| 研究課題/領域番号 |
20H03097
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分41030:地域環境工学および農村計画学関連
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| 研究機関 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
斎藤 広隆 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70447514)
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| 研究分担者 |
辰己 賢一 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40505781)
山下 恵 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70523596)
小島 悠揮 岐阜大学, 工学部, 准教授 (70767475)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2020年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
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| キーワード | 土壌物質動態モデル / 作物モデル / 数値解析 / 土壌物質移動モデル / 土中物質移動モデル / 作物成長モデル / 土中水分移動モデル / 作物成長 / 水ストレス / 根の吸水 / 作物成長・収量モデル / 土中水分・物質動態解析 / 地形 / 光環境 / 土中水分・熱移動 / ファイトトロン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
畝などの地表面の構造や土の物質移動特性の空間的なばらつきが作物の収量・バイオマスに与える影響の定量的な評価はほとんどできていない．既存の動的作物成長モデルは，土壌中の物質動態とその作物体地上部への影響を極めて単純化している．一方で，土壌物質動態モデルの多くは，作物体地上部に与える影響についてはほとんど定量的な検討がなされていない．本研究では，土壌中の水分・溶質動態解析モデルと群落光合成モデルを動的に結合し，土壌―大気―作物を連続体としてとらえ，土壌物質動態モデルによる根の吸水・吸収の精緻な計算と，作物の成長への定量的影響の高度な推定が可能な統合型作物成長モデルを構築することを目的とする．
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| 研究成果の概要 |
本研究では，土中の物質動態モデルHYDRUSと群落光合成モデルiRGMを結合し，気象条件，地表面条件，土・水・肥料管理を考慮可能で精緻な統合動的作物成長モデリングツールを構築することを目的とした．モデルの結合は根の吸水および窒素吸収を通して行い，可能蒸散速度はiRGMによるLAI値より求め，土壌水分状態から実蒸散速度を決定した．また，無機化を含む土中の窒素動態も同時に計算し，吸水に合わせて窒素を吸収させた．この結合モデルを用いて稲の成長過程を計算し，観測データと比較したところ，結合モデルでは土中の水分・窒素動態を精緻に計算しながら，作物の成長過程を計算でき，実測値をよく再現した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発した統合動的作物成長モデルでは，土中の物質移動と作物の成長過程を同時にかつ精緻に計算できるモデルとなっており，たとえば乾燥地での最適な水・肥料の管理を最適化するためのサポートツールとして使えるとともに，地球温暖化に伴う長期的な気候変動が農作物の成長に与える影響の評価に利用することができる．また本研究により開発したモデルを仮想空間上で圃場を再現し，農業の栽培支援を行う農業デジタルツイン等への応用が今後は期待される．
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