| 研究課題/領域番号 |
18H03964
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分41:社会経済農学、農業工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
伊藤 大雄 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (00333716)
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| 研究分担者 |
叶 旭君 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (10708168)
石神 靖弘 高崎健康福祉大学, 農学部, 准教授 (50361415)
青山 正和 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (60150950)
加藤 千尋 弘前大学, 農学生命科学部, 助教 (60728616)
荒川 修 弘前大学, 農学生命科学部, 教授 (70184265)
遠藤 明 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (70450278)
森谷 慈宙 弘前大学, 農学生命科学部, 助教 (30539870)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
45,370千円 (直接経費: 34,900千円、間接経費: 10,470千円)
2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2018年度: 26,780千円 (直接経費: 20,600千円、間接経費: 6,180千円)
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| キーワード | 気候変動 / 環境制御 / リンゴ |
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| 研究実績の概要 |
2019年3月16日から12月5日まで、3棟のビニールハウスを、屋外と同じ気温と二酸化炭素濃度（A棟）、屋外の気温＋3℃（B棟）、あるいは屋外の気温＋3℃かつ屋外の二酸化炭素濃度＋200ppm（C棟）に制御した。各棟内に標準潅水区と、標準灌水区の1.5倍量を灌水する多潅水区を設けた。着果数は樹当たり50果程度になるよう摘果した。
B棟およびC棟はA棟に比べて萌芽が7日前進する一方、落葉は7日遅延した。B棟およびC棟の果実は‘つがる’ではA棟より6日早く、‘ふじ’では6日遅く収穫されたが、いずれの品種でも果皮の着色がA棟より劣った。平均１果重は、‘つがる’では棟間でほとんど差がなかったが、‘ふじ’ではC棟＞B棟＞A棟となった。C棟の‘ふじ’果実は酸含量が他棟より高かった。年間の幹・枝・葉への乾物分配量は概ねC棟＞B棟＞A棟であり、また各棟内で比較すると多潅水区が標準潅水区を上回った。年間の刈草乾物重量も幹・枝・葉と同様の傾向であったが、7月以降は棟間で差はなかった。
B棟とC棟の環境制御プログラムを数回にわたって改良した結果、昼間の気温や夜間のCO2濃度が昨年より設定値に近づいた。また、B棟とC棟内の各所に84個の温度センサーを約7日間にわたって設置し、棟内気温の均一性を検討した。さらに、換気装置とCO2発生装置の能力を測定するとともに、換気速度、CO2供給速度と各棟内外のCO2濃度記録から、B棟・C棟内個体群のCO2吸収速度が算出できないか検討した。
各棟各区土壌の体積含水率、全炭素・バイオマス炭素含有率、微生物活性、間隙水の電気伝導度・ｐH・窒素濃度、土中CO2濃度などをモニタリングした。全炭素含有率はC棟、微生物活性はB棟で最も高く、いずれも昨年（処理開始前）より増大した。間隙水窒素濃度は各棟各区で７月以降に増大した。土中CO2濃度は９月以降C棟＞B棟＞A棟となった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2019年度はリンゴ樹を萌芽から落葉までの全生育期間にわたってビニールハウス内で経過させるはじめてのシーズンであり、生産現場でもほとんど前例のないリンゴ樹の施設栽培を行いながら様々な実験調査を実施する必要があった。年度当初は突然電源供給が遮断されたり、側窓開閉装置が故障するなどの深刻な事案が頻発したが、原因を解明して乗り切った。また、ビニールハウスの環境制御プログラムも相応に改善された。リンゴ樹も概ね順調に生育し、目立った病害を発生させることなく収穫を迎えることが出来た。但し、屋外であまり問題にならないアブラムシが大発生したり、被覆資材・骨材による日射遮断に伴って花芽着生が悪化するなどの問題があった。次年度以降はこれらを克服して栽培を継続する必要がある。
実験調査は、予算的制約から規模を若干縮小したが、ほぼ計画通り実施出来た。一部の計測器に不具合が発生したものの、多くの興味深い知見が得られつつある。前年度実施できなかったハウス内の気温分布調査も実施した。個葉光合成速度の測定は予備実験しか実施できなかったが、次年度以降に本格的に実施する。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後３年間は、毎年着果強度を変えながら、基本的に前年度と同じ実験調査を継続することになる。すなわち、A（対照）、B（高温）、C（高温高CO2）の3棟のビニールハウスにおいて、それぞれ標準灌水区と多灌水区を設定し、3月15日から12月5日まで目標に沿った環境制御を実施して、下記１）～４）の各種調査を行う。
１）【リンゴ樹】高温によるフェノロジー変化を明らかにするために発芽日、開花日や落葉日を調査する。また、光合成速度の高温／高CO2影響を明らかにするため、各棟の個葉数枚に対して、光―光合成曲線やCO2－光合成曲線を３～４週間隔で求める。ハウス内外のCO2濃度記録と換気装置・CO2発生器の制御記録からB・C棟の個体群光合成速度を評価する。また、樹の剪定量、収穫量、幹周長や刈草量などを乾物ベースで調査する。更に、リンゴ葉の窒素含有量を非破壊で推定する。
２）【果実】各棟各区の頂芽花芽率や果実肥大を経時的に調査するとともに、収穫果実における糖の含有量と組成、酸の含有量、硬度や果皮・果肉の着色などを調査する。本年から各棟果実の貯蔵性の差異も調査する。
３）【土壌呼吸速度】CO2濃度測定機器を各棟各区土壌の2深度に埋め込み、土中CO2濃度を経時的に測定するとともに、数理モデルを活用してその濃度変動を再現し、土壌呼吸の高温・高CO2による影響を明らかにする。
4）【水分・窒素・土壌有機物の動態解析】各棟各区土壌の2深度において、土壌水分、地温ならびに電気伝導度を継続的に調査するとともに、適宜土壌水を採取して硝酸態ならびにアンモニア態窒素濃度を計測し、数理モデルに入力して、水分移動と窒素溶脱の実態を解明する。更に各棟各区における土壌有機物や葉・枝・果実・刈草中の炭素・窒素含有量を調査し、土壌呼吸や窒素溶脱の結果と併せて、炭素・窒素動態を総合的に解明する。
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