| 研究課題/領域番号 |
20H03112
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| 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 |
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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)
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| 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, 農業環境変動研究センター, ユニット長 (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, 農業環境変動研究センター, 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, 農業環境変動研究センター, 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, 農業環境変動研究センター, 主任研究員 (10754393)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 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 |
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| 研究実績の概要 |
①「耕地微気象シミュレータ」の基本プログラムの構築
これまでに開発してきた作物群落を対象とした微気象モデルに、結露ならびに遮断蒸発（降雨補足/蒸発）の評価のためのサブモデルを新たに追加した。また葉温を含む群落内温度・湿度環境の計算アルゴリズムを改良し、さらに出穂期以降の穂温を予測するための穂熱収支モデルを組み入れた。これらモデルの改良によって、コメ収量・品質の将来予測の高精度化のために必要な、作物群落の温度環境（葉温と穂温）と濡れ時間が、同時に評価できるようになった。構築したモデルの妥当性を検証するために、東北農業研究センター（盛岡）の試験圃場ならびにイネの開放系大気CO2増加（FACE）実験（野外圃場で大気のCO2濃度を上昇させることで植物の環境応答を調べる実験）において取得した水田微気象データと、モデル計算結果との比較を開始した。
② 耕地微気象環境を考慮したコメ収量・品質予測モデルの構築
耕地微気象環境を考慮したコメ収量・品質予測モデルによるシミュレーションを実施するための計算プラットホームを整備し、モデルシミュレーションに必要な、入力気象データと各種パラメータの入力インターフェースを作成した。これまでに構築してあった土壌温度・水分モデルの入力インターフェースを拡張し、時別の入力気象データの作成アルゴリズムを新たに開発することで、上記の目的を達成した。
③ 実測データに基づく新モデルの検証ならびに既存モデルとの比較
耕地微気象環境を考慮したコメ収量・品質予測モデルの予測精度の検証のために、開放系群落上部温暖化装置（電気温床線で穂層の空気を加温して温暖化条件の群落熱環境を再現する装置）などを利用して、耕地微気象ならびにコメ収量・品質データを取得し、検証用のデータセットとして整備した。
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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
研究代表者、研究分担者ならびに研究協力者が手分けをして、以下に示す研究計画を推進した。各サブ課題（①～③）とも、当初予定していた内容をほぼ実施することができた。おおむね順調に進展しているものとの判断される。
研究計画（３年間を通した内容）：
① 「耕地微気象シミュレータ」の基本プログラムの構築：年間を通した土壌温度・水分の動態と、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）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する。
② 耕地微気象環境を考慮したコメ収量・品質予測モデルの構築：①で構築した「耕地微気象シミュレータ」の基本プログラムを「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構築する。
③ 実測データに基づく新モデルの検証ならびに既存モデルとの比較：②で構築した新モデルを用いて、耕地気象環境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し、これまでに取得した実測データとの比較に基づき、新モデルの妥当性を検証する。また複数地点を対象に、気候シナリオに基づくコメ収量・品質予測のシミュレーションを実施し、「耕地微気象シミュレータ」を組み入れる以前のコメ収量・品質予測のシミュレーションの結果との比較を実施する。
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| 今後の研究の推進方策 |
① 「耕地微気象シミュレータ」の基本プログラムの構築
全体計画：年間を通した土壌温度・水分の動態と、湛水温、作物群落の微気象環境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する。次年度計画：作物群落微気象モデルに、土壌温度・水分モデルを新たに組み入れる。これによって、水田における微気象環境や土壌温度・水分の動態が、非耕作期間を含めて通年で評価できるようになる。
② 耕地微気象環境を考慮したコメ収量・品質予測モデルの構築
全体計画：①で構築した「耕地微気象シミュレータ」の基本プログラムを「イネ生育・収量モデル」と統合し、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構築する。次年度計画：「耕地微気象シミュレータ」の基本プログラムを、初年度に構築した計算プラットホーム上で、土壌化学プロセスを考慮した「イネ生育・収量モデル」の最新版と統合し、モデルの入出力データの共通化を図る。計算の実行速度を最適化するためのアルゴリズムとプログラムの構成について検討する。
③ 実測データに基づく新モデルの検証ならびに既存モデルとの比較
全体計画：②で構築した新モデルを用いて、耕地気象環境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し、実測データとの比較に基づき、新モデルの妥当性を検証する。また複数地点を対象に、気候シナリオに基づくコメ収量・品質予測のシミュレーションを実施し、「耕地微気象シミュレータ」を組み入れる以前の予測結果との比較を実施する。次年度計画：イネの開放系大気CO2増加（FACE）実験、水田微気象観測サイト（真瀬）、開放系群落上部温暖化装置などで取得した耕地微気象データならびにイネ生育、コメ生産データと、新モデルによるシミュレーション結果を比較し、耕地微気象環境を考慮したコメ収量・品質予測モデルの精度を評価する。
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