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水ス トレス勾配条件下のイネ葉温 に及 ぼす 施肥窒素 の影響

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静岡大学教育学部研究報告 (自然科学篇)第45号

(1995。 3) 35〜

47

水ス トレス勾配条件下のイネ葉温 に及 ぼす 施肥窒素 の影響

Influence of Nitrogen Application Rates on Leaf Temperature of Rice

C}rown under ContinuOus Water Stress Gradients

Michihiko FuJII

(平

成 6年

10月

11日 受理

)

Abstract

Under continuous water stress condition by slope type systenl, influence of nitrogen

application rates on leaf teFnperature of rice was tried to be detected by continuous measurements of leaf―

air temperature difference by the.1.locouple. Akihikari liaponica

lowland rice)was used for the cultivar Of the measurements.Three different nitFOgen application rates,low fertilizer level plot(L.F。

),standard fertilizer level plot(S.F.)and high fertilizer level plot(H.F。

),were set by three slope type systems.Differences were not

detected in soil pF among three rlltrogen application rate plots by slope type systems.In Wl plot(f100ded plot),leaf― air tettperature difference in H.Fo was lowest.On the contrary,in W5plot(Severe stFeSS plot),leaf― air temperature difference in H.F.increased,but that in

L.Fo was maintained low,There were not diffeFenCeS in top dry weight at harvest among

nitrogen application rates.In W5,transpiration rate in LoFo seemed to be high because of low leaf tempeFature.But it seemed that water use efficiency in L.Fo was lower than those

in S.F,and in H.F..The reduction rates in dry weight in W5 from thatin Wl were lower

in L.F.than in H.F..And energy use efficiency seemed to be lower in L.F.than in H.F.. In severe water stress conditions in field,low nitrogen application rate seems to be appropri‐

ate from this experiinentt But field experiment seemes to be needed to deterFnine the

appropriate nitrogon applicatiOn rate under water stress conditiOn.

前報 ので は、段 階‐ 的 な水 ス トレス条件 を容 易 に設 定 す る こ とが可能 な傾斜装置 を作製 し、熱電 対 に よ リイ ネ の葉 温 の連続 測定 を行 い、段 階 的 な水 ス トンス条件 下 にお け る葉 温 の品種 間差 異

につ いて検討 した。

本研 究 は、水 ス トンス条件 に適応 した栽培技術 を、生理 的 に明 らか にす る こ とを目的 として 行 った もので あ る。段 階 的 な土壌水 分 勾 配 条件 を設 定 す るた め、前 報 。と同様 の傾斜装置 を用 35

本研究の一部は、財団法人 新技術開発財団の奨学寄付金によるものである。

(2)

36

道 彦

い、異なる施肥 レベルが、水ストレス条件下におけるイネの乾物生産に及ぼす影響 を明らかに することを試みた。また、異なる施肥 レベル下における水ス トンス状態の差を、非破壊かつ連 続的に捉えるため、熱電対による葉温の連続測定を行った。葉温の測定により、異なる施肥 レ ベルにおける水ス トンス条件下のス トレス状態の診断や、生長予測が可能 となると考えられる。

水ス トレス と施肥 レベル との相互作用については、圃場で施肥量の違いがイネの葉身水ポテ ンシャル と収量に及ぼす影響について検討した例 1の や、ポットによる研究では、水ス トンス条件

下でィネの光合成、蒸散、水利用効率について、多肥と少肥の比較を行った例

10が

報告されてい

る。 また、コムギ12,loゃ トウモロコシ幼、ワタ10において、施肥 レベルが葉身水ポテンシャルの 低下 に伴 う気孔抵抗の変化 に及 ぼす影響 についての報告がなされている。 コムギについては、

真昼の特定時間のみに放射温度計 によって葉温 を測定 し、異なる施肥 レベル間で作物水ス トン ス指数 (CWSI)の比較 を行 った例

1。

がみられ る。 しか し、葉温の連続測定 は行われてお らず、

また水ス トンス条件下のイネの葉温 に対す る施肥 レベルの影響 についてはほとんど報告されて いない。葉温 は、熱電対 により非破壊的な連続測定が可能であ りP、 水ス トレス条件 に適応 した 栽培技術 の生理作用 を明 らかにしてい く上で、水 ス トンス条件下 における葉温の施肥 レベル間 差異 について明 らかにすることは、重要であると考 えられ る。

本研究では、傾斜装置めによる段階的な水 ス トンス条件下 にお ける葉温の施肥 レベル間差異 について、熱電対 による連続測定 を行い、検討 した結果 について報告する。

