Development of optical sensing technology for eco-physiological functions and their integrated controls of crop leaf-root systems
| Project/Area Number |
21H02318
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 41040:Agricultural environmental engineering and agricultural information engineering-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
安武 大輔 九州大学, 農学研究院, 准教授 (90516113)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐合 悠貴 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (20648852)
江口 壽彦 九州大学, 実験生物環境制御センター, 准教授 (40213540)
北野 雅治 高知大学, IoP共創センター, 特任教授 (30153109)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2021: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
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| Keywords | 葉群 / 根群 / スペクトルデータ / 根のバイオマス / 乾物重 / 光合成産物の分配 / ニラ / 透過光スペクトル / 分光反射 / 根 / 光センシング / 光合成能 / 分配 / 光合成 / 葉面積指数 / 根の成長段階 |
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| Outline of Research at the Start |
葉群と根群の生理生態機能は，生産性を決定付ける重要要素であり相互に作用することも知られる．これらの生理生態情報を，施設農業において取得・活用するために，最先端の「光センシング」とデータ解析手法を応募者独自の技術と融合させる以下3つの開発目標に取り組み，施設農業の環境調節に資することができる「葉群－根群システムの生理生態・統御機構の光センシング技術」を確立する．
1．葉群の“透過光スペクトル”利用による光合成動態・関連パラメータの光センシング
2．根群の“可視・ハイパースペクトル画像”利用による成長・養分吸収動態の光センシング
3．光センシングによる葉群－根群システムの統御機構を通した律速要因の特定
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究最終年度である令和５年度は，目標２「根群の“可視・ハイパースペクトル画像”利用による成長・養分吸収動態の光センシング」についてまず取り組んだ．前年度に根のバイオマス量として乾物重を推定するために用意したデータセット（NFT水耕栽培システムにおいて直線状（一次元）に成長した根群のスペクトル情報と乾物重）を対象に，乾物重推定モデルの構築を試みた．データセットを8：2の割合でモデル構築用と検証用データに分け，部分的最小二乗回帰法を用いた．乾物重の実測値とPLSRモデルを用いた推定値の関係をみると，両者には１：１の線形関係が見られ，高い推定精度も確認された（決定係数0.89）．しかし，乾物重の実測値が0.02 gより小さい場合，プロットの多くは±30％の増減範囲を超えており，相対誤差が大きい問題も明らかになった．
また，前年度に行えなかった，葉群と根群の相互作用を解明するための分析作業を最終年度に改めて計画し実施した（全年度は関係者のコロナで実施できなかった）．その結果，ニラにおける葉の刈取り後の再生産過程における，光合成産物の分配率とその葉の成長状態への依存性（葉の成長初期は光合成産物は葉に最も多く分配され，その後，盤茎，根の順番で分配が進む）を明らかにすることができた．また，葉が成熟した状態における分配率は，葉：盤茎：根＝55：22：23となり，刈取りを行わなかった対象作物と同程度になった．このことから，糖の分配率は刈り取り後30日頃まで変化し，その後，光合成産物の分配率の比が葉：盤茎：根≒55：25：20で安定するといえる．
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(34 results)
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[Presentation] Considering the function of photosynthate storage organ in crop growth model improves dynamic estimation of leaf growth in Chinese chive cultivation2023
Author(s)
Yasutake D., Kobayashi K., Sato T., Nomura K., Matsumoto K., Yamane S., Yokoyama G., Hirota T. and Kitano M.
Organizer
International Symposium on Models for Plant Growth, Environments, Farm Management in Orchards and Protected Cultivation, Horichimodel 2023
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Int'l Joint Research
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