| 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 / 土壌水分 / スマート農業 / 蒸発散量 / 蒸散速度（重量法） / 光合成速度 |
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| 研究実績の概要 |
従来，圃場への潅水は，タイマーを利用し一定時間内に行う方法や土壌中に設置した水分センサー（VWC, pF)と蒸発散量に基づいて行う方法等がある．しかし，水資源に制限のある島嶼地域では，効率的な潅水技術の開発が求められている．水分ストレス（干ばつ）に対する作物の応答に関しては品種，前歴，土壌，微気象条件によって様々である．本研究では，葉の活性状態を総合的に表現できる葉内CO2濃度（Ci）に着目し，その情報と微気象データ，土壌水分状態に基づいて潅水のタイミングと潅水量を決定し，作物の水利用効率の最適化を計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」の機能を有する．そこで，土壌水分，微気象データに加えCi も同時計測し，植物の健康状態に基づいて灌漑設備をコントロールすることにより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パラメーターに基づいてコンピューターがリアルタイムに計算する．
我々は安価な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」を試作・開発した．本研究では，実測Ci（Ci-m）システムが灌水の制御のターゲットとして制御系に組み込めるか否かを検討し，最終年度では実際に圃場で応用することを目的としている．
2020年度は，C4植物としてサトウキビを，C3植物としてニトベギクを供試して，ガラスハウス内でCi-mの計測を試みた．また，土壌水分の変化に伴う重量法蒸散速度，サップフロー，Ci-m の変化を並行して計測した．
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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植物としてニトベギクを供試して，実測Ci（Ci-m）をガラスハウス内で連続して計測した．また，ポットへの潅水を停止して土壌水分ストレスを与えた場合，Ci-mがどの様に変化するかも詳細に検討した．
その結果，C4植物であるサトウキビのCi-mは，十分な潅水条件下（pF2.0）では15～20ppmだが，潅水を停止しpF4.0になると8～10ppmに低下した．これは，Ci カップを葉の裏面（背軸）にセットしたため，向軸側の気孔から取り込まれたCO2は葉肉細胞のPEPcaseにほぼ捕捉され，背軸まで到達していないことが明らかになった．また，水ストレスの進行に伴うCi-mの変化はほんの僅かであり，更なるデータの蓄積が必要である．
C3植物のニトベギクのCi-mは，pF2.0では250～300ppmにpF4.0では160～200ppmに低下した．水ストレスの進行に伴うCi-mの変化は100ppm程あり，灌水制御のターゲットとしての活用の可能性が示唆された．
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| 今後の研究の推進方策 |
2021年度は，サトウキビ以外のC4植物としてソルゴーを加え，C3植物としてトマトを加え，Ci-mの種間差異を明らかにする．また，Ci-mデータ（アナログ信号）を用いた灌水制御装置を開発し，その実用化を目指す．とりわけ，水利用効率の向上が計られるか，従来法との比較を行う．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型コロナの影響で国内外への出張が制限され，旅費が消化できなかった．2021年度には国際会議が再開されるため，旅費として利用予定である．また，物品費としてサップフロー計を追加したい．
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