材 料 と方法

実験 には、 日本型水稲のアキ ヒカ リを供試 した。アキ ヒカ リは、出穂 日が陸稲 に近い早生品 種であるため、前報

0に

おいて陸稲 との比較 に用いた品種であ り、また耐肥性品種であるため、

施肥 レベルの設定が容易な品種である。

1993年 8月 9日

に播種 し、

9月

14日 に、条間12 cm、

株間

7cmの 1本

植 えで

3台

の傾斜装置め,に移植 した。なお、各 区の両端 の列 はボーダー とした。

傾斜装置 は、土壌 を傾斜 させ、水面か らの距離の違いによって、湛水 区 (Wl区 )から強ス トンス区

(W5区

)までの、土壌水分の異なる

5段

階の処理 区を設定 した もので、奥行 き180 cm、

75 cm、 高 さ

30 cmで

、各処理区は奥行 き45 cm、

75 cmで

ある。

W2区

か ら

W5区

まで のセ ッ トの周囲の水深 は5cmに保 った。傾斜装置 は

3台

用い、それぞれ少肥区

(L.F.)、

標肥

(S.F。)、 多肥 区

(H.F.)と

して、無加温のガラス室内に設置 した。傾斜装置内には、静岡大

学教育学部 自然観察実習地の山土 を充填 した。施肥 は化成肥料 (5‑5‑5)を 用い、元肥 として9

9日

10a当

りの窒素成分の相 当量で、少肥区2 kg、 標肥 区4 kg、 多月巴区 8 kgを 施肥 し、

追肥 として 10月 5日 に少月巴区

10a当

l kg、 標肥 区2 kg、 多肥 区4 kg、 11月 7日 に標月巴区1

kg、 多肥 区 2 kgを 与 え、合計 の窒素成分量 は、

10a当

り少肥 区3 kg、 標肥区7 kg、 多肥 区

14 kgと

した。標肥 区は、慣行栽培 の施肥 ンベル に相当する。また、少肥区は慣行栽培の施肥 レベ

17,2つ

ょ りも少肥条件であ り、多肥 区は慣行栽培 の施肥 ンベルの約

2倍

の多肥条件である。移植

後 は確実 に活着す るように土壌表面 に灌水 したが、移植

2日

後 の

9月

16日 以降 は灌水 を停止 し、段階的な水 ス トレス処理 を開始 した。

Wl区

か ら

W5区

までの標肥 区な らびに、Wl、

W3、 W4、 W5区

の少肥 区 と多肥区 につ いて、葉気温差 を連続測定 した。各区の中央付近か ら代表的な

1個

体 を選 び、銅 一コンスタン タン熱電対 を用 いて、完全展開 した上位

3葉

について、移植後

26日

の lo月 10日 か ら移植後

73

日の 11月

26日

まで、平均葉気温差 を連続測定 した。熱電対 は、直径

0.lmmの

銅線 とコンス

(3)

水ス トレス勾配条件下のイネ葉温 に及ぼす施肥窒素の影響

タンタン線を用い、銅線 とコンスタンタン線の接点を、交互に葉温測定部 と気温測定部 とした。

そして、銅線 とコンスタンタン線の対 を 3組 直列に接続 し、葉温 と気温の差を直接測定 したの。

気温測定部は、直射 日光を避 けるために、内側 を黒 く塗った発泡スチロール製の気温測定ハウ スゆ内に入れた。また、葉温測定部は、約 5mm角 の絆創膏で葉身の裏側に接着 し、葉気温差 を 直接測定 した。なお、葉温測定部は、葉身の展開 とともに上位葉に移動させた。熱電対の両端 は銅線に接続 し、銅線 をデータロガー (Campbell社 製 21X)に 接続 して測定を行った。また、

測定前には各熱電対の組 についてキャリブレーションを行った。 葉気温差の浪

I定

はβ O秒 毎に行 い、 30分 毎の平均値 としてメモ リーに記録 した。データは、

2‑3日

おきに、 RS232Cイ ンター フェイスを介 して、パソコンに転送 した。

本研究では、 3台 の傾斜装置を用いて実験を行ったが、各傾斜装置間の上壌水分の差 につい て検討するため、テンシオメーターを用いて、 3台 の傾斜装置の各区の深さ

10こ

mに おける土 壌マ トリックポテンシャルを継続的に測定 した。また、日射センサー

(Licor社

製 L1200S)を 用いて、実験期間中の日射量を測定 した。

地上部乾物重の測定は、各区について水ス トンス処理開始時の

9月 15日

および、収穫時 (W

l区 は

12月 13日

、 W2区 は

12月 14日

、 W3区 は

12月 15日

、 W4区 は

12月 16日

、 W5区

12月 17日

)に 抜 き取 り、根を切除し、通風乾燥機によって 80℃ で 48時 間以上乾燥させた後 に行った。なお、 Wl区 から W4区 では、

10月 30日

に出穂 日に達 した。なお、ここでは出穂 し た穂数の割合が穂数全体の 50%以 上 となった日を出穂 日とした。一方、 W5区 における出穂は

11月

6日 に始 まったが、収穫 までに出穂 日には達 しなかった。

結果

1.地 上部乾物重

収穫時における個体当 り地上部乾物重は、湛水区の Wl区 か ら強ス トレス区の W5区 へ と水 ス トンス段階が強度になるにつれて減少 したが、減少の程度 は施肥 レベルによつて大 き く異

