研究課題
本研究では、近代農業の諸問題を克服するために、「ミニマム・ロスの農業」を構築する。ミニマム・ロスとは、1）下層土からの溶存成分の流出、2）土壌表層からのガス成分としての放出、3）土壌侵食を通した土壌粒子・有機物の物理的除去、を最小にすることである。具体的には、生態学や地域研究（農耕技術論）の手法を大胆に取り込んだ上で、ミニマム・ロスの文脈で規範となり得る自然生態系、および比較的長期間にわたって持続性を担保されてきた伝統的農耕における生態学的・農耕技術的プロセスを広く探索・解明し、これらを近代農業の文脈で適用可能な技術要素として再構築した上で提示する。令和元年度における課題毎の成果は以下の通りである。1) 生態系の資源獲得戦略から見た植物／微生物共生成立過程と窒素フラックス規定要因の解明：ベトナム中南部高地のOxisols, Ultisols、マレーシア半島部中部のOxisols, Ultisolsにおいて、物質動態のモニタリングを継続中である。2）植物／微生物共生等によるエネルギー変換・生化学反応の解明：令和元年度には、ベトナム中部のOxisols, Ultisols土壌を素材に、基質添加に対する微生物応答に基づいて生態系における窒素制限・リン制限を検討した。3) 在来作物品種の養分要求特性の解明：タンザニア北部の伝統的バナナ栽培、日本の水稲耕作の解析を継続中である。4) 水収支等水文過程の詳細実測および在来農耕における降雨特性・土壌特性に対する適応としての異なる表土管理の評価：ベトナム中部、ラオス北部、タンザニア、カメルーンのデータを併せて解析中である。5) 在来農耕／多品種同時栽培の再評価：特にタンザニアのバナナ混植栽培について、土壌の違いに着目し、有機物施用の効果と物質動態の把握を中心とした試験結果をとりまとめた。
2: おおむね順調に進展している
課題１についてはすでに多くの有望な結果を得ており、現在段階２のプロセス群の整理に入っている。特にオキシソルとアルティソルにおいて、異なる養分獲得戦略が微生物あるいは微生物／植物共生系によって選ばれているかもしれないという仮説に関しては、今後本研究チームが得意とする土壌鉱物・化学的アプローチ（アルミニウムとリン酸の反応、室内実験系における窒素動態の詳細解析など）による検証作業を通して、格段の進展が見込まれる。また土壌水の挙動に関する課題４においても、過去に蓄積してきたタンザニア（アルフィソル）、カメルーン（オキシソル、アルティソル）に加えて、本研究ではラオス、ベトナムのアルティソルにおいてデータを得た。ここで再度、オキシソルとアルティソルの違いという観点が出てきたが、これについては鉱物組成－有機物の介在－土壌構造の発達の連環から、より詳細な解析をコントロール下の条件によって行いたい。課題１の根拠説明としての課題２は、現在蓄積したデータを解析している段階である。2019年度後半より、特に異なる条件下における課題１のモデル実験を、特に窒素に関して集中的に開始した。在来農業に関わる課題３・５については、タンザニア北部の在来のバナナ複合栽培（アンディソル）に関して、まとまった分析結果を得ている。今後タンザニア北西部（アルティソル）におけるデータを補強するとともに、東南アジア、日本におけるデータを集積したい。すでに、2019年度後半より京都府において試験を開始した。研究調書に記した研究の概要図において、段階１のプロセス解明は研究全体の70％くらいまでを占めるが、研究３年目が終了する現段階での到達度は、以上述べたように、おおむね「当初の目標に向けて順調に研究が進展しており、予定どおりの成果が見込まれる」と評価できる。
課題１：生態系の資源獲得戦略（対窒素・リン）から見た植物/微生物共生成立過程と窒素フラックス規定要因の解明。課題１－1)で得られた窒素動態全体像の把握／環境負荷発生閾値の実測を、日本の農耕地において試みる。また現在進行中のオキシソルとアルティソルにおける物質動態の実測を継続し、特に窒素資源利用に関する統合的な結論を導きたい。課題２：植物/微生物共生等によるエネルギー変換・生化学反応の解明。以下の観点から整理する。1) ブナ科などの外生菌根(ECM)性樹種およびスギやヒノキなどアーバスキュラー菌根(AM)性樹種と共生微生物の関係という観点から、そのエネルギー変換・生化学反応の解明を目指す。2) 異なる土壌（オキシソルとアルティソル）で成立する生態系の窒素制限・リン制限の機構解明。3) 低リン環境下における土壌微生物のリン獲得。課題３：在来作物品種の養分要求特性の解明および課題５：在来農耕／多品種同時栽培の再評価。タンザニアのバナナ在来種栽培における資源循環図の完成を目指す。これに基づき、窒素やリン等の養分元素に関して、内部充足度あるいは外部投入への依存度、資源利用効率あるいは環境負荷率という環境農学的な評価手法をまとめる。また課題１・５と連携して、日本における同様の試みを実施し、前記の評価手法の妥当性を検証する。課題４：水収支等水文過程の詳細実測および在来農耕における降雨特性・土壌特性に対する適応としての異なる表土管理の評価。これまでのフィールド実測データをとりまとめた上で、土壌構造を中心とした、土壌の鉱物学的特性―有機金属複合体の形成―土壌構造の形成―雨水によるその破壊と土壌侵食発生という連関に対する理解を深めるための室内モデル実験を進める。一方で、これまで得られた知見に基づいて、土壌侵食抑制を目指した、現地圃場における実証実験を行う。
すべて 2020 2019 その他
すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 8件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 9件、 招待講演 2件) 備考 (3件)
Agricultural Systems
巻: 181 ページ: 1-11
10.1016/j.agsy.2020.102829
Agroforestry Systems
巻: 94 ページ: 1-14
10.1007/s10457-019-00357-9
Applied Soil Ecology
巻: 153 ページ: 1-10
10.1016/j.apsoil.2020.103572
Scientific Reports
巻: 9:9835 ページ: 1-9
10.1038/s41598-019-46406-2
Soil Science and Plant Nutrition
巻: 65 ページ: 710-718
10.1080/00380768.2018.1534217
Soil & Tillage Research
巻: 186 ページ: 206-213
10.1016/j.still.2018.10.021
Agricultural and Forest Meteorology
巻: 275 ページ: 24-36
10.1016/j.agrformet.2019.05.009
巻: 194 ページ: 1-9
10.1016/j.still.2019.104295
European Journal of Soil Biology
巻: 92 ページ: 1-7
10.1016/j.ejsobi.2019.03.001
Arid Land Research and Management
巻: 33 ページ: 37-54
10.1080/15324982.2018.1496187
日本土壌肥料学雑誌
巻: 90 ページ: 13-21
Agronomy
巻: 9 ページ: 347, 1-12
10.3390/agronomy9070347
巻: 9 ページ: 68, 1-15
10.3390/agronomy9020068
http://www2.ges.kyoto-u.ac.jp/lab/terrestrial-ecosystems-management/
http://kyouindb.iimc.kyoto-u.ac.jp/j/eF1hS
