植物が吸収したＣとＮの分配・集積プロセスの環境応答とその生産性へのインパクト

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25850173
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: 安武 大輔 高知大学, 自然科学系, 准教授 (90516113)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 光合成 / 養分吸収 / 環境調節 / 施設園芸 / 生体計測

Outline of Annual Research Achievements

環境調節を駆使した植物生産性の向上を目的として，植物による炭素（Ｃ）と窒素（Ｎ）の吸収プロセス（葉の光合成と根の養分吸収）だけでなく，吸収した後のＣとＮの分配・集積プロセスの環境応答と生産性へのインパクトを解明して制御するための基礎研究を行った．
課題1．CO2施用下において葉が吸収した後のＣの分配・集積プロセスの解明
葉群によるＣの吸収（群落光合成速度）を把握するために，ピーマン栽培の温室（1,000 ppm程度）におけるCO2の各収支項（施用速度，損失速度，土壌呼吸巣度）の評価システムを確立した．収支式の残差として植物によるCO2の吸収速度すなわち群落光合成速度のモニタリングを行い，CO2施用による光合成速度の促進効果を長期間に渡って明らかにした．さらに，光合成によって吸収されたＣの果実への輸送（転流）についても，EDTA法（Araki et al., 1997）を用いて評価した．CO2施用によってとくに午後の転流速度が有意に増加し，日積算値は有意差は見られなかったものの，対照区より約22％増加した．
課題2．異なる肥料濃度管理下において根が吸収した後のＮの分配・集積プロセスの解明
CO2施用による成長・生産促進効果を最大限に発揮させるために，肥料濃度の組み合わせの効果を調べた．なお，材料植物としては実験の効果を明確に観察し，さらに限られた期間で栽培を行うために成長が早い葉菜類のサラダナを用いた．実験条件として，CO2に関して施用区（800 ppm）と無施用区，肥料濃度に関して低EC区（電気伝導度EC 1.2 dS m-1）と高EC区（2.5 dS m-1）を組み合わせた4処理区を設けた．CO2施用によって吸水量はCO2無施用と比べて減少したもののN吸収量は増加し，CO2施用による植物の養分要求が増加したことが観察された．この効果は，低EC区よりも高EC区においてより顕著にみられた．植物体内におけるＣとＮの分配については，処理区間で有意な差は見られなかった．

