１０１には、第２の内部情報測定系（１０１，１１ｂ）を構成する第２の内部情報測定装置１１ｂが接続され、硬さ測定センサ１０１から硬さの測定データが入力される。
【０１４２】
演算制御装置３０ｚは、図２６のブロック図に示すように、相関係数を算出するために必要な、一定の時間幅におけるＡＥの発生数のデータ列を作成するＡＥデータ列作成部３０１を有する。また演算制御装置３０ｚは、相関係数を算出するために必要な、一定の時間幅における、日射量のデータ列を作成する日射量データ列作成部３０２、温度のデータ列を作成する温度データ列作成部３０３、湿度のデータ列を作成する湿度データ列作成部３０４及び土壌水分のデータ列を作成する土壌水分データ列作成部３０５を有する。
【０１４３】
また演算制御装置３０ｚは、一定の時間幅における第２の内部情報としての茎の硬さのデータ列を作成する硬さデータ列作成部３０６を有する。また演算制御装置３０ｚは、一定の時間幅における第１の内部情報としてのＡＥ発生数と、日射量、温度、湿度及び土壌水分のそれぞれとの第１の相関係数と、一定の時間幅における第２の内部情報としての茎の硬さとそれぞれの環境因子との第２の相関係数と、を算出する相関係数算出部３０７を有する。また演算制御装置３０ｚは、算出された第１及び第２の相関係数のそれぞれが一定の閾値以上であるか否かを判定する相関係数判定部３０８を有する。
【０１４４】
更に演算制御装置３０ｚが、図２７の模式図に示すように、一定の時間幅における第１の内部情報であるＡＥ発生数と第２の内部情報である茎の硬さとの第３の相関係数を算出するように構成してもよい。また相関係数判定部３０８が、第３の相関係数が一定の閾値以上であるか否かを判定するように構成してもよい。
【０１４５】
硬さ測定センサ１０１は、茎部の水ポテンシャル変動に伴う茎の硬さの変化を第２の内部情報として測定し、演算制御装置３０ｚに入力する。尚、相関係数の算出に用いる第２の内部情報である茎の硬さデータとしては、茎の硬さの変化量を使用できるが、茎の硬さの変化量は水ポテンシャルの変化量に対応しており、茎の硬さの測定値が増大すれば水ポテンシャルは低下していることを意味する。硬さ測定センサとしては、図２８の断面図に例示したような硬さ測定センサ（デュアルエレクトレットセンサ）１０１が用いられる。
【０１４６】
図２８において、第１振動板（１２６ａ，１２５ａ）と第１エレクトレット層１２３ａと第１背面電極１２２ａとで受信用素子１０１ａを構成し、第２振動板（１２６ｂ，１２５ｂ）と第２エレクトレット層１２３ｂと第２背面電極１２２ｂとで送信用素子１０１ｂを構成している。図２８に示したデュアルエレクトレットセンサ１０１により、送信時の送信用素子１０１ｂの振動を受信用素子１０１ａを用いて知ることができる。
【０１４７】
尚、図２８に示したデュアルエレクトレットセンサ１０１において、第１振動板（１２６ａ，１２５ａ）は、第１振動電極１２６ａと第１振動電極１２６ａの下面（第２主面）に第１主面を接した第１振動板絶縁層１２５ａを備え、第２振動板（１２６ｂ，１２５ｂ）は、第２振動電極２６ｂと第２振動電極２６ｂの下面（第２主面）に第１主面を接した第２振動板絶縁層２５ｂを備える。図２８に示したデュアルエレクトレットセンサを用いれば、硬さ測定センサをフレキシブルな構造として、植物の茎や葉の形状にあわせて変形させながら水ポテンシャルを測定することができる。
【０１４８】
例えば、図２８に示した第１振動電極１２６ａと、第１振動電極１２６ａの下面に設けられた第１振動板絶縁層１２５ａと、第１振動板絶縁層１２５ａに対向した第１エレクトレット層１２３ａと、第１エレクトレット層１２３ａの上面に形成された複数の第１スペーサと、第１エレクトレット層１２３ａの下面に接合された第１背面電極１２２ａとを用いて、図２９（ａ）に示すように、フレキシブルなフィルム状エレクトレットセンサを用意する。更に、このフィルム状エレクトレットセンサの第１背面電極１２２ａの一部に第１背面電極側引出電極ＧＮＤを設け、第１振動電極１２６ａ側の一部に第１振動電極側引出電極Ｏ２を設けた上で、図２９（ｂ）に示すように、第１の折り曲げ線Ａ−Ａ´を介して折り畳んで接着し、図３０（ａ）に示すように、受信子をなす第１のフィルム状エレクトレットセンサ１０１ａを形成する。
