共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 耕地生態系における大気-植生-地表面間の熱・水・物質輸送に関する研究
新規・継続の別 継続（平成25年度から）
研究代表者／所属 農業・食品産業技術総合研究機構
研究代表者／職名 主任研究員
研究代表者／氏名 丸山篤志

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 小野圭介 独立行政法人農業環境技術研究所 主任研究員

2

 桑形恒男 独立行政法人農業環境技術研究所 上席研究員

3

 吉本真由美 独立行政法人農業環境技術研究所 主任研究員

4

 石田祐宣 弘前大学大学院理工学研究科 助教

5

 渡辺力 北大低温研 教授

研究目的 耕地生態系における群落内の微気象環境は、作物の生育や収量を左右するだけでなく、大気-植生-地表面間の熱・水・物質輸送を通じて、地域のエネルギーや物質（炭素、窒素など）の循環、さらには局地気象の形成にも影響を与える。生態系における微気象環境と熱・水・物質輸送との相互作用を解明するため、その過程を再現できる数値モデルを構築し、実測データに用いた検証を行う。特に、結露（や降霜）などが生じる局所的低温条件下での輸送を実測に基づいてパラメータ化することで、寒地の生態系に広く適用できるモデルを構築する。
　　
研究内容・成果 低温科学研究所での研究打合せおよび定期的なTV会議を通して各メンバーの具体的な役割分担を検討し共同研究を進めた。研究代表者らがこれまでに開発してきた水田の群落2層モデル（Maruyama and Kuwagata， 2010， Agric. For. Meteor. 150， 919-930）について、昨年度得られた水田水温の推定結果および水田フラックスサイトにおける粗度長の季節変化の傾向をもとに、今年度は熱・水・物質輸送の計算方法について改良を行った。すなわち、大気-植生-地表面間の熱輸送において、地表面の局所的な低温（安定）あるいは高温（不安定）条件における熱輸送を適切に計算できるよう交換係数を再定義し、これによって水田水面や森林内雪面など地表面と葉群の温度が大きく異なる場合における熱・水・物質輸送の再現が可能となった。また、担当教員が開発した群落多層モデル（Watanabe et al.， 2004， Global Change Biology 10， 963–982）を基に、作物群落内に生息する病害虫の生態に影響を与える葉群の濡れ（結露）のシミュレーションに着手し、水稲群落における結露の鉛直分布を適切に再現できることを確認した。今回の共同研究で得られた成果について、3月につくば市で開催される農業気象国際シンポジウム（ISAM2015）においてオーガナイズドセッションを企画し、これまでの成果と併せて学会発表する（「成果となる論文・学会発表等」の[1]、[4]、[5]に該当）。
　　
成果となる論文・学会発表等 [1] Maruyama A.， Kuwagata T. and Watanabe T. (2015) Dew fall simulation in a rice canopy using multi-layer micrometeorological model. ISAM2015， OS-E2-4.
[2] Kuwagata et al. (2014) Temperature Difference between Meteorological Station and Nearby Farmland –Case Study for Kumagaya City in Japan. SOLA 10， 45-49.
[3] Ono K. et al. (2014) Comparison of canopy-scale water-use efficiency of irrigated rice under different climates and management practices， Asiaflux Workshop 2015.
[4] Yoshimoto M. et al. (2015) Heat risk prediction model estimating temperatures all the rice spikelets encounter in the field. ISAM2015， OS-E2-7.
[5] Watanabe T. (2015) Coherent eddies developing in the roughness sublayer. ISAM2015， OS-E2-1.