JP5483087B2 - Plant nutritional state diagnosis method, plant nutritional state recovery method, plant nutritional state diagnostic device, and plant nutritional state recovery device - Google Patents
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Description
本発明は、植物の栄養状態を診断する植物栄養状態診断方法、及び植物栄養状態診断装置、並びに、診断された栄養状態に基づいて植物の栄養状態を回復させる、植物栄養状態回復方法、及び植物栄養状態回復装置に関する。 The present invention relates to a plant nutritional state diagnosis method, a plant nutritional state diagnostic device, a plant nutritional state recovery method, and a plant nutritional state recovery method and a plant that recover the plant nutritional state based on the diagnosed nutritional state. The present invention relates to a nutritional state recovery device.
植物の育成には、日光、二酸化炭素、及び水に加えて、窒素、リン、カリウム等の元素が必須である。これら元素は土壌中にも存在するが、植物が多量に必要とする元素は、肥料に多く含有されており、植物の育成を良好にするためには、施肥が行われている。
近年、植物に光等の低周波刺激を与えることにより、植物の育成を促進する方法が報告されている(特許文献1〜3参照)。
また、植物の生体電位は、植物の状態と関連があることが知られており、解析された植物の状態に応じた育成方法の検討が行われている(特許文献4〜5参考)。
In addition to sunlight, carbon dioxide, and water, elements such as nitrogen, phosphorus, and potassium are essential for plant growth. Although these elements are also present in the soil, a large amount of elements that are required by plants are contained in fertilizers, and fertilization is performed to improve the growth of plants.
In recent years, methods for promoting plant growth by applying low-frequency stimulation such as light to plants have been reported (see
Moreover, it is known that the bioelectric potential of a plant is related to the state of the plant, and examination of a growing method according to the analyzed state of the plant is being conducted (see
植物を良好に育成するためには、上述したように施肥が行われるが、植物は、土壌又は培地中の肥料濃度バランスが崩れた場合、貧栄養状態に陥る。そのため、近代農法においては、肥料濃度が一定以下にならないように過剰な肥料の付与を行うため、肥料コストの上昇、及び過剰量の肥料が地中や地下水中に分散することによる環境汚染という問題がある。
また、低周波刺激により植物を良好に育成する方法は、長期的に刺激を続けた場合、植物の育成を阻害するという問題があり、植物の育成状態が悪化した場合にのみ低周波刺激を与える必要がある。しかしながら、植物の外見により育成状態を診断するには熟練した技術が必要であり、且つ、外見に育成状態の悪化が現れてからでは、処置が間に合わないおそれもあるため、植物の状態を迅速且つ的確に診断し、状態が悪化している場合は状態を迅速に回復させることができる方法が求められている。さらに、上記植物の状態の診断及び状態の回復の手間がかかるという問題があり、簡便な方法が求められている。
一方、植物の生体電位を用いた植物の状態の診断方法は、測定された電位のノイズが大きい等の問題があり、その技術は未だ十分ではないため、更なる改善が求められている。
In order to grow a plant well, fertilization is performed as described above. However, when the fertilizer concentration balance in the soil or the medium is lost, the plant falls into an oligotrophic state. Therefore, in modern farming, excessive fertilizer is applied so that the fertilizer concentration does not fall below a certain level. Therefore, the cost of fertilizer increases, and environmental pollution due to excessive amounts of fertilizer being dispersed in the ground and groundwater. There is.
In addition, the method of growing plants well by low-frequency stimulation has the problem of inhibiting the growth of plants when stimulation is continued for a long period of time, and gives low-frequency stimulation only when the growth state of the plant deteriorates There is a need. However, a skillful technique is required to diagnose the growing state based on the appearance of the plant, and after the deterioration of the growing state appears in the appearance, there is a possibility that the treatment may not be in time. There is a need for a method that can accurately diagnose and quickly recover the state when the state has deteriorated. Furthermore, there is a problem that it takes time and effort to diagnose the state of the plant and to recover the state, and a simple method is required.
On the other hand, the method for diagnosing the state of a plant using the bioelectric potential of the plant has problems such as large noise of the measured potential, and the technology is not yet sufficient, and further improvement is required.
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、植物の栄養状態を迅速且つ的確に診断することが可能な植物栄養状態診断方法、及び植物栄養状態診断装置を提供することを目的とする。栄養状態とは水分および栄養素(窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウムなど)の過不足の状態をいう。また、本発明は、診断された栄養状態に基づいて、迅速且つ効果的に植物の栄養状態を回復させることが可能な植物栄養状態回復方法、及び植物栄養状態回復装置を提供することを目的とする。 This invention is made in view of the said situation, Comprising: It aims at providing the plant nutritional state diagnostic method and plant nutritional state diagnostic apparatus which can diagnose the nutritional state of a plant rapidly and accurately To do. The nutritional state refers to a state of excess or deficiency of moisture and nutrients (nitrogen, phosphorus, potassium, calcium, magnesium, etc.). Another object of the present invention is to provide a plant nutritional state recovery method and a plant nutritional state recovery device capable of quickly and effectively recovering the nutritional state of a plant based on the diagnosed nutritional state. To do.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、対照用周波数において検出された植物の生体電位と、検出用周波数において検出された該植物の生体電位とから、該植物の栄養状態を迅速且つ的確に診断することができることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have determined from the plant biopotential detected at the control frequency and the biopotential of the plant detected at the detection frequency. The present inventors have found that a nutritional state can be diagnosed quickly and accurately and have completed the present invention.
すなわち、本発明の第一の態様は、植物の栄養状態を診断する方法であって、
(a)1つ以上の検出用周波数と、前記検出用周波数の範囲外であり、かつ、生体電位の変動が少ない周波数として設定された対照用周波数とにおける、植物の生体電位を検出する工程と、
(b)前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、を有し、
前記対照用周波数が、2〜8Hzであり、前記検出用周波数が、9〜44Hzであることを特徴とする植物栄養状態診断方法である。
本発明の第二の態様は、植物の栄養状態を回復させる方法であって、
(a)1つ以上の検出用周波数と、前記検出用周波数の範囲外であり、かつ、生体電位の変動が少ない周波数として設定された対照用周波数とにおける、植物の生体電位を検出する工程と、
(b)前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、
(c)前記工程(b)において栄養状態不良と診断された場合、周波数が44Hz以下の点滅光による刺激を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と、を有し、
前記対照用周波数が、2〜8Hzであり、前記検出用周波数が、9〜44Hzであることを特徴とする植物栄養状態回復方法である。
前記工程(c)において、赤色点滅光と青色点滅光との組み合わせによる刺激を付与するようにしてもよい。
また、前記工程(c)における点滅光による刺激を付与したが再度前記工程(a)、(b)において栄養不足と診断されると、欠乏栄養分を付与するようにしてもよい。
また、前記工程(c)における点滅光の照射時間を、1日あたり1分〜12時間としてもよい。
本発明の第三の態様は、植物の栄養状態を回復させる方法であって、
(a)1つ以上の検出用周波数と、前記検出用周波数の範囲外であり、かつ、生体電位の変動が少ない周波数として設定された対照用周波数とにおける、植物の生体電位を検出する工程と、
(b)前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、
(c)前記工程(b)において栄養状態不良と診断された場合、欠乏栄養分を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と、を有し、
前記対照用周波数が、2〜8Hzであり、前記検出用周波数が、9〜44Hzであることを特徴とする植物栄養状態回復方法である。
That is, the first aspect of the present invention is a method for diagnosing the nutritional state of a plant,
(A ) detecting a bioelectric potential of a plant at one or more detection frequencies and a control frequency that is set as a frequency that is outside the range of the detection frequencies and has a small variation in bioelectric potential; ,
(B) possess the biometric potential detected in a control for the frequency, from the detected bioelectric potential at said detection frequency, a step of diagnosing the nutritional status of the plant, and
The method for diagnosing a plant nutritional condition , wherein the control frequency is 2 to 8 Hz, and the detection frequency is 9 to 44 Hz .
A second aspect of the present invention is a method for restoring the nutritional state of a plant, comprising:
(A ) detecting a bioelectric potential of a plant at one or more detection frequencies and a control frequency that is set as a frequency that is outside the range of the detection frequencies and has a small variation in bioelectric potential; ,
(B) diagnosing the nutritional state of the plant from the biopotential detected at the control frequency and the biopotential detected at the detection frequency;
If diagnosed with nutritional status failure in (c) said step (b), frequency impart stimulation by following flashing light 44 Hz, possess a step of recovering the nutritional status of the plant, and
The plant nutrition state recovery method, wherein the control frequency is 2 to 8 Hz, and the detection frequency is 9 to 44 Hz .
In the step (c), stimulation by a combination of red flashing light and blue flashing light may be applied.
Moreover, although the stimulus by the blinking light in the step (c) is given, deficient nutrients may be given if it is diagnosed again as lack of nutrition in the steps (a) and (b).
Moreover, it is good also considering the irradiation time of the flashing light in the said process (c) as 1 minute-12 hours per day.
A third aspect of the present invention is a method for restoring the nutritional state of a plant,
(A ) detecting a bioelectric potential of a plant at one or more detection frequencies and a control frequency that is set as a frequency that is outside the range of the detection frequencies and has a small variation in bioelectric potential; ,
(B) diagnosing the nutritional state of the plant from the biopotential detected at the control frequency and the biopotential detected at the detection frequency;
If diagnosed with nutritional status failure in (c) said step (b), to grant deficient nutrients, possess a step of recovering the nutritional status of the plant, and
The plant nutrition state recovery method, wherein the control frequency is 2 to 8 Hz, and the detection frequency is 9 to 44 Hz .
本発明の第四の態様は、1つ以上の検出用周波数と、前記検出用周波数の範囲外であり、かつ、生体電位の変動が少ない周波数として設定された対照用周波数とにおける、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、を備え、前記対照用周波数が、2〜8Hzであり、前記検出用周波数が、9〜44Hzであることを特徴とする植物栄養状態診断装置である。
本発明の第四の態様において、前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止することが好ましい。
本発明の第五の態様は、1つ以上の検出用周波数と、前記検出用周波数の範囲外であり、かつ、生体電位の変動が少ない周波数として設定された対照用周波数とにおける、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、栄養状態不良と診断された場合、該植物に周波数が44Hz以下の点滅光による刺激を付与する刺激付与手段と、を備え、前記対照用周波数が、2〜8Hzであり、前記検出用周波数が、9〜44Hzであることを特徴とする植物栄養状態回復装置である。
前記刺激付与手段は、赤色点滅光と青色点滅光との組み合わせによる刺激を付与するものであってもよい。
また、前記刺激付与手段が点滅光による刺激を付与したが再度前記栄養状態診断手段が栄養不足と診断すると、欠乏栄養分を付与する手段を具備するようにしてもよい。
また、前記刺激付与手段は、点滅光を1日あたり1分〜12時間照射するものであってもよい。
本発明の第五の態様において、前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止することが好ましい。
本発明の第六の態様は、1つ以上の検出用周波数と、前記検出用周波数の範囲外であり、かつ、生体電位の変動が少ない周波数として設定された対照用周波数とにおける、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、栄養状態不良と診断された場合、該植物に欠乏栄養分を付与する欠乏栄養分付与手段と、を備え、前記対照用周波数が、2〜8Hzであり、前記検出用周波数が、9〜44Hzであることを特徴とする植物栄養状態回復装置である。
本発明の第六の態様において、前記栄養状態診断手段は、前記電位検出手段が前記検出用周波数において生体電位を検出すると、栄養状態不良を示す信号を出力し、前記電位検出手段が前記対照用周波数において生体電位を検出すると、前記栄養状態不良を示す信号の出力を中止することが好ましい。
A fourth aspect of the present invention, one or more detection frequency is outside the range of the detection frequency and, in the control for frequency fluctuation is set as a small frequency biopotential plant biological Bei a potential detection means for detecting the potential, and biological potential detected in said control frequencies from the detected bioelectric potential at said detection frequency, and nutritional status diagnosis means for diagnosing the nutritional status of the plant, the The control frequency is 2 to 8 Hz, and the detection frequency is 9 to 44 Hz .
