変動環境下でのバラ群落の炭素収支計測に基づく整枝および環境管理の最適化理論の構築

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26292016
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 土井 元章 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (40164090)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 後藤 丹十郎 岡山大学, その他の研究科, 教授 (40195938) ; 稲本 勝彦 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構, その他部局等, 研究員 (50223235)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 園芸学 / バラ / モデル / 施設環境調節 / 整枝管理 / 炭素収支 / 転流

Outline of Annual Research Achievements

植物生産群落の整枝管理および環境管理の最適化理論の構築を目的として，バラ切り花の生産群落における炭素の獲得と転流に関するシミュレーションモデルの開発を行っている．
二酸化炭素吸収量測定装置を製作し，二酸化炭素吸収速度を晴天日および曇天日について計測，１日の炭素収支を明らかにした．このデータに基づき，光強度に対して二酸化炭素吸収速度を再プロットし，アーチング仕立て群落（折り曲げ枝のみ）の光-光合成曲線を求めた．結果，25℃で光合成速度は最大となったものの，21℃，25℃および29℃の光-光合成曲線は類似していた．また，収穫段階にある群落の光合成速度を計測したところ，収穫枝群落は折り曲げ枝群落と同等あるいはそれ以上の光合成を行っていることが明らかとなった．
一方，整枝法を変えて収量および折り曲げ枝のLAIを連続計測している．アーチングおよび切り上げアーチング仕立てでは，秋冬季の折り曲げ枝群落のLAIは2.5～3.0の間を変動した．ハイラック仕立てでは，LAIが11月中旬に５にまで達した後，冬季の日射量の減少に伴って減少し，４前後で変動した．収穫のピークは，10月中旬，12月中下旬，３月上旬となった．いずれの仕立て法とも収穫枝が発蕾した頃から収穫までの期間にLAIの減少がみられ，収穫が終わるとLAIが増加した．
炭素の転流に関しては，13C02のフィーディング方法を検討し，測定条件を明らかにした．収穫段階に達した群落では，折り曲げ枝から収穫枝への光合成産物の移動は，20～25％程度であまり大きくなかった．今後収穫枝のステージを変えて計測することとしている．
シミュレーションモデルの構築に関しては，システムダイナミックスモデルを基本とし，気象条件や二酸化炭素濃度を入力パラメータとして１日の炭素獲得量を積算するモデルパーツを構築した．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

研究代表者を含む３名の分担者が計画に沿って研究を遂行しており，平成27年３月末には研究推進会議を開催し，これまで得られた結果について検討するとともに，実験計画の調整や平成27年度の計画についての打ち合わせを行った．
炭素獲得に関しては，アーチング仕立てを中心に計測し，21～29℃の温度範囲での折り曲げ枝群落の光-合成曲線を得ることができた．また，収穫枝群落の光-光合成曲線を導出する計測を開始した．
炭素転流に関しては，13CO2のフィーディング条件と測定条件の検討を完了した．修正アーチングについて予備実験を行い，収穫段階にある群落では20～25％程度の光合成産物が収穫枝に転流することを明らかにした．
モデル構築に関しては，システムダイナミクスモデルを採用し，環境条件に対して１日の炭素収支と収穫枝への転流量を開花所要日数分積算するモデル構造を基本とすることを合意した．気象条件の計測に基づいて１日の折り曲げ枝群落の炭素獲得量を推定するモデルパーツの構築を開始した．
以上，研究は概ね順調に進展している．

Strategy for Future Research Activity

平成27年３月末に開催した研究推進会議において，実験計画の調整や平成27年度の計画についての打ち合わせを行った．
前年度に引き続いて，仕立て方を変えた生産群落におけるLAI・収量を測定を継続し，１年間を通じてのデータを取得，環境パラメータと収量・成育パラメータとの関係解析を行う．炭素獲得に関する実験では，春～秋の晴天日および曇天日の炭素収支を計測する．全品種（当初４品種），全整枝方法（３種類），全発達段階（４段階）について，網羅的に光光合成曲線を得ることは困難であることから，供試品種を４品種から２品種に減らし，‘スイートアバランチェ’のアーチング仕立てを中心にデータ取得を行っていくこととした．
炭素の転流に関する実験では，修正アーチングで測定条件を検討しているが，収穫枝の本数やステージについて研究分担者間での統一を図った．また，岡山大学の既存設備（共同利用設備）であったトレーサーマットが使用不能となったことから，借用できる機関を至急捜すこととなった．収穫枝の生育ステージを変えて，炭素の転流様相を明らかにする．
モデル構築では，必要なパラメータ取得に向けた調整を行い，平成27～28年度にかけてその取得を行うこととした．平成27年度は，折り曲げ枝群落における１日の炭素獲得を温度，光強度，二酸化炭素濃度を入力パラメータとしてシミュレートするモデル構築を目指す．

Causes of Carryover

９月から予定していた炭素収支の計測が，植え付けたバラ苗の生育が猛暑により予想以上に遅れ，群落構造の完成を待って２か月弱開始が遅れた．この測定が次年度に持ち越され，次年度使用額が生じた．
また，モデル構築に関しては，気象関係の計測装置の設置を行う予定であったが，当面既存の装置でシミュレーションが可能であったことによる．

Expenditure Plan for Carryover Budget

平成26年度に行う予定であった秋季の炭素収支の測定を平成27年度以降に行うことで使用する．また，モデル構築では本研究に専用の気象環境計測装置を準備することで使用する．