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Crops yield estimation by developing a sub-model specialized in northern Japan

Research Project

Project/Area Number 20H03110
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
Research InstitutionNational Agriculture and Food Research Organization

Principal Investigator

Shimoda Seiji  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター, 上級研究員 (80425587)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 津田 昌吾  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター, 上級研究員 (00549230)
井上 誠  秋田県立大学, 生物資源科学部, 准教授 (00599095)
池永 幸子  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 東北農業研究センター, 主任研究員 (10546914)
中嶋 美幸  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 東北農業研究センター, 主任研究員 (20370611)
長崎 裕一  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター, 研究員 (30850565)
島崎 由美  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中日本農業研究センター, 主任研究員 (80414770)
中野 聡史  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 主任研究員 (80414621)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
Keywords小麦 / 大麦 / 大豆 / バレイショ / 生育モデル / 予測 / 気象変動 / 越冬 / 積雪 / 遮光 / 凍結 / ダイズ / 麦類 / 気象データ / 収量 / プロセスモデル / 越冬環境 / 高温乾燥 / ジャガイモ / 収量変動 / 品種 / 収量予測モデル / 気象情報
Outline of Research at the Start

北日本に特化して作物の生育予測を精緻化するサブモデルを開発し、プロセスを重視した精度の高い作物収量予測を達成する。冬期と生育季節の特定時期に焦点を絞った実験を行うことによって気象への生育応答性を明らかにし、異なる作物・品種における気象変動影響を適切に評価する。精緻化のために検証データを積み上げ、広域の検証によりモデルを最適化することで、北日本の畑作物収量の推定を可能にする。

Outline of Final Research Achievements

Potential yields estimated by existing process models for major field crops were used as a base, and their consistency with actual yields was examined. To re-evaluate the climatic characteristics of northern Japan, cultivation trials were conducted in various regions and environmental factors were examined. The model was able to evaluate improved yield potential with improved varieties for wheat, average regional yields for soybean, and yields in hot and dry years for potato. In wheat, the model can evaluate improved disease resistance by identifying the causes of the yield gap between actual and the model, and evaluation of soil temperatures during overwintering was found to be predictive of growth and disease development. The model can evaluate the unprecedented hot and dry July 2021, which significantly reduced potato tuber weight in Hokkaido, Japan.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

積雪地帯のコムギの生育ステージの評価精度が向上し、耐病性の評価も可能となり、北日本のコムギの適切な栽培管理に繋がる。ダイズは、モデルで広域の収量評価が可能であることが分かり、今後、年次変化の要因解明が進むことが期待できる。冷涼湿潤とされる北海道でもジャガイモで高温乾燥影響が生じていることが明確になり、高温に適応した栽培管理技術の必要性が明らかになった。

Report

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

    (29 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (11 results) (of which Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 3 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 2 results) Remarks (2 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] Control of snow mold damage of winter wheat by snow compaction (Yuki-fumi)2023

    • Author(s)
      Shimoda Seiji、Terasawa Yohei、Kanaya Maki
    • Journal Title

      Soil and Tillage Research

      Volume: 225 Pages: 105554-105554

    • DOI

      10.1016/j.still.2022.105554

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Decline in tuber number and weight of potato (<i>Solanum tuberosum</i> L) associated with drought in 2020 and 2021 in a humid region of eastern Hokkaido2023

    • Author(s)
      SHIMODA Seiji、KANAYA Maki、KOMINAMI Yasuhiro、TSUJI Hiroyuki
    • Journal Title

      Journal of Agricultural Meteorology

      Volume: 79 Issue: 2 Pages: 59-68

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-22-00031

    • ISSN
      0021-8588, 1881-0136
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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 積雪の有無がオオムギの幼穂生長に及ぼす影響について ― 積雪年と無積雪年の比較から ―2023

    • Author(s)
      島崎由美・関 昌子
    • Journal Title

      北陸作物・育種研究

      Volume: 58

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Survey Standard of Development in Wheat and Barley2022

    • Author(s)
      松山宏美・島崎由美・福嶌陽・渡邊和洋
    • Journal Title

      Japanese Journal of Crop Science

      Volume: 91 Issue: 1 Pages: 76-87

    • DOI

      10.1626/jcs.91.76

    • NAID

      40022820661

    • ISSN
      0011-1848, 1349-0990
    • Year and Date
      2022-01-05
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  • [Journal Article] 耐病性向上に伴い変化する小麦の収量変動をもたらす気象要因と適応策2022

    • Author(s)
      下田星児・寺沢洋平・西尾善太
    • Journal Title

      北農

      Volume: 89 Pages: 165-170

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  • [Journal Article] 積雪地で栽培したオオムギの積算気温による発育予測の検討2022

    • Author(s)
      島崎由美・関昌子・下田星児
    • Journal Title

      北陸作物学会

      Volume: 57 Pages: 23-28

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  • [Journal Article] Improving wheat productivity reveals an emerging yield gap associated with short-term change in atmospheric humidity2022

    • Author(s)
      Seiji Shimoda, Yohei Terasawa, Zenta Nishio
    • Journal Title