In the fourth aspect of the present invention, the nutritional state diagnosis means outputs a signal indicating a poor nutritional state when the potential detection means detects a bioelectric potential at the detection frequency, and the potential detection means is used for the control. When the bioelectric potential is detected at the frequency, it is preferable to stop outputting the signal indicating the poor nutritional state.
A fifth aspect of the present invention, one or more detection frequency is outside the range of the detection frequency and, in the control for frequency fluctuation is set as a small frequency biopotential plant biological A potential detecting means for detecting a potential; a biological potential detected at the reference frequency; and a biological potential detected at the detection frequency; a nutritional state diagnosing means for diagnosing the nutritional state of the plant; If diagnosed to be defective, comprising: a stimulus providing means frequency plant confers stimulation by following flashing light 44 Hz, and said control frequencies is a 2~8Hz, the detection frequency, 9 It is a plant nutritional state recovery device characterized by being 44 Hz .
The stimulus applying means may apply a stimulus by a combination of red flashing light and blue flashing light.
Moreover, although the said stimulus provision means gave the stimulus by blinking light, when the said nutritional condition diagnostic means diagnoses again that it is undernourishment, you may make it comprise a means to provide a deficient nutrient.
The stimulus applying means may irradiate flashing light for 1 minute to 12 hours per day.
In the fifth aspect of the present invention, when the potential detection means detects a biopotential at the detection frequency, the nutrition status diagnosis means outputs a signal indicating a poor nutritional status, and the potential detection means uses the control When the bioelectric potential is detected at the frequency, it is preferable to stop outputting the signal indicating the poor nutritional state.
A sixth aspect of the invention, one or more detection frequency is outside the range of the detection frequency and, in the control for frequency fluctuation is set as a small frequency biopotential plant biological A potential detecting means for detecting a potential; a biological potential detected at the reference frequency; and a biological potential detected at the detection frequency; a nutritional state diagnosing means for diagnosing the nutritional state of the plant; If diagnosed to be defective, with a deficiency nutrient assigning means for assigning deficient nutrients to the plant, and said control frequencies is a 2~8Hz, characterized in that the detection frequency, is 9~44Hz Plant nutritional state recovery device.
In the sixth aspect of the present invention, the nutritional state diagnosis means outputs a signal indicating a nutritional state defect when the potential detection means detects a bioelectric potential at the detection frequency, and the potential detection means is used for the control. When the bioelectric potential is detected at the frequency, it is preferable to stop outputting the signal indicating the poor nutritional state.
なお、本発明の植物栄養状態診断装置及び植物栄養状態回復装置には、さらに、トーンデコーダーを用いて構成することも有効である。 In addition, it is also effective that the plant nutritional state diagnosis device and the plant nutritional state recovery device of the present invention are configured using a tone decoder.
本発明によれば、対照用周波数において検出された植物の生体電位と、対照用周波数において検出された該植物の生体電位とから、該植物の栄養状態を迅速且つ的確に診断することができる。
また、診断された植物の状態を用いて、状態が悪化している場合は、状態を迅速に回復させることができる。さらに、植物の状態の回復に点滅光を用いる場合にも、状態が悪化した時のみ点滅光の照射を行うことができるため、長期的に使用し続けることにより植物の育成を阻害することがない。そして、本発明を用いることにより、植物が土壌、培地又は培養液中の肥料を最大限摂取できるため、肥料コスト及び環境汚染の低減が達成できる。
また、これら植物の状態の診断及び状態の回復は、一連の動作として装置内で自動的に行うことが可能であるため、手間を大幅に省くことができ、非常に簡便である。
According to the present invention, the nutritional state of the plant can be diagnosed quickly and accurately from the bioelectric potential of the plant detected at the control frequency and the biopotential of the plant detected at the control frequency.
Moreover, when the state has deteriorated using the diagnosed state of the plant, the state can be quickly recovered. Furthermore, even when flashing light is used to recover the state of the plant, irradiation of the flashing light can be performed only when the state deteriorates, so that the plant growth is not hindered by continuing to use for a long time. . And by using this invention, since a plant can ingest the fertilizer in soil, a culture medium, or a culture solution to the maximum, reduction of fertilizer cost and environmental pollution can be achieved.
In addition, since the diagnosis of the state of the plant and the recovery of the state can be automatically performed in the apparatus as a series of operations, it is possible to greatly save labor and is very simple.
本発明において、植物は特に限定されず、食用植物であっても、観葉植物であっても、花きであってもよい。食用植物としては、ルッコラ、チンゲンサイ、カイワレダイコン等のアブラナ科の植物、レタス等のキク科の植物、トマト等のナス科の植物、稲等のイネ科の植物、又はホウレンソウ等のアカザ科の植物が好ましく、観葉植物としては、コリウス等が好ましい。また、サンゴ、水草、藻にも適用できる。 In the present invention, the plant is not particularly limited, and may be an edible plant, a houseplant, or a flower. Edible plants include cruciferous plants such as arugula, chingensai, and radish, asteraceae plants such as lettuce, solanaceous plants such as tomatoes, gramineous plants such as rice, or red crustacean plants such as spinach. Preferably, the houseplant is preferably Coleus or the like. It can also be applied to corals, aquatic plants, and algae.
《第一の態様》
本発明の植物栄養状態診断方法は、植物の栄養状態を診断する方法であって、下記工程(a)及び工程(b)を有する。
(a)対照用周波数、及び1つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程。
(b)前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程。
First aspect
The plant nutritional state diagnosis method of the present invention is a method for diagnosing the nutritional state of a plant and includes the following steps (a) and (b).
(A) detecting a biopotential of a plant at a control frequency and at least one detection frequency.
(B) A step of diagnosing the nutritional state of the plant from the biopotential detected at the control frequency and the biopotential detected at the detection frequency.
図1に、第一の態様の植物栄養状態診断方法の一連の流れを示す概略フロー図を示す。
工程(a)において植物の生体電位を検出するとは、対象とする植物中の特定の栄養分が欠乏しているか否かを診断するために、対照用周波数と特定の栄養分に由来する周波数における電位を検出することをいう。ここで、栄養分としては、植物の育成に必要なものであれば特に限定されるものではないが、植物の必須元素であることが好ましい。
検出用周波数は、検出しようとする栄養分の欠乏を検出できるものであれば、特に限定されるものではなく、複数の栄養分をまとめて検出できる周波数であってもよい。栄養分の欠乏を検出できる周波数としては、例えば、窒素、カリウムの欠乏時に電位の増大が検出される20Hz付近、マグネシウム、リン、カルシウムの欠乏時に電位の増大が検出される40Hz付近が挙げられる。本発明における検出用周波数としては、9〜44Hzの間の任意の範囲の周波数であることが好ましく、窒素、カリウムの欠乏を検出できる9〜27Hz、又はマグネシウム、リン、カルシウムの欠乏を検出できる28〜44Hzの間の任意の範囲の周波数であることがより好ましい。50Hz以上の周波数であると、商用電源や音波等の周囲の環境の影響を受けやすいため、検出が困難となる。
対照用周波数は、上記検出用周波数と重複するものでなければ、特に限定されるものではなく、任意に決定できるが、植物の状態の良し悪しに関わらず、生体電位の変動が少ない周波数であることが好ましい。したがって、上記検出用周波数の好ましい範囲外であり、且つ環境の影響を受けにくい49Hz以下である、2〜8Hz又は45〜49Hzであることが好ましく、2〜8Hzであることがより好ましく、3〜8Hzであることがさらに好ましく、5〜7Hzであることが特に好ましい。本発明者らの検討では、現在までに2〜8Hzの間に栄養分の欠乏に影響される周波数は見出されていないため、好適である。
対照用周波数、及び1つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する方法は、特に限定されるものではなく、常法により行うことができる。例えば、植物の任意の異なる2箇所に接触させた電極を介して生体電位を検出し、検出した生体電位を増幅した後、フィルターを用いて目的の対照用周波数又は検出用周波数の電位のみをより分ける方法が挙げられる。
FIG. 1 shows a schematic flow chart showing a series of flows of the plant nutritional state diagnosis method of the first aspect.
In the step (a), detecting the bioelectric potential of the plant means that the potential at the frequency derived from the control frequency and the specific nutrient is determined in order to diagnose whether or not the specific nutrient in the target plant is deficient. It means to detect. Here, the nutrient is not particularly limited as long as it is necessary for plant growth, but it is preferably an essential element of the plant.
The detection frequency is not particularly limited as long as it can detect the lack of nutrients to be detected, and may be a frequency at which a plurality of nutrients can be detected collectively. Examples of the frequency at which nutrient deficiency can be detected include around 20 Hz where an increase in potential is detected when nitrogen and potassium are deficient, and around 40 Hz where an increase in potential is detected when magnesium, phosphorus and calcium are deficient. The frequency for detection in the present invention is preferably a frequency in an arbitrary range of 9 to 44 Hz, 9 to 27 Hz capable of detecting deficiency of nitrogen and potassium, or 28 capable of detecting deficiency of magnesium, phosphorus and calcium. More preferably, the frequency is in an arbitrary range between ˜44 Hz. When the frequency is 50 Hz or higher, detection is difficult because the frequency is easily affected by the surrounding environment such as commercial power supply and sound waves.
The control frequency is not particularly limited as long as it does not overlap with the detection frequency, and can be arbitrarily determined. However, the frequency of the bioelectric potential is small regardless of the state of the plant. It is preferable. Therefore, it is preferably 2 to 8 Hz or 45 to 49 Hz, more preferably 2 to 8 Hz, which is outside the preferable range of the detection frequency and is 49 Hz or less that is not easily affected by the environment. 8 Hz is more preferable, and 5 to 7 Hz is particularly preferable. In the examination by the present inventors, a frequency affected by a nutrient deficiency between 2 and 8 Hz has not been found so far, which is preferable.
The method for detecting the bioelectric potential of the plant at the control frequency and at least one detection frequency is not particularly limited, and can be performed by a conventional method. For example, a biopotential is detected via an electrode that is in contact with two different locations of a plant, the detected biopotential is amplified, and then only the potential at the target control frequency or detection frequency is obtained using a filter. The method of dividing is mentioned.
工程(b)では、前記工程(a)で検出された対照用周波数における生体電位と、検出用周波数における生体電位とから、植物の栄養状態を診断する。上記のように、対照用周波数を生体電位の変動が少ない周波数に設定することにより、対照用周波数における生体電位を、生体電位測定の検出感度を示す指標として用いることができ、検出用周波数における生体電位による診断の精度を向上させることができる。
診断方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、
検出用周波数における生体電位(以下、「シグナル」ということがある。)と対照用周波数における生体電位(以下、「ノイズ」ということがある。)の比(S/N比)を算出し、該S/N比が所定の閾値以上であれば、検出用周波数における生体電位が確かに検出されたと診断し、その検出用周波数に関わる栄養分が欠乏していると診断する方法;
シグナル及びノイズの閾値をあらかじめ設定し、該シグナルの閾値以上のシグナルが検出された場合、その検出用周波数に関わる栄養分が欠乏していると診断するが、同時に該ノイズの閾値以上のノイズが検出された場合は、検出されたシグナルを無効として扱い、栄養分は欠乏していないと診断する方法;これらの組み合わせ;等が挙げられる。
生体電位実測値を用いてS/N比により診断する際は、該S/N比の閾値は、2以上に設定することが好ましく、3以上に設定することがより好ましく、5以上に設定することがさらに好ましい。シグナル及びノイズの閾値をあらかじめ設定して診断する際は、シグナルの閾値は、0.0005mV以上であることが好ましく、0.005mV以上であることがより好ましく、0.010mV以上であることがよりさらに好ましい。ノイズの閾値は、0.010mV以下であることが好ましく、0.005mV以下であることがより好ましく、0.001mV以下であることがさらに好ましい。
また、第一の態様の植物栄養状態診断方法の一連の工程を行う場合は、後述する第四の態様の植物栄養状態診断装置を用いることが好ましい。
In the step (b), the nutritional state of the plant is diagnosed from the biopotential at the control frequency detected in the step (a) and the biopotential at the detection frequency. As described above, by setting the control frequency to a frequency with less fluctuation of the bioelectric potential, the biopotential at the control frequency can be used as an index indicating the detection sensitivity of the bioelectric potential measurement. The accuracy of diagnosis by potential can be improved.
