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Effect of water management during the rice grain filling period on the nitrogen environment of paddy fields and the rice grain quality

Research Project

Project/Area Number 19H03071
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 41030:Rural environmental engineering and planning-related
Research InstitutionThe University of Tokyo (2021-2022)
National Agriculture and Food Research Organization (2019-2020)

Principal Investigator

Nishida Kazuhiro  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (90554494)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 塚口 直史  石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (40345492)
吉田 修一郎  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (90355595)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥16,900,000 (Direct Cost: ¥13,000,000、Indirect Cost: ¥3,900,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2021: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2019: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Keywords水管理 / 気候変動 / 水田 / 熱環境 / 窒素環境 / 窒素動態 / 水稲 / 米 / 高温登熟障害 / 米の品質 / 温度 / 窒素 / 玄米たんぱく質含有率 / 白未熟粒 / 灌漑水 / 水田の熱・窒素環境同時予測モデル / 水稲の高温登熟障害 / 玄米の外観品質 / リモートセンシング / 米の外観品質 / 玄米タンパク質含有率 / 熱移動 / 窒素移動 / 窒素濃度 / 水温 / 窒素無機化 / 水田の窒素環境 / 水温予測モデル / 窒素環境予測モデル / 水田の窒素動態 / 灌漑 / 掛け流し灌漑 / 玄米中タンパク質含有率
Outline of Research at the Start

水稲の高温登熟障害抑制策として各種水管理法が推奨されている.一方,水田の窒素環境を解した米の品質への影響について科学的理解は十分でなく,また,現場の水田において最適な効果をもたらす水管理法は確立していない.そこで本研究では,灌漑水の水温・窒素濃度が異なる複数の水田における現場調査・各種水管理試験により,1)灌漑水の水温・窒素濃度,各種水管理が,水田の窒素環境・水稲の窒素状態に与える影響の解明,2)高温障害対策としての水管理法が米の外観品質に影響を及ぼすメカニズムの解明,3)水管理の影響を考慮した熱・窒素環境予測モデルの開発とこれを用いた計算による灌漑条件ごとの最適な水管理法の提案を行う.

Outline of Final Research Achievements

To understand the effects of water management during the grain filling stage on rice grain appearance quality, the effects of the water management on the nitrogen environment in a paddy field and the nitrogen contents of rice grain were investigated. The following results were obtained: 1) the effect of water management on the rice grain quality was caused by the changes not only in the thermal environment of the paddy field (temperature of rice) but also in the nitrogen environment (nitrogen contents of rice); 2) the effect of the water management on the nitrogen contents and the quality of rice grain depended significantly on the temperature and nitrogen concentration of irrigation water, and (3) applications of water management that decrease paddy water temperature using low nitrogen concentrations of irrigation water may worsen rice quality due to decrease in nitrogen (protein) content in rice grain.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究により,水稲の登熟期の水管理は、水田の熱・窒素環境を共に変化させることで、米の外観品質に影響を与えることが明らかになった。このことは、水管理と肥培管理を組み合わせ対策により水田の熱・窒素環境をうまく制御すれば、従来よりも有効な対策となりうることを示唆する。今後、このような考えに基づく研究や技術開発が行われることで、米の高温障害問題の解決が促進されることが期待される。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (33 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (12 results) (of which Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 2 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Plant hydraulic resistance controls transpiration of soybean in rotational paddy fields under humid climates2023

    • Author(s)
      Kubota Shigehiro、Nishida Kazuhiro、Yoshida Shuichiro
    • Journal Title

      Paddy and Water Environment

      Volume: 21 Issue: 2 Pages: 219-230

    • DOI

      10.1007/s10333-022-00923-5

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effect of Short-time Fluctuation of Water Demand on Water Requirement in Paddy Fields2022

    • Author(s)
      西田 和弘
    • Journal Title

      Transactions of The Japanese Society of Irrigation, Drainage and Rural Engineering

      Volume: 90 Issue: 2 Pages: I_267-I_277

    • DOI

      10.11408/jsidre.90.I_267

    • ISSN
      1882-2789, 1884-7242
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      2022 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Numerical simulation on effect of irrigation conditions on water temperature distribution in a paddy field2022

    • Author(s)
      Nishida Kazuhiro、Yoshida Shuichiro、Shiozawa Sho
    • Journal Title

      Paddy and Water Environment

      Volume: 20 Issue: 2 Pages: 199-214

    • DOI

      10.1007/s10333-021-00884-1

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      2021 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Gas transport enhancement under windy condition in poorly tilled seedbed of clayey rotational paddy field2021

    • Author(s)
      Matsumoto Yoshihiro、Yoshida Shuichiro、Sekiya Hiroyuki、Nishida Kazuhiro
    • Journal Title

      Soil Science and Plant Nutrition

      Volume: 68 Issue: 1 Pages: 189-201

    • DOI

      10.1080/00380768.2021.2015236

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      2021 Annual Research Report
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  • [Journal Article] Book review: Soil Physics with Python: Transport in the Soil-Plant-Atmosphere System2021

