植物生長及び土壌のモニタリング手法に関する基礎的研究

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フィールドサーバは複数のセンサとカメラを内蔵することができ、無線LANによるワイヤレス・センサネットワークを屋外フィールドに構築することができる。このシステムを農業生産に適用することで乾燥地における植物の節水栽培や高品質な農産物の生産を行うことが期待される。これを実際に行うには環境要因(たとえば気温、湿度、土壌水分など)と生育状況を同時にモニタリングし、最適環境制御(例えば灌水制御)を行う必要がある。昨年度は、フィールドサーバに内蔵されたデジタルシンセサイザLSI(DDS)を用いて土壌水分をモニタリングする手法の開発を行った。本年度は、環境に応じて大きく異なる植物成長のモニタリングを画像によって非破壊かつ連続的に行う手法の研究を行った。まず、乾燥や塩類集積に強い油糧植物であるブンカンカ(Xanthoceras sorbifolia、油脂収量は1〜1.5t/10a)の生長を画像計測するシステムを開発し、高塩類濃度における栽培実験を行った。ハイポネックス水耕液に食塩を添加し、食塩濃度が0%、1.5%、3.0%、4.5%、6.0%、7.5%、9.0%の溶液による水耕栽培及びこの溶液を灌水に用いた土壌栽培による計測実験を人工環境下で行った。成長モニタリングのためのデータには、デジタル一眼レフカメラを用いて撮影条件を一定にして撮影した高精度画像を用いた。RGB色度座標空間内で闘値を最適化すると、植物体と背景画像を正確に判別することができ、生長変化をピクセル数として客観的に評価できた。水耕栽培では1.5%の塩分濃度(海水の1/2)であれば生育可能であり、土耕栽培の場合は6%(海水の2倍)まで生育可能であった。