| 研究課題/領域番号 |
19K06003
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| 研究機関 | 琉球大学 |
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研究代表者 |
川満 芳信 琉球大学, 農学部, 教授 (20192552)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | 節水灌漑 / 葉内CO2濃度 / サトウキビ / 蒸散速度 / 水利用効率 / 光合成速度 / pF / スマート農業 |
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| 研究実績の概要 |
従来，潅水の量やタイミングは，土壌中の水分状態（VWC, pF)や蒸発散量(ET)に基づいて決定される．しかし，水資源に制限のある島嶼地域では，これらパラメーターに加え植物体の状態なども考慮し効率的な灌漑技術が求められている．土壌水分ストレスに対する作物の応答は品種，履歴，土壌・微気象環境条件で著しく異なる．本研究では，植物生理学的パラメーターの一つである葉内CO2濃度（Ci）に着目し，その情報と気象データ，土壌水分状態に基づいて潅水のタイミングを決定し，作物の水利用効率の最適化を図ろうと企画した課題である．
Ciは水分ストレスなどに敏感に反応するため植物の健康状態を診る「聴診器」と位置づけられる．そこで，土壌水分，微気象データに加えCi を同時計測し，植物の健康状態に基づいて灌漑設備を制御すれば精緻な節水灌漑が実現出来ると考えた．通常 Ci は高価な光合成蒸散同時測定装置を用いて各ガス交換速度パラメーターから計算によって求められる．我々は既報において非破壊でしかも長期間の連続測定が可能な新しいCiカップを開発した．本研究では，Ci実測システムが灌水の制御系に組み込めるか否かを検討する．最終的には，それらを利用したサトウキビ用スマート潅水システムを開発する．
2019年度は，土壌から葉の光合成器官までの水分動態，個体蒸散速度および水ストレスに伴うガス交換速度の変化およびCi計測による水ストレス診断法の確立など次年度の以降のCiを基礎にした灌水制御システムの開発に向けたデータを蓄積した．
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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
C4植物としてサトウキビを，C3植物としてヤトロファーを用いて，土壌水分ストレスを与えた場合，葉のガス交換速度がどの様な挙動を示すかを連続計測してその応答を確認した．その結果，葉の光合成速度はpF3.0-3.5から急激に低下し，pF4.0ではほぼゼロとなった．また，再灌水すると急速に回復し，ストレス処理前と同等の値となった．しかし，計算によって求めたCiはpF3.5付近から減少傾向にあるものの変動幅が著しくなり，pF4.0では上昇に転ずる結果も得られ，計算によって求められたCiは安定しなかった．
次に，微気象要因，重量法蒸散速度，およびサップフローを同時計測し，植物個体の蒸散速度を非破壊で評価する方法の検討を行った．その結果，ハウス内実験ではあるが，微気象要因（日射量，気温，湿度，VPD)で蒸散速度を高精度に推定することができた．
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| 今後の研究の推進方策 |
2020年度は，圃場条件下でガス交換速度，重量法蒸散速度，サップフロー，土壌水分含量，葉内CO2濃度，茎径を10分間隔で同時計測し，干ばつ時のサトウキビへのダメージを最小限に抑え，水利用効率を最適に保つ潅水方法（タイミングと量）を確立する．サトウキビ品種は南大東島で栽培されている主要品種を用いて実施する．
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