地球温暖化が冷害リスクに及ぼす影響

岩手大学農学部作物学研究室下野裕之

ー生育ステージの変化に着目してー

冷害発生のメカニズム夏の低温

花粉形成阻害

開花受粉時に健全な花粉数が不足

不受精（不稔）

感受性部位は穂

不稔正常

甚大な被害

穂ばらみ期＝感受性が最大

７～８月（夏）

冷害への感受性は大きく変化

Ｈayase et al., ( 1969) 日本作物学会紀事 38: 706- 711.

12℃４日間

22 20 18 16 14 12 10 8 6 4 2 0

出穂前日数（低温処理開始時）

収量

(g/pl

)

無処理

１．気温推移２．栽培スケジュール３．出穂前進の効果　（１）過去　（２）将来

地球温暖化と冷害

１．気温推移２．栽培スケジュール３．出穂前進の効果　（１）過去　（２）将来

地球温暖化と冷害

4

6

8

10

12

14

16

18

20

1937 1947 1957 1967 1977 1987 1997

札幌 旭川 八戸 盛岡 仙台 秋田 酒田 福島 富山 水戸 神戸 高知 鹿児島

年平均気温は全地点で上昇傾向　　　　　　　　　　（過去 70 年間， 1937-2006 ）

下野 (2008) 日本作物学会紀事　 77: 489-497.

-1

0

1

2

3

4

5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

月

札幌旭川八戸盛岡仙台秋田酒田福島水戸富山神戸高知鹿児島

地域により夏の昇温トレンドが異なる

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　平均値（全地点）2.8 2.9 2.4 2.5 2.3 1.8 0.6 0.9 1.9 2.3 2.1 2.3

昇温量（℃ /100年）

下野 (2008) 日本作物学会紀事　 77: 489-497.

-1

0

1

2

3

4札幌

旭川

八戸

盛岡

仙台

秋田

酒田

福島

水戸

富山

神戸

高知

鹿児島

７月８月

北日本では夏は昇温していない

昇温量（℃ /100 年）

下野 (2008) 日本作物学会紀事　 77: 489-497.

１．まとめ：過去の気温推移　　　　　　（なぜ温暖化していても冷

害が発生？）

● 夏の気温が上昇していない。

１．気温推移２．栽培スケジュール３．出穂前進の効果　（１）過去　（２）将来

地球温暖化と冷害

- 5

0

5

10

15

20

25

30

1 1月 日 2 20月 日 4 11月 日 5 31月 日 7 20月 日 9 8月 日 10 28月 日 12 17月 日

寒冷地のコメ生産は温度が制限　　　　（わずかな変動が冷害を引き起こす）

４．安全な生殖成長期間　

盛岡の平年気温℃　（ 1979 ～

2008 ）

22℃ 以上

12℃ 以上 ３．栽培可能期間

１．移植早限

２．成熟晩限

解析データ：過去４６年（１９６１～２００６），４地点（札幌，青森，盛岡，仙台）の日平均気温。

4 2月 日

4 7月 日

4 12月 日

4 17月 日

4 22月 日

4 27月 日

5 2月 日

5 7月 日

5 12月 日

5 17月 日

5 22月 日

5 27月 日

1960 1970 1980 1990 2000 2010

年次

移植早限

移植早限は１０年あたり１～２日早まっている

● 　北海道▲ 　青森■ 　岩手× 　宮城

Shimono et al. (2010)

Field Crops Research.118:126-134

5 2月 日

5 7月 日

5 12月 日

5 17月 日

5 22月 日

5 27月 日

6 1月 日

6 6月 日

1960 1970 1980 1990 2000 2010

年次

実測移植日

実測の移植日は東北地方では１９８０年までは早まるがその後は変

化なし

● 　北海道▲ 　青森■ 　岩手× 　宮城

解析データ：作物統計

Shimono et al. (2010)

Field Crops Research.118:126-134

9 14月 日

9 24月 日

10 4月 日

10 14月 日

10 24月 日

11 3月 日

11 13月 日

1960 1970 1980 1990 2000 2010

年次

成熟晩限

成熟晩限は１０年あたり２～３日遅くなっている

● 　北海道▲ 　青森■ 　岩手× 　宮城

Shimono et al. (2010)

Field Crops Research.118:126-134

9 9月 日

9 14月 日

9 19月 日

9 24月 日

9 29月 日

10 4月 日

10 9月 日

10 14月 日

10 19月 日

10 24月 日

10 29月 日

1960 1970 1980 1990 2000 2010

年次

実測収穫期

実測の収穫期は一定の傾向がないが，近年，早まる傾向

● 　北海道▲ 　青森■ 　岩手× 　宮城

解析データ：作物統計

Shimono et al. (2010)

Field Crops Research.118:126-134

実測の生育日数と可能生育日数の差（可能－実測）は広がりつつある

y = 0.0158x2 - 62.33x + 61470

R2 = 0.1503

0

10

20

30

40

50

60

70

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

北海道 y = 0.0253x2 - 99.979x + 98879

R2 = 0.196

- 10

0

10

20

30

40

50

60

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

青森

y = 0.0324x2 - 128.32x + 127229

R2 = 0.1881

- 20

- 10

0

10

20

30

40

50

60

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

y = 0.0527x2 - 209.26x + 207632

R2 = 0.3152

0

10

20

30

40

50

60

70

80

1950 1960 1970 1980 1990 2000 2010

岩手 宮城

Shimono et al. (2010)

