| Project/Area Number |
23K18066
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
渋谷 俊夫 大阪公立大学, 大学院農学研究科, 教授 (50316014)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大山 克己 大阪公立大学, 大学院現代システム科学研究科, 教授 (20456081)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 温室 / 物質収支 / 水利用戦略 / バイオミメティックス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では，気孔が水利用効率を最適化する生態的な戦略に着目し，その仕組みを温室の換気制御に取り入れることで施設園芸における水利用効率の最適化を試みる．具体的には，系内におけるCO2吸収速度および蒸散速度をモニタリングしながら，それらによって生じるベネフィットとコストの差が最適になるように換気量を動的に制御することで，水利用効率の最適化を試みる．その動作特性から，本課題で提案する換気システムが水利用効率の効率化に寄与できるかを明らかにする．
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| Outline of Annual Research Achievements |
半閉鎖チャンバーを模擬温室として，換気制限によるCO2濃度と飽差（VPD）の低下がキュウリ実生の成長およびガス交換特性に及ぼす影響を調べた．キュウリ実生を，アクリル製チャンバー内で育成した．チャンバーには，ポンプを用いた強制換気を行い，換気量の大小および湿度制御（加湿または除湿）の有無を組み合わせた４条件をつくった．換気制限によるCO2濃度およびVPDの低下は，それぞれ成長速度を低下させ，成長速度の低下は，低CO2濃度下において大気CO2濃度下よりも大きかった．低CO2濃度下において低VPDが成長を抑制したのは，葉面積あたりのバイオマス生産速度の低下に起因していた．葉の展開は，大気CO2濃度下では，VPDの低下によって促進する傾向であったが，低CO2濃度下ではVPDの影響が見られなかった．低CO2濃度下において，低VPDが展葉を促進しなかったのは，低CO2濃度 によって光合成産物が少なくなったことで，低VPDによる葉の拡大に限界が生じたためと考えられる．低CO2濃度 と低VPDを組み合わせた条件では，他の条件に比べて，葉内の光合成能力が大きく低下した．水利用効率（乾物生産量／水消費量）を調べた結果，大気CO2濃度下では，飽差の低下による水消費量の低下と，乾物生産量の低下はほぼ同じであったため，水利用効率は変化しなかったが，低CO2濃度下では，飽差の低下による水消費量の低下よりも，乾物生産量の低下の方が大きく，その結果として水利用効率を低下させた．したがって，換気によって水利用効率を最適化しようとするとき，換気によって生じる低CO2と低飽差が相乗的に成長を抑制することが水利用効率を低下させる可能性を考慮する必要がある．
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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
換気制御できる模擬温室を用いて植物育成実験を行い，換気によって生じるCO2濃度および飽差が植物生育に及ぼす複雑な影響を明らかにできた．特に低CO2濃度に対する特異的な植物応答は，植物生理生態学的にも新しい知見を含むものであり，個葉スケールの植物応答と対応させることで，新たな学術的発展をもたらす可能性がある．
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| Strategy for Future Research Activity |
2024年度の研究によって，換気制御によって水利用効率を最適化するためには，換気によって生じる環境変動が植物生育に及ぼす複雑な影響を理解することが重要であることが示された．2025年度は，換気量を段階的に変えながら植物育成を行い，その結果にもとづいて，換気制御によって水利用効率を最適化するためのアルゴリズムを構築する．そして，そのアルゴリズムを用いて水利用効率の制御を行う換気システムを試作し，その有効性を評価する．
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