(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
植物栽培用の土壌に潅水を行う水供給装置と、
前記土壌への潅水を実施する時期および水量を前記水供給装置に指示する制御装置と、
前記土壌の土壌水分を計測する計測装置とを備え、
前記制御装置は、
前記計測装置が計測した前記土壌水分の現在値に対して前記土壌水分を所定の目標値にするために必要な水量を定める決定部と、
前記現在値および前記目標値の組み合わせを前記土壌に供給する水量に対応付けた換算テーブルを格納している記憶部と、
前記決定部が定めた水量で前記土壌に潅水を実施するように前記水供給装置に指示する指示部と、
少なくとも前記計測装置が計測した前記現在値を含む第１情報を受け取り、前記第１情報を前記決定部に引き渡すインターフェイス部とを備えており、
前記決定部は、
前記計測装置が計測した前記現在値を前記換算テーブルに照合することにより前記土壌に供給する水量を定めるように構成されている
ことを特徴とする潅水システム。
【請求項２】
前記インターフェイス部は、前記第１情報を操作装置から受け取るように構成され、
前記操作装置は、
前記現在値と前記目標値との組み合わせが選択可能となるように構成された選択部を備え、
前記第１情報は、前記選択部で選択された前記現在値と前記目標値との組み合わせである
請求項１記載の潅水システム。
【請求項３】
前記インターフェイス部は、第２情報を操作装置から受け取るように構成され、
前記操作装置は、
前記土壌に対して実施する潅水の水量が入力される第１入力部と、
前記第１入力部に入力された水量で潅水が実施されるように前記指示部に対して潅水開始の指示を行う第２入力部とを備えており、
前記第２情報は、前記第１入力部に入力された前記水量と前記第２入力部に入力された潅水開始の指示とである
請求項１又は２記載の潅水システム。
【請求項４】
前記第１入力部は、
１回の栽培期間において前記土壌に複数回の潅水が実施されるように、前記複数回の潅水を実施する時期および水量が入力されるように構成されている
請求項３記載の潅水システム。
【請求項５】
前記制御装置は、
前記換算テーブルにおいて前記現在値および前記目標値の組み合わせに対応付ける水量を、前記第２情報に基づいて調整する修正部をさらに備えている
請求項３又は４記載の潅水システム。
【請求項６】
前記修正部は、
１回の栽培期間で前記土壌に潅水を実施する直前の前記現在値と、前記栽培期間において前記第１入力部に入力された水量とに基づいて、次の栽培期間に用いる前記換算テーブルにおける水量を調整する
請求項５記載の潅水システム。
【請求項７】
前記インターフェイス部は、
前記計測装置が計測した前記土壌水分の現在値を前記計測装置から受け取り、
前記決定部は、
前記インターフェイス部から受け取った前記現在値と、あらかじめ定められている前記目標値とに基づいて、前記土壌に供給する水量を定める
請求項１記載の潅水システム。
【請求項８】
前記換算テーブルにおいて、前記現在値および前記目標値の組み合わせと前記水量との初期の対応関係は、前記土壌の水分特性曲線に基づいて定められている
請求項１〜７のいずれか１項に記載の潅水システム。
【請求項９】
前記計測装置は、テンシオメータである請求項１〜８のいずれか１項に記載の潅水システム。
【請求項１０】
植物栽培用の土壌への潅水を実施する時期および水量を水供給装置に指示する制御装置であって、
計測装置が計測した前記土壌の土壌水分の現在値に対して前記土壌水分を所定の目標値にするために必要な水量を定める決定部と、
前記現在値および前記目標値の組み合わせを前記土壌に供給する水量に対応付けた換算テーブルを格納している記憶部と、
前記決定部が定めた水量で前記土壌に潅水を実施するように前記水供給装置に指示する指示部と、
少なくとも前記計測装置が計測した前記現在値を含む第１情報を受け取り、前記第１情報を前記決定部に引き渡すインターフェイス部とを備えており、
前記決定部は、
前記計測装置が計測した前記現在値を前記換算テーブルに照合することにより前記土壌に供給する水量を定めるように構成されている
ことを特徴とする潅水システムの制御装置。
【請求項１１】
光透過性の被覆体をフレームが支持する外殻と、
請求項１〜９のいずれか１項に記載の潅水システムとを備える
ことを特徴とする農業用ハウス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、潅水システム、潅水システムの制御装置、農業用ハウスに関する。より詳しくは、本発明は、植物を栽培する圃場への潅水を実施する際の水分量を制御するための潅水システム、潅水システムの制御装置、潅水システムを備える農業用ハウスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、作物の育成期間中における潅水量を計画する技術が提案されている。たとえば、特許文献１には、育成する作物への潅水量を、記憶された生育データと、入力された作型および仕立数に関する情報とに基づいて取得する技術が提案されている。また、生育データは、生育ステージに要する期間（開花間隔日数など）に関するデータであり、過去数年あるいは十数年にわたる生育実態から得られた定量的なデータであることが、特許文献１に記載されている。さらに、特許文献１には、環境条件によって区分けした各地域ごとに生育データが用意されることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２７８５３５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、植物栽培用の土壌が異なれば、土壌の保水力が異なることがある。潅水量が同じであっても土壌の保水力が異なると、収穫時の植物の状態が異なる場合がある。特許文献１では、土壌を培地としているが、土壌の保水力を考慮せずに潅水量が定められている。
【０００５】
本発明は、土壌の保水力に着目して潅水を実施する水量を簡単に定めることが可能になる潅水システムを提供することを目的とする。さらに、本発明は、この潅水システムの制御装置、およびこの潅水システムを備えた農業用ハウス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】
本発明に係る潅水システムは、水供給装置と制御装置と計測装置とを備える。前記水供給装置は、植物栽培用の土壌に潅水を行う。前記制御装置は、前記土壌への潅水を実施する時期および水量を前記水供給装置に指示する。前記計測装置は、前記土壌の土壌水分を計測する。さらに、前記制御装置は、決定部と記憶部と指示部とインターフェイス部とを備える。前記決定部は、前記計測装置が計測した前記土壌水分の現在値に対して前記土壌水分を所定の目標値にするために必要な水量を定める。前記記憶部は、前記現在値および前記目標値の組み合わせを前記土壌に供給する水量に対応付けた換算テーブルを格納している。前記指示部は、前記決定部が定めた水量で前記土壌に潅水を実施するように前記水供給装置に指示する。前記インターフェイス部は、少なくとも前記計測装置が計測した前記現在値を含む第１情報を受け取り、前記第１情報を前記決定部に引き渡す。前記決定部は、前記計測装置が計測した前記現在値を前記換算テーブルに照合することにより前記土壌に供給する水量を定めるように構成されている。
【０００７】
本発明に係る潅水システムの制御装置は、植物栽培用の土壌への潅水を実施する時期および水量を水供給装置に指示するように構成されている。この制御装置は、決定部と記憶部と指示部とインターフェイス部とを備える。前記決定部は、計測装置が計測した前記土
壌の土壌水分の現在値に対して前記土壌水分を所定の目標値にするために必要な水量を定める。前記記憶部は、前記現在値および前記目標値の組み合わせを前記土壌に供給する水量に対応付けた換算テーブルを格納している。前記指示部は、前記決定部が定めた水量で前記土壌に潅水を実施するように前記水供給装置に指示する。前記インターフェイス部は、少なくとも前記計測装置が計測した前記現在値を含む第１情報を受け取り、前記第１情報を前記決定部に引き渡す。前記決定部は、前記計測装置が計測した前記現在値を前記換算テーブルに照合することにより前記土壌に供給する水量を定めるように構成されている。
【０００８】
