K212. コメの作況指数と7~8月の平均気温の関係


著者:近藤純正・桑形恒男*・石郷岡康史**・丸山篤志*
コメの作況指数と7~8月の平均気温の関係について1970~2019年の50年間を 調べた。南九州と東海地方と東北地方および北海道の4地域とも気温が50年間 平均に比べて1℃以上低い年は不良作となり、特に東北地方と北海道では1.5℃ 以上の低温年には大凶作である。これは、古い天保時代・明治~昭和時代に おける関係とほとんど変わっていない。(完成:2020年11月25日)

農研機構 農業環境変動研究センター
**農研機構 北海道農業研究センター


本ホームページに掲載の内容は著作物である。 内容(新しい結果や方法、アイデアなど)の参考・利用 に際しては”近藤純正ホームページ”からの引用であることを明記のこと。

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更新の記録
2020年11月18日:素案の作成
2020年11月19日:備考2を追記、その他細部に加筆
2020年11月23日:「まとめ」に加筆
2020年11月25日:「はしがき」の細部を修正

    目次
        212.1 まえがき  
        212.2  凶作と災害克服の歴史(復習)
        212.3  資料と解析
        212.4 作況指数と夏の平均気温の関係
      南九州
      東海地方
      東北地方
      北海道
        まとめ
        文献     


212.1 まえがき

気候変化によって生じる熱中症など健康障害や農作物の高温・低温障害の予測 を行う準備研究として、前報では平均気温と日最高・最低気温の上昇率が季節 によって違うかどうかについて調べた(「K210.温暖化 の気温上昇率は季節により違うか?(平均気温)」「K211.日最高・最低気温の昇温率は季節により違うか?」 )。

その結果、日最高・最低気温の長期的な昇温率は田舎と都市で大きく違い、 田舎では単純だが都市では複雑なことがわかった。農産物の主な産地である 田舎では日最高・最低気温の昇温率は季節によらずほぼ同じある。すなわち、 全体として気温の基準レベルは自然昇温率(地球温暖化)とともに上昇しながら、 日最高・最低気温の季節変化は昔とほとんど同じ形のままである。

こうした準備研究ができたので、畑作物の低温障害およびコメの作況指数や 高温・低温障害と気温との関係を調べることにした。課題として、次の内容がある。

(1)コメの収量(作況指数)と夏の平均気温の関係。
(2)春先の霜や低温により果樹を含む農作物の低温障害がある。北海道では 5月~6月に発生する。
(3)コメの出穂・開花期や登塾期の高温による高温障害がある。出穂・開花期の 高温障害は異常高温(日中の温度が35℃以上)による受精障害の発生が収量低下を 引き起こし、登塾期の高温障害は平均的な高温や日照不足による白未熟粒の発生が 品質低下を引き起こす。 今後温暖化が進めば、高温障害の発生頻度が高くなる可能性 があり、コメ品質に対する気候影響についての研究も行われるようになった (西森ほか、2020)。

本研究では(1)について調べる。コメは日本の主要農産物であり、昔は大凶作 で餓死者が多く発生し、その原因となる災害の克服と収量の増産に力が注がれ てきた。


212.2 凶作と災害克服の歴史(復習)

関ヶ原の戦(1600年)以前、戦乱の時代には、凶作の原因は干ばつが大部分で、 次いで洪水があり、現在の途上国と同じ状況にあった。平和な時代となった幕藩 体制下において、各藩は自国の安全と発展のために河川の改修、灌漑、森林保護、 新田開発によって、干ばつと洪水は時代とともに克服されていった。広範囲の 干ばつと洪水を克服するのに、300年間にわたる先達の努力があったのである。 「日照りに不作なし」の諺は、いまから約180年前より後の事実をほぼ正しく 表現している。しかし冷害だけは残っている(近藤、2000「地表面に近い大気 の科学」の9章)。

こうした日本の歴史について、内戦と飢餓に苦しむ途上国の人々に知ってもらう には、アメリカの気象学会誌に掲載すれば目にする機会があると考えた。 その当時、ちょうどClimate の創刊が予告されており、それに投稿した (Kondo, 1988)。

