大豆灌水支援システムとヒストリカルデータの活用による丹波黒大豆の収量変動要因の解明

要約

大豆灌水支援システムを丹波黒大豆に適用し、16年分のヒストリカルデータを基に、収量変動に影響を与える環境要因を特定する。特に、子実肥大期(10月上旬)の土壌水分管理が収量の安定化に役立つことを示し、新たな水管理指針の基礎を提供する成果である。

  • キーワード : 大豆灌水支援システム、丹波黒大豆、収量変動、土壌水分、ヒストリカルデータ
  • 担当 : 農業環境研究部門・気候変動適応策研究領域・気象・作物モデルグループ
  • 代表連絡先 :
  • 分類 : 研究成果情報

背景・ねらい

農研機構が開発した大豆灌水支援システムは、土壌や気象データを活用し、大豆栽培期間中の土壌水分をリアルタイムで推定し、適切な灌水時期を知らせるWebシステムである。普通大豆を対象にした研究では、このシステムに基づく水管理が収量の安定化に有効であることが確認されている。
丹波黒大豆は丹波篠山市を中心に栽培され、地域農業の重要な柱となっている。しかし、収量変動が大きく、近年では減収が生産者にとって深刻な課題となっている。乾燥害や湿害が主な要因と考えられるものの、土壌水分が収量に与える影響についての詳細な解析は十分に行われていない。
本研究では、大豆灌水支援システムを丹波黒大豆に適用し、丹波篠山市の生産者圃場で収集した過去16年間のヒストリカルデータを解析する。これにより、収量変動に関わる気象や土壌水分の要因を特定し、地域特性に応じた具体的な水管理指針を提供することを目指す。

成果の内容・特徴

  • 大豆灌水支援システムの丹波黒大豆への適用性を検証し、丹波篠山市内の2つの生産者圃場で収集した土壌水分の観測データと比較すると、低水分域で高い推定精度を示している(図1)。
  • 丹波篠山市内の4つの生産者圃場における2008年から2023年までのヒストリカルデータを解析すると、丹波黒大豆の収量は大きな変動を示しながらも年次で減少傾向を示している(図2)。
  • 大豆灌水支援システムを用いて再現した2008年から2023年までの土壌水分データをもとに、開花期から子実肥大期(8月～10月の旬別)の気温、日射量、土壌水分を説明変数、収量を目的変数としてLASSO(Least Absolute Shrinkage and Selection Operator)モデルを構築する。このモデルは、収量に影響を与える主要因を特定する説明能力を有し、決定係数(R2)は0.80を示している(図3左)。
  • LASSOモデルの標準偏回帰係数(図3右)に基づき、開花期から子実肥大期の気温、日射量、土壌水分が複雑に収量に影響を及ぼすことが分かる。特に、10月上旬の土壌水分が収量に最も大きな正の影響を与える要因であることを示す。この知見は、収量の安定化のための具体的な水管理手法の方向性を示すものである。さらに、モデルを用いた試算では、この期間に灌水を行い、土壌水分を圃場容水量(最大値)程度に維持することで、収量減少を抑える効果が確認されている(図4)。

成果の活用面・留意点

  • 丹波篠山市の黒大豆栽培では、現在、開花期(8月)や着莢期(9月)に灌水を行うことが栽培指針とされている。本研究では、従来指針で推奨されていなかった子実肥大期(10月上旬)の灌水が収量向上に寄与することを示しており、普及指導機関が新たな水管理指針を策定する際の基礎となる可能性がある。
  • この成果を他地域や他品種に応用するには、土壌水分観測やヒストリカルデータの整備が重要である。また、東北地方の普通大豆では8月の土壌水分が収量安定化に寄与することが示されており、本研究で得られた10月上旬の水分管理の重要性と共通する。一方で、灌水の適期は地域や品種特性によって異なるため、条件に応じた指針の検討が必要である。
  • 大豆灌水支援システムの精度を高めるためには、気象要素、圃場の土壌物理性(圃場容水量、永久しおれ点など)や作物暦(群落閉鎖の時期など)の観測データを収集することが重要である。

具体的データ

その他