本発明に係る農業用ハウスは、光透過性の被覆体をフレームが支持する外殻と、潅水システムとを備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の構成によれば、土壌の保水力に着目して潅水を実施する水量を簡単に定めることが可能になるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は実施形態に係る潅水システムを示すブロック構成図である。
【図２】図２は実施形態に係る潅水システムで水量を調節する過程の一例を示すグラフである。
【図３】図３は実施形態において操作装置の画面の一例を示す正面図である。
【図４】図４は実施形態において植物の生育ステージと潅水のタイミングとの関係を示す図である。
【図５】図５は実施形態において初期潅水の水量とタイミングを指定する操作装置の画面の例を示す正面図である。
【図６】図６は実施形態において追加潅水の水量とタイミングを指定する操作装置の画面の例を示す正面図である。
【図７】図７は実施形態に係る農業用ハウスの例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に説明する潅水システムは、主として農業用ハウスでの使用を想定している。ただし、農業用ハウスでの使用は必須ではなく、以下に説明する潅水システムは、袋培地栽培のような隔離栽培に使用可能であり、条件によっては露地栽培でも使用可能である。以下の説明において、植物栽培用の「土壌」が意味する範囲は、圃場の土壌だけではなく、隔離栽培を行う場合の隔離培地も含んでいる。したがって、ここでの土壌は、自然界に存在する土だけではなく、人工的に製造された培地を概念に含む。なお、以下では、農業用ハウスに囲まれた圃場の土壌を植物栽培用の土壌の例とする。
【００１２】
農業用ハウスで栽培する植物は、葉菜類、果菜類、豆類、果物、花卉などから選択可能である。葉菜類は、ホウレンソウ、コマツナ、レタス、キャベツ、ハクサイなどを代表とする。また、果菜類は、トマト、キュウリ、ナスなどを代表とする。以下に説明する例では、栽培する植物としてホウレンソウを想定している。
【００１３】
図１に示すように、潅水システム１０は、水供給装置１１と制御装置１２と計測装置１３とを備える。図１に示している操作装置１４は、制御装置１２と一体に設けられる構成と、制御装置１２とは別体として設けられる構成とがある。操作装置１４は、情報を表示する表示器１４１と、ユーザの操作を受け付ける操作器１４２とを備える。表示器１４１は液晶表示器、またはＯＬＥＤ（Organic Light-Emitting Diode）ディスプレイ（いわゆる有機ＥＬディスプレイ）のようなフラットパネルディスプレイで構成される。また、操作器１４２は、表示器１４１の画面に重ねたタッチパネル、あるいは表示器１４１の周辺に配置されるスイッチで構成される。
【００１４】
操作装置１４が制御装置１２とは別体として設けられる構成には、操作装置１４が潅水システム１０の専用装置である構成と、操作装置１４が汎用のパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末などから選択される構成とがある。操作装置１４がパーソナルコンピュータ、スマートフォン、タブレット端末などから選択される場合、アプリケーションプログラム（いわゆるアプリ）が必要である。また、操作装置１４がパーソナルコンピュータである場合、パーソナルコンピュータがアプリケーションプログラムを実行する構成のほか、制御装置１２をコンピュータサーバとし、パーソナルコンピュータをクライアントとする構成であってもよい。さらには、制御装置１２と操作装置１４とがインターネットまたは移動体通信網のような電気通信回線を通じて通信する構成を採用することも可能である。
【００１５】
計測装置１３は、土壌水分を計測する装置であり、土壌の誘電率を測定する技術、土壌の水ポテンシャルを計測する技術などが知られている。前者には、ＴＤＲ（Time Domain Reflectometry）、ＦＤＲ（Frequency Domain Reflectometry）、ＡＤＲ（Amplitude Domain Reflectometry）などの技術が知られている。また、後者の技術を採用した土壌水分計としてテンシオメータが知られている。この構成例では、計測装置１３としてテンシオメータを用いるが、他の技術を用いて土壌水分を計測することを妨げない。テンシオメータは、土壌水分を局所的に計測することができるから、植物の根付近の土壌水分を計測する目的では、誘電率を測定する技術よりも優れている。
【００１６】
圃場に多数の植物が植えられる場合、圃場の複数箇所それぞれに計測装置１３が設置され、複数の計測装置１３それぞれで計測した土壌水分の代表値が土壌水分の値として用いられる。たとえば、圃場の土壌水分を５個の計測装置１３で計測する場合、圃場の中央部に１つの計測装置１３が配置され、圃場の周部の４箇所それぞれに計測装置１３が配置される場合がある。この場合、代表値として、５個の計測装置１３それぞれが計測した土壌水分の平均値を用いることが可能である。
【００１７】
また、圃場の中央部と圃場の周部とでは土壌水分の差が大きい可能性があるから、土壌水分の代表値として加重平均値を用いてもよい。あるいは、複数の計測装置１３がそれぞれ計測した土壌水分の最小値または最大値を代表値とすることも可能である。なお、計測装置１３の個数および配置は、圃場の面積および形状などに応じて適宜に定められる。
【００１８】
また、土壌が隔離培地である場合、複数の隔離培地が１箇所にまとめて配置されることが多いから、個々の隔離培地における土壌水分のばらつきは小さいと考えられる。したがって、複数の隔離培地が設けられている場合であっても、いずれか１つの隔離培地に計測装置１３が配置されていればよい。もちろん、多数の隔離培地が設けられている場合に、多数の隔離培地から選択した少数の隔離培地それぞれに計測装置１３が配置されていてもよい。このように複数の隔離培地それぞれに計測装置１３が配置される場合は、圃場の複数箇所それぞれに計測装置１３を配置した場合と同様に、複数の土壌水分の値から求めた代表値が土壌水分の値として用いられる。
【００１９】
水供給装置１１は、散水チューブに設けられた小孔から飛沫状の水を吐出させる散水、点滴チューブから水を土壌に滴下させる点滴潅水、土壌に埋めた多孔質チューブなどから水を土壌にしみ出させる地中潅水などから選択される方法で土壌への潅水を行う。以下では、散水チューブ、点滴チューブ、多孔質チューブを区別せずにチューブという。
【００２０】
どの方法を採用する場合でも、水供給装置１１は、一次水が供給されるチューブ１１０と、チューブ１１０への一次水の流量を制御する電磁弁あるいは電動弁のように電気信号での制御が可能なバルブ１１１とを備える。また、水供給装置１１は、チューブ１１０に供給した一次水の流量を監視する流量計１１２を備えることが望ましく、潅水の方法として散水を選択した場合は一次水を加圧するポンプ１１３を備えることが望ましい。一次水は、井戸水、水道水、雨水などから選択される。また、水供給装置１１は、必要に応じて一次水を貯水するタンクを備える。
【００２１】
制御装置１２は、土壌に供給する水量を定め、定めた水量が土壌に供給されるように水供給装置１１を制御する。ここに、土壌に供給する水量は、植物を栽培する圃場全体の土壌に供給する水量を意味している。制御装置１２は、定めた水量の一次水がチューブ１１０に供給されるようにバルブ１１１を制御する。チューブ１１０に供給する一次水の圧力が既知であれば、土壌に供給する水量はバルブ１１１の開度と時間とによって定まる。ただし、土壌に供給する水量を正確に制御するために、制御装置１２は、流量計１１２から得られる流量の情報を用いることが望ましい。すなわち、制御装置１２は、単位時間（たとえば、１秒）ごとの流量の積算値によってチューブ１１０に供給した水量を認識し、制御装置１２が定めた水量が土壌に供給されるように水供給装置１１を制御する。
【００２２】
制御装置１２は、水供給装置１１から土壌に供給する水量を定める決定部１２１を備える。決定部１２１は記憶部１２２に格納されている換算テーブルを用いて土壌に供給する水量を定め、定めた水量を指示部１２３に通知する。指示部１２３は、決定部１２１が定めた水量を土壌に供給するように水供給装置１１に指示を与える。決定部１２１は、計測装置１３が計測した土壌水分の値を取得するインターフェイス部１２４を備える。
【００２３】
