地球温暖化と農業 - 名古屋大学ercscd.env.nagoya-u.ac.jp/envgcoe/twatanabe.pdf1: Evergreen Coniferous Forest 4: Deciduous Broadleaf Forest 現況 シナリオ2 5: Mixed

グローバルＣＯＥプログラム「地球学から基礎・臨床環境学への展開」地球学 ら基礎 臨床環境学 展開」キックオフシンポジウム 2009年11月16日

地球地球温暖化と農業温暖化と農業地球地球温暖化と農業温暖化と農業

総合地球環境学研究所総合地球環境学研究所

渡邉 紹裕渡邉 紹裕

「…地球が暖かくなれ

ば，農作物がいっぱい取れるだろうと考えて取れるだろうと考えているキミ，どうも考えがあまいようだぞ．…」

共同通信社配信，2002

あまいようだぞ．…」

朝日新聞(5/28 2003）朝日新聞(5/28 2003）

［京都，夕刊］

•コシヒカリ

出穂期の高温障害出穂期 高温障害

→１等米比率減少

福井市 8月上旬平均気温•福井市 8月上旬平均気温

•29.2℃(2002)

•26.8℃(1951～1980）

田植え時期の変更（遅植）•田植え時期の変更（遅植）

高温障害の発生

農林水産省資料

地球温暖化地球温暖化・気候変動

水 食料・農業

エネルギー

地球温暖化の食料・農業への影響

IPCC AR4

CO 濃度倍増によるCO2濃度倍増による

作物収量の変化作物収量の変化Kimball[1983]

(中川・堀江[1997]から)(中川 堀江[1997]から)

Relative yield increase with doubled CO2

「温暖化」（高CO 濃度と温度）と作物生育「温暖化」（高CO2濃度と温度）と作物生育

現在の２倍程度の高CO 濃度環境が作物の物質生産に悪影響を与える 現在の２倍程度の高CO2濃度環境が作物の物質生産に悪影響を与えることはない（まずなさそう）．

土壌管理・施肥が十分でないと 高CO 濃度による生産増の効果は小さ 土壌管理 施肥が十分でないと，高CO2濃度による生産増の効果は小さくなる．

高CO2濃度による全乾物重の増加割合に比べて収量（経済収量）の増2濃加割合は小さい．

高CO2濃度環境は蒸散と光合成のバランスを変化させる．水利用効率はも高くなる40～80％も高くなる．

常温～常温+5℃の範囲でCO2濃度倍増による乾物重の増加と温度の関係は見られない係は見られない．

イネやトウモロコシ，コムギは，開花時の高温（35℃以上）によって，不稔現象（高温不稔）が生じる．稔現象（高温不稔）が生じる

（中川・堀江[1997]など）

地球温暖化の日本の農業への影響

平均気温の上昇

栽培適地の移動，生育期間の変化

積雪の減少による河川流量の減少

高温障害による農蓄産物の生産量減少・品質低下

病虫害の増大，農地養分動態・生態系の変化

降水形態の変化

ダム貯水池や溜池の水温上昇

連続干天・厳しい渇水の頻度の増大

集中豪雨の程度・頻度の増大

平均海水面の上昇

河口からの塩水遡上の拡大拡

地下水への塩水浸入

水稲栽培試験（京都大学）

中川博視(2005)

水稲の生育・収量への影響-高温不稔

100

80

%)

通常CO2濃度

60

歩合

(%

高CO2濃度

40

稔実歩

'91, 350'91, 690'92 350

mol mol-1

mol mol-1

mol mol-1

0

20 92, 350'92, 690

mol mol

mol mol-1

030 32 34 36 38 40 42

中川(2005)Tmax,平均日最高気温 (oC)

+４℃±0℃

中川(2005)

水稲の収量の変化推計結果

横沢正幸・飯泉仁之直（農業環境技術研究所）

2046～2065 2081～2100

気候シナリオ（MIROC、A1B）によるコメ収量の変化推計結果

平均収量

るコメ収量の変化推計結果

変化率a b：平均収量a, b：平均収量c, d：20 年間の収量の変動係数

対象期間の値（2046～2065 年あるい変動係数 対象期間の値（2046 2065 年あるいは2081～2100年）と現在の値（1979～2003 年）との差と現在の値との比

地球温暖化「日本への影響」-最新の科学的知見- 温暖化影響総合予測プロジェクトチーム(2008)

温暖化による病虫害の変化

ツマグロヨコバイ

•稲害虫

•萎縮病，黄枯病

内嶋(2005)

