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温室作物の光合成昼寝現象を引き起こす環境生理学的要因の動態解明と改善技術の確立

研究課題

研究課題/領域番号 18K05905
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分41040:農業環境工学および農業情報工学関連
研究機関九州大学

研究代表者

安武 大輔  九州大学, 農学研究院, 准教授 (90516113)

研究分担者 北野 雅治  高知大学, 農林海洋科学部, 特任教授 (30153109)
森 牧人  高知大学, 教育研究部自然科学系農学部門, 教授 (60325496)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード昼寝現象 / 光合成速度 / 蒸散速度 / 気孔コンダクタンス / 水ストレス / CO2拡散 / 水噴霧 / 開放型植物個体チャンバー / リーフコンダクタンス / 葉肉コンダクタンス / 作物個体チャンバシステム / 水ポテンシャル / 糖濃度 / 葉の濡れ / 作物個体チャンバ / トマト / キュウリ / 水分状態 / 葉面水噴霧
研究成果の概要

作物生産の最適化のためには,光合成の潜在力を最大限に発揮させることが重要である.しかし,晴天日であっても光合成速度が一時的に低下する昼寝現象がしばしば発生し,これは生産上のロスといえる.そこで,生産最適化に向けて,昼寝現象を引き起こす要因を把握し,それを改善することが極めて重要と考える.
光合成律速の要因として,葉肉・気孔に由来するCO2拡散の律速が全体の約8割を占め,それは1日の中において一定ではなく大きく変動していることが示唆された.また,適切な葉面水噴霧が葉の局所的な水ストレスを回避して気孔開度(CO2拡散)が維持されることで,昼寝現象が改善できることが示された.

研究成果の学術的意義や社会的意義

昼寝現象に関わる既往の研究(文献)は多数あるものの,それらの文献の殆どのケースでは,昼寝現象を引き起こした要因をどれか単独のものに限定したり,詳細な調査が無いまま主要因の定説化も見られた.本研究成果では,昼寝現象の要因群を定量的に評価し,さらにそれらが動的に変化することを示したことが学術的意義を有する点である.
また,昼寝現象の主要因として特定したCO2拡散律速が葉面水噴霧によって改善され,その結果,昼寝現象の回避と水利用効率の向上を実現した.これは,作物生産上のロス(昼寝現象)に対して,水噴霧という比較的容易な手段が有効であることを示した点で意義がある.

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 5件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Effects of supplemental lighting during the period of rapid fruit development on the growth, yield, and energy use efficiency in strawberry plant production2020

    • 著者名/発表者名
      Yoneda Ayami、Yasutake Daisuke、Hidaka Kota、Muztahidin Nur、Miyoshi Yuta、Kitano Masaharu、Okayasu Takashi
    • 雑誌名

      International Agrophysics

      巻: 34 号: 2 ページ: 233-239

    • DOI

      10.31545/intagr/117623

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] CFD analysis for evaluating and optimizing spatial distribution of CO2 concentration in a strawberry greenhouse under different CO2 enrichment methods2020

    • 著者名/発表者名
      Zhang Y., Yasutake D., Hidaka K., Kitano M. and Okayasu T.
    • 雑誌名

      Computers and Electronics in Agriculture

      巻: 179 ページ: 105811-105811

    • DOI

      10.1016/j.compag.2020.105811

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Leaf wetting mitigates midday depression of photosynthesis in tomato plants2019

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama G., Yasutake D., Tanizaki T. and Kitano M.
    • 雑誌名

      Photosynthetica

      巻: 57 号: 3 ページ: 740-747

    • DOI

      10.32615/ps.2019.088

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Leaf wetting mitigates midday depression of photosynthesis in tomato plants2019

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama G., Yasutake D., Tanizaki T., and Kitano M.
    • 雑誌名

      Photosynthetica

      巻: 57

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Analysis of leaf wetting effects on gas exchanges of corn using a whole-plant chamber system2018

    • 著者名/発表者名
      Yasutake D., Yokoyama G., Maruo K., Wu Y., Wang W., Mori M., and Kitano M.
    • 雑誌名

