BRIS 土壌においてTR-9稲品種の成長と収量に及ぼす適切な組み合わせのNPK 肥料と鶏糞肥料の施肥効果

イネは世界的に栽培される主要作物であり、マレーシアの食料安全保障にとって戦略的に重要である。同国では、稲作の栽培と生産が引き続き国として重要な位置を占めている。しかし近年、従来の水田が他用途へ転用されたり放棄されたりする例が増え、コメ生産に利用できる面積が縮小していることから、限界土壌（marginal soils）への栽培拡大に関心が向けられている。そうした土壌の一つが、Beach Ridges Interspersed with Swales（BRIS）土壌であり、マレーシアでは多くの人々が生計をこの土壌に依存している。BRIS土壌は砂分が>90%で、保水性が低く、養分および有機物含量も低いことが特徴で、これらが総合的に作物の生育を制約する。本論文は、肥沃度の制約を解消できればBRIS土壌はイネ栽培に適する可能性があると位置づける。そこで本研究は、無機肥料（NPK）と有機資材（鶏ふん）を異なる施用量で組み合わせることで、TR-9水稲品種の生育と収量が改善するか、またBRIS土壌の主要な化学性が改善するかを評価することを目的とした。

測定されたイネの栄養成長形質および収量構成要素全体にわたり、NPK施用量の主効果に統計的有意差はなく、NPK×鶏ふんの交互作用も有意ではないと報告されている。一方で、鶏ふん施用量はイネの生育および収量関連パラメータに有意な影響を与えた。NPKについては統計的に有意ではないものの、形質によって各施用量で観察された最高値が異なった。具体的には、60:30:30 kg ha-1は有効分げつ率（71.62%）と1000粒重（24.73 g）が最も高く、100:60:60 kg ha-1は草丈（120.44 cm）、分げつ数（42）、稈長（82.37 cm）、穂数（32）、登熟粒（filled grains）（74.60%）、外挿収量（extrapolated yield）（9.16 tons ha-1）、乾物重（418.63 g）が最も高く、150:90:90 kg ha-1は穂長（24.57 cm）が最も高かった。鶏ふんについては、20 t ha-1で草丈（127.75 cm）、稈長（85.58 cm）、登熟粒（83.73%）、1000粒重（25.81 g）、外挿収量（11.16 tons ha-1）、乾物重（464.44 g）が最も高く、40 t ha-1で分げつ数（45）、有効分げつ（79.37%）、穂数（39）が最も高かった。60 t ha-1では穂長（25.95 cm）が最も高かった。土壌化学性では交互作用効果は認められなかった。鶏ふんは土壌pH、全N、交換性K（exchangeable K）に有意な影響を及ぼし、NPKと鶏ふんの両方が可給態P（available P）と陽イオン交換容量（cation exchange capacity, CEC）に有意な影響を与えた。一方、土壌有機物（soil organic matter）はいずれの要因によっても有意な影響を受けなかった。著者らは、高施用量のNPKと鶏ふんの施用後にBRIS土壌特性が全体として改善したと報告しており、具体的にはpHが7.20から4.86–5.91へ低下、土壌有機物が1.83%から2.95–3.57%へ増加、CECが3.50 cmol(+)/kg soilから16.19–19.00 cmol(+)/kg soilへ増加、全Nが0.06%から0.13–0.25%へ増加、可給態Pが0.097 ppmから7.41–22.53 ppmへ増加、交換性Kが44.40 ppmから16.74–59.01 ppmへ変化したとしている。

実験は、マレーシアのサンダカンにあるUniversiti Malaysia Sabah（UMS）持続可能農学部（Faculty of Sustainable Agriculture, FSA）のネットハウスで、2014年4月15日から2014年10月15日まで実施された。処理は完全無作為化計画で反復3回とし、2要因（NPK 3水準と鶏ふん3水準）を組み合わせた。NPKは60:30:30、100:60:60、150:90:90 kg ha-1の3水準、鶏ふんは20、40、60 t ha-1の3水準である。直径30 cmの素焼き鉢（clay pots）を27個用い、各鉢にTR-9水稲苗2本を株間20 cmで移植し、倒伏や転倒を防ぐため竹支柱で支持した。無機肥料は、Nに尿素（urea）、PにTriple Super Phosphate、KにMuriate of Potashを用い、基肥（移植3日前）、分げつ最盛期（active tillering）の追肥、穂首分化期（panicle initiation）の追肥として3回に分施した。鶏ふんは2回に分施し、基肥として移植の少なくとも2週間前（分解を促すため）に施用し、最大分げつ期（maximum tillering）に追肥した。植物の測定は、栄養成長（草丈、分げつ数、稈長、有効分げつ率）と収量構成要素（穂数、穂長、登熟粒および不稔粒（empty grain）割合、1000粒重、外挿収量（tons ha-1）、乾物重）を対象とした。土壌分析は、全N、可給態P、交換性K、pH、有機物、CECを含めた。データ解析は二元配置分散分析（two-way ANOVA）で行い、処理平均の比較にはP<0.05でTukey検定を用いた。