水田生態系の脆弱性

10km メッシュで見た日本のコメ生産における気象(高温ストレス)、害虫(ウンカ世代交代)および水資源(降雪量交代)および水資源(降雪量減少)の3 要素から見た脆弱性の分布

西森基貴(農業環境技術研究所)( )参考文献：西森ら(2008), 西森ら(2002),井上ら(2001), Yamamura et al.(2006)

地球温暖化「日本への影響」-最新の科学的知見- 温暖化影響総合予測プロジェクトチーム(2008)

リンゴ・ミカンの栽培適地変化予測

温暖化の観測・予測及び影響評価統合ポート「日本の気候変動とその影響」(2009)

地球温暖化の日本の農村への影響

農村の水循環系の変化農村の水循環系の変化

土壌生態系の変化

植生 影響植生への影響

野生動物・昆虫の生息分布の変化，「獣害」野 動物 昆虫 息分布 変 ， 獣害」

沼地・湿原の減少

里山など周辺での変化～『山火事』?

農家健康への影響（戸外労働環境）～熱中症発症の増加など

気候変動の農業への影響

これまで：農地における生物・物理学的条件の変化の影響の

が中 （適応 農 が中 ）評価が中心（適応も農地レベルが中心）

「システム」としての農業・農村への影響評価が重要．システム」としての農業 農村 の影響評価が重要．

適応策を緩和策と合わせて検討しないといけない．

地域・流域の自然システム・水資源の理解が重要．

温暖化の影響を予測し 適応や対策を考えることを通して温暖化の影響を予測し，適応や対策を考えることを通して，

現況の理解と問題の把握が進む．

“Climate change meanswe must rethink the future.” (Peter GLEICK, World Water Week 2009 )

気候変動→未来を見直すこと

地球研プロジェクト地球研プロジェクト ICCAPICCAP

乾燥地域の農業生産システムに乾燥地域の農業生産システムに及ぼす地球温暖化の影響す 球温暖 影響

Research Project onImpact of Climate Changes on AgriculturalImpact of Climate Changes on Agricultural

Production System in Arid Areas

調査研究主対象地域トルコ・セイハン川流域

• 地中海東岸地域– 地球温暖化への影響大

• トルコ– 「ヨーロッパ」における食料生産の役割– 小麦生産の長い歴史

• セイハン川流域– 流域面積 約25,000km2 (淀川流域

8,420km2）– 流域単位で考えるのに適当な規模– 流域単位で考えるのに適当な規模– 非国際河川– 異なる農業タイプの展開：天水農業・灌異なる農業タイプの展開 天水農業 灌