なった

(Fig。 1)。

Wl区 では、多肥区 (H.F。 )の 個体重が 4.5gと 他の施肥区より高 く、標肥

区 (S.F.)の 個体重は 3.8gと 多肥区の 84%の 値 となり、少肥区 (L.F.)の それは 1.9gで 、 標肥区の乾物重の半分であった。 W2、 W3区 では乾物重は減少 したが、多肥区が最 も高 く、

少肥区が最 も低いという傾向は Wl区 と同様であつた。 しかしなが ら、 W4区 では少肥区と標 肥区の個体重の差 はほとんどな くなった。さらに W5区 では、多肥区の乾物重 も急激に減少し、

いずれの施肥 レベルにおいても地上部乾物重は 0.3gで 、施肥 レベル間の差 は認められなかっ た。

2. pFの

標肥 区、少肥 区、多肥 区は、同一サイズの

3台

の傾斜装置 を用いて、水ス トンス処理 を行 っ たため、各施肥 区毎 に

pFを

測定 した。水ス トレス処理期間中 における、移植後 11日 目である 9月

5日

以降の深 さ

10 cmに

お けるpFは

W2区

で は約1.0、

W3区

で は約1.3、

W4区

で は

2.0、

W5区

で は約

2.8で

あった(Fig。 2)。 施肥 レベル ごとに異なる傾斜装置 を用いたが、各

傾斜装置間の差 は小 さ く、 とくに

pF l.5以

上で は、同一水 ス トンス段階における

pFの

差 はほ

0.2以

下で、施肥 ンベル間でpFの差 は小 さかった。ただ し、

W4区

の移植後 23日 目のみで は、標肥 区のpFは少肥 区お よび多肥 区よ りも約

0.5高

かつた。

W5区

における

pFは

、いずれ

37

(4)

38

藤 丼 道 彦

令 潟 ミ J

諄 F 一亀 n ゴ む a

1・

・‐ ・

O・

… LR 

<>‐

S風

「 ‐● ― =EF:

│「1‐

な, 1. TOp dFy weighi of rice as in"

fluenced iby sott wateF Fegilme and

N applicatbn FaLS,iL.Fi,Sili and

lHiF.indicate loW fert‖ izerleve!plot, standardl felrt‖ itter levё

l p10t and

lhligh fOrtili2er level lplot,respective・

ly=

Time(h)

‐ ・ お ^L風

 

―一 邑

R =―

】 LR

Fig= 3. IDlluFn,al dhanges inl leaf‐ air temipeFature difference in Wl ,plot

on Octolber 12. 1993, 1218 days

after transplalnting. IL,F., S.IFi and H.IF.indicate low ferti‖ 2er leve[p1loti standlard fert‖izer leve! lp10t and ihigh ienllizer level p!ot,respective"

ly.

' Doぃ

after usplenting(dl

i  ◎

LF。

 OS.F・    ●

H.R

Fig. 2i Cha,n‐ges with day ini sOFllplF at

W3,W4and W5 soilwater‐

regimes

in lL:F., S"Fi alnd iH・F. 

alpplicatilolnl ratesⅢ L」F" SIFi andl H」 Fo indicate

!ow ferti,‖

曖er ilvel plot, standard

fertilizer llevei plot and high ferti‖2・

er level口 ot,reppecttvely,

Time(h)

・Ⅲ … LE  ―― SR .・ mn

Fig.4‐ IDiurnal lchanges in lleal‐ air temperature diffeFenCe in W3 1pl.ot on 

Octcber 12, 

1998, 28 days

aftor transplblntiing= L,「 ., S.IF, and HIF・indicate low ferti‖

er ievel pllot.

standardl fёFtilitteF leVel pibt alndl high fOrtilizer ieve」

│。t,FeqpeCIve・

ly.

ρ ・

︶ ・ ピ

︲ F 0 し ピ ︲ 百

﹂  ヽ m

(5)

水ス トレス勾配条件下のイネ葉温 に及ぼす施肥窒素の影響

の装置においても、移植後

23日

目の

10月 7日

までは徐々に上昇したが、その後は、

pF Iま

ほぼ 一定の値 を示 し、施肥 レベル間の差は小さかった。なお、多肥区の W5区 における移植後 32日

目は、テンシオメーターの トラブルにより、値が得 られなかった。

3.葉 気温差の日変化

移植後 28日 目である

10月 12日

(晴 天 日)に おける、 Wl区 の葉気温差の日変化をFig.3に 示す。なお、 この日は出穂前

18日

目に相当する。いずれの区においても、葉気温差は低 く保た れていたが、とくに多肥区の葉気温差 は、日中に約 ‑1℃ と負の値を示 し、低 く保たれていた。

一方、標肥区 と少肥区の日中の葉気温差は、ほぼ

Cで あつた。

10月 12日

における、 W3区 の葉気温差の日変化をFig.4に 示す。 W3区 では、葉気温差は午 前中には約 1℃ と正の値を示 し、午後に低下する傾向がみられ、多肥区では午後に約 ‑1℃ と 最 も低い値 を示 した。一方、少肥区の葉気温差 は高 く、午後にも正の値を示 した。