      Plant, Soil and Environment

      巻: 64 号: 5 ページ: 233-239

    • DOI

      10.17221/186/2018-pse

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A Preliminary Experiment on the Effects of Leaf Wetting on Gas Exchange in Tomato Leaves2018

    • 著者名/発表者名
      Yokoyama G., Yasutake D., Kitano M.
    • 雑誌名

      Environment Control in Biology

      巻: 56 号: 1 ページ: 13-16

    • DOI

      10.2525/ecb.56.13

    • NAID

      130006315427

    • ISSN
      1880-554X, 1883-0986
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Analysis of CO2 Enrichment Effects Based on the Spatial Distribution of CO2 Concentration and Leaf Photosynthetic Rate in Commercial Greenhouses2021

    • 著者名/発表者名
      Yue Zhang, Daisuke Yasutake, Kota Hidaka, Kensuke Kimura, Masaharu Kitano, Tomoyoshi Hirota
    • 学会等名
      International Symposium on Agricultural Meteorology 2021
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ニラの成長を特徴付ける光合成産物の貯蔵機能の解析2021

    • 著者名/発表者名
      安武大輔,小林海斗,広田知良,野村浩一,北野雅治,森牧人
    • 学会等名
      日本農業気象学会2021年全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 中国北西部の乾燥地畑地における結露の発生は季節ごとに異なる気象要因に制限される2021

    • 著者名/発表者名
      横山岳,安武大輔,王維真,呉月,董磊磊,木村建介,丸居篤,広田知良,北野雅治,森牧人
    • 学会等名
      日本農業気象学会2021年全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Analysis and evaluation of CO2 enrichment in commercial greenhouses based on the spatial distribution of CO2 and leaf photosynthetic rate2020

    • 著者名/発表者名
      Yue ZANG, Daisuke YASUTAKE, Kota HIDAKA, Masaharu KITANO, Tomoyoshi HIROTA
    • 学会等名
      日本農業気象学会九州支部2020年大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 乾燥地畑地における葉面結露の発生特性と気象環境の関係2020

    • 著者名/発表者名
      横山岳,安武大輔,Yueru WU,Jiaojiao FENG,Weizhen WANG,広田知良,北野雅治,森牧人
    • 学会等名
      日本農業気象学会九州支部2020年大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 植物生産における光合成・成長の時空間変動の可視化に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      安武大輔,野村浩一,岡安崇史,尾崎行生,北野雅治,岩尾忠重,斉藤雅彦,山崎富弘
    • 学会等名
      日本生物環境工学会2019年千葉大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] ニラにおける光合成産物の分配特性について-地上部の成長状態の影響-2019

    • 著者名/発表者名
      小林海斗,安武大輔,井研吾,野村浩一,北野雅治
    • 学会等名
      日本生物環境工学会九州支部2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 乾燥地トウモロコシ畑における葉面結露の動態と微気象環境の関係解析2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川美嘉,安武大輔 ,横山岳 ,木村建介,森牧人,丸居篤 ,北野雅治 ,呉月茹,王維真
    • 学会等名
      日本農業気象学会九州支部2019年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 葉面結露水の葉からの直接吸収によるAir irrigation効果2018

    • 著者名/発表者名
      横山岳,安武大輔,王維新,呉月茹,丸居篤,北野雅治,長谷川美嘉,森牧人
    • 学会等名
      日本生物環境工学会2018年東京大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 作物畑のH2O・CO2ガスフラックスを計測するための簡易な閉鎖型チャンバシステム2018

    • 著者名/発表者名
      安武大輔,横山岳,長谷川美嘉,木村建介,丸居篤,森牧人,北野雅治,呉月茹,王維真
    • 学会等名
      日本農業気象学会九州支部・日本生物環境工学会九州支部2018年
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 光合成の昼寝現象をもたらす複合的かつ動的要因の定量評価2018

    • 著者名/発表者名
      谷﨑司,安武大輔,横山岳,北野雅治
    • 学会等名
      日本農業気象学会2019年全国大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [備考] 九州大学大学院農学研究院 気象環境学研究室

    • URL

      http://www-met.bpes.kyushu-u.ac.jp/index.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 気象環境学研究室

    • URL

      http://www2.bpes.kyushu-u.ac.jp/~www-met/index.html

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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