2021 Fiscal Year Annual Research Report

リンゴ樹および樹園地土壌における長期高CO2・高温の影響とその技術的適応策

Research Project

Project/Area Number	18H03964
Research Institution	Hirosaki University
Principal Investigator	伊藤大雄弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (00333716)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	叶旭君弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (10708168) 石神靖弘高崎健康福祉大学, 農学部, 准教授 (50361415) 青山正和弘前大学, 農学生命科学部, 客員研究員 (60150950) 加藤千尋弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (60728616) 荒川修弘前大学, 農学生命科学部, 客員研究員 (70184265) 遠藤明弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (70450278)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2023-03-31
Keywords	気候変動 / 環境制御 / リンゴ
Outline of Annual Research Achievements	2021年3月16日から12月5日まで、3棟のビニールハウスを、屋外と同じ環境（A棟）、屋外の気温＋3℃（B棟）、あるいは屋外の気温＋3℃かつ屋外の二酸化炭素濃度＋200ppm（C棟）に制御した。各棟内に標準潅水区と、その1.5倍量を灌水する多潅水区を設けた。着果数は樹当たり100果程度と、多着果に設定した。 B・C棟ではA棟と比較してリンゴ樹の萌芽が3-4日、開花が13-16日早まったが、落葉は6-8日遅れた。B・C棟の‘つがる’の果実は硬度が早くから低下したためA棟より12日早く収穫されたが、A棟より着色が劣り、酸含有量が低かった。一方B・C棟の‘ふじ’果実は着色進行を待ってA棟より４日遅れて収穫されが、着色はA棟より劣り、糖度、硬度、酸含有量もA棟より低い傾向であった。 B棟とC棟で個葉の光合成速度を比較したところ、C棟の飽和光下光合成速度はB棟を上回り、B棟で一時的にCO2濃度を200ppm増大させた時の光合成速度と比べてもほぼ同等だった。この結果は前年と異なっており、多着果管理がC棟の個葉の光合成速度を増大させたと考えられた。一方、昨年に続いてB棟およびC棟の個体群光合成速度を解析したが、本年は満足な結果が得られなかった。地上部の乾物生産量は高温により４％、高CO2により16％、多潅水により３％増大した。しかし昨年に続いて、果実への乾物分配率は高温や高CO2により減少した。土中のCO2濃度は年間を通して概ねC棟＞B棟＞A棟であり、リンゴ樹近くの溶存有機炭素量もこの順番に高かった。前年と比較した土壌中の有機態炭素量は、C棟で増加、B棟で同等、A棟では減少した。土壌間隙水のアンモニウムおよび硝酸イオン濃度は、A棟に比べてC棟で、標準潅水区に比べて多潅水区で少なく、刈草由来窒素供給量の減少を反映して経年的に減少した。また、C棟では経年的なｐHの増大が認められた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 温室の環境制御は、電気系統や制御機器に大きな故障は発生せず、昨年に引き続いてほぼ順調に実施できた。センサー類では、温度計において2020年度の後半から、低頻度ではあるが異常値が出力される症状が現れ、環境制御への影響が心配されたが、配線を点検し感部を清掃するなどした結果、症状が改善されつつある。温室の被覆資材（ポリオレフィンフィルム）は経年劣化が進行しているが、2021年度に一部を更新するとともに、丁寧に補修しながら実験を継続している。リンゴ樹の花芽着生は、2020年度に比べてかなり改善され、１年遅れで多着果管理を実施することが出来た。一部の実験は予定通り実施できなかったものの、土壌表面からのCO2放出速度の測定や、果実付近の日射量・気温測定など、当初の予定にはなかった補完的な調査も実施できた。コロナ禍の影響で国際学会がほぼ全て中止・延期となったため、海外での成果発表が2021年度内には実施できなかったが、予算の一部を繰越し、2022年８月の国際園芸学会（フランス）に参加して成果を発表した。
Strategy for Future Research Activity	次年度が本研究の最終年度となる。2021年から野鼠の被害が顕在化したが、防除を徹底しながら実験を実施する。2020年は少着果、2021年は多着果で管理したが、2022年度は標準的な着果量で管理する。温室の環境制御はこれまでと同様に行う。すなわち、A（対照）、B（高温）、C（高温高CO2）の3棟の温室において、それぞれ標準灌水区と多灌水区を設定し、3月15日から12月5日まで目標に沿った環境制御を実施して、下記１）～４）の各種調査を行う。なお、様々な調査において4年間の調査結果が蓄積するので、経年変化についても解析を進め、複数年度の結果をまとめて論文化する。１）【リンゴ樹】各棟の発芽日、開花日や落葉日を調査する。ハウス内外のCO2濃度記録と換気装置・CO2発生器の制御記録からB・C 棟の個体群光合成速度を評価する。樹の剪定量、収穫量、幹周長や刈草量などを乾物ベースで調査する。リンゴ葉の窒素含有量を非破壊で推定する。２）【果実】各棟各区各品種の収穫期前後における果実品質（糖・酸の含有量、硬度や、果皮・果肉の着色など）の経時変化と、収穫した全果実の果実品質を調査する。３）【土壌呼吸速度】CO2濃度測定機器を各棟各区土壌の2深度に埋め込み、土中CO2濃度を経時的に測定するとともに、数理モデルを活用してその濃度変動を再現し、土壌呼吸の高温・高CO2による影響を明らかにする。 4）【水分・窒素・土壌有機物の動態解析】各棟各区土壌の2深度において、土壌水分、地温ならびに電気伝導度を継続的に調査するとともに、適宜土壌水を採取して硝酸態ならびにアンモニア態窒素濃度を計測し、数理モデルに入力して、水分移動と窒素溶脱の実態を解明する。各棟各区における土壌有機物や葉・枝・果実・刈草中の炭素・窒素含有量を調査し、土壌呼吸や窒素溶脱の結果と併せて、炭素・窒素動態を総合的に解明する。