著者らは、鶏ふんをNPK肥料と組み合わせることでBRIS土壌の肥沃度とイネ収量を改善できると結論づけ、収量改善に適した組合せとして、100:60:60 kg ha-1のNPKに20 t ha-1の鶏ふんを混和することを推奨している。著者らの解釈では、本研究条件下において、鶏ふんはイネの生育および収量構成要素に対してより一貫して有意な影響を示した一方、NPK施用量とNPK×鶏ふんの交互作用は、測定された植物形質および収量構成要素では有意ではなかった。土壌特性については、改良資材の施用によりBRIS土壌の化学性が大きく変化し得ること、特に可給態リンとCECが増加し、pHが変化することが示され、初期値に比べて全窒素と有機物が増加することも示唆された。本論文は、この推奨される併用施肥戦略を、農業的・社会経済的に重要なものとして位置づけている。すなわち、著者らが高価で長期的には土壌に有害となり得ると述べる化学肥料単独への依存を減らしつつ、地域で入手しやすく安価な投入材である鶏ふんを活用することで、しばしば放棄される限界的なBRIS土壌でイネ栽培を試みる小規模農家を支援し得るとしている。

本論文には独立した「将来課題」セクションはないが、考察と推奨から、BRIS土壌でのイネ生産を維持するために有機質—無機質の併用施肥を適用することが、実践上の次のステップとして示唆されている。提示された推奨（100:60:60 kg ha-1のNPKと20 t ha-1の鶏ふん）は、圃場での導入（on-farm adoption）および、限界土壌を管理する小規模農家に関連する条件下での追加評価の方向性を示すものでもある。著者らはまた、BRIS土壌を生産的にする前提条件として土壌肥沃度の改善を強調しており、今後の取り組みは、CECの増加を通じて養分保持能力を高め、養分の利用可能性を高める施肥—ふん尿戦略に焦点を当てるべきだと含意している。同時に、過剰施肥に伴う不利益な影響の管理も求められる（例えば、議論では高い窒素供給が、湛水条件下での毒性、害虫の誘引、潜在的な減収といった問題と結び付けられている）。将来の評価では、観察された土壌化学性の変化と収量反応が、季節や施用量をまたいでも維持されるかを確認する必要があるだろうという点が、本論文の限界地で作物を持続させるという強調と整合する形で示されている。

イネは世界中で作られている大切な作物で、マレーシアでも食料を安定して確保するために重要です。しかし最近は、水田が別の用途に使われたり、放置されたりして、コメを作れる土地が減っています。そこで、条件が悪くても作物を育てられる土地にも稲作を広げようという考えが出てきました。
その代表例がBRIS土壌(砂が9割以上で、水や肥料成分を保持しにくいマレーシアの代表的な痩せた土です。改良できれば作物生産に使えるため、多くの人の生活にも関わります。)です。BRIS土壌は砂がとても多く、水や養分をためにくいうえ、有機物(動植物由来の分解される成分で、土の団結や養分の保持に関係します。土を良い状態に保つために重要です。)も少ないため、作物が育ちにくい土です。ただし、土の栄養状態を改善できれば、イネ栽培に使える可能性があります。
この研究では、化学肥料のNPK(植物の成長に重要な3つの栄養素である窒素NとリンPとカリウムKをまとめた呼び方です。化学肥料として与えられ、成長や収量に影響します。)と、有機肥料の鶏ふん(鶏のふんを肥料として使ったものです。土に有機物や養分を補い、土の状態を良くするのに役立ちます。)を量を変えて組み合わせ、TR-9という水稲品種の生育と収量が良くなるか、さらにBRIS土壌の性質が改善するかを調べました。

イネの成長や収量に関する多くの項目について、NPK(植物の成長に重要な3つの栄養素である窒素NとリンPとカリウムKをまとめた呼び方です。化学肥料として与えられ、成長や収量に影響します。)の量の違いだけでは「はっきりした差」が確認されず、NPKと鶏ふん(鶏のふんを肥料として使ったものです。土に有機物や養分を補い、土の状態を良くするのに役立ちます。)を組み合わせたことによる特別な相乗効果も確認されませんでした。
一方で、鶏ふんの量はイネの生育や収量に関わる項目に、はっきりした影響を与えました。