計測装置１３が計測した土壌水分の値を、以下では「現在値」と呼ぶ。ここでは、インターフェイス部１２４が操作装置１４と通信可能に構成されている場合を想定する。すなわち、制御装置１２は、計測装置１３が計測した土壌水分の値を操作装置１４を通して受け取る。複数の計測装置１３が配置されている場合、インターフェイス部１２４は、土壌水分の代表値を現在値として受け取ればよい。
【００２４】
ここでは、計測装置１３がテンシオメータであって、土壌水分がｐＦ値で計測されている。決定部１２１は、計測装置１３が計測したｐＦ値の現在値を受け取ると、水供給装置１１から土壌に供給する水量、すなわち潅水の水量を定める。潅水の水量は、ｐＦ値の現在値に対して、土壌のｐＦ値を「目標値」にするために必要な水量である。目標値は、ユーザが定める場合と、あらかじめ定められている場合とがある。
【００２５】
決定部１２１は、計測装置１３が計測したｐＦ値の現在値を記憶部１２２に格納されている換算テーブルに照合することによって、土壌に供給する水量を定める。換算テーブルは、ｐＦ値の現在値とｐＦ値の目標値との組み合わせに対して、土壌に供給する水量を対応付けたデータ構造を有している。したがって、計測装置１３が計測したｐＦ値の現在値と、ｐＦ値の目標値とが換算テーブルに照合されると、換算テーブルから潅水の水量が求められる。
【００２６】
換算テーブルは、たとえば、表１のように構成されている。表１において、縦方向（行方向）に現在値として示されているｐＦ値と、横方向（列方向）に目標値として示されているｐＦ値とが交差する位置のマス目の値（＊＊で示している）が水量である。この換算テーブルを用いると、土壌水分の現在値に対して土壌水分を目標値に到達させるために必要な水量が求められる。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
表１における土壌水分の値はｐＦ値であり、数値が小さいほど土壌中の水分量が多いことを表している。一般的には、栽培中におけるｐＦ値が大きいほど、収穫物は硬くなり、植物の生育が遅くなり、成長のばらつきが大きくなる傾向がある。また、栽培中におけるｐＦ値が小さいほど土壌中での水分の移動度が大きくなり、窒素等の養分の流失が多くなる傾向がある。
【００２９】
表１のような換算テーブルにおいて、現在値と目標値とが交差する位置のマス目に入る水量の値は、土壌の性質だけでは決まらず、圃場の地下構造、土壌からの水分の蒸発、植物からの水分の蒸散などを考慮して作成される必要がある。しかしながら、土壌の性質を除いた情報は、圃場の環境、植物の種類などによって異なるから、植物を実際に栽培してみなければ得ることはできない。また、これらの情報は複合されており、容易には分離することができない。そのため、換算テーブルの内容は、潅水システム１０を運用するうちに修正できるように構成されている。
【００３０】
ただし、潅水システム１０の運用を開始する際にも換算テーブルは必要であるから、記憶部１２２に格納されている換算テーブルにおいて、現在値および目標値の組み合わせと水量との初期の対応関係は、土壌の水分特性曲線に基づいて定められる。土壌の水分特性曲線は、土壌のサンプルを用いて求めることができる。また、複数種類の典型的な土壌の水分特性曲線を制御装置１２に用意しておき、植物を栽培する圃場の土壌に対する簡単な検査を行って、圃場に応じた土壌の水分特性曲線を選択してもよい。
【００３１】
土壌の水分特性曲線は、土壌のポテンシャルと含水率との関係を表している。したがって、土壌の水分特性曲線が決まれば、ｐＦ値の現在値と目標値とを水分特性曲線に当て嵌めることによって、土壌水分を現在値から目標値にするための水量が定められる。たとえば、重力により作土の下に排除される重力水のみが作土から抜けるというモデルにより水量の理論値が求められる。また、圃場の地下構造が理想的であると想定して重力水の量が見積もられる。しかしながら、土壌の水分特性曲線には、地下構造は反映されておらず、圃場の地下構造は理想的であるとは限らないから、適正な水量を水分特性曲線だけで求めることはできない。
【００３２】
さらに詳しく説明する。いま、土壌が保水する水量をＡとし、重力水の水量をＢとし、潅水すべき水量をＸとすれば、Ｘ＝Ａ＋Ｂである。さらに、潅水後の一時点において土壌が保水している水量をＹとし、潅水から一時点までに植物から蒸散した水量をＣとし、潅水から一時点までに土壌から蒸発した水量をＤとすると、Ｙ＝Ａ−Ｃ−Ｄである。したがって、Ｘ＝Ｙ＋Ｂ＋Ｃ＋Ｄという関係が得られる。
【００３３】
このように、潅水すべき水量Ｘは、理想的には、一時点において土壌に残しておく水量Ｙと重力水の水量Ｂと一時点までに蒸散した水量Ｃおよび蒸発した水量Ｄとの和として求められる。しかし、潅水すべき水量Ｘを定めるために用いる上述の４種類の水量Ｙ、Ｂ、Ｃ、Ｄのうち、水分特性曲線で求めることができるのは、一時点において土壌に残しておく水量Ｙであって、他の３種類の水量Ｂ、Ｃ、Ｄは水分特性曲線から求めることはできない。
【００３４】
換算テーブルにおいて、ｐＦ値の現在値および目標値と水量との組み合わせは、理想的と考えられる地下構造を前提として、重力水の水量を求めているから、地下構造が異なれば圃場に供給すべき水量は変化する。重力水だけではなく、植物から蒸散する水量、圃場から蒸発する水量などの変化も換算テーブルに当て嵌める水量に影響を与える。したがって、換算テーブルに設定された現在値と目標値と水量との組み合わせは、圃場に応じて調整する必要がある。
【００３５】
たとえば、圃場の作土が深い場合に重力水として地下に抜ける水量は増加し、地下水位が高い場合あるいは圃場の地下に硬盤層が存在する場合には重力水として地下に抜ける水量は減少する。また、潅水を実施した水量に対する重力水の割合は、潅水時の水量により変化し、潅水を実施した水量が少ないほど重力水の割合が減少する可能性がある。潅水を実施した水量に対して植物から蒸散する水量の割合は、植物の地上部のサイズにより変化し、植物の地上部におけるサイズが大きいほど、潅水した水量に対して蒸発する水量の割合が増加する傾向がある。潅水を実施した水量に対して圃場から蒸発する水量の割合は、潅水を実施した水量により変化し、潅水を実施した水量が少ないほど、蒸発する水量の割合が減少する可能性がある。
【００３６】
このように、圃場への潅水後に土壌に適正な水量を残しておくために必要な水量は、圃場の地下構造、植物の地上部におけるサイズなどの様々な条件によって変化する。そのため、換算テーブルに設定されているデータは、すべての圃場に適用できるわけではなく、圃場に応じて修正する必要がある。
【００３７】
ｐＦ値の現在値および目標値と水量との組み合わせを圃場に適合させるには、圃場への潅水を複数回実施し、潅水後の土壌水分のｐＦ値に基づいて水量を調整する作業を繰り返し、目標値を達成できるように水量を定めることが望ましい。たとえば、図２に示す例では、４回の潅水を実施し、潅水のたびに水量を調整することによって、１回の潅水において圃場に供給する適正な水量を求めている。図２の横軸は植物の播種から収穫までの栽培期間を１回として、栽培の回数を表している。図２の縦軸は収穫時の土壌水分の量を表している。図２に示す例では、潅水前の土壌水分の値は一定値に定められており、潅水を実施するたびに水量が調整されることによって、最終的に圃場に適した水量が求められている。
【００３８】
ここでの１回の潅水の水量は、植物の播種から収穫までの１回の栽培期間に実施する潅水の総水量を意味している。言い換えると、１回の潅水の水量は、植物の１回の栽培期間において圃場に供給する総水量を意味している。なお、植物の１回の栽培期間には、複数回の潅水を行うことが多いから、ここでは、栽培期間を通じて行う潅水の回数が１回か複数回かにかかわらず、１回の栽培期間を通じた潅水を「全体潅水」と呼び、個々の潅水とは区別する。１回の栽培期間に１回だけ潅水を実施するときは、１回の潅水の水量が全体潅水の水量に一致し、１回の栽培期間に複数回の潅水を実施するときは、複数回の潅水それぞれの水量は全体潅水の水量より少ない。なお、１回の栽培期間は、植物の種類によっては、播種から収穫までの期間ではなく、定植から収穫までの期間である。
【００３９】