10月 12日

における、 W4区 の葉気温差の日変化をFig.5に 示す。 W4区 では、日中の葉気温 差は正の値 を示し、 W3区 よりも上昇 した。 しかし、少肥区の葉気温差は約 2℃ と高かつたの

に対 し、多肥区では低 く、午後に負の値を示 した。

10月

12日

における、 W5区 の葉気温差の日変化をFig.6に 示す。 W5区 では、葉気温差はさ らに上昇 したが、 W5区 では W4区 まで とは異なり、多肥区が 日中に約+4°

cと

、最 も高い値 を示 した。一方、標肥区 と少肥区では、日中の最高値が約+3°

Cと

多肥区よりも低かつた。

次に、生育ステージが進んだ、移植後

40日

目の

10月 24日

における、 Wl区 の葉気温差の日 変化 を

Fig。

7に 示す。この日は、出穂前 6日 目に相当する。

10月 24日

も、

10月 12日

と同様 に 39

お じ ピ F ・ 8 じ

︲ F

‑2

12

Time(h)

…Ⅲ

 LR 

―一

S.R 

――

LR

Fig.│. Diurnal changes in leaf中

air temperature diffё

rence in W4 plot on October 12, 1993, 28 days

after transpla‐nting= L.F., S,F. and H.F.indicate low fert‖izer level plot, standard fertilizer level piot and high fertilizer level plot,reslpective‐

ly.

Time(h)

―‐LR  一一

SoR  

‑1に

R

Fig. 6.  Diurnal changes in leaf―

air temperature difference in VV5 plot

on October 12, 1993, 28 days

after transplantingo LrF , S.F. and H.F.indicate low ferti!izer level plot, standard fertilizer level plot and high fertilizer level plot,reslpective・

ly.

Ocbber12

:賞 」ユごミ レし

八 A 伴

(6)

40

藤 井 道 彦

じ お

︲ F

p ︵

︶ ず

︲ F

---- LF. -- KF.

Fie. 7. Diurnal changes in leaf-air

temperature difference in W1 plot

on October 24, 1993, 40 days

after transplanting. L.F., S.F. and H.F. indicate low fertilizer level plot,

stan ard fertilizer level plot and high fertilizer level plot, respective- ly.

---. LF.

- S.F. -- H.F.

9. Diurnal changes in leaf-air

temperature difference in W4 plot on October 24, L993,40 days after transplanting. L.F., S.F. and H.F.

indicate low fertilizer level plot, standard fertilizer level plot and high fertilizer level plot, respective- ly.

LR

一―H.R

Fig.8. Diurnal changes in leaf…

air temlperature difference in VV3 plot

on October 24, 1993, 40 days

after transplalntingi L.F., S.F. and H.F.indicate low ferti‖ zer level plot, stand‐ard fertillizer level plot andl high‐ fertilizer leve‐ l plot,respective¨

ly.

LR

――

LR

Figi

10. Diurnal changes in leaf-air temperature difference in W5 plot

on October 24, 1993, 40 days after transplanting. L.F., S.F. and H.F. indicate low fertilizer level plot, standard f'ertilizer level plot and high fedilizer level plot, respective- ly.

Fig.

ガ ソ

lソ l卜

r念

Time(h) Time(h)

Time(h)

¨`´̲・´

     

γ

l  

′‐ヤ´

Time(h)

(7)

水ス トレス勾配条件下のイネ葉温に及ぼす施肥窒素の影響

︵p

︵ p ︶ ︵ ピ I F ︶ 出 ● 8 く

Wl

D岬

嗜after hnwlanting(dl

……

LF. 

―‐

sF.   RF.

Fig。  11. Da‖

y changes in day averalge

leaf―

air  temperature  difference

betl″

een 6:00 and 18100 in Wl plot.L.F.,S.F.and H.F,indicate!ow

ferti‖zer level plot,standard fertiliz‐

er level plot and high fertilizer level plot,respectively.

Days after lhnsplanting (-d)

'---'LF. - s.F. -- H.F.

