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気候変動下の高精度な作物収量・品質予測のための耕地微気象シミュレータの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20H03112
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
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
研究機関国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構

研究代表者

石郷岡 康史  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター, グループ長 (50354006)

研究分担者 桑形 恒男  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 再雇用職員 (90195602)
吉本 真由美  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 主席研究員 (40343826)
滝本 貴弘  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 主任研究員 (60788694)
伊川 浩樹  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター, 主任研究員 (10754393)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
キーワードイネ / 耕地微気象 / 作物収量・品質予測 / 地球温暖化 / 土壌温度・水分 / 農業生産環境
研究開始時の研究の概要

地球温暖化が世界の食料生産に及ぼす影響が懸念される中、国内においても高温によるコメの品質低下(白未熟粒発生)など被害が顕在化している。われわれのグループでは、気候変化シナリオに基づくコメ生産の将来予測を公表しているが、現在の予測モデルには、作物の栄養状態に影響を与える土壌温度・水分の長期変化や、コメ品質の低下と直接関係した群落の温度環境、病虫害発生を誘発する群落の濡れなどが考慮されていない。本研究ではこれらの影響を再現する「耕地微気象シミュレータ」を開発し、予測モデルに組み入れる。これによってコメ収量・品質の将来予測の高精度化が実現し、国や自治体レベルでの温暖化適応技術の開発に貢献できる。

研究成果の概要

土壌温度・水分の動態や、湛水温、作物群落の微気象環境(群落温度ならびに、群落内の気温、湿度、風速、日射分布、群落光合成など)の日変化が再現可能な「耕地微気象シミュレータ」の基本プログラムを構築した。また「耕地微気象シミュレータ」を「イネ生育・収量モデル」と統合し、気象データを用いて、耕地微気象を考慮したコメ収量・品質予測のシミュレーションを実施するための枠組みを作成した。本研究にて構築した新モデルを用いて、コメ収量・品質予測のシミュレーションを実施し、実測データとの比較に基づき、モデルの妥当性を検証した。また新モデルを用いて、最新の気候シナリオに基づくコメ生産の将来予測を地点レベルで行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

地球温暖化が世界の食料生産に大きな影響を及ぼすことが懸念される中、日本のイネ栽培においても、高温による品質低下などの被害が顕在化している。われわれのグループでは気候変化シナリオに基づくコメ生産の将来予測を実施しているが、現在の予測には、作物の栄養状態に影響をおよぼす土壌温度・水分の変化や、コメ品質や高温不稔に直接関係した群落の温度環境(葉温や穂温)、病虫害発生と直接関わる群落の濡れ時間などが考慮されていない。本研究で開発した「耕地微気象シミュレータ」を用いれば、これらの影響を考慮したコメ収量・品質の将来予測が実施可能となり、国や自治体レベルでの温暖化に対する効果的な適応技術の開発に貢献できる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 1件、 査読あり 8件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Observations on dew formation in the rice canopy and its simulation using a multilayer microclimate model2023

    • 著者名/発表者名
      MARUYAMA Atsushi、KUWAGATA Tsuneo、WATANABE Tsutomu
    • 雑誌名

      農業気象

      巻: 79 号: 1 ページ: 28-37

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-22-00016

    • ISSN
      0021-8588, 1881-0136
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] New estimation model for paddy soil temperature in early growth stage, and its application to estimate nitrogen mineralization of organic fertilizer2022

    • 著者名/発表者名
      Honma Toshimitsu、Tsuchida Toru、Ishii Katsuhiro、Mizuno Takafumi、Ishigooka Yasushi、Takimoto Takahiro、Kuwagata Tsuneo
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 未定(早期公開) 号: 2 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1080/00380768.2022.2040339

    • NAID

      210000188880

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hydrometeorology for plant omics: Potential evaporation as a key index for transcriptome in rice2022

    • 著者名/発表者名
      Kuwagata Tsuneo、Murai-Hatano Mari、Matsunami Maya、Terui Shingo、Nagano Atsushi J.、Maruyama Atsushi、Ishida Sachinobu
    • 雑誌名

      Environmental and Experimental Botany

      巻: 196 ページ: 104724-104724

    • DOI

      10.1016/j.envexpbot.2021.104724

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] V溝直播栽培における出穂期前後の落水によるコメ中無機ヒ素低減効果2021

    • 著者名/発表者名
      安藤薫、日置雅之、遠山孝通、黒野綾子、小田紫帆里、柏木啓佑、瀧勝俊、中村乾、加藤英孝、鈴木克拓、馬場浩司、桑形恒男
    • 雑誌名

      日本土壌肥料学雑誌

      巻: 92 ページ: 439-446

    • NAID

      130008129987

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Field survey on rice spikelet sterility in an extremely hot summer of 2018 in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      YOSHIMOTO Mayumi、SAKAI Hidemitsu、ISHIGOOKA Yasushi、KUWAGATA Tsuneo、ISHIMARU Tsutomu、NAKAGAWA Hiroshi、MARUYAMA Atsushi、OGIWARA Hitoshi、NAGATA Kenji
    • 雑誌名

