日本农研机构农业环境研究部门气候变化适应对策研究领域的首席研究员西森基贵，与农研机构北海道农业研究中心寒地旱田研究领域的首席研究员石乡冈康史等人组成的研究团队于7月19日宣布，气候变化导致的高温和高浓度二氧化碳的双重影响，可能会使得稻米产量的降低及外观品质的下降比预想的严重。这个结论是通过构建高温和高二氧化碳浓度双重影响的水稻产量预测模型，并将二氧化碳浓度人为控制在高水平的试验田数据反映到模型中后得出的。研究团队表示，通过采取适应对策，预计能减轻影响，希望此次的研究结果能作为探讨采取对策的判断材料。
茨城县筑波未来市的FACE实验（图片由农研机构提供）
农研机构将水稻定位为日本的基础农作物，重点评估了气候变化的影响。之前的研究一直利用分别预测高温和高二氧化碳浓度影响的传统模型进行预测。此前的结果是当二氧化碳浓度升高后，由于光合作用增强能带来的增产效果，对产量的不良影响仅限于西日本等部分地区。
研究团队还推进了实证试验，1998-2016年在岩手县雫石町和茨城县筑波未来市的稻田中实施了调查高二氧化碳浓度影响的开放式大气二氧化碳增加实验（FACE：Free air CO2 enrichment）。此次分析了实验结果，确认在将二氧化碳浓度控制为比目前高200ppm的约580ppm高浓度下，水稻成熟期的气温越高，水稻增产效果越低。出穂后30天内的平均气温为20摄氏度时，产量增加约20％，但这种增产效果会随着气温的升高而降低，气温达到30摄氏度时几乎降为0％。另外还发现，在高二氧化碳浓度下，垩白粒的发生率达到正常情况下的1.5倍，这表明常规的预测模型可能过于乐观。垩白粒被作为判断稻米品质（等级）的指标，垩白粒的增加会导致农民的收入减少。
因此，研究团队此次利用这些数据改良了产量估算法，构建了考虑高温和高二氧化碳浓度相互作用的新模型。根据基于2种温室气体排放情景（RCP2.6、8.5）构建了5种气候模型的气候预测版本，使用新模型和传统模型分别估算了1981年至2100年120年间的水稻产量和垩白粒率。前提是利用2003年的普及品种（高温耐性不太高），不采取目前存在的适应品种等措施。
结果显示，在基于二氧化碳浓度持续增加的温室气体情景（RCP8.5）气候预测版本中，最新预测模型预测的日本全国平均产量与传统模型相比，在本世纪中期（2031-2050年）平均降低约15％，在本世纪末平均降低约20％。两种预测模型之间的差异随着年代的推移而扩大，表明水稻产量的减少可能比预想的更严重。
在垩白粒的全国平均水平方面，与仅考虑气温影响的传统预测模型相比，最新模型的预测值在本世纪中期平均高出约5％，在本世纪末平均高出约10％，两种预测模型之间的差异同样随着年代的推移而扩大，表明外观品质的下降也可能会比预想来得更糟。
研究团队按年代将这些结果绘成图发现，在预测气温适度上升的RCP8.5条件下，关于本世纪中期的预测，传统预测模型预测平均产量除有限的几个地区外均增产，而新预测模型预测的减产地区则大范围扩大。同样，垩白粒率也将增加，尤其是在气温较高的九州和关东以西地区。相比之下，在气温较低的东北地区，预计产量和品质将得以维持。
原文：《科学新闻》
翻译编辑：JST客观日本编辑部