【０１４９】
また同様に、図３０（ｂ）に示すように、送信子をなす第２のフィルム状エレクトレットセンサ１０１ｂを形成し、図３０（ｃ）に示すように、第１のフィルム状エレクトレットセンサ１０１ａと第２のフィルム状エレクトレットセンサ１０１ｂを貼り合わせれば、維管束植物２ａに貼り付け可能なフレキシブルなデュアルエレクトレットセンサ１０１が完成する。デュアルエレクトレットセンサ１０１の第１のフィルム状エレクトレットセンサ１０１ａと第２のフィルム状エレクトレットセンサ１０１ｂは、図３０（ｄ）に示すように、層間接着層１２０により接着されている。
【０１５０】
そして、図３０に示したデュアルエレクトレットセンサ１０１を、ミニトマト等の維管束植物２ａの茎や葉の形状にあわせて変形させながら押し付けて、水ポテンシャルを測定することができる。更に、図３１に示すように被測定試料２ｔの植物の茎等にデュアルエレクトレットセンサ１０１を押し付けた後、その上からプラスチックフィルム等の保護膜１３５を押しつけても良い。
【０１５１】
図２８に示したようなフレキシブルなデュアルエレクトレットセンサ１０１によれば、デュアルエレクトレットセンサ１０１を構成する片方のフィルム状エレクトレットセンサを送信用素子１０１ｂとして、デュロメータ硬さ１００以下の軟質材料からなる被測定試料２ｔに振動を送信し、もう片方のフィルム状エレクトレットセンサを受信用素子１０１ａとして被測定試料２ｔからの振動を受信して、送受信波形を測定すれば，送受信波形のピーク強度と重心周波数を用いて、軟質材料からなる被測定試料２ｔの硬さと押付圧力を測定することが可能である。ピーク強度は、被測定試料２ｔを構成している軟質材料の重心周波数と送受信波形の高速フーリエ変換（ＦＦＴ）スペクトルの、第１ピークの大きさである。
【０１５２】
ピーク強度Ｖｐと重心周波数ｆｗの間には、下記の式（２）の関係がある。
ｃ＝ｆｗ（Ｖｐ）ａ    …（２）
また重心周波数ｆｗは、ｉを１からｎまでの正の整数とすると、下記の式（３）で定義される。
ｆｗ＝Σ（Ｉ（ｉ）×ｆ（ｉ））／ΣＩ（ｉ）    …（３）
【０１５３】
そして、式（２）中の係数ａの値が定まれば、被測定試料２ｔのデュロメータ硬さ（タイプＡ）は一定の硬さ範囲内で、係数ｃと比例関係を有するので、第２の内部情報としてデュロメータ硬さを算出することが可能にある。
【０１５４】
（実験例）
次に、被測定試料２ｔをミニトマトである維管束植物２ａとし、このミニトマトの茎に、図２８に示したデュアルエレクトレットセンサ１０１を貼り付けて、第２の内部情報としての茎の硬さ（水ポテンシャル）を測定した際の、送受信波形を解析した実験例を説明する。
【０１５５】
実験例では、不織布ポット３ａに定植して、恒温室の中で栽培した１株のミニトマトを選定し、このミニトマトにデュアルエレクトレットセンサ１０１を貼り付けた。デュアルエレクトレットセンサ１０１は、図２５に例示したように、第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂより下側の根元近くの茎部に、クリップで茎部に挟み込むように固定して設置した。
【０１５６】
ミニトマトに対しては、照明を１日に１２時間点灯して照射することで栽培における昼間の状態を形成すると共に、点灯と点灯の間隔を１２時間設けて夜間の状態を形成した。尚、このように太陽の光だけでなく、人工的に形成した光であっても、本発明では光の環境因子として用いることができる。また栽培期間中、養液のミストを４５０秒毎に定期的に、ミニトマトの根に噴霧した。
【０１５７】