上述したように、水分特性曲線に基づいて理想的な地下構造を想定して求めた水量は、実際の土壌には適合しない場合がある。つまり、土壌水分の現在値に対して、理想的な地下構造を想定して定めた水量を供給しても、潅水後における土壌水分と目標値とに大きな相違が生じる可能性がある。そこで、土壌水分が目標値になるように換算テーブルの水量が調整される。ここに、計測装置１３は土壌水分をｐＦ値で計測しているから、ユーザは土壌水分をｐＦ値で認識する。水量の調整には、潅水システム１０の運用中に計測装置１３が計測したｐＦ値を換算テーブルに反映させる。そのため、制御装置１２は、換算テーブルにおいてｐＦ値の現在値と目標値との組み合わせに対応する水量を調節する修正部１２５を備える。修正部１２５は、計測装置１３が計測した土壌のｐＦ値を操作装置１４から入力情報として受け取り、換算テーブルの水量に反映させる。
【００４０】
具体的には以下に説明するような作業を行うことによって、換算テーブルの内容が修正される。換算テーブルの内容は、ｐＦ値の現在値と目標値との組み合わせに対応付ける水量が最終的に決定された後に修正部１２５が修正する。
【００４１】
図２に示す例では、植物の収穫時における土壌のｐＦ値が、定めた値になるように潅水時の水量を求める過程を示している。ここでは、栽培する植物に応じた収穫時の望ましいｐＦ値を満足するように、全体潅水の水量を求めている。収穫時の望ましいｐＦ値は、植物の栽培を行う作業者の経験などに基づいて定められる。たとえば、収穫時の望ましいｐＦ値は２．５に定められる。植物の種類にもよるが、収穫時のｐＦ値は、収穫する植物の硬さ、味などに影響することが知られている。植物がホウレンソウである場合、収穫時におけるｐＦ値が大きい値ほど硬くなる。
【００４２】
図２に示す例では、１回目の栽培期間には圃場に供給する水量を定めるｐＦ値の目標値として１．０が選択されている。これは、例として示している圃場の理想的なモデルを想定すると、収穫時における土壌のｐＦ値を２．５とするように潅水を実施した場合のｐＦ値が１．０に定められるからである。すなわち、１回目の栽培期間におけるｐＦ値の目標値は１．０が選択される。ここに、ｐＦ値の目標値は、１回の潅水を実施した直後のｐＦ値を意味している。
【００４３】
図２の例では、１回目の栽培期間において選択した目標値に対して収穫時のｐＦ値が、約２．０であり、２．５よりも小さい値であったことを示している。つまり、潅水を行った土壌の保水力が標準的な圃場よりも大きいために、収穫時に計測装置１３で計測したｐＦ値では、供給した水量が過剰であったことを示している。なお、図２には植物の収穫時において達成しようとする土壌水分が、範囲Ｄ１で示されている。すなわち、この範囲Ｄ１の土壌水分が、ｐＦ値の２．５に相当している。
【００４４】
１回目の栽培期間では、収穫時における土壌水分が過剰であったことから、圃場に供給する水量を減らすために、２回目の栽培期間では、ｐＦ値の目標値として１．３が選択されている。２回目の栽培期間におけるｐＦ値の目標値は、１回目の栽培期間における収穫時のｐＦ値である２．０と、理想とするｐＦ値である２．５との差に基づいて定められている。たとえば、潅水を行う作業者は、圃場の規模と収穫時のｐＦ値とに基づいて、１回目の栽培期間における全体潅水の水量に３０００［Ｌ］の過剰があったと見積もる。したがって、作業者は、２回目の栽培期間には、水量を３０００［Ｌ］だけ低減させるために、ｐＦ値の目標値を１．０から１．３に変更すればよいと推定している。なお、［Ｌ］はリットルを表す。
【００４５】
図２に示している例では、２回目の栽培期間では、収穫時における土壌水分が不足し、収穫時の土壌水分が範囲Ｄ１よりも下がっている。ここでも、１回目の栽培期間と同様であり、収穫時のｐＦ値である約２．８と、理想とするｐＦ値である２．５との差に基づいて２回目の全体潅水の水量に１５００［Ｌ］の不足があったと見積もっており、水量を１５００［Ｌ］だけ増加させるために、３回目の潅水では、ｐＦ値の目標値を１．３から１．１に変更すればよいと推定している。同様にして、３回目の潅水は５００［Ｌ］の過剰と見積もっており、４回目の潅水の際には、ｐＦ値の目標値を１．１から１．２に変更すればよいと推定している。そして、４回目の潅水によって、収穫時の土壌水分が、ｐＦ値で２．５に相当する範囲Ｄ１に収まっている。すなわち、４回の栽培期間において潅水を行う水量を調整することによって、植物の収穫時における土壌水分に過不足がなくなっている。
【００４６】
上述のように、収穫時における理想のｐＦ値と収穫時に計測されたｐＦ値とに基づいて潅水を実施する際の水量を調整することによって潅水時の水量の過不足が解消される。したがって、ユーザは、最後に実施した潅水の際に選択したｐＦ値の目標値に相当する水量が潅水の水量に反映されるように、操作装置１４を通して換算テーブルの修正を指示すればよい。すなわち、修正前の換算テーブルにおいてｐＦ値の目標値が１．２であるマス目に対応付けられていた水量が、修正後の換算テーブルではｐＦ値の目標値が１．０であるマス目に対応付けられるように修正される。修正部１２５は、この修正に伴って他のマス目の水量も修正する。修正部１２５は、水量の修正の際には、土壌の水分特性曲線を考慮して、ｐＦ値に応じた修正を行う。
【００４７】
図２に示す動作は一例であり、調整する水量は圃場の大きさなどによって変化する。調整する水量は、潅水を実施する時間間隔、潅水を実施する期間の平均気温などによっても変化する可能性がある。したがって、圃場に応じて調整する水量は変化するが、どのような圃場であっても、複数回の潅水を行う間にｐＦ値の目標値に応じた水量の過剰と不足との程度を評価することにより、水量を適正な範囲に絞り込むことが可能である。上述した例では、４回の栽培期間で過不足のない水量が求められているが、過不足のない水量は、４回より少ない栽培期間で求められることがあり、５回以上の栽培期間で求められることもある。なお、圃場は農業用ハウスに囲まれているから、栽培期間が異なっても植物を栽培する環境は実質的に等しくなるように調整されており、土壌の粒径組成および土壌の腐食率についても栽培期間ごとの変動は無視できる程度に小さいとみなしている。
【００４８】
上述したように、複数回の潅水を行う間に、１回の栽培期間における水量を調節することによって、圃場に適した水量を定めることができる。このようにして定めた水量が換算テーブルに反映されていると、ｐＦ値の現在値および目標値の組み合わせに対応した水量の選択が容易になる。すなわち、計測装置１３が計測したｐＦ値の現在値と、潅水によって達成すべきｐＦ値の目標値とが決まると、決定部１２１は換算テーブルに照合するだけで圃場に適した水量を定めることが可能になる。
【００４９】
ところで、図３に示すように、操作装置１４が備える表示器１４１の画面には、表１に示した換算テーブルの内容を反映した表示を行うことが望ましい。操作器１４２は、表示器１４１に表示された複数のマス目それぞれに対応する部位を操作釦として機能させる。操作器１４２に設けられたいずれかの操作釦が操作されると、インターフェイス部１２４は、操作釦の位置に応じたｐＦ値の現在値と目標値との組み合わせを入力情報として受け取る。すなわち、この構成例では、計測装置１３が計測した土壌水分の値は、操作装置１４からインターフェイス部１２４が受け取る。ここに、「操作釦を操作する」とは、操作釦に触れること、あるいは操作釦に圧力を作用させることを意味する。
【００５０】
上述のように、操作装置１４は、ｐＦ値の現在値と目標値との組み合わせが操作釦によって選択可能となるように構成された選択部１４３として機能する。選択部１４３における複数の操作釦のいずれかが操作されると、インターフェイス部１２４は、操作された操作釦に応じた入力情報を操作装置１４から受け取る。この場合の入力情報は、計測装置１３が計測したｐＦ値の現在値と、ｐＦ値の目標値との組み合わせである。
【００５１】
決定部１２１は、インターフェイス部１２４を通してｐＦ値の現在値と目標値との組み合わせを入力情報として受け取ると、受け取った現在値および目標値を記憶部１２２に格納された換算テーブルと照合して水量を定める。決定部１２１が定めた水量は指示部１２３に通知され、指示部１２３は決定部１２１が定めた水量で潅水が実施されるように水供給装置１１に指示を与える。
【００５２】
上述した構成例では、ｐＦ値の現在値とｐＦ値の目標値との組み合わせに対して操作釦が割り当てられている。したがって、ユーザは、計測装置１３が計測したｐＦ値に応じて潅水を開始するタイミングを決め、潅水によって達成しようとするｐＦ値の目標値を決めれば、操作釦を操作するだけで、適正な水量を土壌に供給することができる。
【００５３】