Research Products

• [Journal Article] An open-flow chamber with a multiple CO2-gas analyzing system for continuous measurement of soil respiration in a greenhouse (2014)
  • Author(s): Yasutake, D., Okada, E., Hosokawa, T., Takahashi, N., Takahashi, A., Kubai, K., Mori, M., Yamane, S., Miyauchi, K.
  • Journal Title: Environmental Control in Biology Volume: 52 Pages: 7-12
  • DOI: 10.2525/ecb.52.7
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Characteristics of nutrient salt uptake associated with water use of corn as a catch crop at different plant densities in a greenhouse (2014)
  • Author(s): Yasutake, D., Kiyokawa, C., Kondo, K., Nomiyama, R., Kitano, M., Mori, M., Yamane, S., Maeda, M., Nagare, H. and Fujiwara, T.
  • Journal Title: Pedosphere Volume: 24 Pages: 339-348
  • DOI: 10.1016/S1002-0160(14)60020-5
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Control of greenhouse humidity and airflow with fogging and circulation systems and its effect on leaf conductance in cucumber plants (2014)
  • Author(s): Yasutake, D., Yu, X., Asano, T., Ishikawa, M., Mori, M., Kitano, M. and Ishikawa, K.
  • Journal Title: Environmental Control in Biology Volume: 52 Pages: 101-105
  • DOI: 10.2525/ecb.52.101
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Advantages of pre-harvest temporal flooding in a catch crop field in relation to soil moisture and nutrient salt removal by root uptake (2014)
  • Author(s): Yasutake, D., Awata, K., Kondo, K., Yamane, S., Matsuoka, M., Maeda, M., Nagare, H., Nomiyama, R., Sago Y., Kitano, M., and Fujiwara, T.
  • Journal Title: Biologia Volume: 69 Pages: 1577-1584
  • DOI: 10.2478/s11756-014-0470-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Air irrigation effects of leaf wetting on crop water relations and photosynthesis. I. A hypothesis of air irrigation effects. (2015)
  • Author(s): Kitano, M., Yasutake, D., Nonoshita, M., Yoshizawa, S., Miyoshi, Y., Mori, M., Cho, H., Tagawa, K., Wu, Y. and Wang, W.
  • Organizer: International Symposium on Agricultural Meteorology ISAM 2015
  • Place of Presentation: MEXT Tsukuba Center for Institutes （Takezono, Tsukuba, Ibaraki, Japan）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-20
• [Presentation] Air irrigation effects of leaf wetting on crop water relations and photosynthesis. II. Nighttime leaf wetting and morning humidity gradient. (2015)
  • Author(s): Yasutake, D., Kitano, M., Nonoshita, M., Yoshizawa, S., Miyoshi, Y., Mori, M., Cho, H., Tagawa, K., Wu, Y. and Wang, W.
  • Organizer: International Symposium on Agricultural Meteorology ISAM 2015
  • Place of Presentation: MEXT Tsukuba Center for Institutes （Takezono, Tsukuba, Ibaraki, Japan）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-20
• [Presentation] Continuous measurement of CO2 efflux from greenhouse soil using the chamber method and concentration gradient method (2015)
  • Author(s): Yasutake, D., Tanioka, H., Mori, M., Miyauchi, K., Kitano, M., Ino, A. and Takahashi, A.
  • Organizer: International Symposium on Agricultural Meteorology ISAM 2015
  • Place of Presentation: MEXT Tsukuba Center for Institutes （Takezono, Tsukuba, Ibaraki, Japan）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-20
• [Presentation] CO2を施用したピーマン土耕温室における群落光合成速度の長期動態の解析 (2015)
  • Author(s): 安武大輔，谷岡紘亘，森牧人，宮内樹代史，北野雅治，猪野亜矢，高橋昭彦
  • Organizer: 日本農業気象学会2015年全国大会
  • Place of Presentation: 文部科学省研究交流センター（茨城県つくば市竹園）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-20
• [Presentation] 根の物質吸収機能の溶存酸素濃度に対する多様な応答特性 (2015)
  • Author(s): 野見山綾介，堂脇翔太，佐合悠貴，安武大輔，北野雅治
  • Organizer: 日本農業気象学会2015年全国大会
  • Place of Presentation: 文部科学省研究交流センター（茨城県つくば市竹園）
  • Year and Date: 2015-03-16 – 2015-03-20
• [Presentation] 乾燥地トウモロコシ畑における葉面結露とその発生プロセスの微気象学的解析 (2014)
  • Author(s): 安武大輔，森牧人，北野雅治，久枝大祐，長裕幸，田川健太，王維真，呉月茹
  • Organizer: 日本農業気象学会中国・四国支部大会
  • Place of Presentation: 山口大学農学部（山口県山口市吉田）
  • Year and Date: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [Presentation] 室内キュウリ根の吸収機能に対する蒸散統合型イオン吸収モデルの適用条件の検討－根圏のイオンマスフローに着目して－ (2014)
  • Author(s): 船岡高史，安武大輔，森牧人，石川勝美，野見山綾介，北野雅治，佐合悠貴
  • Organizer: 日本農業気象学会中国・四国支部大会
  • Place of Presentation: 山口大学農学部（山口県山口市吉田）
  • Year and Date: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [Presentation] CO2施用土耕温室におけるCO2収支と群落光合成の動態の長期解析 (2014)
  • Author(s): 安武大輔，谷岡紘亘，森牧人，宮内樹代史，猪野亜矢，高橋昭彦
  • Organizer: 日本農業気象学会中国・四国支部大会
  • Place of Presentation: 山口大学農学部（山口県山口市吉田）
  • Year and Date: 2014-12-04 – 2014-12-05
• [Presentation] 炭酸ガスと湿度の制御が午前と午後の光合成能に及ぼす複合的影響．－個葉チャンバの計測に基づく解析－ (2014)
  • Author(s): 安武大輔，猪野亜矢，高橋昭彦，島崎一彦，北野雅治，森牧人，宮内樹代史
  • Organizer: 日本生物環境工学会2014年大会
  • Place of Presentation: 明治大学駿河台キャンパス(東京都千代田区駿河台)
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [Presentation] ヒートポンプ・木質バイオマスボイラーの導入による温室効果ガスの排出削減効果．－高知県の現場調査に基づく試算－ (2014)
  • Author(s): 安武大輔，中村将大
  • Organizer: 日本生物環境工学会2014年大会
  • Place of Presentation: 明治大学駿河台キャンパス(東京都千代田区駿河台)
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [Presentation] 異なる炭酸ガス濃度と肥料濃度条件下における養分の吸収と分配 (2014)
  • Author(s): 船岡高史，安武大輔，小堀智絵，森牧人，北野雅治，宮内樹代史
  • Organizer: 日本生物環境工学会2014年大会
  • Place of Presentation: 明治大学駿河台キャンパス(東京都千代田区駿河台)
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [Presentation] 自然エネルギー利用と炭酸ガス施用による複合エコ環境制御技術 (2014)
  • Author(s): 宮内樹代史，松岡達憲，高橋昭彦，深山陽子，吉村留喜，福田俊二，堀江達哉，亀島雅史，安武大輔
  • Organizer: 日本生物環境工学会2014年大会
  • Place of Presentation: 明治大学駿河台キャンパス(東京都千代田区駿河台)
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [Presentation] 養液栽培における根のイオン吸収量のシミュレーション (2014)
  • Author(s): 野見山綾介，堂脇翔太，佐合悠貴，安武大輔，北野雅治
  • Organizer: 日本生物環境工学会2014年大会
  • Place of Presentation: 明治大学駿河台キャンパス(東京都千代田区駿河台)
  • Year and Date: 2014-09-09 – 2014-09-11