The diagnostic method is not particularly limited, but for example,
Calculating a ratio (S / N ratio) between a biopotential at the detection frequency (hereinafter also referred to as “signal”) and a biopotential at the control frequency (hereinafter also referred to as “noise”); A method of diagnosing that the bioelectric potential at the detection frequency is surely detected if the S / N ratio is equal to or greater than a predetermined threshold, and diagnosing that nutrients related to the detection frequency are deficient;
If signal and noise thresholds are set in advance and a signal above the signal threshold is detected, it is diagnosed that nutrients related to the detection frequency are deficient, but noise above the noise threshold is detected at the same time. If detected, the detected signal is treated as invalid, and a method of diagnosing that the nutrient is not deficient; a combination thereof;
When making a diagnosis based on the S / N ratio using the measured bioelectric potential, the threshold of the S / N ratio is preferably set to 2 or more, more preferably set to 3 or more, and set to 5 or more. More preferably. When diagnosing a signal and noise threshold set in advance, the signal threshold is preferably 0.0005 mV or more, more preferably 0.005 mV or more, and more preferably 0.010 mV or more. Further preferred. The noise threshold is preferably 0.010 mV or less, more preferably 0.005 mV or less, and further preferably 0.001 mV or less.
Moreover, when performing a series of processes of the plant nutrition condition diagnostic method of a 1st aspect, it is preferable to use the plant nutrition condition diagnosis apparatus of the 4th aspect mentioned later.
《第二の態様》
本発明の第二の態様の植物栄養状態回復方法は、植物の栄養状態を回復させる方法であって、下記工程(a)、工程(b)及び工程(c)を有する。
(a)対照用周波数、及び1つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程。
(b)前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程。
(c)前記工程(b)において栄養状態不良と診断された場合、周波数が44Hz以下の点滅光による刺激を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程。
第二の態様における工程(a)及び工程(b)は、上記第一の態様の工程(a)及び工程(b)と同様である。
<< Second aspect >>
The plant nutritional state recovery method according to the second aspect of the present invention is a method for recovering the nutritional state of a plant and includes the following steps (a), (b) and (c).
(A) detecting a biopotential of a plant at a control frequency and at least one detection frequency.
(B) A step of diagnosing the nutritional state of the plant from the biopotential detected at the control frequency and the biopotential detected at the detection frequency.
(C) A step of recovering the nutritional state of the plant by applying stimulation with blinking light having a frequency of 44 Hz or less when the nutritional state is diagnosed in the step (b).
Step (a) and step (b) in the second embodiment are the same as step (a) and step (b) in the first embodiment.
図2に、第二の態様の植物栄養状態診断方法の一連の流れを示す概略フロー図を示す。
本発明において、栄養状態不良とは、前記工程(b)において、何らかの栄養分の欠乏と診断された状態、すなわち、貧栄養状態を指す。
FIG. 2 is a schematic flowchart showing a series of flows of the plant nutritional state diagnosis method of the second embodiment.
In the present invention, the poor nutritional state refers to a state diagnosed as deficient in some nutrients in the step (b), that is, a poor nutritional state.
栄養状態不良と診断された際に付与する光は、点滅光であれば特に限定されるものではなく、一定周期で点滅する光であっても、不定期で点滅する光であってもよい。光の周波数は44Hz以下であれば特に限定されるものではないが、1〜44Hzであることが好ましく、5〜36Hzであることがより好ましく、9〜36Hzであることがさらに好ましく、15〜25Hzであることが特に好ましい。光強度は、特に限定されるものではないが、0.01〜1000lxであることが好ましく、0.1〜100lxであることがより好ましく、0.3〜10lxであることがさらに好ましく、0.3〜0.6lxであることが特に好ましい。光は紫外光又は赤外光であってもよいが、可視光が望ましい。光が可視光である場合、その色は特に限定されるものではないが、赤色、黄色、橙色等の暖色であることが好ましく、赤色であることが特に好ましい。また、本発明では、2種以上の光を同時に照射してもよく、その色の組み合わせとしては、暖色の光と、青色等の寒色の光とを組み合わせることが好ましい。光の光源は、特に限定されるものではないが、白熱電球、ストロボ光、LED等を用いることができ、LEDであることが好ましい。光の照射時間は、特に限定されるものではないが、長時間照射し続けると植物の育成に悪影響を及ぼすことから、1日あたり1分〜12時間であることが好ましく、5分〜6時間であることがより好ましく、10分〜3時間であることがさらに好ましい。
点滅光による刺激の付与方法は特に限定されるものではなく、常法により光を植物に対して照射して行うことができる。点滅光による刺激を付与する部位は、植物の葉、茎、花等の地上部分であってもよく、根等の地下部分であってもよい。
The light applied when the nutritional state is diagnosed is not particularly limited as long as it is blinking light, and may be light that blinks at a constant cycle or light that blinks irregularly. Although it will not specifically limit if the frequency of light is 44 Hz or less, It is preferable that it is 1-444 Hz, It is more preferable that it is 5-36 Hz, It is further more preferable that it is 9-36 Hz. 15-25 Hz It is particularly preferred that The light intensity is not particularly limited, but is preferably 0.01 to 1000 lx, more preferably 0.1 to 100 lx, still more preferably 0.3 to 10 lx, and It is especially preferable that it is 3-0.6 lx. The light may be ultraviolet light or infrared light, but visible light is desirable. When the light is visible light, its color is not particularly limited, but it is preferably a warm color such as red, yellow, orange, etc., particularly preferably red. Further, in the present invention, two or more kinds of light may be irradiated at the same time, and as a combination of colors, it is preferable to combine warm light and cold light such as blue. The light source of light is not particularly limited, but an incandescent bulb, strobe light, LED, or the like can be used, and the LED is preferable. Although the irradiation time of light is not particularly limited, it is preferably 1 minute to 12 hours per day because it will adversely affect the growth of plants if the irradiation is continued for a long time, and 5 minutes to 6 hours. It is more preferable that it is 10 minutes to 3 hours.
The method for applying the stimulus by flashing light is not particularly limited, and can be performed by irradiating the plant with light by a conventional method. The site | part to which irritation | stimulation by blinking light may be above-ground parts, such as a leaf of a plant, a stem, and a flower, may be underground parts, such as a root.
上記第二の態様の植物栄養状態回復方法は、対象となる植物に対し、常時、工程(a)〜(c)を繰り返して行ってもよく、生育のある段階において、単回又は複数回、工程(a)〜(c)を行ってもよい。常時工程(a)〜(c)を行うことにより、該植物の栄養状態を常にモニタリングし、必要なときのみ点滅光刺激を付与し、迅速に栄養状態を回復させることができるため好ましい。
また、第二の態様の植物栄養状態回復方法の一連の工程を行う場合は、後述する第五の態様の植物栄養状態回復装置を用いることが好ましい。
In the plant nutritional state recovery method of the second aspect, the steps (a) to (c) may be repeated at all times for the target plant. Steps (a) to (c) may be performed. It is preferable to always perform the steps (a) to (c) because the nutritional state of the plant can be constantly monitored, flashing light stimulation can be applied only when necessary, and the nutritional state can be quickly recovered.
Moreover, when performing a series of processes of the plant nutrient state recovery method of a 2nd aspect, it is preferable to use the plant nutrient state recovery apparatus of the 5th aspect mentioned later.
《第三の態様》
本発明の第三の態様の植物栄養状態回復方法は、植物の栄養状態を回復させる方法であって、下記工程(a)、工程(b)及び工程(c)を有する。
(a)対照用周波数、及び1つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する工程。
(b)前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程。
(c)前記工程(b)において栄養状態不良と診断された場合、欠乏栄養分を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程。
図3に、第三の態様の植物栄養状態診断方法の一連の流れを示す概略フロー図を示す。
第三の態様における工程(a)及び工程(b)は、上記第一の態様の工程(a)及び工程(b)と同様である。
《Third embodiment》
The plant nutritional state recovery method of the third aspect of the present invention is a method for recovering the nutritional state of a plant, and includes the following steps (a), (b) and (c).
(A) detecting a biopotential of a plant at a control frequency and at least one detection frequency.
(B) A step of diagnosing the nutritional state of the plant from the biopotential detected at the control frequency and the biopotential detected at the detection frequency.
(C) A step of providing deficient nutrients to recover the nutritional state of the plant when the nutritional state is diagnosed in the step (b).
FIG. 3 is a schematic flowchart showing a series of flows of the plant nutritional state diagnosis method of the third aspect.
Step (a) and step (b) in the third aspect are the same as step (a) and step (b) in the first aspect.
工程(c)において、欠乏栄養分とは、前記工程(b)において、不足と診断された栄養分を指す。欠乏栄養分は、該欠乏栄養分のみで付与してもよく、水等の溶媒に分散させた形で付与してもよく、該欠乏栄養分を含有する配合肥料等を付与してもよい。また、欠乏栄養分の付与量及び付与期間は、特に限定されるものではなく、適宜決定することができる。
欠乏栄養分の付与方法は特に限定されるものではなく、該植物の土壌、培地、培養液、茎、葉、根等に対して、散布、混合塗布等の常法により行うことができる。
In the step (c), the deficient nutrient refers to a nutrient diagnosed as deficient in the step (b). The deficient nutrient may be applied only by the deficient nutrient, or may be applied in a form dispersed in a solvent such as water, or a blended fertilizer containing the deficient nutrient may be provided. Moreover, the provision amount and provision period of a deficient nutrient are not specifically limited, It can determine suitably.
The method for providing the deficient nutrient is not particularly limited, and can be carried out by conventional methods such as spraying and mixed application to the soil, medium, culture solution, stem, leaf, root and the like of the plant.
上記第三の態様の植物栄養状態回復方法は、対象となる植物に対し、常時、工程(a)〜(c)を繰り返して行ってもよく、生育のある段階において、単回又は複数回、工程(a)〜(c)を行ってもよい。常時工程(a)〜(c)を行うことにより、該植物の状態を常にモニタリングし、必要なときのみ欠乏栄養分を付与し、迅速に栄養状態を回復させることができるため好ましい。
また、第三の態様の植物栄養状態回復方法の一連の工程を行う場合は、後述する第六の態様の植物栄養状態回復装置を用いることが好ましい。
The plant nutritional state recovery method of the third aspect may always be performed by repeating steps (a) to (c) for the target plant, and in a stage of growth, once or multiple times, Steps (a) to (c) may be performed. It is preferable to always perform the steps (a) to (c) because the state of the plant can be constantly monitored, deficient nutrients can be provided only when necessary, and the nutritional state can be quickly recovered.
Moreover, when performing a series of processes of the plant nutrient state recovery method of a 3rd aspect, it is preferable to use the plant nutrient state recovery apparatus of the 6th aspect mentioned later.