そして、デュアルエレクトレットセンサ１０１の送信子に、約２０Ｖのステップ電圧を１０分間隔で入力して、その際の受信子からの信号を取得した。そして得られた送受信波形を解析した結果、送受信波形の、ミニトマトを構成している軟質材料のピーク強度Ｖｐ及び重心周波数ｆｗを、図３２に示すように、算出した。
【０１５８】
図３２中の菱形のデータ点の軌跡で示すように、昼間は夜間と比較して、ピーク強度Ｖｐが大きい傾向が認められる。また図３２中の三角形のデータ点の軌跡で示すように、昼間は夜間と比較して、重心周波数ｆｗが小さい傾向が認められる。そして係数ａを０．１４として、式（２）から算出した係数ｃ及び１時間毎のＡＥ発生数ＮＡＥの挙動を図３３のグラフ図に示す。図３３中の正円のデータ点の軌跡で示すように、係数ｃは昼間に低下し、夜間に増加して回復していることが分かる。係数ｃは、硬さに対して負の相関があるため、図３３は、昼間に茎部の硬さが増加し、夜間に減少していることを示している。
【０１５９】
すなわち昼間の水ポテンシャルの減少及び夜間の水ポテンシャルの増加の変動が、第２の内部情報である茎部の硬さの挙動に反映されている。そして係数ｃの挙動は、水ポテンシャルの変動と相対的に一致している。一方、第１の内部情報であるＡＥ発生数ＮＡＥは、図３３中の正方形のデータ点の軌跡で示すように、昼間に増加し、夜間に減少することが分かる。
【０１６０】
このように係数ｃを用いることで、第１の内部情報としてのＡＥ発生数の測定と同時に、第２の内部情報である維管束植物２ａの硬さを測定可能であるので、図２７に示したように、第１の内部情報と第２の内部情報の第３の相関係数を求めることができる。本実験例のようにデュアルエレクトレットセンサを、維管束植物２ａの茎部に取り付けるだけで、水ポテンシャルを間接的な内部情報として測定することが簡単になる。そして第１〜第３の相関係数を算出し、維管束植物２ａの生育状態の診断に用いることが可能となる。
【０１６１】
＜維管束植物の生育診断方法＞
次に、第３の実施の形態に係る生育診断方法を説明する。まず図３４のフローチャートのステップＳ２１において、演算制御装置３０ｚは第１の内部情報測定装置１１ａを介して、第１の内部情報としてキャビテーションに起因したＡＥだけを選別して、図３のステップＳ１と同様に、選別したＡＥの発生数のデータを測定する。
【０１６２】
次にステップＳ２２において、演算制御装置３０ｚは環境因子の変動データを、図３のステップＳ２と同様に、測定する。すなわち演算制御装置３０ｚには日射計１２が測定する日射量を、温度計１３が測定する温度を、また湿度計１４が測定する湿度を、また土壌水分センサ１５が測定する土壌水分の少なくともいずれかが経時的に入力され、演算制御装置３０ｚは、入力された日射量データ、温度データ、湿度データ及び土壌水分データの少なくともいずれかをデータ記憶装置４２に蓄積する。ステップＳ２２の環境因子（光、温度、湿度、根圏水分）の測定処理は、ステップＳ２１の第１の内部情報の測定処理と同時に行われる。
【０１６３】
次にステップＳ２３において、演算制御装置３０ｚは、硬さ測定センサを介して、第２の内部情報である茎の硬さのデータを測定する。ステップＳ２１の第１の内部情報の測定処理、ステップＳ２２の環境因子の測定タイミングとステップＳ２３の第２の内部情報の測定タイミングは、互いに重複する時系列となるように行われる。
【０１６４】
次にステップＳ２４において、演算制御装置３０ｚのＡＥデータ列作成部３０１は、データ記憶装置４２に蓄積された第１の内部情報の検出時刻又は一定のサンプリング間隔ｓ毎の第１の内部情報の発生数を用いて、図３のステップＳ３と同様に、第１の内部情報のデータ集団を作成する。そしてＡＥデータ列作成部３０１は、第１の内部情報のデータ集団を用いて、第１及び第３の相関係数を算出するためのデータ列を作成する。
【０１６５】
次にステップＳ２５において、演算制御装置３０ｚの日射量データ列作成部３０２は、図３のステップＳ４と同様に、データ記憶装置４２に蓄積された環境因子（光、温度、湿度、根圏水分）の少なくともいずれかの変動データを用いて、それぞれのデータ集団を作成する。そして日射量データ列作成部３０２は、作成したデータ集団を用いて、第１及び第２の相関係数を算出するためのデータ列を作成する。
