2021 Fiscal Year Annual Research Report
地形や光環境を考慮した土中水分・物質動態解析に基づく作物の成長・収量モデルの開発
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20H03097
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
斎藤 広隆 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (70447514)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辰己 賢一 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40505781)
山下 恵 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 講師 (70523596)
小島 悠揮 岐阜大学, 工学部, 准教授 (70767475)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 土中水分移動モデル / 作物成長 / 水ストレス / 根の吸水 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，土中水分・物質動態解析に基づく作物モデルの構築であり，様々な条件での作物成長データの取得が不可欠である．2021年度は2020年度に実施したファイトトロンでの栽培実験の結果を踏まえ，小松菜の栽培実験に加えて，生育ステージで明確な違いが表れる稲の栽培実験をファイトトロンでポットにより実施した．小松菜の栽培実験では，二酸化炭素制御型のファイトトランを用いて，通常濃度と高濃度条件で，潅水については水ストレスを与える条件と与えない条件とした．また，栽培過程での成長をモニタリングするために，各種センサーに加えて定点カメラを用いて成長をモニタリングするとともに，成長途中でのポットを解体し根の分布を観察するための反復条件を設定した．稲の栽培実験では，二酸化炭素濃度については変化させず，潅水条件を慣行に加え，間断灌漑を三条件設定した．慣行栽培条件では水位を地表面いかにならないように湛水を維持するのに対して，間断灌漑では，水位が地表面下5，10，または15cmまで下がってから潅水する方法を取った．栽培中は，土中水分・ポテンシャル・酸化還元電位，光合成速度に加えて，葉面積や分げつ数等を計測した．間断灌漑で水位を下げるほど，稲の生長や収穫量に差が生じたが，水生産性は間断灌漑が慣行栽培を上回った．
小松菜の栽培過程の土中水分変動を土中水分・溶質熱移動解析プログラムHYDRUSにより解析し，植物根による吸水を考慮することで様々な条件下で土中体積含水率の変動を再現できることを確認できた．稲の栽培過程については，湛水から徐々に水位が下がっていく状態を境界条件に取り入れることについて，検討が必要であることが分かった．今後の成長過程を考慮したモデル構築に向けたデータならびに予備的な解析結果を得ることができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初予定していたファイトトロン内で作物栽培実験を様々な条件下で実施でき，モデル解析にも取り組むなどおおむね順調に進展している．
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度は，土中水分移動解析を考慮した作物成長モデルの構築とその検証を進める．特に，モデルの構築には研究代表者がこれまで開発に関わってきたHYDRUSモデルと，研究分担者辰己が構築したモデルのカップリングを進める．構築したモデルを，これまで本研究で取得してきた小松菜と稲の生長データを用いて検証する．
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