マイクロ波による茶樹生体情報の取得法

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要約

茶畝を挟んでマイクロ波を照射し、透過したマイクロ波の減衰量から茶樹の繁茂状態や新芽の生長量など茶樹の生体情報を非破壊、非接触で取得する方法である。

茶栽培においては、茶樹やその環境の状態を的確に把握し、それに対して適切な管理を行うことが必要である。これまで環境を計測する技術は進んできたが、茶樹そのものの状態を直接計測する技術については不十分である。そこで、マイクロ波を用いて茶樹そのものの状態を計測する方法を開発する。

茶園に敷設されたレール上を茶樹を跨いで移動する(図1)のような台車に、マイクロ波の発信機(9.4GHz)と受信機を茶樹を挟む形で取り付け、レール上を移動しながらマイクロ波減衰量の変化をコンピュータにより連続的に測定し、マイクロ波の送・受信機の高さを変えて同様の測定を繰り返す。
摘採前後のマイクロ波減衰量を測定し、1m毎に区切って摘採した生葉量(区間摘採量)との関係を調べた結果、摘採前後のマイクロ波減衰量の差は、当該区間摘採量と相関が高く(図2)、マイクロ波減衰量から摘採量の推定が可能と考えられる。
萌芽前にマイクロ波減衰量を測定して基準値とし、その後は新芽の生長期に経時的にマイクロ波減衰量を計測して基準値との差を求めると(図3)のようになり、これから新芽の生長量を推定することが可能と考えられる。
茶畝に設定した座標(図4)を基に茶畝をメッシュに分割し、マイクロ波減衰量をメッシュ毎に平均して図化するプログラムを作成した。そのプログラムにより、作成するメッシュ地図は、実際の茶樹の繁茂状態や新芽の生育状態をよく表している(図5)。

当面は、茶樹の生育状態の把握など、茶栽培に関する研究の利用が中心となるが、他の計測法で得られたデータと融合することによって、精密農業への利用が可能になると考えられる。
このマイクロ波センサは、発信機と受信機の間の水の量を計っていると考えられる。従って、新芽と古葉の含水率の違い等をどう評価し、補正するかが今後の課題となる。
電磁波一般に見られる反射、回折、干渉により誤差を生じる場合がある。

図1 計測用台車

図2 マイクロ波減衰量の差と摘採量の関係

図3 マイクロ波減衰量の推移

図4 茶の畝と座標

図5 マイクロ波減衰量を基にした茶畝の垂直断面のメッシュ図

研究課題名:センサフュージョンによる作物及び農産物の状態変化の認識・制御システムの開発
予算区分 :軽労化農業
研究期間 :平成8年度(平成6～8年)
研究担当者:吉冨均・深山大介・角川修
発表論文等:1)茶園における生体計測(1).茶研報,82,30～31,1995.
2)茶園情報収集ロボットの開発(3).農機学会講要,55,259～260,1996.