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

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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．