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イネ単作が主流である水田に、環境負荷の低減と系の複雑化を目的として、水面被覆植物を導入した共存生態系を提案した。本研究では施肥量同一の水田において、水面被覆植物の栽植密度を変化させた際の共存生態系の応答を、生育量、群落構造、収量の面から調査した。
水面被覆植物のモデルにはホテイアオイを供試した。イネの栽植密度を22.2株/m^2に統一し、ホテイアオイを22.2、16.7、11.1、5.6、0株/m^2に植栽した区に加え、ホテイアオイのみを11.1株/m^2に植栽した区の計6試験区を3反復の乱塊法で実施した。
ホテイアオイの栽植密度の増加に伴い、イネの籾収量は減少したが、共存生態系全体の炭素固定量は増加した。その回帰直線の傾きは、籾収量、炭素固定量ともにホテイアオイ密度11.1株/m^2を境に変化した。イネ籾収量の減少は、m^2当たり穂数と一穂穎花数の減少に起因していた。また、ホテイアオイの栽植密度の増加に伴い、イネの炭素固定量は減少するもののホテイアオイの炭素固定量が増加したため、共存生態系全体では炭素固定量が増加した。さらに籾の窒素含有率はホテイアオイの栽植密度の増加に伴って減少したが、これは窒素の吸収量と光合成産物の転流量の減少が原因であると考えられた。イネのLAIは、移植後6週目からホテイアオイの密度による差が見られた。さらに、群落内の相対照度においても、ホテイアオイの栽植密度による差が見られ、群落内の光環境の違いが示唆された。
以上の結果より、ホテイアオイの栽植密度の増加は、資源競合を激化させ、イネの収量を減少させた反面、系全体の炭素固定量を増加させた。さらに本実験の条件下におけるホテイアオイの最適栽植密度は11.1株/m^2付近にあるものと推測された。
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