【０１６６】
次にステップＳ２６において、演算制御装置３０ｚの硬さデータ列作成部３０６は、データ記憶装置４２に蓄積された第２の内部情報である茎の硬さデータを用いて、茎の硬さのデータ集団を作成する。そして硬さデータ列作成部３０６は、茎の硬さのデータ集団を用いて、第２及び第３の相関係数を算出するためのデータ列を作成する。
【０１６７】
次にステップＳ２７において、演算制御装置３０ｚの相関係数算出部３０７は、第１の内部情報のデータ列と環境因子のデータ列を用いて、一定の時間幅ｔｗについて、図３のステップＳ５と同様に、式（１）を用いて第１の相関係数を算出する。
次にステップＳ２８において、演算制御装置３０ｚの相関係数算出部３０７は、環境因子のデータ列と第２の内部情報のデータ列を用いて、一定の時間幅ｔｗについて、式（１）を用いて第２の相関係数を算出する。
次にステップＳ２９において、演算制御装置３０ｚの相関係数算出部３０７は、第１の内部情報のデータ列と第２の内部情報のデータ列を用いて、一定の時間幅ｔｗについて、式（１）を用いて第３の相関係数を算出する。
【０１６８】
第１の内部情報と環境因子の変動に係る第１相関係数の算出、第２の内部情報の変動と環境因子の変動に係る第２の相関係数の算出及び第１の内部情報と第２の内部情報の変動に係る第３の相関係数の算出は、いずれも同じ時間幅ｔｗで行われる。そして第１〜第３の相関係数を用いて、生育診断を行う。
【０１６９】
第３の実施の形態に係る生育診断方法によれば、第１〜第３の複数の相関係数を用いることにより、第１及び第２の実施の形態の場合より多くの情報を用いるので、維管束植物２ａの生育を、より正確性を高めて診断することができる。
【０１７０】
また茎の硬さの測定値を水ポテンシャルに変換するためには、通常、測定値に対して校正処理が必要である。この点、第３の実施の形態においては第１〜第３の相関係数を用いるため、茎の硬さの測定値そのものの構成値は必須ではなく、測定値の変化量すなわち相対変化を測定すれば済む。そのため測定値の校正処理は必要なく、間接的な内部情報となる水ポテンシャルを用いても、処理を容易化できる。
【０１７１】
また第３の実施の形態に係る生育診断方法では、間接的な内部情報となる茎内部の水ポテンシャルと第１の内部情報の応答状態が数値化されるため、特に灌水制御において、維管束植物２ａの水分状態に関するより詳細な情報を得て、生育診断に用いることができる。第３の実施の形態に係る生育診断方法の他の効果については、第１及び第２の実施の形態の場合と同様である。
また、第１の実施の形態の場合と同様に、第３の実施の形態に係る生育診断方法を用いて生育補助処理を行えば、第１〜第３の複数の相関係数を用いて、より正確な栽培制御を行うことが可能になる。
【０１７２】
−−その他の実施の形態−−
本発明は上記のとおり第１〜第３の実施の形態によって説明したが、この開示の一部をなす論述及び図面は、本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかになると考えられるべきである。
【０１７３】
例えば、図３５の模式図に示すように、太陽電池６１ａ及び電源モジュール６２をデータ測定装置７ｃが内蔵するように構成してもよい。或いはポータブルなデータ測定装置及び作業制御装置を個別に構成することなく、図３６のように、維管束植物２ａの内部情報及び環境因子の変動データを演算制御装置３０に有線によって直接送信するように、生育診断装置を構成することもできる。
【０１７４】