また、上記第二の態様の植物栄養状態回復方法と、上記第三の態様の植物栄養状態回復方法とを組み合わせて用いることができる。組み合わせの好ましい例としては以下のようなものが挙げられる:
第二の態様の工程(a)、(b)において栄養不良と診断され、第二の態様の工程(c)において点滅光刺激を付与する一連の流れを単回又は複数回行う。第二の態様の工程(a)、(b)において栄養不良と診断され、第二の態様の工程(c)において点滅光刺激を付与する一連の流れを単回又は複数回行ったが再度工程(a)、(b)において栄養不良と診断されたため、第三の態様の工程(c)により欠乏栄養分を付与する;
工程(a)、(b)において栄養不良と診断され、第二の態様の工程(c)において点滅光刺激を付与する一連の流れを単回又は複数回行ったが、再度工程(a)、(b)において栄養不良と診断されたため、第二の態様の工程(c)と第三の態様の工程(c)を併用し、点滅光刺激と共に欠乏栄養分を付与する。
Moreover, the plant nutritional state recovery method of the second aspect and the plant nutritional state recovery method of the third aspect can be used in combination. Preferred examples of combinations include the following:
In the steps (a) and (b) of the second embodiment, a malnutrition is diagnosed, and a series of flows for applying the flashing light stimulus is performed once or a plurality of times in the step (c) of the second embodiment. In the steps (a) and (b) of the second embodiment, it is diagnosed as malnutrition, and a series of steps for applying the flashing light stimulus is performed once or a plurality of times in the step (c) of the second embodiment. Since it was diagnosed as malnutrition in (a) and (b), a deficient nutrient is provided by the step (c) of the third aspect;
In the steps (a) and (b), it was diagnosed as malnutrition, and the series of flows for applying the flashing light stimulus was performed once or plural times in the step (c) of the second aspect. Since it was diagnosed as malnutrition in (b), the step (c) of the second aspect and the step (c) of the third aspect are used in combination, and deficient nutrients are given together with the blinking light stimulus.
《第四の態様》
本発明の第四の態様の植物栄養状態診断装置は、対照用周波数、及び1つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、を備える。
《Fourth aspect》
A plant nutritional state diagnosis apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes a potential detection means for detecting a biopotential of a plant at a control frequency and at least one detection frequency;
Nutritional state diagnosis means for diagnosing the nutritional state of the plant from the bioelectric potential detected at the control frequency and the bioelectric potential detected at the detection frequency.
電位検出手段は、植物の異なる2箇所に接触させた電極を介して生体電位を検出し、検出した生体電位を増幅した後、フィルターを介して、目的の対照用周波数及び検出用周波数における電位を検出する。
ここで、対照用周波数及び検出用周波数は上記第一の態様と同様である。電極は、特に限定されるものではないが、白金、銀、チタニウム、又はステンレスチール製の電極であることが好ましい。フィルターは、特に限定されるものではないが、ローパスフィルター(LPF)、ハイパスフィルター(HPF)、又はバンドパスフィルター(BPF)が好ましく、バンドパスフィルター(BPF)であることがより好ましい。
The potential detection means detects a biopotential through electrodes in contact with two different parts of the plant, amplifies the detected biopotential, and then passes the potential at the target control frequency and detection frequency through the filter. To detect.
Here, the control frequency and the detection frequency are the same as in the first embodiment. The electrode is not particularly limited, but is preferably an electrode made of platinum, silver, titanium, or stainless steel. The filter is not particularly limited, but a low-pass filter (LPF), a high-pass filter (HPF), or a band-pass filter (BPF) is preferable, and a band-pass filter (BPF) is more preferable.
栄養状態診断手段は、電位検出手段が検出した対照用周波数において検出された生体電位と、検出用周波数において検出された生体電位とから、栄養状態を診断する。栄養状態の診断の方法は、上記第二の態様と同様である。 The nutritional state diagnosis means diagnoses the nutritional state from the bioelectric potential detected at the control frequency detected by the potential detection means and the bioelectric potential detected at the detection frequency. The method for diagnosing the nutritional state is the same as in the second embodiment.
また、第四の態様の植物栄養状態診断装置は、上記手段以外に、診断された栄養状態を画面等に表示する栄養状態表示手段や、該栄養状態を情報として蓄積する栄養状態記憶手段を併せて備えていてもよい。栄養状態表示手段や栄養状態記憶手段は、公知の方法により構築することができる。 Moreover, the plant nutritional state diagnosis apparatus according to the fourth aspect further includes a nutritional state display unit that displays the diagnosed nutritional state on a screen and the like, and a nutritional state storage unit that accumulates the nutritional state as information. May be prepared. Nutritional state display means and nutritional state storage means can be constructed by known methods.
第四の態様の植物栄養状態診断装置の構成は、図4に示す通り、後述する第五の態様及び第六の態様の植物栄養状態回復装置の比較回路までの部分と、同様の構成である。 As shown in FIG. 4, the configuration of the plant nutritional state diagnosis device of the fourth aspect is the same as the part up to the comparison circuit of the plant nutritional state recovery device of the fifth and sixth aspects described later. .
《第五の態様》
本発明の第五の態様の植物栄養状態回復装置は、対照用周波数、及び1つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に周波数が44Hz以下の点滅光による刺激を付与する刺激付与手段と、を備える。
電位検出手段及び栄養状態診断手段は、上記第四の態様と同様である。
《Fifth aspect》
The plant nutritional state recovery device of the fifth aspect of the present invention comprises a potential detection means for detecting a biopotential of a plant at a control frequency and at least one detection frequency;
Nutritional state diagnostic means for diagnosing the nutritional state of the plant from the bioelectric potential detected at the control frequency and the bioelectric potential detected at the detection frequency;
And a stimulus applying means for applying a stimulus with blinking light having a frequency of 44 Hz or less to the plant when the nutritional state is diagnosed.
The potential detection means and the nutritional state diagnosis means are the same as in the fourth aspect.
刺激付与手段は、栄養状態診断手段が診断した結果に基づき、該植物に周波数が44Hz以下の点滅光による刺激を付与する。点滅光の種別、点滅光による刺激の付与方法は、上記第二の態様と同様である。 The stimulus applying means applies a stimulus by blinking light having a frequency of 44 Hz or less to the plant based on the result of diagnosis by the nutritional state diagnosis means. The type of blinking light and the method of applying a stimulus by blinking light are the same as in the second aspect.
図4は、第五の態様の植物栄養状態回復装置の構成例を示す図である。以下、図を用いて構成及び動作を説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
対象とする植物の任意の2点に接続された電極間の電位差が図中の電圧増幅器に入力され、増幅される。電圧増幅器(オペアンプ)は、検出電位へのノイズ混入を防止するため、乾電池、太陽電池等を用いた直流電源により動作させることが好ましい。
その後、分配器により、複数の信号に分配される。また、図4では、対照用周波数と1つの検出用周波数とにおける、2つの生体電位を検出するため、2分配を行う。
次に、2分配された電位信号は、それぞれ図中のバッファアンプを介した後に、バンドパスフィルター(BPF)により、対照用周波数(ここでは2〜8Hz)又は検出用周波数(ここでは9〜44Hz)の周波数のみをより分け、信号変換器により、信号を交流から直流に変換し、比較器(コンパレータ)へ入力する。
ここでは、検出用周波数における電位が所定の閾値以上である場合に、一定時間の点滅光照射を開始し、対照用周波数における電位が所定の閾値以上である場合に、点滅光照射を中断する方法を採用した場合について説明する。このとき、コンパレータに入力された検出用周波数における電位信号は、設定された閾値(比較電圧)と比較され、その結果がタイマー回路に入力され、タイマー回路は閾値よりも入力された電位信号が大きい場合に、点滅光照射タイマーをセットする出力信号(タイマーセット)を出力する。また、コンパレータに入力された対照用周波数における電位信号は、設定された閾値(比較電圧)と比較され、その結果がタイマー回路に入力され、タイマー回路は閾値よりも入力された電位信号が大きい場合に、点滅光照射タイマーをリセットする出力信号(タイマーリセット)を出力する。
出力されたタイマーセット及び/又はタイマーリセットの信号は、LED点滅周波数発信回路により制御されたLED制御器に入力され、LED照射器から植物への点滅光照射が開始又は停止される。LED点滅周波数発信回路には、あらかじめ点滅周波数を設定しておくこともできるし、検出用周波数に対応した周波数を出力することもできる。
第五の態様の植物栄養状態回復装置は、筐体内に収められたものであってもなくてもよいが、筐体を用いることにより、外部との接触が低減され、ノイズが低減されるため、筐体を用いることが好ましい。また、該植物栄養状態回復装置は、全ての手段が1つの筐体内に収められたものであってもよく、複数の筐体が結ばれたものであってもよい。筐体の部材、形状は特に限定されるものではないが、アルミを用いた筐体の場合磁力線ノイズが低減され、鉄を用いた筐体の場合電気力線ノイズが低減されるため、好ましく、アルミ筐体と鉄筐体との組み合わせがより好ましい。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the plant nutritional state recovery device according to the fifth aspect. Hereinafter, the configuration and operation will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to this.
The potential difference between the electrodes connected to any two points of the target plant is input to the voltage amplifier in the figure and amplified. The voltage amplifier (op-amp) is preferably operated by a direct current power source using a dry cell, a solar cell or the like in order to prevent noise from entering the detection potential.
Thereafter, the signal is distributed to a plurality of signals by a distributor. In FIG. 4, two distributions are performed in order to detect two biopotentials at the reference frequency and one detection frequency.
Next, the potential signals divided into two are respectively passed through the buffer amplifier in the figure, and then subjected to a control frequency (here 2 to 8 Hz) or a detection frequency (here 9 to 44 Hz) by a band pass filter (BPF). ), And the signal is converted from AC to DC by a signal converter and input to a comparator (comparator).
Here, when the potential at the detection frequency is equal to or higher than a predetermined threshold, the flashing light irradiation is started for a certain time, and when the potential at the control frequency is equal to or higher than the predetermined threshold, the flashing light irradiation is interrupted. The case where is adopted will be described. At this time, the potential signal at the detection frequency input to the comparator is compared with a set threshold value (comparison voltage), and the result is input to the timer circuit. The timer circuit has a larger input potential signal than the threshold value. In this case, an output signal (timer set) for setting a flashing light irradiation timer is output. In addition, the potential signal at the reference frequency input to the comparator is compared with a set threshold value (comparison voltage), and the result is input to the timer circuit. The timer circuit has a larger potential signal input than the threshold value. In addition, an output signal (timer reset) for resetting the flashing light irradiation timer is output.
The output timer set and / or timer reset signal is input to the LED controller controlled by the LED flashing frequency transmission circuit, and flashing light irradiation from the LED irradiator to the plant is started or stopped. A blinking frequency can be set in advance in the LED blinking frequency transmission circuit, or a frequency corresponding to the detection frequency can be output.
The plant nutritional state recovery device of the fifth aspect may or may not be housed in the housing, but by using the housing, contact with the outside is reduced and noise is reduced. It is preferable to use a housing. Further, the plant nutritional state recovery device may be one in which all means are housed in one housing, or may be one in which a plurality of housings are connected. The member and shape of the housing are not particularly limited, but in the case of a housing using aluminum, magnetic field line noise is reduced, and in the case of a housing using iron, electric field line noise is reduced. A combination of an aluminum casing and an iron casing is more preferable.
《第六の態様》
本発明の第六の態様の植物栄養状態回復装置は、対照用周波数、及び1つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に欠乏栄養分を付与する欠乏栄養分付与手段と、を備える。
電位検出手段及び栄養状態診断手段は、上記第四の態様と同様である。
欠乏栄養分付与手段は、栄養状態診断手段が診断した結果に基づき、該植物に欠乏栄養分を付与する。欠乏栄養分の付与方法は、上記第三の態様と同様である。
<< Sixth aspect >>
The plant nutritional state recovery device according to the sixth aspect of the present invention comprises a potential detection means for detecting a biopotential of a plant at a control frequency and at least one detection frequency;
Nutritional state diagnostic means for diagnosing the nutritional state of the plant from the bioelectric potential detected at the control frequency and the bioelectric potential detected at the detection frequency;
A deficient nutrient application unit that provides deficient nutrients to the plant when the nutritional state is diagnosed;
The potential detection means and the nutritional state diagnosis means are the same as in the fourth aspect.
The deficient nutrient provision unit provides the plant with a deficient nutrient based on the result of the diagnosis by the nutritional state diagnosis unit. The method for providing the deficient nutrient is the same as in the third aspect.