FiC. t2. Daily changes in day average

leaf-air temperature difference between 6:00 and 18:00 in W4 plot. L.F., S.F. and H.F. indicate low fertilizer level plot, standard fertiliz- er level plot and high fertilizer level plot, respectively,

晴天であったが、湛水区である Wl区 の葉気温差は日中に約 3℃ と大 きく上昇 した。 しかし、

多肥区では午後には約 ‑2℃ と負の値 を示 して葉気温差 は低下 した。

10月

24日 における W3区 では、日中の葉気温差の最高値 は約 3℃ で Wl区 とほぼ同様で

あった

(Fig.8)。

午前中の葉気温差の最高値 を施肥 ンベル間で比較すると、多肥区ではやや低

かったのに対 し、少肥区では最 も高かつた。

10月

24日 における W4区 では、葉気温差はさらに上昇 した

(Fig。 9)。

とくに、標肥区では葉 気温差の最高値 は約 +5℃ まで上昇 し、また午後 も高い値 を示 した。一方、少肥区と多肥区で は、標肥区より葉気温差 は低 く保たれ、午後に負の値 を示 した。日中の最高値では、多肥区が 最 も低い値であつた。

10月

24日 における W5区 では、葉気温差は上昇 したが、 W4区 まで とは異なり、多肥区の葉 気温差が、少肥区ならびに標肥区よりも高 く、 日中の最高値は約 6℃ まで上昇した

(Fig。 10)。

これに対 し、標肥区では葉気温差の最高値は約 4℃ であった。一方、少肥区では最高値は約 3℃

と低 く保たれ、 また午後には葉気温差が大 きく低下 し、負の値を示 した。

晴天 日であった、移植後 28日 目の

10月 12日

10月 13日

10月

21日 、

10月 24日

10月

25日 、

11月 1日

、移植後

49日

目の

11月

2日 における、 6時 から 18時 までの日中の葉気温差の 平均値の経 日変化を

Fig。

11に 示す。なお、多肥区では、

11月

1日 と

11月

2日 の値は断線のた めに得 られなかった。 Wl区 においては、多肥区では標肥区と少肥区よりもつねに低い傾向が 認められた。 また、湛水区である Wl区 において、 ´

生育ステージの進行に伴つて、葉気温差は

上昇する傾向が認められた。

(8)

42

W4区

における、 日中の葉気温差 の経 日変化 を

Fig。

12に

示す。

W4区

における葉気温差 の経 日変 化 は

Wl区

よりも上昇 したが、

Wl区

と同様、多 肥 区ではほぼいずれの測定 日において も、最 も低 い値 を示 した。 また、少肥 区は測定期間の初期 を 除 き、標肥 よりも低かった。

W5区

における、 日中の葉気温差の経 日変化 を

Fig。

13に

示す。

W5区

にお ける葉気温差 の経 日変 化 においては、つねに多肥 区が最 も高い値 を示 し た。一方、少肥 区においては、測定期間の初期 を 除いて、多肥 区 と標肥 区よりも低 い値 を示 した。

1. pFに

ついて

本研究で は、同一サイズの

3台

の傾斜装置 を用 いて、標肥 区、少肥 区、多肥 区における段階的な 水 ス トレス条件 を設定 した。 このため、異なる傾 斜装置 における各施肥 レベル間での土壌水分の差 の有無 を明 らかにす るために、移植後 11日 目の9

25日

か ら移植後

53日

目の 11月

6日

まで、pF

の測定 を行 った (Fig.2)。 傾斜装置 は、湛水区で

ある Wl区 と、 W2区 から W5区 までのセットから構成 されているの。 W2区 から W5区 までの

セットでは、水は水面に接 した W2区 から、隣接する区を順に通って W5区 へ移動する。 この ため、水面に近い W2区 や W3区 における生育が盛んな場合には、 W2区 、 W3区 において蒸 散 による水分消費量が多 くなり、移動する水分が減少することが考えられる。 このため、多肥 区の方が標肥区や少肥区よりも W4区 、 W5区 における土壌乾燥程度が強度 となる可能性が考 えられる。 しかしなが ら、ス トレスが強度な W4区 および W5区 のいずれの区についても、深 さ 10 cmに おける

pFで

、多肥区の方が標肥区 と少肥区よりも高い値を示す傾向はみられず、と

くに W5区 では、水ス トンス段階が同一であれば、

pFに

は各施肥 レベル間でほとんど差は認め られなかった

(Fig:2)。

したがって、 3台 の傾斜装置の土壌乾燥条件はほぼ同一であった と見 なす ことができる。

2.乾 物重について

湛水区である Wl区 では、多肥区の収穫時地上部乾物重は高 く、少肥区の 2倍 以上の値であっ たが、水ス トンス段階に伴 う乾物重の減少が大 きかった

(Fig.1)。

これに対 し、水ス トンス段 階に伴 う少肥区の乾物重の減少は小さく、 W4区 では標肥区よりもやや高い値 を示 し、また W

5区 においては多肥区との差 も認められなかった。 このように、傾斜装置を用いた土壌水分勾 配 による強度の水ス トレス条件下では、少肥区の生育が標肥区や多肥区と同程度の生育を示す ことが明 らか となった。これは、著者 らがポット栽培において得た傾向のと同様であった。施肥 量の増加が乾物生産に反映されなかったことから、強度の水ス トンス条件下では少肥栽培が適

していると考えられる。

︵ p ︶ ︵ ピ ︲ F ︶ 島 F 8 く

30       40

Daysatrlm呻

h蝿(0

―― ■

R Fig. 13. Daily changes in day average

leaf-air temperature difference

between 6 :00 and 18:00 in W5

plot. L.F., S.F. and H.F. indicate low

fertilizer level plot, standard fertiliz-

er level plot and high fertilizer level

plot, respectively.