ところで、潅水を実施する際の水量は季節によって変化させることが望ましい。たとえば、潅水の水量は、冬季では夏季に比べて少ないほうが望ましい。これは、冬季は夏季に比べて気温が低いために、土壌からの水分の蒸発が少なく、また植物の蒸散作用が小さいからである。したがって、季節に応じた操作釦が設けられていれば、ユーザは季節に応じた操作釦を操作するだけで、潅水の水量を適切に選択することが可能になる。
【００５４】
一例として、季節に応じたｐＦ値は、表２のように定められる。表２のうち「目標値」は、表１の目標値と同様に達成すべきｐＦ値であり、「潅水前値」は、水の供給を開始すべき潅水前の土壌水分を表すｐＦ値である。すなわち、表１に示す換算テーブルにおける特定のマス目を季節に対応付け、季節に対応付けた４つのマス目に関する情報を抽出することによって表２が作成されている。
【００５５】
【表２】
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【００５６】
上述のように４つの季節にマス目を対応付ける場合には、表示器１４１に４つの対象要素のみを表示することが可能である。すなわち、表２の内容に従って、４つの操作釦のみを備えた選択部１４３が操作装置１４に設けられると、４つの季節に応じた潅水の水量を選択することが可能である。ただし、潅水の水量には気象条件などによるばらつきが生じる。
【００５７】
そこで、図３に示した操作装置１４の画面と同様に、換算テーブルの内容が反映されたマス目を表示器１４１に表示した上で、マス目の一部に季節を表す表記を行ってもよい。すなわち、選択部１４３は、マス目に対応する操作釦の操作によって表２に示した潅水の実施を行うように構成される。このように、選択部１４３が季節を選択する操作釦だけではなく、他の操作釦も備えていれば、ユーザの判断による水量の調節が可能になる。以下では、表１の内容を反映させたマス目が表示された状態で、季節を表す表記がなされたマス目を「対象要素」と呼ぶ。
【００５８】
対象要素は、季節を表す文字が表記され、さらに、マス目を囲む線の種類、マス目を囲む線の色、マス目の中の色、マス目の中の模様などから選択される視覚情報によって、他のマス目と区別される。通常は、対象要素ではないマス目に対応した操作釦の操作が禁止され、所定の操作が行われると対象要素ではないマス目に対応した操作釦の操作が許可される構成であってもよい。
【００５９】
いま、季節が秋であると仮定する。この場合、計測装置１３で計測されたｐＦ値が、秋に対応する対象要素に対応した現在値であるときに、秋に対応する対象要素の操作釦が操作されると、決定部１２１は、操作釦に対応した水量を換算テーブルから抽出する。表２によれば、秋に対応するマス目は表１における第５行第４列のマス目に対応するから、計測装置１３で計測されたｐＦ値が５行目の「２．０」である場合に、秋に対応する操作釦を操作すると、ｐＦ値が４列目の「１．０」になる水量が抽出される。
【００６０】
上述した動作では、植物の栽培期間における潅水の水量が定められる。ところで、上述したように、植物の収穫時におけるｐＦ値は、収穫する植物の硬さ、味などに影響する。したがって、潅水の水量だけではなく、潅水のタイミングを定める必要がある。さらには、植物の栽培期間において、潅水は１回だけではなく、潅水が複数回に分けて行われることが望ましい場合もある。
【００６１】
植物の１回の栽培期間に複数回の潅水を行う例を図４に示す。図４に示す例は、栽培する植物としてホウレンソウを想定している。ホウレンソウの栽培期間は、図４に示す例では、ホウレンソウの生育ステージにより、１期Ｓ１から４期Ｓ４までの４つの期間に区分されている。ここでは、１期Ｓ１は、起耕された圃場への播種直後から２枚の子葉が生じるまでの期間であり、２期Ｓ２は、２枚の子葉が生じてから４枚の本葉が生じるまでの期間である。また、３期Ｓ３は、４枚の本葉が生じてから草丈が２０［ｃｍ］になるまでの期間であり、４期Ｓ４は、草丈が２０［ｃｍ］になってから収穫までの期間である。圃場では複数の個体が栽培されるから、生育ステージは、圃場で栽培される植物の個体の８０％程度の状態を目安にして判断される。
【００６２】
潅水を実施する生育ステージは、図４に示す例では、１期Ｓ１と３期Ｓ３とである。１期Ｓ１には複数回の潅水が実施され、３期Ｓ３には１回だけ潅水が実施されている。２期Ｓ２あるいは４期Ｓ４に潅水を行うことが禁止されているわけではなく、２期Ｓ２または４期Ｓ４に潅水を実施する場合もある。
【００６３】
全体潅水の水量は、植物の１回の栽培期間に実施される潅水の水量の合計である。上述した換算テーブルは、全体潅水の水量を求めるために用いられる。たとえば、図４に示した例では、全体潅水の水量は、１期Ｓ１と３期Ｓ３とに実施される潅水の水量を合計した値である。以下では、１期Ｓ１に実施する潅水を「初期潅水」と言い、１期Ｓ１を除く時期の潅水を「追加潅水」と言う。
【００６４】
すなわち、全体潅水は、初期潅水と追加潅水とに分けられることがある。さらに、初期潅水と追加潅水との少なくとも一方について、複数回の潅水が実施されることがある。そのため、１回の栽培期間における全体潅水の水量を定めても、複数回に分けて実施される潅水の１回当たりの水量、潅水が実施されるタイミングなどが異なっていると、収穫時の土壌の水分量に相違が生じる可能性がある。
【００６５】
初期潅水は、播種後に１期Ｓ１の中で実施される潅水であり、１日だけ潅水が実施されることがあるが、複数日にわたって潅水が実施されることが多い。初期潅水は、たとえば６日間にわたって実施される場合がある。初期潅水において圃場に供給される水量が、仮に１００００［Ｌ］であるとすれば、たとえば、１日目に５０００［Ｌ］が割り当てられ、２日目から６日目にそれぞれ１０００［Ｌ］が割り当てられる。もちろん、この配分の仕方は一例である。たとえば、初期潅水が５日間で実施され、各日に圃場に供給される水量が等量であってもよい。この場合、初期潅水で圃場に供給される水量が、１００００［Ｌ］であれば、１日目から５日目までの毎日の潅水の水量は２０００［Ｌ］が割り当てられる。また、初期潅水において、１日目から３日目までの毎日の潅水の水量を３０００［Ｌ］とし、４日目に１０００［Ｌ］の潅水を行うようにして、１００００［Ｌ］の水量を分割してもよい。
【００６６】
要するに、初期潅水を行う日数、日々の水量は、適宜に定められる。日々に分割した水量は毎日続けて潅水されるとは限らない。初期潅水を複数回に分けて行う場合、適宜の日数を空けて分割した水量での潅水を行うことも可能である。さらに、初期潅水だけではなく、追加潅水も複数回に分割して行うことが可能である。
【００６７】
追加潅水は、通常は図４のように、３期Ｓ３に実施される。ただし、３期Ｓ３に加えて、２期Ｓ２あるいは４期Ｓ４にも追加潅水が実施されることがある。追加潅水が実施されるのは、植物の収穫までの期間に土壌の水分に不足が生じた場合であって、土壌の水分に不足がなければ、追加潅水を実施しなくてもよい。
【００６８】
以上のように、１回の栽培期間において複数回の潅水が実施される場合、ｐＦ値の現在値および目標値に対して全体潅水の水量だけではなく、個々の潅水のタイミング、個々の潅水を実施するときの水量などの情報を対応付ける必要がある。そのため、制御装置１２は、初期潅水および追加潅水の水量を調整する修正部１２５を備えている。修正部１２５は、インターフェイス部１２４への入力情報を用いて初期潅水および全体潅水の水量を調整する。入力情報は、操作装置１４の表示器１４１および操作器１４２を通してインターフェイス部１２４に入力される。
【００６９】
操作装置１４には、初期潅水の水量を調整する場合と、追加潅水の水量を調整する場合とでは、異なる内容の画面が表示される。操作装置１４は、制御装置１２から指示を受けて、初期潅水の水量を調整する画面と、追加潅水の水量を調整する画面とを選択して表示する。
【００７０】
初期潅水の水量を調整する画面には、図５に示すように、第１入力部１４４と第２入力部１４５とが設けられる。第１入力部１４４は、初期潅水で実施される潅水の水量が入力可能となるように構成される。詳述しないが、操作装置１４では、初期潅水が終了するまでの日数が指定可能である。そして、第１入力部１４４では、指定された日数について１日ごとの潅水の水量が入力され、潅水を実施する時刻が入力される。
【００７１】