漑農業・遊牧

セイハン川流域流域

流域面積：25,000km2

主河道長 420km

天水畑作地帯 山岳地帯

主河道長：420km年降水量：700mm～（下流）

350mm（上流）年流出量：280mm年流出量：280mm

森林地帯大規模貯水池

草原天水畑作森林灌漑農地

灌漑農地 アダナ市街地

綿花

灌漑農地 アダナ市街地

綿花とうもろこしシトラス

研究の目的 • 乾燥地域の農業生産システムに研究の目的おける，土・水管理の問題の構造

の整理

• 地球温暖化や気候変動が農業生

産システムに及ぼす影響と適応を

予測・評価する方法の開発予測・評価する方法の開発

• 地域気候モデルの開発・改良と，

農業生産への影響が検討できる自然人間

農業

気象・気候変動

自然人間

農業

気象・気候変動気象・気候変動

農業生産への影響が検討できる

気候変動シナリオの作成

• 各関係要素の相互関係を明確に地域の環境問題

地域の土地・水・物質・情報

過去

自然人間

地域の環境問題

地域の土地・水・物質・情報

過去

自然人間

し，気候変動に対する農業の持続

性確保の基本要件の整理土地・水管理

農地開発，灌漑排水，作付け体系，圃場管理，森林利用，放牧，水収支・水循環

過去

将来

現在土地・水管理

農地開発，灌漑排水，作付け体系，圃場管理，森林利用，放牧，水収支・水循環

過去

将来

現在

• 土・水管理の問題の歴史的考察・

将来予測を通して，人間と自然と

の関わりとしての農業の環境問題の関わりとしての農業の環境問題

における意味の考察

温暖化影響評価葉 積 蒸発散 土壌水分葉 積 蒸発散 土壌水分葉面積 蒸発散 土壌水分

農地

流域の土地利用 気候・気象の要素

葉面積 蒸発散 土壌水分

農地

流域の土地利用 気候・気象の要素

気象

社会経済

蒸発散 収穫

作物非農地 国家農業政策・EUの

CAP（共通農業政策）蒸発散 収穫

作物非農地 国家農業政策・EUの

CAP（共通農業政策）

作物

農家の収入

長期食料需要・供給作付面積•森林の生産性

•森林植生の水平鉛直分布

農家の収入

長期食料需要・供給作付面積•森林の生産性

•森林植生の水平鉛直分布

作物・投入資材

作付土地利用・土壌

土壌塩害

放牧地の　不法拡張

家畜数女性の役割

•森林の種の構成 作物・投入資材

作付土地利用・土壌

土壌塩害

放牧地の　不法拡張

家畜数女性の役割

•森林の種の構成

灌漑

灌漑水の利用

水利組合の効率

土壌塩害

ダム貯水量

不法拡張

灌漑水の利用

水利組合の効率

土壌塩害

ダム貯水量

不法拡張

植生

地下水

灌漑

灌漑水の利用

浅層地下水

地下水

河川水

地下水の取水

灌漑水の利用

浅層地下水

地下水

河川水

地下水の取水水文

地下水

地下水位平原での浸透

海水浸入水資源開発計画

地下水位平原での浸透

海水浸入水資源開発計画

影響評価へのアプローチ

将来の気候シナリオ 2070年代現在の気候

現況流域条件 将来の流域条件，社会経済条件 ?将来の農業現在の農業 将来起こりうる変化 X

問題，影響

社会シナリオ，仮想流域条件

シナリオ１ シナリオ３シナリオ２作付け体系，水収支・水需給，など

様相 様相様相

影響予測評価，問題見通し

地域気候変化シナリオの設定

Downscale to 8.3km grid

For the 2070s

Pseudo Warming Experiment

100km grid

GCMs 250km grid

Seyhan

8.3km grid25km grid

Nesting

木村富士男ら(2007)

地域気候シナリオ

Ten year mean monthly observed (Top) and hindcast (Bottom) precipitation in January (left) and July (right), during 1994-2003, but nine years during 1994-2002 for observation.

木村富士男ら(2007)

地域気候変化シナリオ NCEP地域気候変化シナリオ

ト は2070年代 は トルコでは2070年代では，

気温はどの季節でも2～ 月平均気温

3.5度上昇する．GCMに

より差がある．NCEP

セイハン川流域の降水

量は夏を除いて25％程量は夏を除いて25％程

度減少する．GCMによる

差は小さい差は小さい．年降水量

主要作物コムギ生育への影響

開発した作物モデルによるとコム

ギの収量は増加すると予想され

MRI CO2 370ppm CCSR CO2 370ppm

ギの収量は増加すると予想され

る．

気温上昇とCO2濃度増大によ気温上昇とCO2濃度増大によ

る増収

降水量減少による減収降水量減少による減収

高温障害が生じる可能性

低温障害が生じる可能性もMRI CO2 690ppm CCSR CO2 690ppm

低温障害が生じる可能性も

EU加盟・価格上昇の影響

小葉田亨・中川博視ら(2007)

流域水文・水資源への影響

降水量

セイハンダムへの流入量の減少

積雪量積雪量

藤原洋一ら(2007)

社会シナリオ：社会シナリオ：流域土地利用

0: Water surface1: Evergreen Coniferous Forest4: Deciduous Broadleaf Forest

現況 シナリオ２

5: Mixed Forest6: Shrub7: Shrub/grass8: Savanna10: Grassland11: Maize12: Dry cropland13: Urban area14: Crop/Natural16: Barren17: Citrus

シナリオ１シナリオ１

シナリオ３

年間の水収支年間の水収支

MRI

CCSR

降水量 蒸発散量 流出量 灌漑用水量降水量 蒸発散量 流出量 灌漑用水量

田中賢治ら(2006)

貯水池補給の<信頼度>の変化貯 池補給 信頼

<信頼度> = 用水供給 /用水需要

上流 用水利用拡大 伴う下流デ タ• 上流での用水利用拡大に伴う下流デルタの灌漑の用水不足可能性（シナリオ２）

藤原洋 ら(2007)藤原洋一ら(2007)

MRI CCSR

下流デルタの灌漑農業の変化見通し

Future Climate Scenario

Social Scenarios or Assumed Condition of the Basin

Future Climate Scenario

Social Scenarios or Assumed Condition of the Basin

Future Available Water Resources for LSIP

Future Cropping Pattern (Cropped area) in LSIP

Future Available Water Resources for LSIP

Future Cropping Pattern (Cropped area) in LSIPCropping Pattern

pp g ( pp )

Future Water Balance of LSIP

pp g ( pp )