(9)

水ス トレス勾配条件下のイネ葉温 に及 ぼす施肥窒素の影響

3。

葉気温差について

葉気温差では、 Wl区 において多肥区がつねに低 く保たれていた

(Figs.3,7,11)の

に対 し、

強ス トンス区である W5区 では逆に、多肥区が最 も高い傾向が認められた (Figs.6,10,13)。 W

5区 の葉気温差における施肥 レベル間差異の傾向は、移植後

28日

目の

10月 12日

から生育ス テージの進行 とともに顕著 となり、 移植後

40日

目の

10月 24日

には少肥区の葉気温差は多肥区 よりも著 しく低 く保たれた

(Fig。 10)。

このことから、強度の水ス トレス条件下である W5区 で は、少肥区における水ス トンス状態は他の標肥区および多肥区よりも弱 く、多肥区の水ス トン ス状態は最 も強度であつた と考えられる。一方、軽度の水ス トレス条件下である W3区 W4

区では、 Wl区 と同様に多肥区の葉気温差が最 も低い傾向にあり、 W5区 のように多肥区の葉 気温差が高 く、また少肥の葉気温差が低い傾向は認められなかった (Figs.4,5,8,9,12)。 これ は、軽度の水ス トンス条件下では、蒸散ならびに光合成は、葉身窒素濃度に律速される 1つ ためと 考えられる。

回場条件下のコムギについて、放射温度計を用いて真昼の 1時 間のみに葉温の測定を行った 報告で も、強度の水ス トンス条件下では、施肥 レベルの増大 とともに、葉温により求められた 作物水ス トンス指数 (CWSI)が 上昇する傾向が認められている 10。 本研究では、熱電対 によっ て葉温の連続測定を行っているため、日中の気象条件が変動するような条件における、水ス ト ンス状態の施肥 レベル間差異の定量化に対 しても有効であると考えられる。

湛水区である Wl区 における葉気温差は、出穂前

18日

目 (移 植後

28日

目)に 相当する

10月 12日

には低かつたが

(Fig。 3)、

出穂前

6日

目 (移 植後

40日

目)に 相当する

10月 24日

には、葉 気温差 は日中に大 きく上昇 した

(Fig。 7)。

なお、

10月 12日

10月 24日

は同様の晴天で、日積 算 日射量は、それぞれ 15.4 MJm 2、 14.7 MJm‑2と ほとんど差は認められなかった。生育ステー ジの進行 に伴って、 Wl区 の葉気温差が上昇する傾向は、葉気温差の経 日変化を示 した

Fig.11

からも認められる。 Wl区 はつねに湛水 を保っていた ことか ら、葉温の上昇は土壌乾燥による

とは考 えられない。したがって、根圏に水が存在するにもかかわらず、植物体の老化によって 植物体内の通導抵抗鋤が増加する 1の ために気孔抵抗が増大 し、 葉温は上昇 しているものと考えら れる。 しか し、多肥区の葉気温差 は午後には負の値を示 して低 く保たれた。

4.葉 気温差 と乾物重 との関係

葉温が気温 より低 く保たれている状態では、気孔を開き蒸散が盛んに行われていると推測す ることができる。さらに、飽差が一定の環境条件下においては、水禾 U用 効率 1つ に著 しい差がなけ れば、蒸散 と光合成 との間には比例関係が成立することが明 らか となっている

1'0。

このため、

同一環境条件下では、葉温が低い方が光合成が盛んであると推測できる。したがつて、 Wl区

では多肥区の葉温が最 も低かったために、 この区における光合成速度が大 きく、収穫時地上部 乾物重が最 も大 きくなった と考えられる。一方、 W5区 においては多肥区の葉温は高 く、少肥

区の葉温 は低かつたが、収穫時地上部乾物重には差は認められなかった。

10月

24日 において、 W5区 では多肥

EXIの

幕気温差が、少肥区ならびに標肥区よりも顕著に高

かった。この結果、多肥区の乾物重は

W5区

において急激に減少している(Fig。

1)も

のと考え

られ る。少肥 区では、葉気温差 が夕方 に低下 し、負の値 を示す傾向が認 め られた。 この ことか ら、少肥 区では、夕方には水ス トンス状態か ら回復 し、蒸散 を行 っているもの と予想 される。

また、

W4区

の葉気温差の経 日変化では、多肥 区の葉気温差が最 も低 く、標肥 区の葉気温差

は最も高い傾向にあった

(Fig。 12)。

多肥区では水ストレス状態が最も軽度で、その結果、地上

43

(10)