      農業気象

      巻: 77 号: 4 ページ: 262-269

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-21-00024

    • NAID

      130008102731

    • ISSN
      0021-8588, 1881-0136
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Revision of estimates of climate change impacts on rice yield and quality in Japan by considering the combined effects of temperature and CO<SUB>2</SUB> concentration2021

    • 著者名/発表者名
      ISHIGOOKA Yasushi、HASEGAWA Toshihiro、KUWAGATA Tsuneo、NISHIMORI Motoki、WAKATSUKI Hitomi
    • 雑誌名

      農業気象

      巻: 77 号: 2 ページ: 139-149

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-20-00038

    • NAID

      130008023620

    • ISSN
      0021-8588, 1881-0136
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Heat-Mitigation Effects of Irrigated Rice-Paddy Fields Under Changing Atmospheric Carbon Dioxide Based on a Coupled Atmosphere and Crop Energy-Balance Model2021

    • 著者名/発表者名
      Ikawa Hiroki、Kuwagata Tsuneo、Haginoya Shigenori、Ishigooka Yasushi、Ono Keisuke、Maruyama Atsushi、Sakai Hidemitsu、Fukuoka Minehiko、Yoshimoto Mayumi、Ishida Sachinobu、Chen Charles P.、Hasegawa Toshihiro、Watanabe Tsutomu
    • 雑誌名

      Boundary-Layer Meteorology

      巻: 1 号: 3 ページ: 1-30

    • DOI

      10.1007/s10546-021-00604-6

    • 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] Evaluation of the most appropriate spatial resolution of input data for assessing the impact of climate change on rice productivity in Japan2020

    • 著者名/発表者名
      ISHIGOOKA Yasushi、HASEGAWA Toshihiro、KUWAGATA Tsuneo、NISHIMORI Motoki
    • 雑誌名

      農業気象

      巻: 76 号: 2 ページ: 61-68

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-19-00021

    • NAID

      130007830248

    • ISSN
      0021-8588, 1881-0136
    • 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
  • [学会発表] Effects of a mutation in the Tonoplast Intrinsic Protein 2;2 TIP2;2 ) gene on metabolites in leaves of Arabidopsis thaliana2023

    • 著者名/発表者名
      Yuka Motohiro, Doi Ririka, Tomoko Matsumoto, Jun Kikuchi, Tsuneo Kuwagata, Yuko T. Hanba, Kumi Sato-Nara
    • 学会等名
      The 64th Annual Meeting of the Japanese Society of Plant Physiologists
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] CMIP6気候シナリオによるわが国の水稲生産および品質への影響と適応2023

    • 著者名/発表者名
      石郷岡康史、西森基貴、桑形恒男、滝本貴弘、若月ひとみ、長谷川利拡
    • 学会等名
      日本農業気象学会2023年全国大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Osmotic responses in protoplasts of mutant cells lacking tonoplast intrinsic protein AtTIP2;2 in Arabidopsis thaliana2022

    • 著者名/発表者名
      Hina Fujimoto, Yuka Motohiro, Tsuneo Kuwagata, Yuko T. Hanba, and Kumi Sato-Nara
    • 学会等名
      The 63rd Annual Meeting of the Japanese Society of Plant Physiologists
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Climate change impacts on Japanese rice productivity and adaptation measures considering the uncertainty in input climate data2022

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Ishigooka, Motoki Nishimori, Toshihiro Hasegawa, Tsuneo Kuwagata, Takahiro Takimoto, and Hitomi Wakatsuki
    • 学会等名
      International Symposium on Agricultural Meteorology 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multiplicative Sensitivity of Rice Canopy Evaporation to Atmospheric Carbon Dioxide, Temperature, and Humidity2022

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ikawa, Toshihiro Hasegawa, Etsushi Kumagai, Hitomi Wakatsuki, and Tsuneo Kuwagata
    • 学会等名
      International Symposium on Agricultural Meteorology 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Revision of impact assessment of climate change on rice yield and quality by considering the combined effects of temperature and CO2 concentration2021

    • 著者名/発表者名
      Yasushi Ishigooka, Toshihiro Hasegawa, Motoki Nishimori, Tsuneo Kuwagata, and Hitomi Wakatsuki
    • 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] From the Tsukuba FACE experiment to the regional atmosphere2021

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Ikawa, Tsuneo Kuwagata, Tsutomu Watanabe, Charles P Chen, Toshihiro Hasegawa
    • 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] Analysing meteorological factors associated with the occurrence of chalky rice grain using the nationwide Crop Survey database in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Hitomi Wakatsuki, Toshihiro Hasegawa, Yasushi Ishigooka, Tsuneo Kuwagata, Takahiro Takimoto, Hiroki Ikawa, Hiroe Yoshida, Motohiko Kondo and Motoki Nishimori
    • 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] 胴割粒の発生に関わる気象・栽培条件の抽出2021

    • 著者名/発表者名
      滝本貴弘、西森基貴、石郷岡康史、桑形恒男、若月ひとみ、長谷川利拡
    • 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

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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