図4は、第六の態様の植物栄養状態回復装置の構成例を示す図である。
上記第五の態様と同様にして、比較回路において所定の閾値と比較された結果が、タイマー回路に入力され、タイマー回路は、施肥をセットする出力信号(施肥セット)又は施肥をリセットする出力信号(施肥リセット)を出力する。
出力された施肥セット及び/又は施肥リセットの信号は、肥料調合機に入力され、肥料調合セット信号のみの場合は、施肥機から施肥が実行される。また、肥料調合セット信号+肥料調合リセット信号の場合、又は肥料調合リセット信号のみの場合は、施肥は実行されない。また、肥料の種類は肥料選別機によって選ぶことができる。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the plant nutritional state recovery device according to the sixth aspect.
In the same manner as in the fifth aspect, the result of comparison with the predetermined threshold value in the comparison circuit is input to the timer circuit, and the timer circuit outputs an output signal for setting fertilizer (fertilizer set) or an output signal for resetting fertilizer (Fertilization reset) is output.
The output fertilizer set and / or fertilizer reset signal is input to the fertilizer blender, and in the case of only the fertilizer blend set signal, fertilizer is executed from the fertilizer applicator. In the case of the fertilizer blending set signal + fertilizer blending reset signal or only the fertilizer blending reset signal, fertilization is not executed. The type of fertilizer can be selected by a fertilizer sorter.
次に、植物栄養状態診断装置および植物栄養状態回復装置の上記以外の構成例として、トーンデコーダーを用いた構成例について説明する。
図28は、第四の態様の植物栄養状態診断装置にトーンデコーダーを用いた構成例を示す図である。
本発明の第四の態様の植物栄養状態診断装置は、対照用周波数、及び1つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、を備えるが、これにトーンデコーダーを用いる場合、電位検出手段としては、植物の異なる2箇所に接触させた電極を介して生体電位を検出し、検出した生体電位をALC(Automatic Level Control;自動レベル制御)回路で安定化させた後、トーンデコーダー(Tone Decoder)回路で目的の対照用周波数及び検出用周波数における電位を検出し、当該電位を検出したことを示す信号を、ワンショットタイマー(One Shot Timer)回路を用いて所定の時間出力する。
ここで、対照用周波数及び検出用周波数は上記第一の態様と同様である。また、電極は、特に限定されるものではないが、上記第四の態様と同様、白金、銀、チタニウム、又はステンレスチール製の電極であることが好ましい。
Next, a configuration example using a tone decoder will be described as a configuration example other than the above of the plant nutrition status diagnosis device and the plant nutrition status recovery device.
FIG. 28 is a diagram illustrating a configuration example in which a tone decoder is used in the plant nutritional state diagnosis apparatus according to the fourth aspect.
A plant nutritional state diagnosis apparatus according to a fourth aspect of the present invention includes a potential detection means for detecting a biopotential of a plant at a control frequency and at least one detection frequency;
A nutritional state diagnosis means for diagnosing the nutritional state of the plant from the bioelectric potential detected at the control frequency and the bioelectric potential detected at the detection frequency. As a potential detection means, a biopotential is detected through electrodes in contact with two different parts of a plant, the detected biopotential is stabilized by an ALC (Automatic Level Control) circuit, and then the tone is detected. A potential at the target control frequency and detection frequency is detected by a decoder (Tone Decoder) circuit, and a signal indicating that the potential has been detected is output for a predetermined time using a one-shot timer circuit. .
Here, the control frequency and the detection frequency are the same as in the first embodiment. The electrode is not particularly limited, but is preferably an electrode made of platinum, silver, titanium, or stainless steel, as in the fourth embodiment.
ALC回路は、出力電圧レベルを一定に保つ回路であり、例えば、市販されている自動レベル調整機能付きアンプIC(Integrated Circuit)を用いて実現できる。
トーンデコーダー回路は、予め設定された周波数帯域の電位を検出する回路であり、例えば、市販されているトーンデコーダーICを用いて実現できる。検出対象の周波数の電位を的確に検出するために、トーンデコーダー回路としては、PLL(Phase Locked Loop)方式トーンデコーダーICなど、鋭い周波数選択性を持った回路を用いることが好ましい。電位検出手段は、検出対象の周波数毎にトーンデコーダー回路を具備する。図28の例では、電位検出手段は、検出用周波数を検出するトーンデコーダー回路として、20Hzと40Hzとを検出する2個のトーンデコーダー回路を具備し、対照用周波数を検出するトーンデコーダー回路として、7Hzを検出するトーンデコーダー回路を具備する。
ワンショットタイマー回路は、トーンデコーダー回路が検出対象の周波数における電位を検出した際に、動作漏れを防ぐために信号を一定時間出力する回路であり、例えば、市販されているタイマーICを用いて実現できる。
The ALC circuit is a circuit that keeps the output voltage level constant, and can be realized by using, for example, a commercially available amplifier IC (Integrated Circuit) with an automatic level adjustment function.
The tone decoder circuit is a circuit that detects a potential in a preset frequency band, and can be realized using, for example, a commercially available tone decoder IC. In order to accurately detect the potential of the frequency to be detected, it is preferable to use a circuit having sharp frequency selectivity such as a PLL (Phase Locked Loop) type tone decoder IC as the tone decoder circuit. The potential detection means includes a tone decoder circuit for each frequency to be detected. In the example of FIG. 28, the potential detection means includes two tone decoder circuits for detecting 20 Hz and 40 Hz as a tone decoder circuit for detecting a detection frequency, and as a tone decoder circuit for detecting a control frequency, A tone decoder circuit for detecting 7 Hz is provided.
The one-shot timer circuit is a circuit that outputs a signal for a certain period of time in order to prevent operation leakage when the tone decoder circuit detects a potential at a detection target frequency, and can be realized by using, for example, a commercially available timer IC. .
また、栄養状態診断手段としては、電位検出手段が検出した対照用周波数において検出された生体電位と、検出用周波数において検出された生体電位とから、栄養状態を診断する。
具体的には、栄養状態診断手段は、タイマー(Timer)回路を具備する。このタイマー回路は、検出用周波数において生体電位を検出したことを示す信号が電位検出手段から出力されると、この信号をトリガー(Trigger)として、栄養状態不良を示す信号を所定の時間出力する。
また、栄養状態診断手段のタイマー回路は、対照用周波数において生体電位を検出したことを示す信号が電位検出手段から出力されると、栄養状態不良を示す信号の出力を中止(リセット、Reset)する。第一の態様にて説明したように、対照用周波数は、植物の状態の良し悪しに関わらず、生体電位の変動が少ない周波数である。したがって、この対照用周波数を検出した際に、栄養状態不良を示す信号の出力を中止することにより、ホワイトノイズ等のノイズによる誤動作を防止できる。栄養状態診断手段は、例えば、市販されているタイマーICを用いて実現できる。
The nutritional state diagnosis means diagnoses the nutritional state from the bioelectric potential detected at the control frequency detected by the potential detection means and the bioelectric potential detected at the detection frequency.
Specifically, the nutritional status diagnosis means includes a timer circuit. When a signal indicating that a bioelectric potential has been detected at the detection frequency is output from the potential detection means, the timer circuit outputs a signal indicating a nutritional state failure for a predetermined time using this signal as a trigger.
Further, the timer circuit of the nutritional state diagnosis unit stops (resets, resets) the output of the signal indicating the nutritional state defect when a signal indicating that the bioelectric potential is detected at the control frequency is output from the potential detection unit. . As described in the first aspect, the control frequency is a frequency with little variation in biopotential regardless of the state of the plant. Therefore, by detecting the control frequency and stopping the output of a signal indicating a poor nutritional state, malfunction due to noise such as white noise can be prevented. The nutritional state diagnosis means can be realized using, for example, a commercially available timer IC.
このように、トーンデコーダーを用いて植物栄養状態診断装置を構成することにより、フィルターを用いる場合よりも、検出する周波数帯域幅を狭くできる。フィルターを用いた場合、検出対象の周波数帯域幅は、例えば、周波数がxHzのときほぼx±1/3xの関係があり、帯域幅が広く、ノイズを拾いやすいが、トーンデコーダーを用いることにより、例えば、検出対象の周波数プラスマイナス5%の狭い帯域幅で生体電位を検出できる。これにより、生体電位の検出をより小信号下でも正確に行えるので大きく増幅する必要がなく、したがって、プリアンプを不要又は装置全体を小型化することができる。
また、トーンデコーダーを用いて植物栄養状態診断装置を構成することにより、前述した第四の態様のようにBPF等のフィルターを用いる場合よりも装置を小型化でき、また、消費電力を削減できる。検出用周波数において検出する電位は、信号レベルが0.01〜0.1mV程度と微小であり、また、バックグラウンドノイズが0.04mV程度と相対的に大きいため、BPFを用いて電位を検出する場合は、例えば7次のBPFが必要であり、装置の小型化や消費電力の削減が困難であった。これに対して、トーンデコーダーを用いて電位を検出する場合は、上述のPLL方式のように鋭い周波数選択性を持った回路を用いて多段化せずに電位を検出することができ、さらに、IC化された回路を用いることにより大幅に小型化および省電力化が可能である。消費電力の削減により、例えば、植物栄養状態診断装置が、小型ニッケルカドミウム電池と、この小型ニッケルカドミウム電池を充電する太陽電池を具備することにより電源をまかなうことができる。したがって、植物栄養状態診断装置の動作環境(畑地など)の周辺に家庭用電源等の電源が無い場合にも使用できる。また、家庭用電源等の交流電流を用いずに動作させられるので、交流電源によるノイズの影響を受けない。
As described above, by configuring the plant nutritional state diagnosis apparatus using the tone decoder, the frequency bandwidth to be detected can be narrower than when using a filter. When the filter is used, the frequency bandwidth to be detected is, for example, approximately x ± 1 / 3x when the frequency is xHz, and the bandwidth is wide and noise can be easily picked up, but by using a tone decoder, For example, the bioelectric potential can be detected with a narrow bandwidth of the detection target frequency plus or minus 5%. As a result, the detection of the bioelectric potential can be performed accurately even under a smaller signal, so that it is not necessary to greatly amplify. Therefore, no preamplifier is required or the entire apparatus can be downsized.
In addition, by configuring the plant nutritional state diagnosis apparatus using a tone decoder, the apparatus can be made smaller than in the case of using a filter such as BPF as in the above-described fourth aspect, and the power consumption can be reduced. The potential detected at the detection frequency is as small as 0.01 to 0.1 mV, and the background noise is relatively large as about 0.04 mV, so the potential is detected using BPF. In this case, for example, a 7th-order BPF is necessary, and it is difficult to reduce the size of the apparatus and reduce the power consumption. On the other hand, when the potential is detected using a tone decoder, the potential can be detected without using multiple stages using a circuit having a sharp frequency selectivity as in the above-described PLL system. By using an integrated circuit, it is possible to significantly reduce the size and power consumption. By reducing the power consumption, for example, the plant nutritional state diagnosis device can provide a power source by including a small nickel cadmium battery and a solar battery that charges the small nickel cadmium battery. Therefore, it can be used even when there is no power source such as a household power source around the operating environment (such as a field) of the plant nutritional state diagnosis apparatus. Moreover, since it can be operated without using an alternating current such as a household power supply, it is not affected by noise from the alternating current power supply.
図28は、第五の態様の植物栄養状態回復装置にトーンデコーダーを用いた構成例を示す図である。以下、同図を用いて構成及び動作を説明するが、本発明はこれに限られるものではない。
本発明の第五の態様の植物栄養状態回復装置は、対照用周波数、及び1つ以上の検出用周波数における、植物の生体電位を検出する電位検出手段と、
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に周波数が44Hz以下の点滅光による刺激を付与する刺激付与手段と、を備えるが、これにさらにトーンデコーダーを用いる場合、電位検出手段及び栄養状態診断手段は、上記第四の態様にさらにトーンデコーダーを用いた場合と同様である。
FIG. 28 is a diagram illustrating a configuration example in which a tone decoder is used in the plant nutrient state recovery device according to the fifth aspect. Hereinafter, the configuration and operation will be described with reference to the same drawing, but the present invention is not limited to this.