44

部乾物重 は他の施肥 ンベル よ りも大 き くなった と考 えられ る (Fig.1)。 一方、標肥 区では蒸散 および光合成 の抑制が大 きく、収穫時地上部乾物重 は低 くなった もの と考えられる。

本研究 の結果では、最 も強度の水ス トレス条件である

W5区

において、少肥 区の葉温が標肥 区な らびに多肥 区の葉温 よりも顕著 に低下 し

(Figs.lo,13)、

また少肥 区の収穫時地上部乾物重 は、

W5区

では多肥 区 とほぼ同 じ値 を示 した。

Wl区

における収穫時地上部乾物重 は、多肥 区

4.5g、

標肥 区で

3.8g、

少肥 区で

1.9gで

あったが、

W4区

で は多肥 区で

2.2g、

標肥 区で

0.8

g、 少肥 区で

1.Ogと Wl区

の半分以下 に低下 し、

W5区

ではいずれの施肥 区で も

0.3gと Wl

区の約 1/10に まで極端 に低下 した(Fig。 1)。 乾物重 の値か らは、圃場条件下で問題 となる、農 業生産 における対象 レベルの水ス トンス程度 と比較 して、

W5区

の水 ス トンスははるかに強度 であるとも考 えられ る。しか しなが ら、深 さ

10 cmに

おけるpFは

W4区

において約

2、 W5

区において約

2.8で

あった(Fig。 2)。 圃場 の水 ス トレス条件下では、深 さ

10 cmに

お ける

pFは 2.5以

上 の値 を示す ことも多い

0。

したが って、深 さ

10 cmに

お ける土壌のpFの値か ら考 える

と、

W5区

にお ける水ス トレスの強度 は、圃場条件 において経験する水ス トレスの強度 に近い と考 えられる。 このため、本研究 において、

W5区

の乾物重が

Wl区

と比較 してきわめて抑制 されたのは、移植

2日

後以 降 は土壌表面べの灌水 を停止 し、ほぼ全生育期間にわた り水ス トン ス処理 を行 ったため、初期生育が極端 に抑制 されたためだ と考 えられる。

この ことか ら、圃場条件 において も、強度の水ス トンス条件下では、本研究の

W5区

と同様 に少肥 区の葉温が低 く保たれ、多肥 区 と同程度 の乾物重 を示す ことが予想 され る。ただし、圃 場 の水 ス トレス条件 において適 した施肥量 については、地力や灌漑用水な どが傾斜装置 とは異 なるため、傾斜装置 による本実験だ けでは明 らかではな く、 さらに圃場実験 において検討する 必要が ある。 また、適切 な施肥量は水ス トンスの強度 によって変化す ると考 えられ るため、対 象 とす る水ス トレスの強度 に対応 して、適量 を施肥 す ることが望 ましい と考 えられ る。

水 ス トレス条件下で、少肥 区の葉温が多肥 区よりも低 く保たれたのは、少肥 の方が多肥 より も土壌深層 にまで根 を伸長 させ る傾 向 にある。ため、土壌深層 の土壌水分 を利用可能であるた め と考 えられ る。

W5区

において、少肥 区の葉温 は、標肥 区および多肥 区 よりも低からたが、 この区の収穫時 地上部乾物重 は他の施肥 レベル区よりも大 きくなかった。葉温 は気孔の開閉に影響 されるが、

葉温で は葉面積 の拡大 は捉 えられないため、葉面積 に顕著 な差がある場合 には、葉温の低 さが 乾物生産 の高 さに反映 されない場合 も考 え られる。 しか し、本研究で は施肥 レベル間で葉面積 に顕著 な差 は認 め られなかった。

W5区

においては、少肥 区は葉色が薄かった ことか ら、標肥 区や多肥 区よ りも葉身窒素濃度が低かった もの と推定 される:光合成 は葉身窒素濃度 に影響 さ れ るため1り、少肥1区で は水ス トンスの影響 は小 さかったが、光合成 は葉身窒素濃度 に律速 された こ とが考 えられ る。 また、ポッ トによる水ス トレス条件下のイネにおいて、気子Lコンダクタン スの差 は小 さかったが、多肥 区では少肥 区よりも葉肉コンダクタンスが高 く保たれ、水利用効 率が高か った と報告 されている

10。

この ことか ら、少肥 区の蒸散速度が高 くて も、光合成速度の 差 は蒸散 の差 よりも縮小 した もの と考 えられ る。 したがって、少肥 区の水利用効率 は低かった もの と推定 され るが、 コムギについて も、少肥区の方が多肥 区よりも水利用効率が低いことが 報告 されてい る。。

以上 の ような原因 により、

W5区

にお ける乾物生産の差 は葉温の差 よりも縮小 した もの と考 えられ る。 しか し、各施肥 レベルにおける

W5区

の乾物重 を

Wl区

と比較す ると、多肥 区は約

(11)