図５に示す構成例は、初期潅水において７日目までに潅水を終了するように指定された例である。日は、播種を行った日を１日目とし、以後は播種からの経過日数で日を指定している。この例の第１入力部１４４は、初期潅水が終了するまでの日数分の複数個（ここでは、７個）のフィールドＦ１１を備え、フィールドＦ１１には該当する日に潅水を実施する水量が入力される。この例では、初期潅水として最大で７回の潅水を実施することが可能であるが、該当する日の水量として「０」が入力される日があってもよい。つまり、最大では７回の潅水が可能であるが、潅水を行わない日を含んでいてもよい。
【００７２】
また、図５に示す例では、潅水を開始する時刻は毎回共通であって、第１入力部１４４は、時刻（時と分）を入力する１つのフィールドＦ１２を備える。すなわち、制御装置１２は、播種から７日目までの期間において、潅水の水量として０［Ｌ］ではない値がフィールドＦ１１に入力されている日には、フィールドＦ１２に入力された時刻になると、水供給装置１１に潅水を指示する。制御装置１２は、上述した動作を可能にするために、日時を計時する時計部１２６を備える。
【００７３】
ところで、制御装置１２では、いつ播種が実施されたかを自動的に認識することはできないから、播種を行った時点で潅水を開始するようにユーザが指示する必要がある。そのため、図５に示すように、操作装置１４に設けられる第２入力部１４５は、「実施」と表記された操作釦Ｂ１１と、「停止」と表記された操作釦Ｂ１２とを備える。操作釦Ｂ１１は第１入力部１４４で設定した条件での潅水を実施する際に操作され、操作釦Ｂ１２は潅水の停止を指示する際に操作される。第２入力部１４５は、第１入力部１４４に入力された水量で潅水が実施されるように指示部１２３に対して潅水開始の指示を行う。
【００７４】
操作釦Ｂ１２は、水供給装置１１から土壌に対して水を供給しているときに操作されると、水供給装置１１の運転を停止させ、その後の初期潅水を中止させる。また、操作釦Ｂ１２は、水供給装置１１から土壌に対して水を供給していないときに操作されると、以後の初期潅水を中止させる。操作釦Ｂ１２により初期潅水を中止した場合でも、操作釦Ｂ１１を操作すると、操作釦Ｂ１１が操作された停止時点からの潅水が再開される。なお、初期潅水を停止させる操作は、何らかの異常が生じた場合に行われる。この場合に初期潅水を停止させる時間は長くとも１時間程度である。したがって、初期潅水を再開する時点までの土壌水分の変化は無視できる。
【００７５】
詳述はしないが、操作装置１４において、初期潅水について条件を設定する画面には、フィールドＦ１１に入力した水量の総和、初期潅水を実施した日数などの情報も表示される。初期潅水において１回だけ潅水が実施される場合には、設定される１回の水量は初期潅水における合計の水量と一致する。また、初期潅水において複数回の潅水が実施される場合には、複数回の潅水における水量の合計が、初期潅水において供給される水量に一致する。なお、初期潅水において複数回の潅水を実施する場合、複数回の潅水において開始時刻は同じであることが望ましいが、開始時刻を異ならせてもよい。
【００７６】
ここで、図２を参照して説明したように、収穫時に達成しようとするｐＦ値が定められている場合を想定する。収穫時に達成しようとするｐＦ値が、たとえば２．５であるとすれば、初期潅水から収穫までの期間に、ｐＦ値が２．５を超えないように追加潅水を適宜に行うことが望ましい。したがって、土壌の水分特性曲線に応じて図４のように追加潅水が行われる。言い換えると、図４に示した例で３期に追加潅水を実施しているのは、２期の終了時点で潅水を必要とする程度に土壌水分が減っていることを意味している。
【００７７】
図４の例のように潅水を実施する場合に、生育ステージの１期および２期にはｐＦ値を２．３未満に維持し、３期および４期にはｐＦ値を２．５以下に維持するように、追加潅水を行うことが考えられる。また、初期潅水および追加潅水それぞれについて、実施直後のｐＦ値の目標値を異ならせることが可能であるが、ここでは、ｐＦ値の目標値を等しく設定し、仮にｐＦ値が閾値に達したときには追加潅水を緊急で行うように作業手順を定めている。初期潅水および追加潅水を実施した直後のｐＦ値の目標値は、たとえば図２の潅水時のｐＦ値のように定められる。
【００７８】
追加潅水の水量を調整する画面には、図６に示すように、第１入力部１４６と第２入力部１４７とが設けられる。第１入力部１４６は、第１入力部１４４と同様に、潅水の水量が入力可能となるように構成される。また、第２入力部１４７は、第２入力部１４５と同様に、第１入力部１４６に入力された水量で潅水が実施されるように指示部１２３に対して潅水開始の指示を行う。
【００７９】
第１入力部１４６は、追加潅水を実施する際の水量を選択するための複数個の選択釦Ｂ２１を備える。選択釦Ｂ２１で選択される水量は、選択釦Ｂ２１の操作ごとに加算され、画面内のフィールドＦ２１に総和が示される。操作装置１４の画面に配置された複数の操作釦Ｂ２１のうちの１つは、潅水の水量を減らすために負数の選択が可能である。また、図６に示す画面には、追加潅水を開始した後に水供給装置１１から供給された水量を表示するフィールドＦ２２も設けられている。
【００８０】
第２入力部１４７は、追加潅水の実施を水供給装置１１にただちに指示するための「即時実施」と表記された操作釦Ｂ２２と、水供給装置１１に停止を指示して水供給装置１１からの水の供給を停止させる「潅水停止」と表記された操作釦Ｂ２３とを備える。さらに、第２入力部１４７は、あらかじめ設定された時刻に追加潅水を開始する「タイマー実施」と表記された操作釦Ｂ２４も備える。
【００８１】
追加潅水の水量を定める複数の操作釦Ｂ２１は、５００［Ｌ］の単位で追加潅水の水量の増加を指示可能であり、かつ１００［Ｌ］の単位で追加潅水の水量の増加と減少とが指示可能である。追加潅水の水量は、５０００［Ｌ］程度の場合もあるから、５００［Ｌ］だけではなく、１０００［Ｌ］、２０００［Ｌ］、３０００［Ｌ］、５０００［Ｌ］、１００００［Ｌ］などの水量をそれぞれ対応付けた操作釦Ｂ２１が設けられている。フィールドＦ２１には、操作釦Ｂ２１の操作によって指定された水量の合計が表示される。たとえば、３０００［Ｌ］に対応した操作釦Ｂ２１と１０００［Ｌ］に対応した操作釦Ｂ２１とが続けて操作されると、フィールドＦ２１に追加潅水の水量として４０００［Ｌ］が表示される。
【００８２】
追加潅水を行う場合、１日に実施する潅水の水量について上限値を定めることが可能であり、追加潅水の水量の総量が１日の上限値を超える場合には、複数回の潅水が実施されるように自動的に分割される。追加潅水において複数回の潅水が実施される場合、潅水の時間間隔が日を単位として指定可能であることが望ましい。
【００８３】
たとえば、５０００［Ｌ］の追加潅水を行う場合であって、１日の水量の上限値が２０００［Ｌ］であれば、初回の潅水は２０００［Ｌ］、２回目の潅水は２０００［Ｌ］、３回目の潅水は１０００［Ｌ］というように３日に分けて潅水が実施される。なお、潅水は連続した３日で実施される必要はなく、たとえば１日置きの３日間（すなわち、合計５日間）であってもよい。
【００８４】
ユーザが土壌の状態に応じて操作装置１４を操作した場合、追加潅水の水量は記憶部１２２に記憶される。記憶部１２２には、初期潅水の水量も記憶されているから、初期潅水の水量と追加潅水の水量とを合算することによって、１回の栽培期間において実施した潅水の水量がわかる。上述のように、図３に示した操作装置１４の画面に対応する換算テーブルには、全体潅水の水量が設定される。すなわち、換算テーブルに設定される水量として、記憶部１２２には、図５に示した画面で設定された初期潅水の水量と、図６に示した画面で設定された追加潅水の水量との合計が記憶される。また、初期潅水あるいは追加潅水が複数日に分けて行われた場合に、記憶部１２２には日ごとの潅水の水量が実績として記憶される。
【００８５】
全体潅水の水量を定めるための初期潅水の水量および追加潅水の水量は、図２に示した例と同様の手順で調整される。すなわち、植物の収穫時における土壌の水分が過剰であれば、初期潅水と追加潅水との少なくとも一方の水量を減らし、植物の収穫時における土壌の水分が不足であれば、初期潅水と追加潅水との少なくとも一方の水量を増やす。調整する水量は、収穫時の土壌のｐＦ値に基づいて目安が得られる。すなわち、収穫時のｐＦ値と理想とするｐＦ値との差分が求められると、ｐＦ値の差分が補正量ΔＶに換算される。ここに、記憶部１２２は、ｐＦ値の差分を補正量ΔＶに換算するための換算テーブルを備えることが望ましい。また、収穫時のｐＦ値が理想とするｐＦ値よりも小さく土壌の水分が過剰であるときには補正量ΔＶが負の値になり、収穫時のｐＦ値が理想とするｐＦ値よりも大きいときには補正量ΔＶが正の値になるように、ｐＦ値の差分と補正量ΔＶとの関係が定められる。