      Agricultural and Forest Meteorology

      Volume: 312 Pages: 108710-108710

    • DOI

      10.1016/j.agrformet.2021.108710

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  • [Journal Article] 積雪地で栽培したオオムギの積算気温による発育予測の検討2022

    • Author(s)
      島崎由美・関昌子・下田星児
    • Journal Title

      北陸作物学会報

      Volume: 73 Pages: 13-20

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  • [Journal Article] 日本のダイズ栽培に適用可能な生育予測モデルの開発2021

    • Author(s)
      中野聡史
    • Journal Title

      北海道の農業気象

      Volume: 73 Pages: 13-20

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  • [Journal Article] Potential benefits of promoting snowmelt by artificial snow blacking on the growth of winter wheat and their dependence upon regional climate2021

    • Author(s)
      Shimoda Seiji、Hamasaki Takahiro
    • Journal Title

      International Journal of Biometeorology

      Volume: 65 Issue: 2 Pages: 223-233

    • DOI

      10.1007/s00484-020-02024-6

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  • [Journal Article] Modeling biomass and yield production based on nitrogen accumulation in soybean grown in upland fields converted from paddy fields in Japan2021

    • Author(s)
      Nakano Satoshi、Homma Koki、Shiraiwa Tatsuhiko
    • Journal Title

      Plant Production Science

      Volume: 未定 Issue: 4 Pages: 440-453

    • DOI

      10.1080/1343943x.2021.1881409

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  • [Presentation] 冬季積雪の変化が麦類の生育ステージに与える影響2023

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      下田星児・島崎由美・池永幸子・中嶋美幸・関昌子
    • Organizer
      日本作物学会
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  • [Presentation] 小麦の雪腐病の物理的防除を可能にする地表面温度と雪踏みタイミング2023

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      金谷真希・下田星児・赤井浩太郎
    • Organizer
      日本農業気象学会2023年全国大会
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  • [Presentation] 雪踏みによる小麦の雪腐黒色小粒菌核病とバレイショの軟腐病の減少傾向と収量への影響2022

    • Author(s)
      下田星児・金谷真希・寺沢洋平
    • Organizer
      日本農業気象学会北海道支部会
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  • [Presentation] Estimation of potential yield of potatoes suitable for farming information2022

    • Author(s)
      Seiji Shimoda, Maki Kanaya, Yasuhiro Kominami
    • Organizer
      The XX CIGR World Congress 2022
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  • [Presentation] 近年の北日本の冬季積雪傾向の変化が土壌温度に与える影響2022

    • Author(s)
      下田星児・中嶋美幸・島崎由美
    • Organizer
      日本気象学会
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  • [Presentation] 麦類の多様な越冬環境2022

    • Author(s)
      下田星児・中嶋美幸
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      日本農業気象学会2022年全国大会
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  • [Presentation] 積雪地域における麦類の幼穂成長と越冬環境について2022

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      島崎由美・池永幸子・関昌子
    • Organizer
      日本農業気象学会2022年全国大会
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      金谷真希・赤井浩太郎・下田星児・小南靖弘・辻博之
    • Organizer
      日本農業気象学会2022年全国大会
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      Seiji Shimoda, Maki Kanaya, Yasuhiro Kominami, Hiroyuki Tsuji
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      International Symposium on Agricultural Meteorology
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  • [Presentation] 小麦品種改良により変化した収量に対する短期湿潤気象の影響2021

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      下田星児・寺沢洋平・西尾善太
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      第16回ムギ類研究会
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    • Invited
  • [Presentation] 積雪地で栽培したオオムギの積算気温による生育予測の検討について2021

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      島崎由美・関 昌子・下田星児
    • Organizer
      北陸作物・育種学会 第58回講演会
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    • Author(s)
      Seiji Shimoda, Yohei Terasawa, Zenta Nishio
    • Organizer
      10th Asian Crop Science Association Conference
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      Shimoda Seiji, Terasawa Yohei, Nishio Zenta
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      International Symposium on Agricultural Meteorology 2021
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      下田星児・濱嵜孝弘
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      日本農業気象学会2021年全国大会
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      伊勢貴之・井上誠・木口倫・佐藤孝・保田謙太郎
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      令和2年度日本気象学会東北支部気象研究会
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  • [Remarks] 2021年度ポテトフォーラム資料「温暖化による十勝地域のジャガイモの減収要因とその対策」津田 昌吾

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      https://bareishokyougikai.jp/common/files/data_tsuda.pdf

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  • [Remarks] 農林水産省R3年度気候変動適応実践セミナー「野菜に関する気候変動適応策の研究成果」下田星児

    • URL

      https://www.maff.go.jp/j/kanbo/kankyo/seisaku/climate/seminar/attach/pdf/r3seminar-49.pdf

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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 予測方法及び予測プログラム2024

    • Inventor(s)
      下田 星児, 川北 哲史, 島崎 由美, 池永 幸子, 中嶋 美幸
    • Industrial Property Rights Holder
      国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2024-062898
    • Filing Date
      2024
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URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-03-27  

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