    • Author(s)
      西田 和弘
    • Journal Title

      Journal of the Japanese Society of Soil Physics

      Volume: 148 Issue: 0 Pages: 51-52

    • DOI

      10.34467/jssoilphysics.148.0_51

    • NAID

      130008074042

    • ISSN
      0387-6012, 2435-2497
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      2021 Annual Research Report
  • [Journal Article] Numerical model to predict water temperature distribution in a paddy rice field2021

    • Author(s)
      Nishida Kazuhiro、Yoshida Shuichiro、Shiozawa Sho
    • Journal Title

      Agricultural Water Management

      Volume: 245 Pages: 106553-106553

    • DOI

      10.1016/j.agwat.2020.106553

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  • [Journal Article] Water flow resistance along the pathway from the plow layer to the drainage canal via subsurface drainage in a paddy field2020

    • Author(s)
      Nishida Kazuhiro、Harashima Takaaki、Yoshida Shuichiro、Ohno Satoshi
    • Journal Title

      Agricultural Water Management

      Volume: 242 Pages: 106391-106391

    • DOI

      10.1016/j.agwat.2020.106391

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  • [Journal Article] 水管理の違いが水稲の登熟期の水田水温・地温に与える影響2020

    • Author(s)
      光安 麻里恵, 西田 和弘, 二宮 悠樹, 野村 幹雄, 吉田 修一郎
    • Journal Title

      農業農村工学会誌

      Volume: 88(10) Pages: 805-808

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  • [Journal Article] 水稲の登熟期の掛流し灌漑が水田の窒素環境に与える影響2020

    • Author(s)
      西田 和弘, 岩崎 里子, 塚口 直史, 吉田 修一郎
    • Journal Title

      農業農村工学会誌

      Volume: 88(10) Pages: 809-812

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  • [Journal Article] 施肥条件の異なる黒ボク土畑の窒素収支と溶脱2020

    • Author(s)
      西田 和弘, 佐藤 寛, 塩沢 昌, 吉田 修一郎
    • Journal Title

      畑地農業

      Volume: 745 Pages: 2-7

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      2020 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effect of Continuous Irrigation with Running Water Using Cool and Low Nitrogen Concentration Irrigation Water during Rice Grain Filling Period on Grain Protein Content and Percentages of Chalky Grains of Rice2019

    • Author(s)
      西田和弘・塚口直史・柴田里子・吉田修一郎・塩沢昌
    • Journal Title

      Transactions of The Japanese Society of Irrigation, Drainage and Rural Engineering

      Volume: 87 Issue: 2 Pages: I_219-I_226

    • DOI

      10.11408/jsidre.87.I_219

    • NAID

      130007723643

    • ISSN
      1882-2789, 1884-7242
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      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Spatial variability of vertical profiles of radiocesium in a paddy field measured by conventional core sampling2019

    • Author(s)
      Yoshida Shuichiro、Yamano Hiroaki、Shiozawa Sho、Nishida Kazuhiro
    • Journal Title

      Soil Science and Plant Nutrition

      Volume: 65 Issue: 6 Pages: 537-549

    • DOI

      10.1080/00380768.2019.1680246

    • NAID

      210000157492

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      2019 Annual Research Report
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  • [Presentation] 水田群の水需要の短時間変動が水田用水量に与える影響―開水路システムにおける配水管理用水量の役割―,2023

    • Author(s)
      西田和弘
    • Organizer
      農業農村整備政策研究部会研究集会
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  • [Presentation] 水田ブロックの水需要の短時間変動が水田用水量に与える影響2022

    • Author(s)
      西田和弘
    • Organizer
      2020年度農業農村工学会大会,2022
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  • [Presentation] 登熟期の水管理が玄米たんぱく質濃度および米の外観品質に与える影響2022

    • Author(s)
      西田和弘,松本悠志,塚口直史,吉田修一郎
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  • [Presentation] Effect of water management during rice ripening period on rice grain protein content and quality2022

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      Kazuhiro Nishida , Yushi Matsumoto, Tadashi Tsukaguchi, Shuichiro Yoshida
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  • [Presentation] Water management to control paddy heat and nitrogen environment for promoting sustainable paddy farming2022

    • Author(s)
      Kazuhiro Nishida
    • Organizer
      The XX CIGR World Congress 2022
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Which hydraulic conductance, soil or plant, controls root water uptake of soybean cultivated in rotational paddy under humid climate?2022

    • Author(s)
      Shigehiro Kubota, Kazuhiro Nishida, Shuichiro Yoshida
    • Organizer
      PAWEES2022 International Conference
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  • [Presentation] 土壌の湛水が開花期後のダイズの蒸散速度に及ぼす影響とその律速要因の解明2022

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      久保田 滋裕, 西田 和弘, 吉田 修一郎
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      西田和弘
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      松本悠志,西田和弘,塚口直史,吉田修一郎
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      久保田滋裕,西田和弘,吉田 修一郎
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      久保田滋裕,西田和弘,吉田修一郎
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      松本宜大,吉田修一郎,関矢博幸,西田和弘
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      佐々木泰介,吉田修一郎,西田和弘
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      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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