2023 Fiscal Year Research-status Report

Will climate change impede the throughput of field crop experiments?

Research Project

Project/Area Number	23K14051
Research Institution	National Agriculture and Food Research Organization
Principal Investigator	村上貴一国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター, 研究員 (50813903)
Project Period (FY)	2023-04-01 – 2026-03-31
Keywords	栽培暦 / 農業気象 / フェノロジー / コムギ / 作物モデル / 検定力分析
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、不確実性を内包するアンサンブル気象予測データを作物生育モデリングと組み合わせることで、気候変動による作物生産の年次不安定化を定量し、この年次不安定化が複数年をかけて品種改良と栽培技術開発を進める農業研究を鈍化させるのか？を明らかにすることを目的とする。2023年度はおもに気候に応じた作物の栽培暦の変化予測モデリングを実施した。所与の気候のもとでの作物生産を推定するためには、作物の生育を表現したモデルに入力情報として栽培暦 (播種・収穫といったステージのスケジュール) を与える必要がある。本年度の研究では、越冬性主要穀物である秋まきコムギの将来気候のもとでの栽培暦を作成するため、まず道内多地点で記録された栽培暦データ・気象データを収集し、それを整理した。これらのデータをもとに、先行研究で考慮されていなかった越冬生存性と低温要求性を考慮することで栽培暦を精度よく作成する手法を提案した。提案手法を国外の寒冷地に適用したところ、作成された栽培暦がそれらの地域における実際の栽培暦と精度よく一致することが確認されたことから、提案手法は所与の気候のもとでの栽培暦の推定に汎用的に利用可能であると判断される。そこで、道内の将来気候のもとでの栽培暦を推定し、現在と比較した生育ステージのシフトを定量化した。また、栽培暦シフトと降水パターン変化により、遭雨による生産性低下リスクが増加する可能性があることを示した。これらの計算シミュレーション的なアプローチに加え、現実的に生起しうる気象経過を再現した環境のもとでの栽培実験を行うための準備を行なった。具体的には、オープンに提供されている既存の気象データセットをサーベイし、再現対象として利用可能なデータセットのいくつかをローカル環境を整備した。また、栽培実験のための小型栽培チャンバのプロトタイプを設計し、栽培実験の実現可能性を検証した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 栽培暦データの収集および気象-作物応答のシミュレーションが当初予定通り進捗し、当初予定していなかった遭雨リスクの将来変化予測についての成果を得られた。一方、栽培実験に関しては再現対象となる気象データの選定・整備は予定通り進捗したが、栽培実験用の小型チャンバについては調整がやや遅れている。
Strategy for Future Research Activity	将来における栽培暦と気象データセットを入力としてアンサンブル作物生育シミュレーションを実施し、秋まきコムギ生産性およびフェノロジーの年次不安定化を評価し、これらの形質の確率分布を作成する。現在・将来シナリオのもとでの形質の分散をもとに統計的検定力分析を実施し、圃場実験の年次不安定化によりこれらの形質の有意差を検出するのが困難になるのか？を議論する。小型栽培チャンバを利用した栽培実験に関しては実施規模を縮小し、より重要な成果を得られることが見込まれるためシミュレーション研究を重点的に実施する。
Causes of Carryover	小型栽培チャンバのプロトタイプ作成の結果、当初予定よりも実験規模縮小をすることとしたため、その作成にかかる物品費が計画よりも安価に調達できたため。次年度の研究では栽培実験を縮小し、より重要な成果を得られる可能性が高いシミュレーション研究を拡充することから、研究成果公開にかかる費用 (学会参加費、論文掲載料) を計画当初よりも支出することを予定する。
Remarks	(1) 研究集会での発表資料の公開ページ