成果報告書詳細
管理番号20140000000213
タイトル*平成25年度中間年報 バイオマスエネルギー技術研究開発 バイオ燃料製造の有用要素技術開発事業 ゲノム育種及び高効率林業によるバイオマス増産に関する研究開発
公開日2014/6/11
報告書年度2013 - 2013
委託先名日本製紙株式会社 国立大学法人東京農工大学農学部 国立大学法人千葉大学
プロジェクト番号P13011
部署名新エネルギー部
和文要約ブラジル北部アマパ州に当社が保有するユーカリ植林地を用い、バイオエタノールの原料に適した植林木のバイオマス増産技術を開発する。実用化時点(2020年)において2012年度実績値と比較し、実際に植林地に植栽する優良クローン木の推定バイオマス量をセルロース増加量換算で1.8以上に増加させることを目指す。これを実現するために、平成28年度末(2017年3月)までに、土台となる技術開発を終えることを目指す。具体的には、下記の3項目を実施する。
1.バイオ燃料用に適した形質に関与するDNAマーカーの獲得と育種への応用
2.土壌センシング技術を用いた大面積土壌評価システムの開発
3.地上3Dレーザースキャナによる高精度な大面積バイオマス評価システムの開発
 具体的には、DNAマーカー育種及び地上3Dレーザースキャナによる優良クローン選抜の効率化により、2017年3月までに推定セルロース増加量が1.4倍以上の優良クローン候補を3系統以上選抜する。さらに、土壌センシング技術による施業面の最適化により、2016年植栽地におけるセルロース増加量が1.3倍以上(同一クローンの比較)を目指す。両者を組み合わせ、平成28年度末(2017年3月)までにセルロース増加量が1.8以上となる技術開発を達成する(1.4×1.3=1.8)。
 この目標に向けて、平成26年度末(2015年3月)までに以下の目標に取り組む。
1.バイオ燃料用に適した形質に関与するDNAマーカーの獲得と育種への応用
・幹材積、容積重、幹のセルロース含有率等に有意に関連のあるDNAマーカーを各形質につき5個程度獲得する。また、マーカー遺伝子型から各々の形質を予測する推定式プロトタイプを開発する。
2.土壌センシング技術を用いた大面積土壌評価システムの開発
・トラクターに牽引させる構造を持って土壌の光学スペクトルを検出する機材(土壌センサー)を製作する。あらかじめ、ユーカリ植林地に最適な土壌評価項目や測定方法を選択し、システムの仕様に反映させ、土壌センサーの製作まで終える。
3.地上3Dレーザースキャナによる高精度な大面積バイオマス量評価システムの開発
・単幹木及び枝葉のバイオマス量測定を対象に、自動毎木調査プログラム及び実用的なソフトウェアを開発し、新たな評価システムを構築する。
英文要約Title: Research and Development for Increased Woody Biomass Production through Genome Breeding and High Efficiency Forestry Operations (FY2013-FY2014) FY2013Annual Report

1. Acquisition of DNA-markers relating to traits for biofuel production and its application to breeding
This research is aimed to select Eucalyptus elite clones solely for a biofuel production purpose in which the amount of accumulated cellulose per unit area becomes largest during the standard harvesting period. The DNA-marker assisted breeding technique will be developed and utilized at the stage of selecting plus trees among the seed-grown population in Eucalyptus plantations in Brazil. In this fiscal year, we carried out NIRS(near-infrared spectroscopy) calibrations to predict stem density and cellulose content with the determination coefficient 0.942 and 0.936, respectively and obtained NIR reflectance spectra of approximately 700 wood mill samples to evaluate their phenotypes. We also determined to conduct further study on several genes relating to cellulose and lignin synthesis.

2. Development of large-area soil evaluation system using a soil sensing technology
The purpose of this research is to develop a large-area soil evaluation system for Eucalyptus plantations in Brazil. In particular, it is to develop a tractor attached soil analyzing system for detecting underground Vis-NIR reflectance spectra. We are planning to estimate some soil chemical properties, soil texture and ground slope using a tractor attached soil analyzing system. In this fiscal year, we got the development cooperation of a tractor attached soil analyzing system from soil sensor manufacturer. In order to develop the prototype tractor attached soil analyzing system for Eucalyptus plantations in Brazil was performed several times specifications discussion and a final version of the specification was created. We prepared a "Soil mapping and multivariate analysis unit" to start the field experiment for the next fiscal year planned in Brazil.

3. Development of biomass volume evaluation system by terrestrial 3D laser scanner
This research is aimed to estimate biomass of branches and trunks in a wide area of Eucalyptus plantation in Brazil. During this fiscal year, Leica P20 terrestrial laser (the longer distance type) was selected to be introduced to the plantation site. The laser scanner using SICK LMS511 (the shorter distance type) was developed and used to make the algorithm and software in Japan. For the biomass estimation, the forest inventory data was collected from terrestrial laser scanner. To make the forest inventory data, tree parameters such as tree height, stem map, diameter at breast height were measured from the laser point cloud automatically. The location of stems was identified automatically and the laser data of individual stems was extracted. The extracted points were used to measure the diameter of any part of stem. Therefore, stem volume could be estimated accurately without any destructive sampling of trees.
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