Future Water Balance of LSIP

Water Balance Model(I) meteorological data(sunshine, wind, precipitation, temperature, humidity)

(O) Evaporation, Transpiration

(I) meteorological data(sunshine, wind, precipitation, temperature, humidity)

(O) Evaporation, Transpiration

(O) Drainage water

(I) Landuse

(I) Crop pattern

(I) I i i l

(I) Drainage system(network, depth…)

soil

(I) Crop physiology

(O) Irrigation water

(O) Crop growth

(O) Drainage water

(I) Landuse

(I) Crop pattern

(I) I i i l

(I) Drainage system(network, depth…)

soil

(I) Crop physiology

(O) Irrigation water

(O) Crop growth

Water Use and Balance(I) Irrigation canal system(network, depth, capacity, lining…)

(O) Daily flow of canal segments

(O) Seepage from canal segments

(O) Temporally variation of shallow groundwater

(O) Vertical drainage

(I) Irrigation canal system(network, depth, capacity, lining…)

(O) Daily flow of canal segments

(O) Seepage from canal segments

(O) Temporally variation of shallow groundwater

(O) Vertical drainage

水需給・作物生育概況水需給 作物生育概況Ta/Tp (MRI)

gem

ent

ent m

anag

Pres

eta

tion

Ada

pt

星川圭介ら(2006)

プロジェクト「乾燥地域の農業 産業生産システムに及ぼす地球

温暖化の影響」トルコ・セイハン川流域 領域気候モデル=将来気候予測2070年

流域の水循環・水環境変化予測 農地の水環境・用水量変化予測

・温暖化での気温上昇・降・温暖化での気温上昇・降水量減少見込みに対して，工学的対応の拡大では適応できない応できない

・逞しい「見試し」（順応型）と先進的な「見通 し」の組

合わ が大切

上流 天水麦作地帯 下流 大規模灌漑地区

み合わせが大切

・現在の水利用・環境の問題の改善に対しても有効

「地球温暖化防止に貢献する農地土壌の役割」

農水省資料(2008)

「農」 地域のシステム 「農」 地域のシステム

温暖化・気候変動の予測の不確定性 温暖化 気候変動の予測の不確定性

農業の姿の予測の難しさ～「困難」

仕組み・知恵の理解と保全へ

規模・頻度

温暖化に 新たな対応

規模 頻度

温暖化に伴う変動

新たな対応の必要

現在の変動変動への現在の対応シ

ステムステム

変動の方向 内容と対応変動の方向・内容と対応

考える材料を継続的に積み上げて，少しずつ対応を

考えることが大事である考えることが大事である．

最新モデルなどによる「見通し」を活用しつつ，対応を最新 な 見通 」を活用 ，対応を

見定めていくことが有効である．

事態の進行を監視しながら，順応的に土地・水を管

理 農業生産を続け とがよ理し，農業生産を続けることがよい．

《見試し》の「現代的仕立て直し」 《見試し》の「現代的仕立て直し」．

AgricultureAgriculture：： the art ofthe art of managingmanaging uncertaintyuncertaintyAgricultureAgriculture：： the art of the art of managingmanaging uncertaintyuncertainty

「水土の知」「水土の知」「水土の知」「水土の知」

「水土」水土」

地域の自然環境と，それに適応し，あるいは積極的に

働きかけていく人間の営み（文化社会）の全体

営 結 築 施営みの現れや結果として築かれている土地利用，施

設や装置とその配置，これらを組み立てて管理運営し設や装置とその配置，これらを組み立てて管理運営し

ていく技能や技術，それを担う体制や組織，人材の育

成などをも含む体系である．

水土の知水土の知水土の知水土の知

見極める /観察 自然を理解する見極める /観察：自然を理解する

使い尽くす /活用：環境を資源にする使 す /活用 環境 資源 す

見定める /改善：機能を検査する

大事にする /保全：機能を維持する大事にする /保全：機能を維持する

見試す /順応：条件の変化に対応する

見通す /投資：地域の将来を構想する

仲良くする /協調：地域の社会を互助する仲良くする /協調：地域の社会を互助する

たくましく，しなやかな 「水土の知」「水土の知」

水土を拓く水土を拓く地球温暖化と農業地球温暖化と農業

農業農村 学会

水土を拓く水土を拓く～知の連環～知の連環

地球温暖化と農業地球温暖化と農業～地域の食料生産はどうなるのか？～地域の食料生産はどうなるのか？

農業農村工学会80周年記念出版農文協 2009

地球研叢書昭和堂，2008

農文協，2009

ご静聴有り難うございました