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温暖化による日本のコメの白未熟粒発生率増加を定量的に推計

 茨城大学農学部の増冨祐司准教授、同地球変動適応科学研究機関の田村誠准教授、茨城県農業総合センターなどの研究グループは、日本の主要品種であるコシヒカリ(全国作付面積の35%)を対象に2010年代から2040年代までの地球温暖化による白未熟粒発生率の変化を、1km四方の精度で初めて推計するとともに、その経済影響を定量的に評価しました。白未熟粒は、高温化による日本のコメの品質低下のもっとも大きな要素であり、その増加はコメの検査等級を下げ、農家収入の減少につながります。

 本研究では、コシヒカリを、沖縄を除く日本全国の水田に植えた場合を仮定し、1km四方で白未熟粒発生率を推計しました。その結果、白未熟粒発生率が沿岸の平野部から増加していくことがわかりました。またRCP8.5(今世紀末4℃上昇)シナリオで対策を講じなければ、2040年代において日本全国の平均発生率が現状(2010年代)の約2倍となることが推計されました。さらに検査等級が下がることによる2040年代の経済損失は、2010年代の約5倍(442億円/年)にのぼると見積もられました。

 本研究は、今後優先的に対策を行う地域の決定や、高温耐性品種の効率的な開発・普及といった短期的・中長期的な適応戦略の検討に向け有用な科学的情報となることが期待されます。

この研究成果は、2019年12月19日、Environmental Research Communicationsに掲載されました。

>>【プレスリリース】温暖化による日本のコメ(コシヒカリ)の白未熟粒発生率増加を予測―2040年代までの影響を1km四方の精度で初めて定量的に評価(PDFリンク)

背景

 地球温暖化は農作物の生産に甚大な影響を及ぼし、その影響は農作物の収量に留まらず、品質の低下にも大きく関わります。

 日本においては、水稲生産の現場において高温による品質低下の報告が数多くされていますが、その中でも最も大きな要素となっているのが、米粒が白濁化する白未熟粒の発生です。白未熟粒は砕けやすいことなどからコメの検査等級を下げ、農家収入の減少にもつながります。白未熟粒は、登熟期の高温により多発することが先行研究で報告されていることから、今後の温暖化によってさらに白未熟粒の発生が増大することが懸念されており、その影響予測と適応策の検討・実施が喫緊の課題となっているといえます。

 しかしながら、これまでの研究からは、白未熟粒発生率が将来においてどこでどのくらい増加するかはわかっていません。加えて、それが経済的にどの程度の影響を及ぼすかもわかっていません。

 本研究グループでは、こうした背景から、日本の主要品種であるコシヒカリ(全国作付面積の35%)を対象に、気候帯が異なる沖縄を除く日本全域における温暖化による白未熟粒発生率の変化を1km四方で計算し、さらにその経済損失を評価しました。

研究手法と結果

 本研究ではまず、日本における複数の圃場のデータを用いて、コシヒカリを対象とする全国影響評価用の白未熟粒発生率の推計モデルを構築し、そのモデルを用いて日本全国を1km四方に区切ったグリッドごとに白未熟粒発生率を推計しました。さらに、各グリッドの水田面積を踏まえて、全国平均の白未熟粒の発生割合と、検査等級(一等・二等以下)ごとの水田面積を計算しました。最後に、二等以下の水田面積をもとに経済損失を計算しました。この際、温暖化による直接的影響のみを評価するために、将来にわたる日本の社会経済変化などは考慮せず、水稲生産量と等級間の価格差などは現状のままとしています。推計は2011年から2050年の各年で行い、解析は2010年代、2020年代、2030年代、2040年代の4つの期間に分けて実施しました。将来の気候予測については、温室効果ガスの排出量に関するRCP2.6(パリ協定の2℃目標を達成し、今世紀末にはCO2排出量をゼロ以下に抑えるというもの)とRCP8.5(これまでのペースのまま温室効果ガスの排出が増え続け、今世紀末に平均で約4℃上昇というもの)という2種類のパターンと、全球気候モデル(GCM)の5つの予測を組み合わせた10の気候予測シナリオを用いました。

 これらの推計の結果、日本全国の平均白未熟粒発生率は、2010年代から2040年代にかけて上昇していくことがわかりました。その割合(平均値)は2040年代において、RCP2.6では10.9%、RCP8.5では12.6%となっており、RCP8.5では現状と比べて約2倍となっています。

 また、地域ごとの白未熟粒の発生率は図1図2のようになっており、白未熟粒発生率が高い地域が主に沿岸の平野部から徐々に広がっていくことがわかります。これまでのペースのまま温室効果ガスの排出が増え続けると仮定したRCP8.5のシナリオでは、2040年代において、等級が低下するような高い白未熟粒発生率の地域がより北の沿岸平野部で広がっていくと考えられます。

rcp26_2010-2040s.jpg図2:RCP2.6シナリオにおける2010年代から2040年代までの白未熟粒発生率の地域ごとの変化

rcp85_2010-2040s.jpg図3:RCP8.5シナリオにおける2010年代から2040年代までの白未熟粒発生率の地域ごとの変化

 また、全国における二等以下の水田面積率については、RCP2.6においては2010年代が9.0%なのに対し2040年代には26.2%、またRCP8.5では2010年代が6.4%なのに対し2040年代は32.9%と、非常に高く推計されました。ここから年間の経済損失の変化を計算すると、2040年代においては、RCP2.6351億円/年、RCP8.5では442億円/年となり、これらはそれぞれ2010年代の経済損失の2.91倍(RCP2.6)、5.15倍(RCP8.5)となっています。

今後に向けて

 今回の研究から、RCP2.6及びRCP8.5シナリオにおいて対策を講じなければ、日本の水田で、2040年代には温暖化による等級低下が免れないことがわかりました。一方で、白未熟粒の発生は空間的に一様に増大していくわけではなく、地域的な偏りをもって増大していくことがわかりました。ここからは、地域ごとに優先順位を決めて対策を実施していくことが有効だといえます。

 加えて、白未熟粒発生対策としては、これまで数多くのものが提案されていますが、温暖化による作物への影響の対策としては高温耐性品種の開発・導入が重要となります。新品種の開発・導入には時間とコストがかかりますが、今回のような影響予測が、効率的な開発・普及へ向けた長期的戦略の検討に利用されることが期待されます。

論文情報

  • タイトル:Rice Grain Quality Degradation and Economic Loss due to Global Warming in Japan
  • 著者:Yuji Masutomi, Takahiro Takimoto, Muneyoshi Shimamura, Toru Manabe, Makoto Arakawa, Naoya Shibota, Atsuya Ooto, Satoshi Azuma, Yoko Imai, Makoto Tamura
  • 掲載誌:Environmental Research Communications
  • 掲載日:20191219
  • https://iopscience.iop.org/article/10.1088/2515-7620/ab52e7

 ※本研究は文部科学省気候変動適応技術社会実装プログラム(SI-CAT)から助成を受けて実施しました。