| 研究課題/領域番号 |
21H02318
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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41040:農業環境工学および農業情報工学関連
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
安武 大輔 九州大学, 農学研究院, 准教授 (90516113)
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| 研究分担者 |
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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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
2021年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
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| キーワード | 透過光 / 反射光 / スペクトル / 非破壊連続計測 / 葉面積指数 / 光合成能 / 根齢 / 根バイオマス / 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 / 分配 / 光合成 / 根の成長段階 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
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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| 研究成果の概要 |
作物の生産性を決定づける葉と根の生理生態機能を，透過・反射光スペクトル情報を利用してセンシングする4つの課題に取り組んだ．課題1では，葉群の透過光スペクトルから得られる近赤外放射と光合成有効放射の比から葉面積指数の時間変化を評価した．課題2では，葉における波長400-900 nmの反射光スペクトルを利用して，光合成能力である最大カルボキシル化速度と最大電子伝達速度を推定した．課題3では，水耕栽培における根群のハイパースペクトル画像から，根齢の時空間分布を可視化した．課題4では，さらに根バイオマス情報としての乾物重の推定モデルを構築し，高い推定精度（決定係数0.89）を実現した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
課題1は作物の葉面積指数の非破壊連続推定を可能とし，森林を対象とした既往手法が小規模作物にも適用可能であることを学術的に示した．課題2は，既往手法と比べて狭い波長域（400-900 nm）を使用した場合でも，個葉の光合成能を高精度に推定できた点で学術的意義がある．課題3と4では，生育状態の根群を連続観察する点が先行研究も無く世界初の取り組みであることに加え，養水分吸収や成長状態と関連が深い根の年齢（根齢）と乾物重の推定手法を確立した点で学術的に強い先進性と独自性が存在する．
以上の成果は，作物の生理生態情報に基づいた適切な環境調節・栽培管理による作物生産の効率化に貢献するものである．
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