開發利用光學測量與碳循環模型高精度估算土壤中碳儲存量的技術

與傳統技術的比較

三菱電機株式會社開發了一種技術，通過將圖像分析和光學測量技術與由植物的「根生物量模型（*1）」和微生物的「有機物分解模型（*2）」組成的碳循環模型相結合，從而高精度地估算農田土壤中的碳儲存量。本技術無需進行大規模的土壤採集和使用化學方法進行土壤分析，這些是掌握土壤中碳量變動所必需的，從而實現了廣域土壤監測的高效化和低成本化。這將有助於評估源自農田的碳儲存量，該評估可對應預計於2026年度以後正式運行的GX-ETS（*3），同時為提高農業生產力和減少溫室氣體做出貢獻。

為實現政府提出的2050年碳中和目標，隨著綠色轉型（GX）推進政策以及企業和地方政府的排放量削減計劃等措施的加速，農田土壤作為碳的儲存庫正受到關注。農田土壤的碳儲存不僅能減少溫室氣體，還能提高土壤的保水性和肥沃度，改善農作物的生長環境。然而，土壤中的碳量受微生物分解有機物的速度和農作物根部生長量等難以直接觀測的生物化學過程的巨大影響，因此，掌握其情況需要大規模的土壤採集和化學分析。

本公司此次確立了一種技術，通過將從空中拍攝的遙感圖像和在地面上取得的光學測量數據輸入到顯示農作物根部生長和土壤代謝的模擬模型中，從而動態地再現土壤中的碳循環。此外，在北海道豐富町的初期實證實驗中，我們確認了本技術與傳統方法相比，不僅大幅提高了精度，還能以低成本評估大範圍的碳儲存量。本技術將提供可作為第三方驗證的客觀證據的數據，以應對GX-ETS所需的MRV（監測、報告、驗證），並支援各種報告書的製作。今後，我們將在國內外的多樣化農田中推進追加實證，為提高農業生產力和減少溫室氣體做出貢獻。

開發的特點

1．通過土壤的光學測量，實現初期碳量測量工時的削減和低成本化

・通過在農地的特定地點進行高精度的地面光譜測量（*4）（光學測量），無需進行土壤採集和對採集土壤的分析工程，確立了廉價且在短時間內測量初期碳量（*5）的方法。

2．通過整合「根生物量模型」和「有機物分解模型」的「碳循環模型」，提高土壤中碳增減量估算的精度

・開發了「根生物量模型」，該模型基於從空中拍攝的廣域圖像獲得的地表數據（如植被指數和水分量），估算地面下看不到的根的數量。這有助於評估作物通過光合作用吸收的碳中，儲存在根部的量。此外，還能從根部生長分佈的不均勻性中，掌握整個農田農作物生長的差異（作生成長不均）。

・構建了「有機物分解模型」，該模型與氣象條件、土壤溫度、含水率等土壤環境數據聯動，模擬微生物分解有機物並釋放CO2的過程。

・通過整合「流入（根）」和「流出（分解）」模型的「碳循環模型」，高精度地估算積累在土壤中的碳的淨增減量。此外，通過使用地面光譜測量的結果來校正廣域圖像分析的預測值，提高了整個碳循環模型的精度，實現了廣域土壤監測的短時間和低成本。

3．通過提供可靠的MRV流程，支援各種報告書的製作和農田管理

・展望預計於2026年度以後正式運行的GX-ETS所需的MRV（監測、報告、驗證），輸出可作為第三方驗證的客觀證據的數據。支援包括供應鏈排放在內的各種報告書的製作。

・將免耕栽培和堆肥投入等農田管理方法對有機物分解和根部形成的影響予以數值化。這有助於提供有效脫碳農業的指引並加速實踐，為提高生產力做出貢獻。

今後的計劃與未來展望

我們自2024年度起在北海道豐富町持續進行實證試驗，預計在2027年3月前完成測量與評估。為提供基於本技術的「土壤碳監測服務」，我們將推進更高精度測量技術的開發，未來將努力通過將本模型適應於國內外的多樣化土壤和植被，以實現自然資本價值的最大化。此外，我們旨在通過提供可靠的碳數據，為實現碳中和社會做出貢it獻。

關於三菱電機集團

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