1732年の享保大飢饉は虫害によるもので、とくに西日本でひどく、約97万人が 餓死している。当時の人口は現在の約4分の1であったことを考えると、すさま じい飢饉であった。

天保時代の天候は仙台・伊達藩の一門、2万3千石の涌谷城主伊達安芸の家臣で あった花井安列による私的な天候日記から推定した(近藤、1987;Kondo, 1988)。 涌谷は日本最古の産金の地として知られていたところである。 花井の記録では、例えば寒暖については、「冷気」「寒い日」 「寒くて袷や綿入れを着る」、「大暑」「暑甚敷」 と、デジタル的表現で記されており、これをもとに天候の推定ができたのである。 また、天保6(1835)年4月1日付けに、「此節毎朝、日出赤く、毎朝のように霜が 白くなる」とある。この前後の天候状況から、この朝焼けは雲などの微水滴に よるものではないと判断される。実は、その約2か月前の1月20日に中米ニカラグア のコセグイナ火山が大噴火している。花井はこの大噴火の事実を知らなかった はずだが、噴煙でできた連日の朝焼けを異常と感じたであろう。見事な観察が 忠実に記録されている(近藤、1987;Kondo, 1988)。

コメの収量について藩の公式記録は幕府にも分かり都合がわるいのか、当時の 民間人によって書かれた古文書から読みとれる社会状況・天候・コメ収量と 矛盾する部分もあり、改ざんデータだと疑う部分があり利用できない。それゆえ、 郁右衛門の日記によるコメの収量を利用した。宮城県立図書館には、多くの 古文書を集めた棚群があった。180年前の古文書の内容は完全には解読でき ないが、30回も読めばよくわかるようになる。不明な内容は学芸員から教えて もらった。例えば「屋形様」の行動は記述から分かるが誰のことが分からない ので尋ねると、藩主・殿様のことであった。


備考1 一石(こく)は、ひとり当たりの年間コメ消費量
容積の単位1石=10斗=100升=1000合はほぼ150kgに相当する。昔の成人ひとり 当たりの年間コメ消費量は150kgであった。最近のコメの消費量は約54kg と 言われている。

水田の面積1反(たん)(≒10a)はコメ1石の収穫を得る面積であり、昔は 諸産物の生産高を石で表していた。藩の石高は当時の人口の目安になる。 例えば、仙台城に藩庁を置いた伊達64万石は当時のおおよその人口である。 現在の宮城県の人口は約230万人である(ただし、昔の伊達藩の範囲と少し 異なる)。



コメの単収(面積10a 当たりの収量 kg)は江戸時代から明治初期にかけては 150kg前後であった。明治15(1882)年から全国の収量統計が開始され、 単収は増加の一途をたどることになる。もともとコメは南の作物であり、 大正時代末の1925年までの九州地方の単収は東北地方のそれを約20%上回って いたが、昭和30(1955)年以後でこの関係は逆転している(近藤、1987)。

昭和30(1955)年の全国平均の単収は330kg/10a であり、2000年ころまで増加 してきたが、それ以後の2000年代に入ってからは、ほぼ一定の520kg/10a 前後が 続いている。

昭和初期の冷夏による凶作群(昭和6、9、16、20年)を除けば、大冷害の多くは 世界的な大規模火山噴火の直後に起きている。元禄、宝暦、天明、天保、 明治初期、明治末期、最近(1980~1993年)の凶作群がある。天保大飢饉の 天保7(1836年)の大凶作では、仙台藩では人口の約4分の1が餓死した。 明治時代以後には全国的な食料供給の体制となり大量餓死はなくなった。

明治38(1905)年ころの東北6県のコメの平年収量は105万トン、金額に換算 して7,600万円であった。当時の日本全体の国税収入が2億5千万円であったから、 国税収入の30%に相当する。1980年代のコメの平年収量は300万トン、国税収入 に対して3%となった(近藤、1987)。

