プレスリリース
(研究成果) 栽培時期変更による水稲の収量・品質と農業用水の不足リスクを一体的に評価

近年、気候変動による猛暑や渇水により、農業生産や水資源管理に深刻な影響が生じています。降雪量や降水量の変化に伴い、河川流量や水不足の発生時期も変化しており、大量の農業用水を必要とする水稲作では、その影響が顕在化しています。

国内では、水稲の登熟期に穂が高温にさらされることでコメの品質が低下する事例が報告されており、これを避けるため、栽培期間を調整する適応策が各地で検討されています。しかし、栽培期間を変更すると、河川流量の少ない時期と重なり、農業用水の不足のリスクが高まる可能性があります。このように、気候変動への適応策が、新たな水利用上の課題を生むケースも見られます(図1)。

また、2018年に施行された気候変動適応法では、地方自治体が地域の特性に応じた気候変動適応計画の策定に努めることが求められています。農業と水資源は相互に関係する分野であることから、適応計画の策定においては、収量・品質と水利用に与える影響を一体的に捉えて検討することが重要です。

これまで、気候変動や適応策の実施がコメの収量・品質、あるいは水利用の状況に及ぼす影響は、それぞれ個別に評価されることが一般的でした。しかし実際には、適応策の影響は相互に関連して現れるため、両者を同時に評価できる手法の必要性が高まっていました。

本手法では、河川からの取水を行う水利施設とその受益地を結びつけ、受益地における「コメの収量・品質」と「農業用水の不足リスク」を評価します。農研機構が開発した水稲生育収量予測モデル¹⁾と、河川流量予測モデル²⁾を用い、気候変動下で栽培期間を変更した場合の影響をシミュレーションします。両モデルに共通する入力として、将来の気候変動シナリオ³⁾に基づく日々の気象データと、対象の受益地における水稲の栽培期間の情報を用います(図2-a)。水稲生育収量予測モデルには、一筆ごとの品種や肥料投入量などの栽培管理条件を入力し、水稲の生産便益(コメの収量・品質)を定量化します。他方、河川流量予測モデルには、流域全体における地形や水利施設、受益地などの情報を入力し、水利施設ごとに河川流量を計算し、農業用水の需要に対する不足量(農業用水の不足リスク)を出力します。両者を一体的に扱うために、受益地内に含まれる水田の「コメの収量・品質」を集計します。

上記により得られた受益地における「コメの収量・品質」を横軸に、水利施設における「農業用水の不足リスク」を縦軸に取った散布図を作成します(図2-b)。ここでは、気候変動への適応策として栽培期間を変更する場合を想定し、現在の栽培期間を前後5週間まで1週間刻みで変化させた複数の栽培期間について、両モデルでシミュレーションを行います。この散布図では、各点の色が栽培期間の違いを表しており、栽培期間を変更した際の生産面の改善と農業用水の不足リスクの関係性を視覚的に比較することができます(図2-b)。

信濃川下流域の約14,700 haの灌漑地区を一つの受益地とみなして、本手法を適用しました(図3-a)。シミュレーションの結果、栽培期間を早めることで総収量(品質に関係なく収穫したすべてのコメの収量)が増加し、同時に農業用水の不足リスクが低下するケースが示されました(図3-b)。一方で、栽培期間を遅らせた場合には、外観品質⁴⁾が向上(外観品質が高いコメの収量が増加)するものの、農業用水の不足リスクが高まる傾向が見られました(図3-c)。

このように、栽培期間の変更による影響は一様ではなく、生産面と水利用の関係は大きく2つのタイプに整理できます(図4)。1つは「調和型」で、栽培期間を変更することで、コメの収量や品質が向上すると同時に、農業用水の不足リスクも低下する関係を指します。この場合、生産面と水利用の双方にとってメリットが得られるため、関係者間での合意形成が比較的進めやすく、適応策として検討しやすい特徴があります。もう1つは「競合型」で、生産面の改善と引き換えに農業用水の不足リスクが増大する関係を指します。この場合には、水利用の調整や他の対策と組み合わせた適応策の検討が必要となります。本手法は、こうした関係性を整理し、地域ごとの状況に応じた適応策を検討するための判断材料を提供します。

本手法は、気候変動適応計画を検討するための基礎的な情報を提供するものであり、農研機構がシミュレーションを実施し、その結果を地方自治体などに提供することを想定しています。得られた結果を、地域の水利用や施設運用の実態を踏まえた詳細な検討と組み合わせて活用することにより、コメの生産と水資源管理の両面を考慮した、より現実的な適応策の検討を可能にします。

本手法は、農研機構が実施するシミュレーション結果をもとに、地方自治体、河川管理者、農業者が協働し、将来の営農と水利用のバランスを考えた気候変動適応計画を検討する際の判断材料として活用されることを想定しています。コメの収量・品質と農業用水の不足リスクを一体的に把握できる点が特長であり、地域の状況に応じた現実的な対策の検討を可能にします。

本手法で用いるモデル計算値は、すでに全国を対象として整備されており、農研機構が各地域の条件を踏まえたシミュレーションを実施することで、地域ごとの評価に活用することができます。農研機構との共同研究を通じて、特定の地域における栽培期間の分散効果や高温耐性品種の導入効果など、地域の特性を踏まえた詳細な影響評価は可能です。

農研機構は、本手法の活用を通じて、安定的な水稲生産と持続可能な水資源管理の両立に向けた取り組みを後押しするとともに、各地における気候変動適応計画の立案を支援します。