Carbon-balance-based prediction of flowering and fruiting of crop canopies
| Project/Area Number |
21K14946
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
野村 浩一 高知大学, IoP共創センター, 特任研究員 (90897852)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | 光合成 / 呼吸 / 炭素収支 / LAI / 画像解析 / モデル化 / タイムラプスカメラ / 果菜 / 施設園芸 / チャンバー法 |
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| Outline of Research at the Start |
ナスやトマトなどの果菜類の果実収量を高精度で予測するためには，将来，果実となる“花”の数を予測する必要がある．本研究では，ナスの開花・着果数を，炭素収支（光合成による炭素の獲得とその使途）に基づいて予測する技術を確立する．
まず，多様な環境下でのナス個体群の炭素収支を，光合成，呼吸，炭素分配の計測によって定量化する．次に，人工知能（AI）を用いた画像解析と，作物の生理生態に基づく数理モデル群により，栽培現場で取得容易な情報（画像・環境情報）のみから，ナスの炭素収支を推定する手法を開発する．最後に，推定した炭素収支と開花・着果数との関係を解析し，数理モデルで表現することを試みる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナスやトマトなどの果菜類の果実収量を高精度で予測するためには，将来，果実となる“花”の数を予測する必要がある．本研究では，ナスの開花・着果数を，炭素収支（光合成による炭素の獲得とその使途）に基づいて予測する技術を確立する．2年目の2022年度においては，果菜の炭素収支に関する実験・解析を行い，以下のような研究成果を得た．
●ナスの開花数・着果数データセットを入手し，開花数・着果数を予測するための数理モデルを構築した．本数理モデルには，作物の生理生態（光合成，呼吸，成長，転流，花芽分化など）や，栽培管理（整枝法など）を反映したものとなっており，コンピュータ上で，ナスの成長を再現することが可能である．●ナスの開花・着果数の推定のための画像解析手法について検討した．オープンソースを活用することによって，画像から，ナスの開花・着果数をカウントできることがわかった．●ナスの炭素収支推定のため，光合成パラメータを計測し，その日変化について明らかにした．ナスの光合成能力は，早朝から夕方にかけて低下していくことが明らかとなった．●前年度構築した群落光合成の計測手法を他作物（ユズ）に適用した．●前年度構築したLAIの推定手法を他作物（ニラ）に応用し，その汎用性について検討した．ニラにおいては，LAIと草丈や地上部新鮮重などに相関があるため，画像からこれらの量を推定できる可能性が示唆された．●13Cによる炭素動態計測手法を，他作物（ニラ）に応用した．●これらの成果を，学術誌（4報）や国内学会（11報）にて発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ナスの開花・着果についてのデータセットを入手し，当初予定していた「ナスの開花・着果についての数理モデル化」に着手することができた．最終目標である「モデル化」に着手できたことから，本研究は，おおむね順調に進展していると判断する．
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度も，引き続き，「ナスの開花・着果についての数理モデル化」に取り組む．特に，構築した数理モデルの精度や適用範囲について，重点的に検討する．
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Report
(2 results)
Research Products
(21 results)