昭和20(1945)年の凶作から昭和54(1979)年までの34年間、大冷害が起きる 冷夏が一度もなかったのである。農業技術の進歩のほかに、気候がよかった こともあってコメの生産が上がり、これが経済状態をよくしたと考える。 育苗に温室を利用し、稲の生育期間を多くしたことや、化学肥料をつくるよう になったこともある。経済成長の時代は気候のよい豊作の時代でもあった。

大冷害の年からしばらく経つと、高価に売れる品質に重点が置かれるように なる。さらに最近では、地球温暖化が進むことで高温障害に注意が向くよう になっているが、数十年ごとに繰り返されてきた冷夏による大凶作を忘れては ならない。

図212.1は石巻における「米作期の夏の気温偏差」と宮城県のコメの作況指数 との関係である。米作期の夏の気温とは6月16日から9月15日までの3か月間の 平均気温であり、平年値21.2℃(1888~1955年の平均気温)からの偏差である。

作況指数が80以下は大凶作であり、これまでの例では前述のとおり凶作年が 集中する凶作頻発時代があった。

作況指数、天保
図212.1 石巻における「米作期の夏の気温偏差」と宮城県の作況指数の関係、 +印は天保時代。横軸(第1横軸)は6月16日~9月15日の気温偏差。一番下の 第2横軸は6~8月の平均気温であり、第1と第2横軸は期間が異なる (近藤 2000 の図9.1;「身近な気象」の 「3.気候変動と人々の暮らし-歴史に学ぶ」の図3.4に同じ)。


212.3 資料と解析

全国地帯別のコメの作況指数
農林水産省統計部による「水稲収穫量調査に用いる作柄表示地帯一覧表」と 「作柄地帯別作況指数(普通作)」から1970~2019年(50年間)の作況指数の データを整理し利用する。地帯は各都道府県を例えば東京都は1、宮城県は4、 新潟県は7、北海道は13の地帯に分けたものである。

作物統計
農林水産省統計部による「長期累年統計表一覧」の「作物統計」「Excel: e-Stat」 の各都道府県別の水稲作付面積・10a当たり収量・作況指数などの統計値を利用する (図212.5に利用した)。

「作物統計」は下記にリンクして見ることができる。 「長期累年」「作物統計(普通作物・飼料作物・工芸農作物)[Excel: e-Stat]

作況指数と単純平均作況指数
作況指数は、当該年度の面積10a 当たりの収量の平年収量に対する割合(%) であり、作況指数100は平年作である。通常、106以上は良、105~102は「やや良」、 101~99は平年並み、98~95がやや不良、94~91は不良、90以下は著しい不良と されている。

80以下は大凶作であり、社会的な混乱が生じる。”平成の米騒動”は1993年の大冷夏 によるもので、全国の作況指数は74となり、備蓄米を放出してもコメ不足となり、 小売店の店頭からコメがなくなるという混乱が生じた。

各地帯あるいは各県の作況指数について、作付面積を考慮せずに単純に平均した 単純平均作況指数を用いる。これは、各地帯あるいは各県の作付面積に大きな 違いがなければ、結果に大きな違いは生じない。また、後掲の図212.5で示す ように、北海道の米作の主要地帯は13地帯中の南空知・北空知・上川の3地帯 に偏っているが、全地帯の単純平均作況指数と作況指数は非常に高い相関関係 にある。それゆえ、全体の傾向を見るのに単純平均作況指数を用いてもよいと 考える。

調査地域
南九州3県(熊本県、宮崎県、鹿児島県)、東海地方3県(静岡県、愛知県、 三重県)、東北地方3県(青森県、岩手県、宮城県)、および北海道の4地域を 対象とする。

解析の期間
作況指数と気温の関係は1970~2019年の50年間について調べる。

気温
都市化の影響がほとんどゼロに近い観測所は限られるので、本論では比較的に 影響の小さい観測所(特別地域観測所:旧測候所)で観測された7~8月平均気温 を用いる。