【００８６】
上述した関係で収穫時のｐＦ値の差分が補正量ΔＶに換算されると、前回の栽培期間に選択されたｐＦ値の現在値およびｐＦ値の目標値に対応付けた水量に、収穫時のｐＦ値から求めた補正量を加算することによって潅水の水量が補正される。初期潅水に加えて追加潅水を行う場合には、初期潅水と追加潅水との両方に、補正量ΔＶが割り当てられる。
【００８７】
なお、表１に示した換算テーブルでは、ｐＦ値の間隔が０．５に設定されているが、換算テーブルにおけるｐＦ値の間隔は、計測装置１３が計測するｐＦ値の最小単位に応じて適宜に定めることが可能である。また、上述した構成例において、計測装置１３が制御装置１２に接続されていない場合、計測装置１３が測定したｐＦ値の現在値はユーザが操作装置１４を通して制御装置１２に入力する必要がある。したがって、計測装置１３がインターフェイス部１２４を通して制御装置１２と通信する構成を採用し、ｐＦ値の現在値を制御装置１２が自動的に取り込むように構成してもよい。計測装置１３が制御装置１２と通信し、かつ圃場に複数の計測装置１３が設けられている場合に、制御装置１２は、複数の計測装置１３から受け取ったｐＦ値に基づいて、圃場の土壌水分の代表値を計算するように構成されていてもよい。
【００８８】
また、上述した構成例では、全体潅水の水量が換算テーブルに設定されているが、初期潅水と追加潅水とのそれぞれに対応するように２つの換算テーブルを設けてもよい。この構成を採用する場合、図５に示した画面で設定される初期潅水の水量が一方の換算テーブルに設定され、図６に示した画面で設定される追加潅水の水量が他方の換算テーブルに設定される。また、初期潅水を行うか追加潅水を行うかに応じて操作装置１４を操作することにより、換算テーブルが選択される。
【００８９】
ところで、追加潅水を行うか否かを客観的に判断するには、計測装置１３が計測したｐＦ値を用いることが望ましい。すなわち、初期潅水の実施後にｐＦ値があらかじめ定めた値になると、追加潅水の実施を行うことが望ましい。計測装置１３が計測したｐＦ値があらかじめ定めた値になると追加潅水の実施を自動的に行うように構成されていれば、土壌水分が不足してから潅水を開始するのではなく、土壌水分に不足が生じないように潅水を実施することが可能になる。
【００９０】
潅水を開始する条件がｐＦ値の現在値で定められ、かつ潅水による土壌水分がｐＦ値の目標値で定められていれば、制御装置１２の決定部１２１は、ｐＦ値の現在値とｐＦ値の目標値との組み合わせに対する水量を自動的に定めることが可能である。すなわち、換算テーブルが圃場の特性に応じて適正に定められ、かつｐＦ値の現在値とｐＦ値の目標値とが定まっていれば、適正な水量で潅水を自動的に実施することが可能である。
【００９１】
初期潅水は、播種の直後にユーザが行うから、ｐＦ値に基づく潅水の自動化は不要であるが、追加潅水の際にはｐＦ値に基づいて潅水を行うと、経験を必要とせずに適正な潅水を行うことが可能になる。追加潅水を自動化する場合、制御装置１２は、操作装置１４を通して播種の時点を受け取り、制御装置１２に設けられている時計部１２６により播種からの経過日数を計時する。そして、時計部１２６により計時された日数が所定範囲である期間に、ｐＦ値の現在値が定められた値まで上昇すると、ｐＦ値の目標値に応じた水量で追加潅水を自動的に行うように、制御装置１２が水供給装置１１に指示を与える。追加潅水の際には、制御装置１２に設定された条件で複数回の潅水が行われることもある。
【００９２】
上述した制御装置１２は、マイコン（Microcontroller）を主なハードウェア要素として構成されている。マイコンは、プログラムに従って動作するプロセッサと、プロセッサを動作させるプログラムを格納するためのメモリおよび作業用のメモリとを備えた１チップのデバイスとして構成される。制御装置１２は、マイコンではなく、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＰＩＣ（Peripheral Interface Controller）などから選択されるデバイスで構成されていてもよい。あるいは、制御装置１２は、ＭＰＵ（Micro-Processing Unit）のようにプロセッサのみを備え、メモリを接続して用いられるデバイスで構成されていてもよい。時計部１２６は、たとえば、リアルタイムクロックによって実現される。なお、制御装置１２は、パーソナルコンピュータで構成されていてもよい。
【００９３】
プログラムは、メモリのうちのＲＯＭ（Read Only Memory）に格納された状態で提供されるほか、コンピュータで読取可能な光ディスクあるいは外部記憶装置のような記録媒体で提供される場合もある。また、インターネットのような電気通信回線を通してプログラムが提供されてもよい。記憶媒体または電気通信回線を通して提供されるプログラムは、書換可能な不揮発性のメモリに格納される。
【００９４】
なお、上述した構成例では、潅水システム１０が単独で動作する場合について説明したが、潅水システム１０を構成する制御装置１２は、複数の潅水システム１０で共用することが可能である。たとえば、水供給装置１１の動作を指示する指示部１２３を水供給装置１１に付加しておき、制御装置１２の残りの構成は指示部１２３と通信するサーバで構成してもよい。このような構成を採用すると、規模が同程度、かつ潅水システム１０が設置されている地域の環境がほぼ等しい場合であって、土壌の水分特性曲線もほぼ等しいとすれば、記憶部１２２に格納した情報を共用することが可能である。
【００９５】
上述した潅水システム１０は、水供給装置１１と制御装置１２と計測装置１３とを備える。水供給装置１１は、植物栽培用の土壌に潅水を行う。制御装置１２は、土壌への潅水を実施する時期および水量を水供給装置１１に指示する。計測装置１３は、土壌の土壌水分を計測する。制御装置１２は、決定部１２１と記憶部１２２と指示部１２３とインターフェイス部１２４とを備える。決定部１２１は、計測装置１３が計測した土壌水分の現在値に対して土壌水分を所定の目標値にするために必要な水量を定める。記憶部１２２は、現在値および目標値の組み合わせを土壌に供給する水量に対応付けた換算テーブルを格納している。指示部１２３は、決定部１２１が定めた水量で土壌に潅水を実施するように水供給装置１１に指示する。インターフェイス部１２４は、計測装置１３が計測した現在値を入力情報として受け取り、入力情報を決定部１２１に引き渡す。決定部１２１は、計測装置１３が計測した現在値を換算テーブルに照合することにより土壌に供給する水量を定めるように構成されている。
【００９６】
この構成によれば、計測装置１３が計測した土壌水分の現在値を、土壌水分の目標値に基づいて換算テーブルに照合するだけで、土壌に供給する水量を簡単に定めることができる。すなわち、計測装置１３が計測した土壌の保水力に着目して、潅水を実施する水量を簡単に定めることができる。
【００９７】
インターフェイス部１２４は、入力情報を操作装置１４から受け取るように構成されていることが望ましい。操作装置１４は、現在値と目標値との組み合わせが選択可能となるように構成された選択部１４３を備えることが望ましい。この場合、入力情報は、選択部１４３で選択された現在値と目標値との組み合わせであることが望ましい。
【００９８】
この構成によれば、操作装置１４が備える選択部１４３を用いて、ユーザが土壌水分の現在値と目標値との組み合わせを選択するだけで、潅水を実施する際の水量が定まる。すなわち、ユーザは土壌水分の目標値を定めていれば、計測装置１３で計測した土壌水分の現在値を知るだけで、土壌に適した水量での潅水を実施することが可能である。
【００９９】
また、操作装置１４は、第１入力部１４４、１４６と第２入力部１４５、１４７とを備えていてもよい。第１入力部１４４、１４６は、土壌に対して実施する潅水の水量が入力される。第２入力部１４５、１４７は、第１入力部１４４、１４６に入力された水量で潅水が実施されるように指示部１２３に対して潅水開始の指示を行う。この場合、入力情報は、第１入力部１４４、１４６に入力された水量と潅水開始の指示とであることが望ましい。
【０１００】