NPKでは、項目ごとに最高値が出た施用量が異なりました。たとえば、60:30:30では有効分げつ率(増えた分げつのうち、実際に穂をつけて収穫に役立つ割合です。収量を考えるうえで大切な指標です。)や1000粒重(米粒1000個の重さで、粒の充実度を表す指標です。収量や品質の比較に使われます。)が高く、100:60:60では草丈や分げつ(イネの株元から新しい茎が増えることです。分げつが多いと穂の数が増えやすく、収量に関わります。)数、穂(イネの粒がつく部分です。穂の数や長さは収量に直結しやすいです。)数、登熟粒(中身がしっかり詰まって収穫できる粒のことです。割合が高いほど収量や品質が良くなりやすいです。)の割合、推定収量などが高く、150:90:90では穂長が最も高くなりました。
鶏ふんでは、20 t ha-1で草丈、稈長、登熟粒の割合、1000粒重、推定収量、乾物重(水分を除いた植物体の重さで、どれだけ物質を作れたかを表します。生育の良し悪しの判断材料になります。)が最も高く、40 t ha-1で分げつ数、有効分げつ率、穂数が最も高く、60 t ha-1で穂長が最も高くなりました。

土の性質については、NPKと鶏ふんの組み合わせによる特別な効果は見られませんでした。鶏ふんは土壌pH(土の酸性やアルカリ性の度合いです。養分の吸収しやすさや微生物の働きに関わります。)、全窒素、交換性カリウムに影響し、NPKと鶏ふんの両方が可給態リンとCEC(土が養分をつかまえておける力を示す指標です。CECが高いほど養分が流れにくく、作物が利用しやすくなります。)に影響しました。土壌有機物(動植物由来の分解される成分で、土の団結や養分の保持に関係します。土を良い状態に保つために重要です。)は、どの処理でも「はっきりした変化」は確認されませんでした。
ただし、NPKと鶏ふんを多めに入れた後、土の数値が全体として改善したことも報告されています（例：CECや全窒素、可給態リンの増加など）。

実験はマレーシアの大学の施設内（ネットハウス）で、2014年4月から10月まで行われました。
NPK(植物の成長に重要な3つの栄養素である窒素NとリンPとカリウムKをまとめた呼び方です。化学肥料として与えられ、成長や収量に影響します。)は3段階（60:30:30、100:60:60、150:90:90）、鶏ふん(鶏のふんを肥料として使ったものです。土に有機物や養分を補い、土の状態を良くするのに役立ちます。)も3段階（20、40、60 t ha-1）を組み合わせ、全部で9通りの処理を作り、それぞれ3回ずつ繰り返しました。直径30 cmの鉢を27個使い、各鉢にTR-9の苗を2本植えました。倒れないように竹の支柱で支えました。
NPKは3回に分けて与え、鶏ふんは2回に分けて与えました。調べた内容は、草丈や分げつ(イネの株元から新しい茎が増えることです。分げつが多いと穂の数が増えやすく、収量に関わります。)数などの成長の様子、穂(イネの粒がつく部分です。穂の数や長さは収量に直結しやすいです。)や粒の状態、推定収量、乾物重(水分を除いた植物体の重さで、どれだけ物質を作れたかを表します。生育の良し悪しの判断材料になります。)などです。土については、全窒素、リン、カリウム、pH、有機物(動植物由来の分解される成分で、土の団結や養分の保持に関係します。土を良い状態に保つために重要です。)、CEC(土が養分をつかまえておける力を示す指標です。CECが高いほど養分が流れにくく、作物が利用しやすくなります。)などを測定しました。結果の分析には統計的な方法（ANOVAとTukey検定）が使われました。

この研究は、BRIS土壌(砂が9割以上で、水や肥料成分を保持しにくいマレーシアの代表的な痩せた土です。改良できれば作物生産に使えるため、多くの人の生活にも関わります。)のような育ちにくい土でも、鶏ふん(鶏のふんを肥料として使ったものです。土に有機物や養分を補い、土の状態を良くするのに役立ちます。)をNPK(植物の成長に重要な3つの栄養素である窒素NとリンPとカリウムKをまとめた呼び方です。化学肥料として与えられ、成長や収量に影響します。)肥料と一緒に使うことで、土の状態とイネの収量を改善できる可能性を示しました。
特に、収量改善に向いた組み合わせとして、NPKを100:60:60 kg ha-1、鶏ふんを20 t ha-1で混ぜて使う方法が推奨されています。
また、化学肥料だけに頼るのは費用がかかり、長期的には土に悪影響が出る可能性がある一方、鶏ふんは地域で手に入りやすく安価なので、小規模農家が条件の悪い土地で稲作を続ける助けになり得るとしています。

この研究の結果は、BRIS土壌(砂が9割以上で、水や肥料成分を保持しにくいマレーシアの代表的な痩せた土です。改良できれば作物生産に使えるため、多くの人の生活にも関わります。)で稲作を続けるために、有機肥料と化学肥料を組み合わせる方法を実際の農地でも試す価値があることを示しています。今後は、今回の推奨条件が季節や環境が変わっても同じように効果が出るのかを確認する必要があります。
また、肥料を入れすぎると、湛水状態の土で悪影響が出たり、害虫が増えたりして収量が下がる可能性もあるため、過剰施肥を避ける工夫も重要になります。