Development of optical sensing technology for eco-physiological functions and their integrated controls of crop leaf-root systems

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研究初年度である令和３年度は，目標１「葉群の“透過光スペクトル”利用による光合成動態・関連パラメータの光センシング」と目標２「根群の“可視・ハイパースペクトル画像”利用による成長・養分吸収動態の光センシング」についてそれぞれ以下の内容に取り組んだ．目標１については，ホウレンソウ群落の床面に分光器（波長400 - 900 nmのスペクトルデータを計測可能）を設置することで，葉群を透過した光（透過光）のスペクトルデータを連続的に取得した．葉群の成長とともにスペクトルデータの変化を観察することができた．このようなデータに基づき，可視光領域と近赤外線領域の変化から，葉面積指数を非破壊・連続的にモニタリング可能であることを示した．ただし，本モニタリング手法においては誤差要因も大きく，推定精度の向上のための注意点（計測インターバル，受感部の設置方法など）についても整理した．目標２については，根群の観察システムとして透明材質で製作した栽培ベッドを準備した．続いて，透明栽培ベッドを水耕栽培装置に導入し，可視カメラとハイパースペクトルカメラも組込んでモニタリング装置を完成させた．ホウレンソウ群落の様々な生育状態の可視画像およびスペクトル画像を得て，根の異なる成長段階を表現できる最適な反射率比が得られ，それを用いて異なる成長状態の根を分類できた．すなわち，栽培期間を通して根の高次元成長状態を可視化することを達成できた．