この構成によれば、潅水を行ったときに水量に不足があれば、水量の不足分を第１入力部１４４、１４６から入力し、追加して潅水を行うことにより水量の不足を解消することが可能である。また、潅水を行ったときに水量に過剰があれば、植物を次に栽培する際に、第１入力部１４４、１４６によって潅水を実施する水量を調節することによって、次の栽培時には水量の過剰を解消することが可能である。
【０１０１】
上述した構成において、第１入力部１４４、１４６は、１回の栽培期間において土壌に複数回の潅水が実施されるように、複数回の潅水を実施する時期および水量が入力されるように構成されていることが望ましい。
【０１０２】
この構成は、土壌の保水力に鑑みて１回の潅水の水量が制限される場合などに、分割して潅水を実施することにより、潅水を実施する際の水の無駄が抑制される可能性がある。すなわち、１回の潅水の水量が多量であると、植物では利用されずに重力水として排水される水量が増加する可能性がある。これに対して、潅水を複数回に分けて実施することにより、重力水として排水される水量の総量を低減させることが可能であり、潅水を実施する際の水の無駄が抑制される可能性がある。
【０１０３】
上述した構成では、制御装置１２は、換算テーブルにおいて現在値および目標値の組み合わせに対応付ける水量を、入力情報に基づいて調整する修正部１２５をさらに備えていることが望ましい。
【０１０４】
この構成によれば、土壌水分の現状値および目標値の組み合わせと水量との関係が、換算テーブルに設定されている関係とは異なる場合であっても、換算テーブルを調整することによって、適切な水量を土壌に供給することが可能になる。
【０１０５】
修正部１２５は、１回の栽培期間で土壌に潅水を実施する直前の現在値と、栽培期間において第１入力部１４４、１４６に入力された水量とに基づいて、次の栽培期間に用いる換算テーブルにおける水量を調整することが望ましい。
【０１０６】
この構成によれば、栽培期間においてユーザが調節した水量を、次の栽培期間に反映させるように換算テーブルの水量が調整されるから、栽培期間を繰り返すうちに、換算テーブルの水量が適切な値に調整されることが期待できる。
【０１０７】
インターフェイス部１２４は、計測装置１３が計測した土壌水分の現在値を計測装置１３から受け取ってもよい。この場合、決定部１２１は、インターフェイス部１２４から受け取った現在値と、あらかじめ定められている目標値とに基づいて、土壌に供給する水量を定めることが望ましい。
【０１０８】
この構成によれば、計測装置１３が計測した土壌水分の現在値を受け取ると、換算テーブルで定められた水量で水供給装置１１から自動的に水を供給することが可能になる。したがって、計測装置１３が計測した土壌水分が低下した場合には、潅水が自動的に実施され、土壌水分の不足が生じる可能性が低減される。
【０１０９】
上述した構成では、換算テーブルにおいて、現在値および目標値の組み合わせと水量との初期の対応関係は、土壌の水分特性曲線に基づいて定められていることが望ましい。
【０１１０】
この構成によれば、土壌水分の現在値および目標値の組み合わせと水量とを、土壌に合わせて対応付けた換算テーブルを提供することが可能である。換算テーブルには、土壌の特性以外の要因は反映されていないが、換算テーブルの初期の内容を、潅水を実施する水量に大幅な誤差が生じない程度に定めることが可能になる。
【０１１１】
計測装置１３は、テンシオメータであることが望ましい。この構成によれば、土壌水分の計測に広く使用されているテンシオメータを用いて、適切な計測を行うことができる。
【０１１２】
上述した制御装置１２は、植物栽培用の土壌への潅水を実施する時期および水量を水供給装置１１に指示するように構成される。制御装置１２は、決定部１２１と記憶部１２２と指示部１２３とインターフェイス部１２４とを備える。決定部１２１は、計測装置１３が計測した土壌の土壌水分の現在値に対して土壌水分を所定の目標値にするために必要な水量を定める。記憶部１２２は、現在値および目標値の組み合わせを土壌に供給する水量に対応付けた換算テーブルを格納している。指示部１２３は、決定部１２１が定めた水量で土壌に潅水を実施するように水供給装置１１に指示する。インターフェイス部１２４は、計測装置１３が計測した現在値を入力情報として受け取り、入力情報を決定部１２１に引き渡す。決定部１２１は、計測装置１３が計測した現在値を換算テーブルに照合することにより土壌に供給する水量を定めるように構成されている。
【０１１３】
この構成によれば、計測装置１３が計測した土壌水分の現在値を、土壌水分の目標値に基づいて換算テーブルに照合するだけで、土壌に供給する水量を簡単に定めることができる。すなわち、計測装置１３が計測した土壌の保水力に着目して、潅水を実施する水量を簡単に定めることができる。
【０１１４】
図７に上述のような潅水システム１０を適用する農業用ハウス２０の全体構成を簡単に説明する。この農業用ハウス２０は、構造材としての金属製パイプを組み合わせて構成されたフレーム２１１と、フレーム２１１により支持された被覆体２１２とで構成された外殻２１を備える。
【０１１５】
フレーム２１１は、並んで配置された２本の支柱部と、２本の支柱部それぞれの一端間を連結する連結部とを一体に備える逆Ｕ字状に形成されている。図７に示す構成例では、連結部は滑らかな弧状に形成されているが、２本の直線それぞれの一端を付き合わせた逆逆Ｖ字状に形成されていてもよい。被覆体２１２は、光透過性を有する材料により形成される。被覆体２１２はガラスでもよいが、この構成例では、透光性を有する（望ましくは透明である）合成樹脂フィルムを用いている。複数のフレーム２１１は、それぞれが囲む面に交差する方向に並び、被覆体２１２は、複数のフレーム２１１が並んだ状態で複数のフレーム２１１に架設される。そして、被覆体２１２は、複数のフレーム２１１が並ぶことにより形成される仮想的な立体物を全周にわたって覆う。
【０１１６】
このように構成された農業用ハウス２０は、断面半円状の屋根部２００と、屋根部２００を支持し互いに対向する一対の側壁部２０１と、側壁部２０１に直交し互いに対向する一対の妻壁部２０２とを一体に備える。したがって、農業用ハウス２０は、妻壁部２０２を結ぶ方向に直交する断面において逆Ｕ字状に形成されている。一対の妻壁部２０２を結ぶ方向の寸法は、一対の側壁部２０１を結ぶ方向に比べて十分に大きい寸法に設計されている。
【０１１７】
このような農業用ハウス２０には、上述した潅水システム１０のほかにも、内部の環境を調節するために、様々な設備が配置されることがある。たとえば、外殻２１の内部への日射を調節するカーテン２３０、外殻２１の内部空間での気流の形成あるいは換気を行うファン２５などの設備が設けられる。また、植物の温度を調節するためにミストを発生させる装置が配置される場合もある。ただし、これらの設備については、ここでは要旨ではないので説明を省略する。
【０１１８】
上述した構成の農業用ハウス２０は一例であり、農業用ハウス２０の構成を限定する趣旨ではなく、農業用ハウス２０に他の材料を用いることや他の形状に形成することを妨げない。
【０１１９】
上述した農業用ハウス２０は、光透過性の被覆体２１２をフレーム２１１が支持する外殻２１と、潅水システム１０とを備える。
【０１２０】
この構成によれば、外部環境の影響が抑制された土壌において、潅水システム１０が使用されるから、潅水システム１０が用いる換算テーブルの内容で、土壌水分をほぼねらい通りに調節することが可能である。
【０１２１】
なお、上述した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もちろんのことである。
【符号の説明】
【０１２２】
１０  潅水システム
１１  水供給装置
１２  制御装置
１３  計測装置
１４  操作装置
２０  農業用ハウス
２１  外殻
１２１  決定部
１２２  記憶部
１２３  指示部
１２４  インターフェイス部
１２５  修正部
１４３  選択部
１４４  （初期潅水の）第１入力部
１４５  （初期潅水の）第２入力部
１４６  （追加潅水の）第１入力部
１４７  （追加潅水の）第２入力部
２１１  フレーム
２１２  被覆体
【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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