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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

基本信息

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

项目摘要

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．

Solar radiation is controlled by temperature, temperature, time, plant cultivation, concentration difference between greenhouse and greenhouse, CO2 supply, no application, daily integrated photosynthetic amount, CO2 control, concentration difference, CO2 application. In this study, the CO2 concentration near the plant body was controlled at 50~100 μmol-1 by the improved method, and the CO2 concentration was controlled at 50~100 μmol-1 by the external atmosphere. The CO2 concentration in greenhouse is determined by CO2 application. The above control is carried out with high accuracy. The CO2 emission method is used to determine the pure photosynthetic rate. The CO2 emission method is used to determine the conversion rate. The results of investigation are prepared. The thermal emission method is used to compare the measurement accuracy when the solar radiation changes frequently. In the first year, the accuracy of the calculation of the conversion rate by the water evaporation method was improved. Specifically,(1) solar radiation and saturation ratio, control and measurement of liquid supply, introduction of cultivation equipment,(2) opening and closing of greenhouse gas, and control of CO2 fertilization. The relationship between leaf temperature and indoor air vapor pressure is measured. In addition, CO2 emission method is used to calculate the pure optical synthesis speed. The characteristics of greenhouse are considered and the estimation of pure photosynthetic rate in long term is expected.