The plant nutritional state recovery device of the fifth aspect of the present invention comprises a potential detection means for detecting a biopotential of a plant at a control frequency and at least one detection frequency;
Nutritional state diagnostic means for diagnosing the nutritional state of the plant from the bioelectric potential detected at the control frequency and the bioelectric potential detected at the detection frequency;
A stimulus applying means for applying a stimulus by blinking light having a frequency of 44 Hz or less to the plant when diagnosed as having a poor nutritional state. When a tone decoder is used for this, a potential detecting means and a nutritional state diagnostic means Is the same as in the case where a tone decoder is further used in the fourth embodiment.
トーンデコーダーを用いた場合の刺激付与手段は、発光ダイオード(Light Emitting Diode;LED)と、発光ダイオードを点滅させる発振器(Oscillator;OSC)とを具備し、栄養状態診断手段が診断した結果に基づき、該植物に周波数が44Hz以下の点滅光による刺激を付与する。点滅光の種別、点滅光による刺激の付与方法は、上記第二の態様と同様である。
具体的には、まず、栄養状態診断手段が栄養状態不良を示す信号を出力する時間を、第二の態様で説明した光の照射時間に予め設定しておく。これにより、栄養状態診断手段は、点滅光による刺激を植物に付与する時間を制御するタイマーとして機能する。
そして、発振器は、栄養状態不良を示す信号が栄養状態診断手段から出力されている間、44Hz以下の矩形波の電圧信号を発光ダイオードに出力する。発振器は、例えば、市販のタイマーICを用いて実現できる。発光ダイオードは、発振器から出力される電圧信号により点滅する。これにより、第二の態様と同様の点滅光による刺激を植物に付与できる。
The stimulus applying means when the tone decoder is used includes a light emitting diode (LED) and an oscillator (OSC) that blinks the light emitting diode, and based on the result of diagnosis by the nutritional state diagnosis means, The plant is stimulated with blinking light having a frequency of 44 Hz or less. The type of blinking light and the method of applying a stimulus by blinking light are the same as in the second aspect.
Specifically, first, the time during which the nutritional state diagnosis means outputs a signal indicating a poor nutritional state is set in advance as the light irradiation time described in the second aspect. Thereby, a nutritional condition diagnostic means functions as a timer which controls the time which gives the stimulus by blinking light to a plant.
Then, the oscillator outputs a rectangular wave voltage signal of 44 Hz or less to the light emitting diode while the signal indicating the poor nutritional state is output from the nutritional state diagnosis means. The oscillator can be realized using, for example, a commercially available timer IC. The light emitting diode blinks in response to a voltage signal output from the oscillator. Thereby, the stimulation by the blinking light similar to a 2nd aspect can be provided to a plant.
トーンデコーダーを用いた植物栄養状態回復装置も、上記トーンデコーダーを用いた植物栄養状態診断装置と同様、トーンデコーダーを用いることにより、フィルターを用いる場合よりも、検出する周波数帯域幅を狭くでき、また、装置を小型化でき、さらに、消費電力を削減できる。 The plant nutritional state recovery device using the tone decoder can narrow the frequency bandwidth to be detected by using the tone decoder, as in the case of the plant nutritional state diagnosis device using the tone decoder, compared to the case of using a filter. The device can be miniaturized and the power consumption can be reduced.
なお、植物栄養状態回復装置が複数の検出用周波数を検出する場合、周波数毎に栄養状態診断手段と刺激付与手段とを具備し、検出した周波数に応じて異なる色または周波数または照射時間の点滅光刺激を植物に付与するようにしてもよい。
なお、以上では光源としてLEDを用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、白熱電球やストロボ光等、他の光源を用いてもよい。なお、消費電力を削減するためには、LEDを用いることが好ましい。
なお、植物栄養状態回復装置が、刺激付与手段に代えて、あるいは、刺激付与手段に加えて、上記第六の態様と同様の欠乏栄養分付与手段を具備するようにしてもよい。この場合、栄養状態診断手段が出力する、栄養状態不良を示す信号を、施肥セット信号として用いることができる。欠乏栄養分付与手段は、栄養状態診断手段から施肥セット信号が出力されると、上記第六の態様と同様に施肥を行って、植物に欠乏栄養分を付与する。さらに、栄養状態診断手段が、栄養状態不良を示す信号の出力を終了するタイミングを、上記第六の態様と同様の施肥リセットとして用いるようにしてもよい。
In addition, when the plant nutritional state recovery device detects a plurality of detection frequencies, it comprises a nutritional state diagnosis unit and a stimulus applying unit for each frequency, and blinking light of a different color or frequency or irradiation time depending on the detected frequency You may make it give a stimulus to a plant.
In addition, although the case where LED was used as a light source was demonstrated above, it is not limited to this, You may use other light sources, such as an incandescent lamp and strobe light. In order to reduce power consumption, it is preferable to use an LED.
Note that the plant nutritional state recovery device may include deficient nutrient providing means similar to that of the sixth aspect, instead of or in addition to the stimulus applying means. In this case, the signal indicating the nutritional status output from the nutritional status diagnosis means can be used as the fertilization set signal. When the fertilization set signal is output from the nutritional state diagnosis means, the deficient nutrient applying means performs fertilization in the same manner as in the sixth aspect to give the deficient nutrient to the plant. Furthermore, you may make it use the timing which a nutrition condition diagnostic means complete | finishes the output of the signal which shows a nutrition condition defect as a fertilization reset similar to the said 6th aspect.
次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Next, although an Example is shown and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to a following example.
[参考例1]
(点滅光の色と果実収量との関係)
ミニトマトを用いて、点滅光の色による果実収量の違いを調べた。
具体的には、ミニトマト(「ラブリー藍」、商品名、協和種苗株式会社製)を2009年4月10日に播種し、5月20日に完全な栄養分を満たした水耕栽培用ベッドに定植した。この際に、点滅光の種類を、赤色点滅光のみの試験区(Red)、赤色点滅光と青色点滅光を5:1で組み合わせた試験区(R/B=5)無照射試験区(Cont)の3種類を設けた(各区供試株数:8株)。点滅光にはLEDを用い、周波数は20Hz、波長は赤色がLED(ER−500、商品名、スタンレー電気株式会社製)660nm、青色がLED(UB5305S、商品名、スタンレー電気株式会社製)470nm、光強度は1〜20lx、照射時間は光合成が盛んな9時〜15時までの6時間とした。ミニトマトの第一段果房が着色を始めた7月7日に栽培を終了し、栽培終了時点の第三段果房までの1株あたりの果実収量(g)の平均を求めた。結果を図5に示す。
この結果、無照射試験区に比べて、点滅光照射試験区では果実収量が多く、赤色点滅光と青色点滅光を組み合わせた照射試験区の方が、赤色点滅光のみの点滅光照射試験区よりもさらに果実収量が多いことが分かった。
[Reference Example 1]
(Relationship between blinking light color and fruit yield)
Using cherry tomatoes, the difference in fruit yield due to the color of the flashing light was examined.
Specifically, cherry tomatoes (“Lovely Ai”, trade name, manufactured by Kyowa Seed Co., Ltd.) were sown on April 10, 2009, and put on a hydroponic cultivation bed filled with complete nutrients on May 20. Planted. At this time, the type of the flashing light is set to the test group (Red) with only the red flashing light, the test group (R / B = 5) in which the red flashing light and the blue flashing light are combined at a ratio of 5: 1 (Cont. ) Was established (number of test strains in each ward: 8 shares). LED is used for the flashing light, the frequency is 20 Hz, the wavelength is red LED (ER-500, trade name, Stanley Electric Co., Ltd.) 660 nm, blue is LED (UB5305S, trade name, Stanley Electric Co., Ltd.) 470 nm, The light intensity was 1 to 20 lx, and the irradiation time was 6 hours from 9:00 to 15:00 when photosynthesis was active. Cultivation was terminated on July 7 when the first stage fruit bunches of cherry tomatoes began to be colored, and the average fruit yield (g) per strain until the third stage fruit bunches at the end of cultivation was determined. The results are shown in FIG.
As a result, compared with the non-irradiation test group, the flashing light irradiation test group has a higher fruit yield, and the irradiation test group combining the red flashing light and the blue flashing light is better than the flashing light irradiation test group with only the red flashing light. It was also found that the fruit yield was higher.
[参考例2]
(植物の葉の色と点滅光照射の有無と光合成量との関係)
赤色の大型斑を葉に有するコリウスを用いて、葉の色と点滅光照射の有無と光合成量との関係を調べた。
具体的には、コリウスを10000lxの人工太陽光(「XC−1000」、商品名、セリック株式会社製)環境下で育成し、葉の緑色の部分で無照射の試験区(緑色部無照射)、葉の緑色の部分で赤色点滅光を照射した試験区(緑色部赤照射)、葉の赤色の部分で無照射の試験区(赤色部無照射)、葉の赤色の部分で赤色点滅光を照射した試験区(赤色部赤照射)の4種類を設けた。赤色点滅光には660nmのLED(ER−500、商品名、スタンレー電気株式会社製)を用い、光強度は葉面で1〜10lxの強さになるように調整した。LI−6400(商品名、LI−COR社製)を用いて、各試験区の葉の光合成量を測定した結果を図6に示す。
この結果、赤色点滅光照射により、葉の緑色の部分のみならず、葉の赤色の部分においても、光合成量が増加した。今まで、赤色点滅光照射は植物の緑色の葉緑素に影響を与え、光合成を促進していると考えられていたが、このことにより、赤色点滅光照射は緑色の葉緑素以外にも影響を与えると推察された。
[Reference Example 2]
(Relationship between plant leaf color, flashing light irradiation and photosynthesis)
Using Coleus with large red spots on the leaves, the relationship between the color of the leaves, the presence of flashing light irradiation, and the amount of photosynthesis was investigated.
Specifically, Coleus was grown in an artificial sunlight of 10000 lx (“XC-1000”, trade name, manufactured by Celic Co., Ltd.), and the test area in which the green part of the leaf was not irradiated (green part without irradiation) , Test section irradiated with red flashing light on the green part of the leaf (green part red irradiation), test section non-irradiated on the red part of the leaf (no red part irradiation), red flashing light on the red part of the leaf Four types of irradiated test sections (red portion red irradiation) were provided. A 660 nm LED (ER-500, trade name, manufactured by Stanley Electric Co., Ltd.) was used for the red flashing light, and the light intensity was adjusted to 1 to 10 lx on the leaf surface. The result of having measured the photosynthesis amount of the leaf of each test section using LI-6400 (trade name, manufactured by LI-COR) is shown in FIG.
As a result, the amount of photosynthesis increased not only in the green part of the leaf but also in the red part of the leaf by irradiation with the flashing red light. Until now, it was thought that irradiation with red flashing light affected the green chlorophyll of plants and promoted photosynthesis, but this suggests that irradiation with red flashing light affects other than green chlorophyll. Inferred.
