Interdisciplinary study of soybean based on the spacecraft management
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21K11908
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 60080:Database-related
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| Research Institution | Tsuruoka National College of Technology |
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Principal Investigator |
石山 謙 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (90783902)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐藤 涼 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 講師 (20757166)
高橋 聡 鶴岡工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (30783493)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | だだちゃ豆 / 分光観測 / 人工衛星 / ドローン / 農業 / データ解析 / GIS / アミノ酸 / タンパク質 |
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| Outline of Research at the Start |
山形県庄内地域では、人工衛星からも認識できる広大な農地で、ダダチャ豆が栽培されている。しかし、多くのダダチャ豆生産者は、天候を気にしながら、最も旨味が高い時期を予想し収穫する為、天候によるダダチャ豆の収穫時期の見極めが難しい問題をかかえる。本研究では、天候とダダチャ豆の旨味成分との間の関係の実験的検証及び、人工衛星による分光観測からダダチャ豆畑の旨味成分の学際的推定により、最適な収穫時期を逃しているダダチャ豆畑を明確にすることを目的とする。ダダチャ豆の旨味成分推定法は、他の農作物にも応用できる可能性があり、大規模農業での農作物の美味しさの管理に向けた基盤研究となる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，天候とダダチャ豆の旨味成分との間の関係の実験的検証及び，人工衛星による分光観測からダダチャ豆畑の旨味成分の学際的推定により，最適な収穫時期を逃しているダダチャ豆畑を明確にすることを目的とした．次年度（2022年度）は，次の2点を実践した．(1)山形県鶴岡市における圃場において，だだちゃ豆の育成状況をモニタリングする目的で，栽培期間における分光観測データを人工衛星だけはなく，ドローンによっても取得し，データ解析も実施することができた．(2)暗室における室内栽培を実践し，暗室内でLEDによる光量や気温を調整することで，模擬的な気象条件を再現することを試みた．
(1)について，分光観測データの解析を行なった結果，プレリミナリーな結果ではあるが，分光観測データと環境データ（気温や降水量など）の間には，相関関係があることが明らかとなった．この結果は，環境データからのだだちゃ豆の収穫時期予想ができることが期待された．また，だだちゃ豆は，可視光で観測すると，薄い黄緑色の葉から，濃い緑色の葉に変色していき，収穫時期に近づくと，葉が枯れ始め，黄色の葉になる．一方で，近赤外光を考慮したNDVI（Normalized Difference Vegetation Index：正規化植生指標）でもその様子を鮮明に捉えていることがわかった．そのため，NDVIで黄色の葉になる時期を特定できる数理モデルを構築することで，収穫時期を予想できると期待された．
(2)について，室内栽培における実験は，栽培方法に次の3つの問題があることが判明した：（１）発芽の際の温度管理，(2)LEDの光量，(3)室内での無風栽培．これらの栽培方法を見直すことで，室内でもだだちゃ豆を栽培できると予想された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初（科研費申請前）の段階では，だだちゃ豆の室内栽培は成功していたと考えていた．しかし，その育成は，本来，外で育てられただだちゃ豆とは様相が違ってしまっていることが研究を進めるにつれて明らかとなった．現状のだだちゃ豆は，非常に細い茎になってしまっており，実りも少ない．この原因は，（１）発芽の際の温度管理に問題があったこと，(2)LEDのため光量が低くかったこと，(3)室内で風がなかったことが挙げられる．そのため，栽培方法の再検討した．当初の計画では，気候とダダチャ豆の旨味成分との間の関係の実験的検証や，分光観測からダダチャ豆畑の最適な収穫時期を明確にすることを目的しているため，当初の計画よりは，進捗がやや遅れている状況であると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
地元農家との定期的な議論をした結果，室内栽培を実現させるため，次のように改善を検討している．(1)発芽方法の改善について，現時点では茎が異常に細く，これは，発芽環境（温度）がうまくできていない．したがって，発芽器内の温度をPID制御でコントロールさせて，発芽させることを試みる．(2)LEDの光量が低かった点について，植物の成長は光量子束密度を踏まえてる必要があるため，光量子束密度を外の状況と類似させることを試みる．(3)暗室の風がなかった点について，LEDを使った暗室での栽培をしたことで，LEDの発熱によって，室内が高温になったり，葉焼けしたり，熱がこもる問題が発生した．また，風がないことで，茎の成長を止めることができず，細い茎になってしまっていることが予想された．LEDと葉の距離を再検討し，また，暗室内の空調をよくして，熱がこもらないように，また太い茎にすることを試みる．今後も，室内栽培方法を適時再検討していく予定である．
また並行して，実際の圃場におけるだだちゃ豆を定期的に状況把握をする必要もあるが，当初は気象庁のデータ（鶴岡市）を使用する予定であった．しかし，地域によっても温度差がでていたり，データ取得時間間隔が短い問題もあったりしたことから，より詳細なデータを取得する目的で，圃場におけるウェザーステーションの設置を試みる．
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