各地域の気温として、
南九州は人吉、牛深、油津、延岡、阿久根、枕崎、屋久島の7観測所平均の観測値、
東海地方は石廊崎、四日市、潮岬の3観測所平均の観測値、
東北地方はむつ、八戸、宮古、大船渡、石巻の5観測所平均の観測値、
北海道は寿都、室蘭、網走、根室、浦河、旭川、岩見沢、帯広の8観測所平均の観測値、
を用いる。

これら観測所の7月~8月の50年間(1970~2019年)の平均気温と昇温率は次の通 りである。

南九州・・・・・26.88℃、0.022℃/y
東海地方・・・・25.78℃、0.021℃/y
東北地方・・・・21.63℃、0.020℃/y
北海道・・・・・19.21℃、0.020℃/y

昇温率は日本平均の自然昇温率(都市化の影響を除いた年平均気温の昇温率 =地球温暖化量)0.022℃/yに近い値である( 「K211.日最高・最低気温の長期昇温率は季節により違うか?」の図211.3)。


備考2:本解析では、北海道を除くと他の地域は狭い範囲であり年々の気温 として都市化の影響を除いたデータセット KON2020(「K203.日本の地球温暖化量、再評価2020」) を利用しなかった。理由1として、KON2020は全国34の少数地点についての値であり 狭い地域では地点数が限られるからである。例えば南九州では枕崎と屋久島の2 地点になる。理由2として、図212.2~図212.4, 図212.6の横軸に大きな影響を 及ぼさないからである。




212.4 作況指数と夏の平均気温の関係

大冷害を受けにくい代表地域として南九州と東海地方、大冷害を受けやすい代表と して東北地方と北海道の4地域を対象とする。

南九州
熊本県、宮崎県、鹿児島県の3県について調べる。気温は人吉、牛深、油津、延岡、 阿久根、枕崎、屋久島の7観測所平均の観測値を用いる。

図212.2は3県の単純平均作況指数と7~8月の平均気温の関係である。南九州では 米作にとって大冷夏の影響は後掲の東北地方や北海道と比べて小さく、1993年の 大冷夏年の作況指数は77である。1993年はフィリピンのピナツボ噴火 (1991年6月15日)の後に起きた冷夏年である。

高温年におけるコメの品質低下はあったのかも知れないが、収量には明確に現れ ていない。

作況指数、南九州
図212.2 南九州(熊本県、宮崎県、鹿児島県)3県の単純平均作況指数と 7~8月の平均気温の関係(1970~2019年)。赤破線の横軸は1970~2019年の 50年間平均気温である。


東海地方
静岡県、愛知県、三重県の3県について調べる。気温は石廊崎、四日市、潮岬の 3観測所平均の観測値を用いる。

図212.3は3県の単純平均作況指数と7~8月の平均気温の関係である。もっとも 左側のプロット(23.58℃、作況指数94)は東北地方と北海道で大凶作となった 1993年であるが東海地方では大凶作にはなっていない。また、高温による収量 低下は明らかには見えていない。

作況指数、東海
図212.3 東海地方(静岡県、愛知県、三重県)3県の単純平均作況指数と 7~8月の平均気温の関係(1970~2019年)。赤破線の横軸は1970~2019年の 50年間平均気温である。


東北地方
大冷害を受けやすい太平洋側の青森県、岩手県、宮城県の3県について調べる。 気温はむつ、八戸、宮古、大船渡、石巻の5観測所平均の観測値を用いる。

図212.4は3県の単純平均作況指数と7~8月の平均気温の関係である。大凶作の 1993年はプロット(18.47℃、25)、1980年はプロット(18.37℃、48)、 2003年はプロット(18.80℃、59)である。全体の傾向は天保の飢饉など含む 図212.1によく似ている。

全体の傾向を表す黒破線から大きく外れたプロット(21.6℃、72)は1981年である。 この7~8月の平均気温は50年間の平均気温と等しいので、7~8月の低温が原因で はない大凶作である。谷口(1982)によれば、5~6月の低温が主因であり、 それに登熟期の低温と台風害が重なって起きた複合被害とされている。