一方、図３７のブロック図によって模式的に示すように、一定の目的のためには、内部情報測定装置１１と環境因子測定制御ユニット５１ｂ，５１ｃとを互いに独立させたセットで構成し、それぞれに、一時記憶装置７１ａ〜７１ｃ及び無線ユニット７３ａ〜７３ｃを接続させる構成も可能である。図３７中では、第１ＡＥセンサ１ａ及び第２ＡＥセンサ１ｂからの内部情報としてのＡＥ発生数が入力される内部情報測定装置１１と、温度計１３、湿度計１４及び土壌水分センサ１５からの変動データが入力される環境因子測定制御ユニット５１ｂと、日射計１２からの変動データが入力される環境因子測定制御ユニット５１ｃとが、空間的に分離して配置された状態が例示されている。すなわちデータ測定装置７ａの形で一体的に構成されることなく、個別に設けられたセットを構成している。
【０１７５】
内部情報測定装置１１に入力された内部情報としてのＡＥ発生数のデータは、一時記憶装置７１ａに記憶されると共に、無線ユニット７３ａは一時記憶装置７１ａに記憶されたデータを、アンテナ８３ａを介して無線ＬＡＮで演算制御装置３０に送信する。また環境因子測定制御ユニット５１ｂに入力された環境因子の変動データは、一時記憶装置７１ｂに記憶されると共に、無線ユニット７３ｂは一時記憶装置７１ｂに記憶されたデータを、アンテナ８３ｂを介して無線ＬＡＮで演算制御装置３０に送信する。また環境因子測定制御ユニット５１ｃに入力された環境因子の変動データは、一時記憶装置７１ｃに記憶されると共に、無線ユニット７３ｃは一時記憶装置７１ｃに記憶されたデータを、アンテナ８３ｃを介して無線ＬＡＮで演算制御装置３０に送信する。
【０１７６】
図３７に例示した構成のように内部情報測定装置１１及び環境因子測定制御ユニット５１ｂ，５１ｃを個別に設ける場合には、一般的に販売されている既存の商用の測定装置を組み合わせて用いることが可能となり、生育診断装置の製造コストを削減することができる。
【０１７７】
既に説明した図１、図２３、図２５、図３５、図３６中では、紙面の都合上、いずれも環境因子測定制御ユニット５１ａは１台の場合を例示的に示した。しかし、図３７中の２台の環境因子測定制御ユニット５１ｂ，５１ｃで例示したように、環境因子測定制御ユニットは１台に限らず、複数のサンプリング植物を選択した場合は、複数のサンプリング植物の近傍に複数台設置することができる。例えば４個の環境因子を用いる場合、それぞれに応じて４台の環境因子測定制御ユニットのセットを、１個のサンプリング植物の近傍に設けることも可能である。
【０１７８】
第１の実施の形態で既に述べたように、同じビニールハウス１０等の施設内であっても、場所により環境因子の値は大きく異なる場合があるため、ある特定の地点における環境因子の測定値を用いて相関係数を算出しても、その地点から離れた別の場所で栽培される維管束植物２ａの生育状態を適切に診断できないおそれがある。そのため図３７に例示した構成においても、複数台の環境因子測定制御ユニット５１ｂ，５１ｃから成るセットを複数用意して、これらの複数のセットを選択したサンプリング植物となる維管束植物２ａの周辺で適切な位置に個別にそれぞれ設けることにより、維管束植物２ａの生育診断をより適切に行うことができる。
【０１７９】
特に、第１の実施の形態で既に述べたのと同様に、維管束植物２ａの生育診断を適格に行う観点から、環境因子測定用センサ（１２〜１５）のそれぞれは、内部情報測定用センサ（１ａ，１ｂ）が取り付けられるサンプリング植物の周辺の近傍の適切な位置に、セットを構成する互いに独立したグループとして配置されることが望ましい。図１〜図３７中では、図示できるスペースに限界があるため、環境因子測定用センサ（１２〜１５）及びそれぞれ対応する環境因子測定制御ユニット５１ａ，５１ｂ，５１ｃの位置は、便宜上、模式的にビニールハウス１０の外壁やビニールハウス１０の外部等の位置にあり、集中管理しているかのように示されている。しかし、特に環境因子測定用センサ（１２〜１５）をなす日射計１２、温度計１３、湿度計１４及び土壌水分センサ１５は、ビニールハウス１０の内部のサンプリング植物となる維管束植物２ａの近傍、例えば、維管束植物２ａが接触しない範囲で可能な限り近接した位置等に、複数のグループに分けた複数のセットで配置され、分散した情報を提供できるように構成することが実用上好ましいのは、既に述べたとおりである。
