Analysis of weather damage resistance in rice using 3D image analysis and simple wind tunnels

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05540
• Research Institution: Shimane University
• Principal Investigator: 小林 和広 島根大学, 学術研究院農生命科学系, 准教授 (90234814)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 松井 勤 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (70238939)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 作物の気象災害 / 開花 / 潮風害 / 簡易型風洞 / 3Dスキャナー

Outline of Annual Research Achievements

作成した簡易風洞で0, 2 4m/sの風を与えながら，海水とほぼ同程度の濃度（3.15%）の食塩水を散布し，数品種のイネについて，栄養成長期および穂ばらみ期において潮風害の影響を調査した．熱線風速計で穂の周囲の風速を経時的に測定し，処理日とその1週間後に乾物重，SPAD値などを測定した．塩分処理によって乾物重やSPADは低下し，風速が高くなるにともない，その低下程度が著しくなる結果を得た．このことから今回，作成した簡易風洞によって風速の異なる条件で潮風害の影響を調査できる可能性が示された．しかし，一方で，風速を安定させて与えることはできなかったので，風速の制御については課題を残した．
次に開花期に0～8m/sの範囲の風速を与え，イネの開花時刻がどのような影響を受けるかを調査した．日本型，インド型品種を含む10品種程度のイネをポット栽培して実験に供試した．開花直前の午前9時ごろから開花がほぼ終わる正午まで風速処理を行った．屋外での風処理は自然風の弱い日を選んで行ったが，およそ外気の風速が±1m/sの範囲で変動はあり，風洞だけで完全に風速を安定させることは難しかった．大黒，朝日，神力において，風速と開花時刻の関係は2次曲線で近似された．2 次曲線の式から最も開花が早くなる風速は大黒においては3～4m/s，朝日においては1.5～2m/s，神力においては1.5～2m/s となった．インド型品種の方が日本型品種より開花時刻が最も早くなる風速が高かった．
穂の形態が風処理に与える影響を調査するためにこれまで使用していた3Dスキャナーよりも改良された小型の3Dスキャナー（Revopoint 3DScanner Mini）を使うことで，これまでよりも高精細な穂の3D画像を得ることができた．今年はこの画像を利用して，穂の形態を3Dプリンターで再現し，風洞に導入できるかを調査する．

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2年である本年に3Dスキャナーで得られた画像を使って，模擬群落を作成し，それを簡易風洞に持ち込んで実験する予定であったが，これまで使用していたスキャナーでは群落を再現できるレベルの画像をとるのが困難であった．年度の終わりに新しいスキャナーを入試して，より高精細な画像を穂の画像を得ることができたので，最終年にこの課題に進めるめどはついた．風速の安定性についての課題についても今年度での解決を見なかった点もある．その点については風洞の入り口にハニカム構造を入れるなどの準備を進めているので，イネの実験が開始するまでに風速安定性への寄与について調査する予定である．

Strategy for Future Research Activity

3Dスキャナーで作成した模擬群落を導入した可視化風洞による風速処理実験の見込みがたったので，以下の3つの実験を行う．①　開花期における高温障害として，人工気象室を利用して設定した35℃以上の高温条件に人工気象室に入れることのできる小型風洞内にイネを搬入し，風の温度，湿度，速度などを種々に設定して，穂に風を与えることによって，高温障害にどのように関与しているかを明らかにする．②　開花，出穂期における熱風害（フェーン害）の研究として，人工気象室に入れたミニ風洞内においてフェーン現象を発生させる熱風を再現し，3D模擬群落あるいは大黒による模擬群落で穂周辺の気流を含めた微気象を変化させて，不受精，登熟不良の発生との関係を調査する．③　出穂期から登熟期における潮風害の研究として，作成した風洞内において台風の強風によって発生する潮風害を再現し，模擬群落を導入した風洞内での穂周辺の気流を含めた微気象を変化させ，白穂発生，不受精，登熟不良との関係を調査する．
これらの結果をとりまとめて，解析して，風に関わる気象災害がイネの生育，発育，受精，登熟に及ぼす影響を明らかにしていく．