作況指数、東北
図212.4 東北地方(青森県、岩手県、宮城県)3県の単純平均作況指数と 7~8月の平均気温の関係(1970~2019年)。赤破線の横軸は1970~2019年の 50年間平均気温である。


北海道
北海道全域とコメの主要産地である南空知・北空知・上川の3地帯について調べる。 北海道は他の地域と異なり、主要産地以外の地帯では作付面積が少ない。 しかし、単純平均作況指数は北海道全域を代表できることを確認して おこう。

図212.5は各地帯の作付面積を考慮した作況指数(縦軸)と単純平均作況指数 (横軸)の関係である。両者は高い相関関係にあることから、単純平均を用いて もよいことがわかる。

単純平均と作況指数
図212.5 北海道全地帯の単純平均作況指数と作況指数の関係(1969~2012年)。


図212.6は北海道の作況指数と7~8月の平均気温の関係である。上図は北海道 全地帯の単純平均作況指数と気温の関係、下図は主要産地の南空知・北空知・ 上川の3地帯の単純平均作況指数と気温の関係である。

図に注目すると、これまでに見てきた南九州、東海地方、東北地方と比べて作況 指数のバラツキが大きい。そこで各年について調べてみると、1970年代の作況 指数にバラツキが大きいことがわかったので、記号分けすると、1981年以後では、 これまでに調べてきた他地域とほぼ同等のバラツキとなった。

上図では、1993年のプロット(17.18℃、24)と2003年のプロット(16.96℃、55) は作況指数60以下の大凶作である。下図では、1993年のプロット(19.0℃、48) と2003年のプロット(18.65℃、78)は作況指数80以下の大凶作である。

作況指数、北海道
図212.6 北海道の単純平均作況指数と7~8月の平均気温の関係(1970~2019年)。 赤破線の横軸は1970~2019年の50年間平均気温である。
 上:北海道全地帯、気温は全域の8観測所
 下:南空知・北空知・上川の3地帯、気温は旭川と岩見沢



なお、1970~2019年の50年間における7~8月平均気温の変動幅(最も高温年の 気温と最も低温年の気温との差)は次の通りで、北海道と東北地方で大きい。
北海道・・・・・4.5℃
東北地方・・・・5.7℃
東海地方・・・・3.8℃
南九州・・・・・2.7℃

また、年平気温の約11年周期変動と数十年ごとに起きる気温ジャンプの大きさも 高緯度ほど大きい(「K173.日本の地球温暖化量、再評価 2018」の図173.4と図173.11)。


まとめ

コメの作況指数と7~8月の平均気温の関係について、南九州と東海地方と東北地方 および北海道の4地域を対象として、1970~2019年の50年間を調べた。4地域とも 気温が50年間平均に比べて1℃以上低い年は不良作となり、特に東北地方と北海道 では1.5℃以上の低温年には大凶作となり、古い天保時代・明治~昭和時代の関係 とほぼ一致している。

今回の解析では、作況指数と7~8月の平均気温の関係についてまとめたが、作況 指数はコメの品種その他の気象要素などにも依存する。

最近、温暖化が進みコメの高温障害(品質低下)が起き始めているが、本解析では 収量の減少までは現れていない。しかし、温暖化が一層進むと、収量低下が 起きる可能性がある。その場合は、これまでに行われてきたように品種改良などの 努力が行われる。


文 献

近藤純正、1987:身近な気象の科学-熱エネルギ-の流れ-.東京大学出版会、 pp.189.

近藤純正、2000:地表面に近い大気の科学ー理解と応用.東京大学出版会、 pp.324.

Kondo, J., 1988: Volcanic eruptions, cool summers, and fanminins in the Northeastern Part of Japan. J. Climate, 1, 775-788.

西森基樹・石郷岡康史・若月ひとみ・桑形恒男・長谷川利拡・吉田ひろえ・ 滝本貴弘・近藤始彦、2020:作況基準筆データを用いた近年の日本のコメ品質 に対する気候影響の統計解析.生物と気象、20、1-8.

谷口利策、1982:東北地方における昭和56年冷害の特徴.農業気象、38, 183-188.



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