Carbon-balance-based prediction of flowering and fruiting of crop canopies

基于碳平衡的作物冠层开花结果预测

• 批准号: 21K14946
• 负责人: 野村 浩一
• 金额: $ 3万
• 依托单位: Kochi University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14946/
• 关键词: 光合成; 呼吸; 炭素収支; LAI; 画像解析; モデル化; タイムラプスカメラ; 果菜; 施設園芸; チャンバー法

ナスやトマトなどの果菜類の果実収量を高精度で予測するためには，将来，果実となる“花”の数を予測する必要がある．本研究では，ナスの開花・着果数を，炭素収支（光合成による炭素の獲得とその使途）に基づいて予測する技術を確立する．2年目の2022年度においては，果菜の炭素収支に関する実験・解析を行い，以下のような研究成果を得た．●ナスの開花数・着果数データセットを入手し，開花数・着果数を予測するための数理モデルを構築した．本数理モデルには，作物の生理生態（光合成，呼吸，成長，転流，花芽分化など）や，栽培管理（整枝法など）を反映したものとなっており，コンピュータ上で，ナスの成長を再現することが可能である．●ナスの開花・着果数の推定のための画像解析手法について検討した．オープンソースを活用することによって，画像から，ナスの開花・着果数をカウントできることがわかった．●ナスの炭素収支推定のため，光合成パラメータを計測し，その日変化について明らかにした．ナスの光合成能力は，早朝から夕方にかけて低下していくことが明らかとなった．●前年度構築した群落光合成の計測手法を他作物（ユズ）に適用した．●前年度構築したLAIの推定手法を他作物（ニラ）に応用し，その汎用性について検討した．ニラにおいては，LAIと草丈や地上部新鮮重などに相関があるため，画像からこれらの量を推定できる可能性が示唆された．●13Cによる炭素動態計測手法を，他作物（ニラ）に応用した．●これらの成果を，学術誌（4報）や国内学会（11報）にて発表した．

为了准确预测茄子、西红柿等果类蔬菜的果实产量，需要预测未来结出果实的“花”的数量。在本研究中，我们将建立一种基于碳平衡（通过光合作用获取碳并利用）来预测茄子开花和坐果数量的技术。第二年，即2022年，我们对果蔬的碳平衡进行了实验和分析，得到了以下研究成果。 ●获得茄子开花坐果数数据集，建立了预测开花坐果数的数学模型。这个数学模型反映了作物的生理生态（光合作用、呼吸、生长、易位、花芽分化等）和栽培管理（截断方法等），并允许在计算机上控制茄子的生长。是可以重现它的。 ●我们研究了用于估算茄子开花和结果数量的图像分析方法。通过利用开源，我们发现可以从图像中计算茄子的开花和结果数量。 ●为了估算茄子的碳平衡，我们测量了光合参数并明确了其每日变化。研究表明，从清晨到傍晚，茄子的光合能力下降。 ●我们将前一年开发的群落光合作用测量方法应用于另一种作物（柚子）。 ●我们将前一年开发的LAI估算方法应用于另一种作物（韭菜）并检验其通用性。在韭菜中，LAI 与株高、地上鲜重等之间存在相关性，这表明从图像中估计这些量的可能性。 ●使用13C的碳动力学测量方法应用于其他作物（韭菜）。 ●相关成果发表在学术期刊（4篇报告）和国内会议（11篇报告）上。

项目成果

Hybrid AI model for estimating the canopy photosynthesis of eggplants

• DOI: 10.1007/s11120-022-00974-z
• 发表时间: 2022-10
• 期刊: Photosynthesis Research
• 影响因子: 3.7
• 作者: K. Nomura;T. Kaneko;T. Iwao;M. Kitayama;Yudai Goto;M. Kitano

Leaf area index estimation of a row-planted eggplant canopy using wide-angle time-lapse photography divided according to view-zenith-angle contours

• DOI: 10.1016/j.agrformet.2022.108930
• 发表时间: 2022-05
• 期刊: Agricultural and Forest Meteorology
• 影响因子: 6.2
• 作者: K. Nomura;M. Saito;M. Kitayama;Yudai Goto;Koyo Nagao;Hiromi Yamasaki;T. Iwao;T. Yamazaki;I. Tada;M. Kitano

ニラ個葉の異なる成長段階における光合成モデルパラメータの分布

香葱叶片不同生长阶段光合作用模型参数分布

• 发表时间: 2022
• 作者: Chika Higuchi;Go Nagamatsu;Kaori Ishikawa;Kazuto Nakada;Katsuhiko Hayashi;野村浩一;高尾海星，浜田和俊，野村浩一，齊藤雅彦，北野雅治;佐藤寿樹，安武大輔，横山岳，北野雅治，野村浩一，広田知良
• 通讯作者: 佐藤寿樹，安武大輔，横山岳，北野雅治，野村浩一，広田知良

NFT水耕栽培における根群の成長モニタリングシステム －地上部も含めた統合評価に向けて－

NFT水耕栽培中的根群生长监测系统 -走向包括地上部分在内的综合评价-

• 发表时间: 2022
• 作者: Chika Higuchi;Go Nagamatsu;Kaori Ishikawa;Kazuto Nakada;Katsuhiko Hayashi;野村浩一;高尾海星，浜田和俊，野村浩一，齊藤雅彦，北野雅治;佐藤寿樹，安武大輔，横山岳，北野雅治，野村浩一，広田知良;安武 大輔，北内 拓樹，野村 浩一，北野 雅治，岡安 崇史，尾崎 行生，広田 知良
• 通讯作者: 安武 大輔，北内 拓樹，野村 浩一，北野 雅治，岡安 崇史，尾崎 行生，広田 知良

Estimation of Photosynthesis Loss Due to Greenhouse Superstructures and Shade Nets: A Case Study with Paprika and Tomato Canopies

温室上部结构和遮阳网造成的光合作用损失的估算：辣椒粉和番茄冠层的案例研究

• DOI: 10.21273/hortsci16384-21
• 发表时间: 2022
• 期刊: HortScience
• 影响因子: 1.9
• 作者: Nomura Koichi;Saito Masahiko;Tada Ikunao;Iwao Tadashige;Yamazaki Tomihiro;Kira Nobuyuki;Nishimura Yasuyo;Mori Makito;Baeza Esteban;Kitano Masaharu
• 通讯作者: Kitano Masaharu