Field Crops Research.118:126-134

- 5

0

5

10

15

20

25

30

1 1月 日 2 20月 日 4 11月 日 5 31月 日 7 20月 日 9 8月 日 10 28月 日 12 17月 日

温度資源を評価するパラメータ　　　　　　　　　　　　　　（安全な生殖

成長期間）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４　安全な生殖成長期

間　（冷害回避）22℃ 以上　　　　　（３０

日間平均）

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

1960 1970 1980 1990 2000 2010

年次

安全な生殖成長期間（日）

安全な生殖成長期間には一定の傾向がない

● 　北海道▲ 　青森■ 　岩手× 　宮城

Shimono et al. (2010)

Field Crops Research.118:126-134

● 生育全体の期間については，前後に広く設定でき，生産性向上の可能性あり．● その一方，冷害発生に関わる生殖成長期については大きな向上がない．

２．まとめ：栽培スケジュール　　　　　　　　　　

　

延長された栽培可能期間を有効に利用し，冷害の危険性を軽減する作期の策定が必要。

１．気温推移２．栽培スケジュール３．出穂前進の効果　（１）過去　（２）将来

地球温暖化と冷害

出穂日は１０年あたり１日早くなっている（北海道は２日）

● 　北海道▲ 　青森■ 　岩手× 　宮城

Shimono (in press)

Agricultural, Ecosystems & Environment

7月21日

7月31日

8月10日

8月20日

8月30日

1960 1970 1980 1990 2000 2010

Year

出穂日

0

5

10

15

20

25

30

35

1960 1970 1980 1990 2000 2010

Year

冷害による潜在的な減収率（％）

潜在的な冷害リスクを出穂の 早まりで高めている

● 　北海道▲ 　青森■ 　岩手× 　宮城

穂ばらみ期の気温（℃）

冷害による潜在的な減収率（％）

Shimono (in press)

Agricultural, Ecosystems & Environment

18

20

22

24

26

28

1960 1970 1980 1990 2000 2010

Year

℃穂ばらみ期の気温（）

穂ばらみ期＝出穂１５～５日前

減収率は，穂ばらみ期の冷却度と作況指数より換算

● 春の昇温による出穂の早まりは，穂ばらみ期の気温を低下させ，冷害リスクを高めている

３（１）．まとめ：将来予測

１．気温推移２．栽培スケジュール３．出穂前進の効果　（１）過去　（２）将来

地球温暖化と冷害

将来予測：モデル解析シナリオ１．通常２．春のみ昇温する場合　　　１～３℃の気温上昇（春＝５～６月，夏＝７～８月）

モデル● 発育モデル葉齢進展モデル（有効積算温度），神田ら（ 2000 ， 2002 ）● 冷害モデル冷却度（ 20℃ 以下の気温の 20℃ からの差分を幼穂形成から出穂期まで積算，℃・日），内島ら（ 1970 ）， Shimono ら（ 2005 ）

データ盛岡，八戸，仙台の過去 17 年間（ 1980 ～ 2007 ）の日平均気温（計 51 データセット）

冷害強度は春のみの昇温により１℃あたり 16 ％増加

下野 (2008) 日本作物学会紀事　 77: 489-497.

y = 0.1626x + 1

R2 = 0.9744

1

1.1

1.2

1.3

1.4

1.5

1.6

0 1 2 3

℃春の気温上昇（ ）

冷却度の相対増加率

14

16

18

20

22

24

26

5 20月 日 6 9月 日 6 29月 日 7 19月 日 8 8月 日 8 28月 日 9 17月 日14

16

18

20

22

24

26

5 20月 日 6 9月 日 6 29月 日 7 19月 日 8 8月 日 8 28月 日 9 17月 日

３（２）まとめ：モデル解析

下野 (2008) 日本作物学会紀事　 77: 489-497.

通常 春のみ昇温

栄養成長 生殖成長 登熟期 栄養成長 生殖成長 登熟期

現在までのように，夏の昇温がなく，春の昇温が進行すると仮定した場合，品種，栽培方法を適正化しないと，発育ステージの前倒しにより，冷害危険期に低温に会う頻度を高めてしまうことが示唆された。

冷害感受期

冷害限界

● 春の昇温が生育ステージの前倒しさせ冷害リスクを増大させる可能性。

結論：将来予測

近い将来の地球温暖化は北日本のイネの冷害の解決につながらない可能性

y = -0.008648x + 1

R2 = 0.2609

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

1.2

1.4

0 10 20 30 40

冷却度(oC d)

/100

相対収量（作況指数

）

潜在収量低下と冷却度　　　　　　　（穂ばらみ期）の関係

● 　北海道▲ 　青森■ 　岩手× 　宮城

Shimono (in press)

Agricultural, Ecosystems & Environment