Treated cocopeat–pumice mixtures influence substrate physico-chemical properties, nutrient uptake and potato yield (Solanum tuberosum L.)

ジャガイモは世界的な主食であり、数十億人を養い、多くの国々において食料安全保障の重要な柱となっています。しかし、ケニアのような場所の農家にとって、この作物を栽培することは、土壌そのものとの絶え間ない闘いです。伝統的な畑には、種子に感染して収穫を台無しにする細菌、真菌、線虫といった目に見えない敵が潜んでいることがよくあります。これらの土壌伝染性病害から逃れるため、農業科学者たちは、植物が土ではなく清潔な人工培地の中で育つ方法である、無土壌栽培（ソイルレス・カルチャー）に目を向けました。使用される材料の中でも、ココナッツの殻の繊維質の副産物であるココピートは、保水性が高く、根に空気が届き、健全な成長を支えるため、ゴールドスタンダード（標準）となっています。しかし、ココピートは高価で、沿岸部から離れた地域では入手が困難であり、病害のない種ジャガイモを生産するための手頃な方法を必要としている多くの農家にとって、一つの障壁となっています。

この経済的な現実は、研究者に一つの実用的な問いを投げかけました。「より安価で地元で入手可能な材料をココピートと混ぜ合わせることで、同じ結果を得られるのではないか？」という問いです。軽量な火山岩であり、スポンジのような構造を持つ軽石（パンミス）は、有望な代替案となります。軽石はケニアに豊富に存在し、土壌の排水性と通気性を改善することで知られています。課題は、適切なバランスを見つけることでした。もし混合物に岩石が多すぎれば、植物は乾燥してしまうかもしれません。逆にココピートが多すぎれば、コストは高いままです。科学者チームは、純粋なココピートの成功を再現しつつ、ジャガイモ農家の価格負担を軽減できるかどうかを確認するために、これら二つの材料の様々な組み合わせをテストすることにしました。

研究者たちは、ケニアのエゲルトン大学の温室の中で、「シャンギ」として知られる人気のジャガイモ品種を用いて実験を行いました。彼らは比較のために5種類の異なる栽培環境を用意しました。1つ目は純粋なココピート、2つ目はココピート75％と軽石25％の混合物、3つ目は50対50の等量ブレンド、4つ目はココピート25％と軽石75％の混合物です。最後のグループは、伝統的な条件下で植物がどのように成長するかを示すためのコントロール（対照群）として、標準的な圃場土を使用しました。結果の信頼性を確保するため、各セットアップは3回ずつ繰り返され、すべての植物には点滴灌漑システムを通じて、同じ注意深い水やりと養分供給が行われました。

ジャガイモが成長し始める前に、チームはこれらの異なる混合物の物理的な性質を測定しました。それぞれの材料がどれだけの水を保持できるか、孔の中にどれだけの空気が閉じ込められているか、そして容積あたりの重量がどの程度であるかを調べました。その結果、コントロールの土壌が最も多くの水分を保持しており（52.0%）、ココピートのブレンドは一般的に軽石主体の混合物よりも水分を保持しやすいことが分かりました。また、純粋な土壌のコントロールは最も重く、空気含有率（空隙率）が最も低かったため、より軽量で多孔質なココピートや軽石のブレンドと比較して、根が呼吸するための空気スペースが最も少ないことが示されました。ココピートと軽石のブレンドは、水分と空気のバランスにおいて中間的な地点を占め、根の健康に不可欠な要素を提供しました。

研究者が植物の養分吸収能力を調べたところ、ブレンドされた環境でのパフォーマンスが非常に優れていることが分かりました。50対50および25対75の混合物で育った植物は、純粋なココピートよりも有意に多くの窒素、カルシウム、およびカリウムを吸収しました。これは、軽石の存在が根による必須栄養素へのアクセスをより効果的にしていることを示唆しています。植物自体も活力を持って反応しました。純粋なココピートで育った植物が最も高く成長し、約68センチメートルに達しましたが、50対50のブレンドもそれに非常に近い結果となりました。これらの植物は枝分かれも多く、土壌や純粋な軽石よりも長く緑色の健康な樹冠を維持しました。植物が反射する光を検出する装置で測定された葉の緑色の度合いは、ココピートが豊富な混合物において高く維持されており、強力な光合成と旺盛な成長を示していました。

しかし、究極のテストは収穫でした。目標は、新しい作物を始めるために使用される小さな種ジャガイモである「ミニチューバー（小塊茎）」を生産することでした。純粋なココピートの処理区は最高の収量を生み出し、各植物は約402グラムの塊茎を生成しました。75対25のブレンドがこれに僅かに続き、375グラム、そして50対50のブレンドは372グラムを生産しました。これら3つの処理区は、純粋な軽石や土壌のコントロールよりもはるかに優れており、後者は明らかに少なく小さな塊茎しか生産しませんでした。データは明確なパターンを明らかにしました。すなわち、無土料混合物は、種子の増殖に必要な小さく均一な塊茎を作ることに長けている一方で、伝統的な土壌は、食用市場に適した、より大きく数の少ない塊茎を作るという点です。

本研究は、純粋なココピートが温室でのジャガイモ種子生産を最大化するためのトップパフォーマーであることに変わりはないものの、それが唯一の実行可能な選択肢ではないと結論付けています。ココピートと軽石の50対50のブレンドは、純粋な材料とほぼ同等の性能を示し、収量を犠牲にすることなく大幅なコスト削減を実現しました。この発見は、高品質の種ジャガイモを生産する必要があるものの、高価な輸入培材だけに頼ることができない農家に対し、実用的な解決策を提供するものです。地元の火山岩をココナッツ繊維と混ぜ合わせることで、手頃な価格でありながら非常に効果的な栽培環境を作り出すことが可能となり、伝統的な農業を悩ませる病害に対して、ジャガイモのサプライチェーンを確保する助けとなります。