水ス トレス勾配条件下のイネ葉温 に及 ぽす施肥窒素の影響

45

1/15で

あったが少肥 区では約

1/7で

、少肥 区で は多肥 区よりも乾物重の減少率 は小 さかった。

また、水 ス トンス条件下 において、少肥 区 と多肥 区の生育 にほ とん ど差が認 め られなかった ことは、エネルギー効率

18,2の

か ら考 えれば、乾物重 に差が認 め られな くて も少肥 区の方がエネル ギこの利用効率が高い ことを示 している。 したが つて、強度の水ス トンス条件下で は少肥栽培 とす ることが、エネルギーの利用効率の高い持続可能 な農業 を進 めてい く上で重要であると考 えられ′る。

5。 まとめ

以上 の ように、傾斜装置 を用いた水 ス トンス勾配条件下 において、熱電対 によつて連続測定 した葉温 の施肥 レベル間差異 を捉 えることがで きた。 その結果、湛水 区である

Wl区

で は、多 肥 区の葉気温差が最 も低かつた。 しか し、強 ス トレス条件である

W5区

では、多肥 区の葉気温 差 は上昇 したのに対 し、少肥 区の葉気温差 は低 く保たれ、少肥 区の水ス トレス程度 は多肥 区お

よび標肥 区 よ りも軽度であることが明 らか となった。

なお、本研究では供試品種 としてアキヒカ リを用いたが、水ス トンス条件下での施肥 レベル に対す る反応性 は、品種 により異なることが考 えられ るため、他品種 の傾向についてはさらに 検討が必要である。圃場 における水ス トンス条件 において も、傾斜装置 による本研究 と同様 に 少肥 が適 していると考 えられ るが、圃場 において適 した施肥 量 については、傾斜装置 と圃場で は地力や灌漑用水が異なるため、圃場実験 によりさらに検討す る必要がある。

W5区

において、少肥 区の葉気温差 は標肥 区お よび多肥 区よりも低かったが、収穫時地上部 乾物重で は差 は認 められなかった。 これ は、少肥 区で は水 ス トレス程度 は軽度であるが、水利 用効率が低 いため と考 えられた。 しか し、少肥 区は標肥 区および多肥 区よ.り も、エネルギーの 利用効率が高 い と考 えられ る。

本研究で は、葉温 と乾物生産 との関係 についての検討 を行 ったが、葉温 と収量 との関係 につ いては不稔 な ども考慮す る必要があ り、今後の課題である。また、本研究では栽培時期が遅かっ たため、異 なる栽培時期 における温度や 日射量 な どの環境条件の差が、施肥 ンベル間差異 に及 ぼす影響 について も、今後の課題 である。

要 旨

傾斜装置 を用いた水ス トンス勾配条件下 に,おいて、イネの葉温の施肥 レベル間差異 を、熱電 対 による葉気温差の連続測定 により捉 えることを試 みた。供試品種 としてはアキ ヒカ リを用い た。施肥 レベルの異なる標肥 区、少肥 区、多肥 区は、

3台

の傾斜装置 を用いて設定 したが、各 傾斜装置間で

pFの

差 は認 め られなかつた。湛水 区である

Wl区

で は多肥 区の葉気温差が最 も 低かつたが、強ス トンス条件である

W5区

で は、多肥 区の葉気温差 は上昇 したのに対 し、少肥

区の葉気温差 は低 く保 たれた。一方、

W5区

における収穫時地上部乾物重では、施肥 ンベル間 で差 は認 め られなかった。これは、

W5区

の少肥 区では、葉温が低い ことか ら蒸散速度 は高かつ た と推定 され るが、水禾

U用

効率が標肥 区、多肥 区よ りも低かつた もの と考 えられた。 しか し、

Wl区

と比較 した乾物重の減少率では、少肥 区は多肥 区より小 さ く、 またエネルギーの利用効 率 は少肥 区の方が高い といえる。圃場 における強度 の水 ス トレス条件 において も、少肥栽培が 適 している と考 えられるが、圃場 において適 した施肥量 については、 さらに圃場実験 によ り検 討す る必要が あると考 えられ る。

(12)

46

藤 井

本論文を取 りまとめるに当り、京都大学農学部教授堀江武博士に貴重な御助言を頂いた。 こ こに深 く感謝致 します。また、貴重な御助言を頂いた静岡大学農学部助手狩野敦博士に、厚 く 感謝の意 を表 します。 また、図の作製に当り御助力頂いた静岡大学教育学部助教授上田整博士

に感謝致 します。 また、本実験に御協力いただいた、本学教育学部自然観察実習地技官石原清 治氏 に、謹んで御ネ L申 し上げます。

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Figi 10.  Diurnal  changes  in  leaf-air temperature  difference  in  W5  plot
Fig。  11. Da‖ y changes in day averalge

参照

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