[参考例3]
(マグネシウム欠乏と生体電位との関係)
ハーブを用いて、マグネシウム欠乏と生体電位の関係を調べた。
具体的には、2009年2月20日にルッコラ(株式会社トーホク製)を、プライムミックス(「TKS−2」、商品名、サカタのタネ製)を充填した128穴ポットに播種した。播種20日後にパーライトを充填した24穴の緑セルに生育の均一な苗を千鳥に定植し、下記に示す培養液の施用を開始した。葉面における生体電位の測定は4月9日に行い、4月17日に栽培を終了した。
試験区は、栄養塩としての硫酸マグネシウムの濃度を、0.00ミリモル/リットル、0.10ミリモル/リットル、0.20ミリモル/リットル、0.30ミリモル/リットル、0.40ミリモル/リットル、0.50ミリモル/リットルの6段階に設定した、計6試験区とした(各区供試株数:48株)。また、生体電位の測定は高速データ収集システムNR−2000(商品名、株式会社キーエンス製)を用い、サンプリング周期を200Hz、データポイント数を2000点に設定した。電極には銀−塩化銀電極を用いた。
各試験区の1株あたりの生重量(g)の平均を図7に、各試験区の乾物中マグネシウム含有率を図8に、マグネシウム0.50ミリモル/リットル試験区の生体電位スペクトラムを図9に、マグネシウム0.00ミリモル/リットル試験区の生体電位スペクトラムを図10に、マグネシウム含有率と40Hzの生体電位との相関図(R=−0.960)を図11に、各試験区のマグネシウム含有率と40Hzの生体電位を図12にそれぞれ示す。
この結果、生重量は完全栄養区である0.50ミリモル/リットル試験区で最も高く(図7)、乾物中のマグネシウム含有率も0.50ミリモル/リットル試験区で最も高かった(図8)。また、生体電位スペクトラムでは、0.50ミリモル/リットル試験区以外の全ての試験区では40Hz付近にピークが現れた(図9、図10;0.10ミリモル/リットル〜0.40ミリモル/リットル試験区は図示せず)。さらに、ルッコラ中のマグネシウム含有率が低いと40Hz付近のピークが高い(相関性=−0.960)ことが分かった(図11、図12)。したがって、ルッコラの生体電位の40Hzのピーク値は、栽培時の培養液中マグネシウム濃度によって影響を受け、植物体中のマグネシウムが不足している場合に現れ、その結果、生育も不良になることが分かった。さらに、40Hzのピーク値を測定することで、植物体中に含まれるマグネシウムの含有量を予測できると推察された。
[Reference Example 3]
(Relationship between magnesium deficiency and bioelectric potential)
Using herbs, the relationship between magnesium deficiency and biopotential was examined.
Specifically, on February 20, 2009, arugula (manufactured by Tohoku Co., Ltd.) was sown in a 128-hole pot filled with prime mix ("TKS-2", trade name, manufactured by Sakata Seed). 20 days after sowing, seedlings with uniform growth were planted in a staggered manner in a 24-hole green cell filled with pearlite, and application of the culture solution shown below was started. The bioelectric potential on the foliage was measured on April 9, and the cultivation was finished on April 17.
In the test group, the concentration of magnesium sulfate as a nutrient was adjusted to 0.00 mmol / liter, 0.10 mmol / liter, 0.20 mmol / liter, 0.30 mmol / liter, 0.40 mmol / liter, 0 A total of 6 test zones were set in 6 stages of 50 mmol / liter (the number of test strains in each zone: 48). The bioelectric potential was measured using a high-speed data collection system NR-2000 (trade name, manufactured by Keyence Corporation), with a sampling period set to 200 Hz and the number of data points set to 2000 points. A silver-silver chloride electrode was used as the electrode.
FIG. 7 shows the average raw weight (g) per strain in each test group, FIG. 8 shows the magnesium content in the dry matter of each test group, and FIG. 9 shows the biopotential spectrum of the 0.50 mmol / liter magnesium test group. FIG. 10 shows the biopotential spectrum of the magnesium 0.00 mmol / liter test group, FIG. 11 shows the correlation between the magnesium content and the biopotential of 40 Hz (R = −0.960), and FIG. The content rate and the biopotential of 40 Hz are shown in FIG.
As a result, the fresh weight was highest in the 0.50 mmol / liter test group, which was a complete nutrient (FIG. 7), and the magnesium content in the dry matter was also highest in the 0.50 mmol / liter test group (FIG. 8). . Moreover, in the biopotential spectrum, a peak appeared in the vicinity of 40 Hz in all the test sections other than the 0.50 mmol / liter test section (FIGS. 9 and 10; 0.10 mmol / liter to 0.40 mmol / liter test). Ward not shown). Furthermore, when the magnesium content rate in arugula was low, it turned out that the peak of 40 Hz vicinity is high (correlation = -0.960) (FIG. 11, FIG. 12). Therefore, the 40 Hz peak value of the arugula biopotential is affected by the magnesium concentration in the culture medium during cultivation, and appears when the magnesium in the plant is deficient, resulting in poor growth. I understood. Furthermore, it was guessed that content of magnesium contained in a plant body can be predicted by measuring a peak value of 40 Hz.
[実施例1]
(生体電位を用いた植物栄養状態診断)
本発明の第一の態様の植物栄養状態診断方法を定めるために、生体電位と植物栄養状態の関係を調べた。
具体的には、トマト、ミニトマト、レタス、チンゲンサイ、ルッコラを用いて、植物生体電位スペクトラムを測定し、栄養状態不良と診断された植物の生体電位スペクトラムの結果を図13から図20に示す。生体電位の測定は高速データ収集システムNR−2000(商品名、株式会社キーエンス製)を用い、サンプリング周期を200Hz、データポイント数を2000点に設定した。電極には銀−塩化銀電極を用いた。これらの測定値を基にして、本発明の対照用周波数の選定と検出用周波数の決定を行った。すなわち欠乏栄養素に対応する周波数は9〜44Hzに出現した。また、2〜8Hz帯の電位と45〜49Hz帯の電位は50Hzの商用電源ノイズの電位と相関がきわめて高いために対照用周波数として好ましいと考えられる。これらの相関図を図21〜図22に示した。
[Example 1]
(Plant nutritional status diagnosis using bioelectric potential)
In order to determine the plant nutritional state diagnosis method of the first aspect of the present invention, the relationship between the bioelectric potential and the plant nutritional state was examined.
Specifically, the plant biopotential spectrum was measured using tomato, cherry tomato, lettuce, chingensai, and arugula, and the results of the biopotential spectrum of plants diagnosed as having poor nutritional status are shown in FIGS. The bioelectric potential was measured using a high-speed data collection system NR-2000 (trade name, manufactured by Keyence Corporation), and the sampling cycle was set to 200 Hz and the number of data points was set to 2000 points. A silver-silver chloride electrode was used as the electrode. Based on these measured values, the control frequency of the present invention was selected and the detection frequency was determined. That is, the frequency corresponding to the deficient nutrient appeared at 9 to 44 Hz. In addition, the potential in the 2-8 Hz band and the potential in the 45-49 Hz band are considered preferable as the control frequency because they have a very high correlation with the potential of commercial power supply noise of 50 Hz. These correlation diagrams are shown in FIGS.
[実施例2]
(生体電位と連動した点滅光照射による植物栄養状態回復)
ミニトマトを用いて、本発明の第二の態様の植物栄養状態回復方法、及び第五の態様の植物栄養状態回復装置を用いて、生体電位検知と連動した栄養状態の回復を試みた。
具体的には、供試作物にはイエローミミ(商品名、カネコ種苗)を用い、2009年4月14日にプライムミックス TKS−2(商品名、サカタのタネ製):バーミキュライト=1:1の混合培地に播種(25セルポット:キャメロン化工銀)し、2009年5月18日にRW製ポット(10×10CV:日東紡)に開花苗を鉢上げし、2009年5月27日に水耕ベッド(全農製隔離ベンチ:45cm×65cm×水深30cm)に定植した。試験区分するまでは園試処方1/2単位(大塚化学(株)製肥料大塚1号、大塚2号で調整)の培養液をEC(電気伝導度)1.2で施用した。
試験区は,週3回行う電位測定で,窒素やカリウムの貧栄養を表す20Hz前後の電位ピークを検知した時の対応の仕方に関して、表1に示す5種類を設けた。すなわち、ピークを検知しても照射も培養液更新もしない区(欠乏区)、ピーク検知後標準培養液に交換する区(交換区)、ピーク検知後栽培終了まで20Hz赤色点滅光を照射(照射時間は午前9:00〜午後3:00の6時間)する区(連続照射区)、20Hzピーク検知後10分間、20Hzの赤色(660nm)点滅光をLED(ER−500、商品名、スタンレー電気株式会社製)を用いて光強度0.6〜3lxで葉面に照射をする区(電位照射区)、定植後も大塚化学(株)製の肥料、大塚1号、大塚2号で調整した園試処方1/2単位(標準培養液の1/2濃度)で栽培を続ける試験区(完全区)を設定し、計5試験区を設けた。なお、貧栄養の培養液は園試処方1/2単位(標準培養液の1/2濃度)のうち窒素(N)とカリウム(K)について1/2量となるように大塚2号、大塚3号、大塚5号、大塚6号、大塚7号にて調整し管理した。2009年7月6日に第四段花房の上葉2枚を残して摘心し2009年7月13日に生育調査終了後栽培終了とした。
[Example 2]
(Recovering plant nutrition by flashing light irradiation in conjunction with bioelectric potential)
Using cherry tomatoes, an attempt was made to recover the nutritional state in conjunction with biopotential detection using the plant nutritional state recovery method of the second aspect of the present invention and the plant nutritional state recovery device of the fifth aspect.
Specifically, Yellow Mimi (trade name, seedling seedling) was used as a prototype, and Prime Mix TKS-2 (trade name, manufactured by Sakata Seed) on April 14, 2009: Vermiculite = 1: 1 Seeded in a mixed medium (25 cell pot: Cameron Kagaku Silver), planted flowering seedlings in a pot made of RW (10 × 10 CV: Nittobo) on May 18, 2009, and hydroponically bed on May 27, 2009 (All farming isolation bench: 45 cm × 65 cm ×
In the test group, five types shown in Table 1 were provided as to how to respond when a potential peak around 20 Hz representing nitrogen or potassium poor nutrition was detected by measuring the potential three times a week. That is, even if the peak is detected, the irradiation is not performed or the culture medium is not updated (deficiency section), the section is replaced with the standard culture solution after the peak detection (exchange section), and the 20 Hz red flashing light is irradiated after the peak is detected until the cultivation ends Time is 9: 00 am to 3:00 pm) (continuous irradiation zone), 10 minutes after 20 Hz peak detection, 20 Hz red (660 nm) flashing light LED (ER-500, trade name, Stanley Electric) Co., Ltd.) was used to irradiate the leaf surface with a light intensity of 0.6 to 3 lx (potential irradiation zone), and after planting, the fertilizer manufactured by Otsuka Chemical Co., Ltd., Otsuka No. 1 and Otsuka No. 2 were used. Test plots (complete plots) to continue cultivation with 1/2 unit of garden trial prescription (1/2 concentration of standard culture solution) were set, and a total of 5 test plots were provided. Ootsuka No. 2 and Otsuka so that the nutrient solution for eutrophication is half the amount for nitrogen (N) and potassium (K) in 1/2 unit of garden trial prescription (1/2 concentration of standard culture solution) It was adjusted and managed by No. 3,
電位照射区は、図4に示す本発明の第五の態様に係る植物栄養状態回復装置を用いた。装置内の構成及び条件は以下の通りである。
電圧増幅器:T−01HGA(商品名、株式会社タートル工業社製、高インピーダンス入力)。
バンドパスフィルター(BPF):T−L/HPF04C(商品名、株式会社タートル工業社製、4チャンネル、精度:18dB/oct、検出用周波数が14〜40Hz、対照用周波数が2〜7Hz)
信号変換器:T−RMSO1(商品名、株式会社タートル工業社製、交流から直流へ変換)
比較器(コンパレーター):14〜40Hzの検出用周波数における電位が0.012mVより大きい場合に、栄養状態不良と診断し、照射開始。2〜7Hzの対照用周波数における電位が0.006mVより大きい場合は、検出用周波数の電位が0.012mV以上であっても、得られた生体電位をノイズとみなし、照射中であっても照射を中止。0.012mV以上の14〜40Hzにおける電位と0.006mV以上の2〜7Hzにおける電位とを同時に検出した場合には、照射せず(本体の閾値は任意設定可能)。
赤色点滅光(20Hz)照射時間は10分間に設定(本体は任意設定可能)。
筐体:アルミ筐体と鉄筐体を組み合わせて使用。
なお、図示しないが、計測を精密に行うために以下に示す2つの測定補助器を使用した。
高速データ収集システム:NR−2000(商品名 キーエンス社製)
データ解析ソフト:DADISP(商品名 アストロデザイン社製)
As the potential irradiation section, the plant nutritional state recovery device according to the fifth aspect of the present invention shown in FIG. 4 was used. The configuration and conditions in the apparatus are as follows.