【０１８０】
また第１〜第３の実施の形態では、維管束植物２ａの外部の環境因子として、温度、湿度、日照、土壌水分のすべてについて、第１又は第２の内部情報に対する相関係数を算出して生育診断を行ってもよい。しかし複数の環境因子についての相関係数をすべて算出することは必須ではなく、少なくとも１個以上の環境因子を用いれば、本発明を構成できる。尚、用いられる環境因子の数が多いほど、得られる相関係数も多くなり、より多くの情報を用いて、生育診断方法及び生育補助処理の正確性を高めることができるため、多くの環境因子を用いて相関係数を算出することが好ましい。
【０１８１】
また第１〜第３の実施の形態ではコンピュータシステムである生育診断装置が自発的に生育診断方法を実行する場合について説明したが、生育診断装置の代わりに、生育診断方法と等価な内容の処理を作業者が手作業で行うことにより生育診断方法を構成できる。また生育診断装置の場合と同様に、生育補助装置の代わりに、生育補助処理と等価な内容の処理を作業者が手作業で行えば、生育補助方法を構成できる。
【０１８２】
また第１の実施の形態に係る生育診断方法及び生育補助方法のそれぞれのステップを、演算制御装置３０，３０ｚに実行させるようなプログラムを構成することにより、生育診断プログラム及び生育補助プログラムをそれぞれ構成できる。生育診断プログラム及び生育補助プログラムを実行させるには、例えば演算制御装置３０，３０ｚが有する不図示のプログラム記憶装置に生育診断プログラム及び生育補助プログラムをそれぞれ記憶させると共に、記憶させた生育診断プログラム及び生育補助プログラムをプログラム記憶装置から適宜読みだして実行すればよい。
【０１８３】
また本発明は、第１〜第３の実施の形態で開示した構造の一部を組み合わせて用いて構成することもできる。以上のとおり本発明は、本明細書及び図面に記載していない様々な実施の形態等を含むとともに、本発明の技術的範囲は、上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【符号の説明】
【０１８４】
１ａ  第１ＡＥセンサ
１ｂ  第２ＡＥセンサ
２ａ，２ｂ  維管束植物（トマト）
３ａ，３ｂ  不織布ポット
４  栽培ベッド
７ａ〜７ｃ  データ測定装置
８ａ  作業制御装置
１０  ビニールハウス
１１  内部情報測定装置
１１ａ  第１の内部情報測定装置
１１ｂ  第２の内部情報測定装置
１２  日射計
１３  温度計
１４  湿度計
１５  土壌水分センサ
２１  日射量調節装置
２２  噴霧装置
２３  換気装置
２４  空調装置
２５  灌水装置
３０，３０ｚ  演算制御装置
３０１  ＡＥデータ列作成部
３０２  日射量データ列作成部
３０３  温度データ列作成部
３０４  湿度データ列作成部
３０５  土壌水分データ列作成部
３０７  相関係数算出部
３０６  硬さデータ列作成部
３０８  相関係数判定部
３２  日射量制御部
３３  温度制御部
３４  湿度制御部
３５  土壌水分制御部
３６  ポンプ
４１  入力装置
４２  データ記憶装置
５１ａ，５１ｂ，５１ｃ  環境因子測定制御ユニット
６１，６１ａ  太陽電池
６２  電源モジュール
７１，７１ａ，７１ｂ，７１ｃ  一時記憶装置
７２  データバス
７３，７３ａ，７３ｂ，７３ｃ，７４，７５  無線ユニット
８３，８３ａ，８３ｂ，８３ｃ，８４，８５  アンテナ
１０１  硬さ測定センサ
【図１】
0006609800.tif 000003
【図２】
0006609800.tif 000004
【図３】
0006609800.tif 000005
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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