Monitoring the net photosynthesis rate of plant populations in a naturally ventilated greenhouse with zone CO2 fertilization

在采用区域 CO2 施肥的自然通风温室中监测植物种群的净光合作用速率

• 批准号: 22K05904
• 负责人: 嶋津 光鑑
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Gifu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05904/
• 关键词: 局所CO2施用; CO2収支法; 水蒸気収支法; 換気率; 茎流センサ; 葉温; 機械学習; 施設園芸; CO2施用; 純光合成速度

日射量が多く温度管理のために換気を行う時間帯に，植物を栽培している温室内外の濃度差がゼロとなるCO2ガス供給により，無施用のときより日積算光合成量を高めるCO2制御が『ゼロ濃度差CO2施用』である．本研究では，この改良法として，日中の受光量の多い植物体近傍のCO2濃度を，外気より50～100 μmol mol-1高く管理し，CO2ガスが植物の光合成活動により吸収されながら拡散して換気窓付近で外気と同程度となるようにCO2供給量と換気量を制御する『局所CO2施用』について取り組んでいる．局所CO2施用は，温室内にCO2濃度勾配が発生するため，前述の制御を高精度で実施するにはCO2収支法によるリアルタイムな純光合成速度の測定が重要である．CO2収支法はパラメーターとして換気率が不可欠であり，予備調査の結果から，頻繁な日射変動時も熱収支法と比較して測定精度が安定している水蒸気収支法を採用した．初年度は，水蒸気収支法で算定する換気率の精度を向上するために，試験温室の養液栽培システムおよび環境調節機器の制御システムを全面改良した．具体的には，①日射量や飽差に比例した給液の制御と計測が可能なロックウール栽培装置の導入，②換気窓の開閉，ダクト式パッドアンドファンとCO2施肥を連携させた制御などである．現在はマト個体の株元に設置した茎流センサの値を蒸発散量の算定に利用しているが，葉群の葉温と室内空気の水蒸気圧を基準とした飽差と個体群内の拡散コンダクタンスから微気象学的に蒸発散量を求められるように，この飽差と茎流センサで求めた蒸発散量の関係を実測した．さらに，CO2収支法で求めた純光合成速度を教師データとした機械学習による純光合成速度の推定モデルを作成した．このモデルにより栽培温室の特性を考慮した長期的な純光合成速度の推定が期待できる．

在阳光充足、需要通风控制温度的时期，供给CO2气体，使植物生长的温室内外浓度差为零，使CO2控制提高日累积浓度。与不施用时相比的光合作用量，这是“零浓度差二氧化碳施用”。在这项研究中，作为一种改进方法，白天接受大量光照的植物体附近的CO2浓度被设法比外界空气高50至100μmol·mol-1，并吸收CO2气体我们正在研究“局部二氧化碳应用”，即控制通风窗附近的二氧化碳供应量和通风量，使其与室外空气处于同一水平。局部CO2施用会在温室内产生CO2浓度梯度，因此利用CO2平衡方法实时测量净光合速率对于高精度地实施上述控制非常重要。通风率是CO2平衡法的一个重要参数，根据初步研究的结果，我们采用了水蒸气平衡法，即使在太阳辐射频繁波动的情况下，它也比热平衡法具有更稳定的测量精度。第一年，我们全面改进了试验温室的水培系统和环境控制设备的控制系统，以提高利用水汽平衡法计算的通风率的准确性。具体来说，1）引入岩棉培养装置，可以根据太阳辐射量和饱和度差的比例控制和测量液体供应量，2）通风窗的打开和关闭，以及链接管道类型的控制垫和风扇与二氧化碳施肥等。它是。目前，利用安装在单个番茄植株基部的茎流传感器的值来计算蒸散量，但饱和度差是基于叶群的叶温、室内空气的水蒸气压以及内部扩散的。为了从微气象学上确定电导率，我们实际上测量了这种饱和度差与茎流传感器确定的蒸散量之间的关系。此外，我们使用二氧化碳平衡法确定的净光合速率作为训练数据，创建了一个利用机器学习估算净光合速率的模型。该模型有望结合栽培温室的特点来估计长期净光合速率。

项目成果

ニューラルネットワークによる温室内の個体群純光合成速度の推定

利用神经网络估算温室种群净光合速率

• 发表时间: 2022
• 作者: 長尾亘祐;嶋津光鑑;樋口奈祐
• 通讯作者: 樋口奈祐

葉温測定値に基づく水蒸気収支法による温室換気率の算定と個体群純光合成速度の推定

基于叶温测量的水汽平衡法计算温室通风率并估算种群净光合速率

• 发表时间: 2023
• 作者: 嶋津光鑑;長尾亘祐
• 通讯作者: 長尾亘祐

局所CO2施用するトマト長期多段どり栽培における高温乾燥期の 加湿と冷房の併用効果

干热期联合增湿降温对局部施用二氧化碳长期多层番茄栽培的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 樋口奈祐;長尾亘祐;嶋津光鑑
• 通讯作者: 嶋津光鑑