Voltage amplifier: T-01HGA (trade name, manufactured by Turtle Industry Co., Ltd., high impedance input).
Band pass filter (BPF): TL / HPF04C (trade name, manufactured by Turtle Kogyo Co., Ltd., 4 channels, accuracy: 18 dB / oct,
Signal converter: T-RMSO1 (trade name, manufactured by Turtle Industrial Co., Ltd., converted from AC to DC)
Comparator: When the potential at the detection frequency of 14 to 40 Hz is larger than 0.012 mV, the nutritional state is diagnosed and irradiation is started. When the potential at the control frequency of 2 to 7 Hz is greater than 0.006 mV, even if the potential at the detection frequency is 0.012 mV or more, the obtained biopotential is regarded as noise, and irradiation is performed even during irradiation. Canceled. When a potential at 14 to 40 Hz of 0.012 mV or higher and a potential at 2 to 7 Hz of 0.006 mV or higher are detected at the same time, irradiation is not performed (the threshold value of the main body can be arbitrarily set).
Red flashing light (20 Hz) irradiation time is set to 10 minutes (the main unit can be set arbitrarily).
Housing: Uses a combination of an aluminum housing and an iron housing.
In addition, although not shown in figure, in order to perform a measurement precisely, the following two measurement aids were used.
High-speed data collection system: NR-2000 (trade name, manufactured by Keyence Corporation)
Data analysis software: DADISP (trade name, manufactured by Astrodesign)
図23に試験区ごとの草丈と葉の大きさを示した。草丈は、完全区と交換区が他の試験区に比べて10cm程大きかったが、葉の大きさ(葉長×葉幅)は電位照射区が完全区に次いで大きくなった。また交換区と連続照射区は電位照射区についで大きく同等の大きさになった。これは点滅光照射が硝酸態窒素の吸収を促進したので葉が大きくなったのではないかと考えられる。特に、電位ピークを検知するたびに10分間照射した、本発明に係る電位照射区の方が連続照射区より効果的であった。
また、図24に交換区の電位ピーク検知時と培養液交換後の葉面電位スペクトラムを示した。貧栄養状態で栽培して18Hz付近と22Hz付近の電位ピークを検知(6月18日)後、標準培養液を施用したところ、1週間後(6月24日)にはその2つの電位ピークは消失したので再び培養液を貧栄養(N5割減、K5割減)に戻したところその2週間後(7月9日)に14Hz付近にピークが出現した。
さらに、図25に電位照射区の電位ピーク検知時と,点滅光照射をする葉面電位スペクトラムを示した。18Hz付近と22Hz付近にピークを検知(6月18日)し,その後3週間の点滅光照射で18Hz付近のピークが消失した(7月9日)。
また、図26に植物汁液中硝酸態窒素濃度を、図27に植物汁液中カリウム濃度を示した。交換区の硝酸態窒素濃度は高くなっており、カリウム濃度は減少したが連続照射区と同等なので、交換後も出現した18Hz付近の葉面電位ピークはカリウム栄養のピークであると考えられる。
以上の結果から、本発明に係る植物栄養状態回復方法及び植物栄養状態回復装置は、植物の良好な育成に有用であることが分かった。
FIG. 23 shows the plant height and leaf size for each test plot. The plant height was about 10 cm larger in the complete plot and the exchange plot than in the other test plots, but the leaf size (leaf length × leaf width) was larger in the potential irradiation plot next to the complete plot. In addition, the exchange zone and the continuous irradiation zone were substantially the same size as the potential irradiation zone. This is probably because the flashing light irradiation promoted the absorption of nitrate nitrogen and the leaves became larger. In particular, the potential irradiation zone according to the present invention, which was irradiated for 10 minutes each time a potential peak was detected, was more effective than the continuous irradiation zone.
FIG. 24 shows the leaf potential spectrum when the potential peak in the exchange zone was detected and after the culture medium was exchanged. After cultivating in an oligotrophic state and detecting potential peaks around 18 Hz and 22 Hz (June 18), when applying the standard culture solution, one week later (June 24), the two potential peaks Since it disappeared, the culture broth was returned to poor nutrition (N50% reduction, K50% reduction), and a peak appeared at around 14 Hz two weeks later (July 9).
Further, FIG. 25 shows a leaf surface potential spectrum when the potential peak is detected in the potential irradiation section and when the flashing light is irradiated. Peaks were detected around 18 Hz and 22 Hz (June 18), and then the peak near 18 Hz disappeared after 3 weeks of flashing light irradiation (July 9).
FIG. 26 shows the nitrate nitrogen concentration in the plant juice, and FIG. 27 shows the potassium concentration in the plant juice. The nitrate nitrogen concentration in the exchange zone is high and the potassium concentration is reduced, but it is equivalent to the continuous irradiation zone. Therefore, the leaf potential peak near 18 Hz that appears after the exchange is considered to be the peak of potassium nutrition.
From the above results, it was found that the plant nutritional state recovery method and the plant nutritional state recovery device according to the present invention are useful for good growth of plants.
本発明は、農園芸等の植物生産の分野で、好適に利用可能である。
The present invention can be suitably used in the field of plant production such as agriculture and horticulture.
Claims (17)
(a)1つ以上の検出用周波数と、前記検出用周波数の範囲外であり、かつ、生体電位の変動が少ない周波数として設定された対照用周波数とにおける、植物の生体電位を検出する工程と、
(b)前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、を有し、
前記対照用周波数が、2〜8Hzであり、前記検出用周波数が、9〜44Hzであることを特徴とする植物栄養状態診断方法。 A method for diagnosing the nutritional status of a plant,
(A ) detecting a bioelectric potential of a plant at one or more detection frequencies and a control frequency that is set as a frequency that is outside the range of the detection frequencies and has a small variation in bioelectric potential; ,
(B) possess the biometric potential detected in a control for the frequency, from the detected bioelectric potential at said detection frequency, a step of diagnosing the nutritional status of the plant, and
The control frequency is 2 to 8 Hz, and the detection frequency is 9 to 44 Hz .
(a)1つ以上の検出用周波数と、前記検出用周波数の範囲外であり、かつ、生体電位の変動が少ない周波数として設定された対照用周波数とにおける、植物の生体電位を検出する工程と、
(b)前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、
(c)前記工程(b)において栄養状態不良と診断された場合、周波数が44Hz以下の点滅光による刺激を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と、を有し、
前記対照用周波数が、2〜8Hzであり、前記検出用周波数が、9〜44Hzであることを特徴とする植物栄養状態回復方法。 A method for restoring the nutritional status of a plant,
(A ) detecting a bioelectric potential of a plant at one or more detection frequencies and a control frequency that is set as a frequency that is outside the range of the detection frequencies and has a small variation in bioelectric potential; ,
(B) diagnosing the nutritional state of the plant from the biopotential detected at the control frequency and the biopotential detected at the detection frequency;
If diagnosed with nutritional status failure in (c) said step (b), frequency impart stimulation by following flashing light 44 Hz, possess a step of recovering the nutritional status of the plant, and
The control frequency is 2 to 8 Hz, and the detection frequency is 9 to 44 Hz .
(a)1つ以上の検出用周波数と、前記検出用周波数の範囲外であり、かつ、生体電位の変動が少ない周波数として設定された対照用周波数とにおける、植物の生体電位を検出する工程と、
(b)前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する工程と、
(c)前記工程(b)において栄養状態不良と診断された場合、欠乏栄養分を付与し、該植物の栄養状態を回復させる工程と、を有し、
前記対照用周波数が、2〜8Hzであり、前記検出用周波数が、9〜44Hzであることを特徴とする植物栄養状態回復方法。 A method for restoring the nutritional status of a plant,
(A ) detecting a bioelectric potential of a plant at one or more detection frequencies and a control frequency that is set as a frequency that is outside the range of the detection frequencies and has a small variation in bioelectric potential; ,
(B) diagnosing the nutritional state of the plant from the biopotential detected at the control frequency and the biopotential detected at the detection frequency;
If diagnosed with nutritional status failure in (c) said step (b), to grant deficient nutrients, possess a step of recovering the nutritional status of the plant, and
The control frequency is 2 to 8 Hz, and the detection frequency is 9 to 44 Hz .
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、を備え、
前記対照用周波数が、2〜8Hzであり、前記検出用周波数が、9〜44Hzであることを特徴とする植物栄養状態診断装置。 One or more detection frequency, is outside the range of the detection frequency and, in the control for frequency set as a frequency less variation biopotential, a potential detection means for detecting biopotential plant,
A biopotential detected in said control frequencies from the detected bioelectric potential at said detection frequency, e Preparations and nutritional status diagnosis means for diagnosing the nutritional status of the plant, and
The plant nutritional state diagnostic apparatus , wherein the control frequency is 2 to 8 Hz, and the detection frequency is 9 to 44 Hz .
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に周波数が44Hz以下の点滅光による刺激を付与する刺激付与手段と、を備え、
前記対照用周波数が、2〜8Hzであり、前記検出用周波数が、9〜44Hzであることを特徴とする植物栄養状態回復装置。 One or more detection frequency, is outside the range of the detection frequency and, in the control for frequency set as a frequency less variation biopotential, a potential detection means for detecting biopotential plant,
Nutritional state diagnostic means for diagnosing the nutritional state of the plant from the bioelectric potential detected at the control frequency and the bioelectric potential detected at the detection frequency;
If diagnosed with nutritional status failure, comprising a stimulating means for frequency plant confers stimulation by following flashing light 44 Hz, and
The plant nutrition state recovery device , wherein the control frequency is 2 to 8 Hz, and the detection frequency is 9 to 44 Hz .
前記刺激付与手段は、前記栄養状態診断手段から前記栄養状態不良を示す信号が出力されているときに前記点滅光による刺激を付与する
ことを特徴とする請求項10から13のいずれか一項記載の植物栄養状態回復装置。 When the potential detection means detects a biopotential at the detection frequency, the nutrition status diagnosis means outputs a signal indicating a poor nutritional state, and when the potential detection means detects a biopotential at the control frequency, Stop outputting signals indicating poor nutritional status,
The stimulation applying means may be any one of claims 10 to 13, characterized in applying a stimulation by the flashing light when the signal indicative of the nutritional status failure from the nutritional condition diagnosis means is being output Plant nutritional state recovery equipment.
前記対照用周波数において検出された生体電位と、前記検出用周波数において検出された生体電位とから、該植物の栄養状態を診断する栄養状態診断手段と、
栄養状態不良と診断された場合、該植物に欠乏栄養分を付与する欠乏栄養分付与手段と、を備え、
前記対照用周波数が、2〜8Hzであり、前記検出用周波数が、9〜44Hzであることを特徴とする植物栄養状態回復装置。 One or more detection frequency, is outside the range of the detection frequency and, in the control for frequency set as a frequency less variation biopotential, a potential detection means for detecting biopotential plant,
Nutritional state diagnostic means for diagnosing the nutritional state of the plant from the bioelectric potential detected at the control frequency and the bioelectric potential detected at the detection frequency;
If diagnosed with nutritional status poor, with a deficiency nutrient assigning means for assigning deficient nutrients to the plant, and
The plant nutrition state recovery device , wherein the control frequency is 2 to 8 Hz, and the detection frequency is 9 to 44 Hz .
前記欠乏栄養分付与手段は、前記栄養状態診断手段から前記栄養状態不良を示す信号が出力されると、前記欠乏栄養分を付与する
ことを特徴とする請求項15記載の植物栄養状態回復装置。 When the potential detection means detects a biopotential at the detection frequency, the nutrition status diagnosis means outputs a signal indicating a poor nutritional state, and when the potential detection means detects a biopotential at the control frequency, Stop outputting signals indicating poor nutritional status,
The plant nutrient state recovery device according to claim 15, wherein the deficient nutrient provision unit provides the deficient nutrient when a signal indicating the nutritional state failure is output from the nutritional state diagnosis unit.
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