Transplanting date shifts the model-derived P optimum in lowland rice on P-deficient acid soil

インド北東部の湿潤で雨の多い丘陵地帯では、農家がしばしば水に浸かった田んぼで米を栽培しています。この環境は、土壌に対して特有の課題をもたらしています。その土壌は自然に酸性であり、これは重要な栄養素であるリンの蓄積を阻害する高い酸性度を持っていることを意味します。リンは植物にとって不可欠なものであり、根の成長を助け、植物内でのエネルギー転送を担い、種子の発達を支えます。これらの酸性土壌では、肥料に含まれるリンが鉄やアルミニウムによって閉じ込められ、稲が利用できない状態になってしまいます。このため、この地域の農家は伝統的に、いつ植えるかにかかわらず全ての稲作には同じ量のリンが必要であると想定して、標準的な「画一的な」量のリン肥料に頼ってきました。

しかし、植え付けの時期は農業における強力な力となります。米は温度と日光に敏感な作物です。もし農家が苗の植え付け時期をシーズン後半に遅らせすぎると、作物が粒を形成しようとする時期に気温が低下し、それが成長を妨げ、収穫量を減少させる可能性があります。研究者が答えを知りたかったのは、この植え付け時期の変化によって、稲が実際に必要とするリンの量も変化するのかどうかという点でした。もし遅れて植えられた作物の成長が鈍くなった場合、それでもなお大量の肥料を必要とするのか、それともより少ない量の方が良いのでしょうか。

その答えを見つけるために、科学者チームはインドのメガラヤ地方にある農場で2年間の実験を行いました。彼らは、リンが不足していることが分かっている土壌で栽培されている特定の低地米を取り扱いました。研究者たちは、植え付け時期の影響を他の変数から分離するために、注意深く制御されたテストを設定しました。彼らは米の種子のために4つの異なる苗床を用意し、それぞれ10日間の間隔を空けて種をまきました。これにより、苗を本田へ移植する時期を、7月3日、7月13日、7月23日、8月2日の4つの異なる日付に設定することができました。極めて重要な点として、彼らはすべての苗が本田に移される時に正確に23日齢になるようにしたため、グループ間の唯一の違いは移植の暦上の日付となりました。

これら各移植日において、研究者たちは4つの異なる量のリン肥料を施しました：全く加えない、低量、中量、そして高量です。そして、彼らは稲がどのように育つかを観察し、粒の詰まった茎の数から収穫された穀物の重さに至るまで、あらゆる項目を測定しました。結果は明白かつ一貫していました。植え付け時期が7月初旬から8月初旬へと遅れるにつれて、稲の生産量は著しく減少しました。穀物の収穫量は25%近く減少し、植物の総バイオマス重量は23%減少しました。植物は生産的な茎が少なくなり、穂が小さくなり、一穂あたりの粒数も減少しました。この衰退は、植え付けが遅れた作物たちが、粒の充填という重要な時期をより涼しい気候の中で過ごしたために、成長して実を結ぶ能力が制限されたことによって起こりました。

この研究は、植物が肥料にどのように反応するかについても明らかにしました。リンが加えられると稲はより良く育ちましたが、それはある一定の地点まででした。植物は中量の肥料を与えられた時にピークの性能に達しました。それ以上にリンを加えても効果はなく、むしろ収穫量は再び低下しました。このことは、肥料施用には特定の「スイートスポット（最適値）」が存在し、植物が利用できる量を超えて注ぎ込むことは、無駄であるだけでなく逆効果にもなり得ることを示唆しています。

しかし、最も重要な発見は、植え付け時期によってこのスイートスポットがどのように移動するかということでした。研究者たちは、各植え付け日で最高の収穫量をもたらす最適なリンの量を算出するために、統計モデルを用いました。7月初旬の最も早い植え付け日については、モデルは最適なリンの量がヘクタールあたり約25.5キログラムであることを示しました。しかし、8月初旬の最も遅い植え付け日については、最適な量はヘクタールあたりわずか22キログラム弱に減少しました。この約3.5キログラムの差は、ヘクタールあたりで見れば小さく思えるかもしれませんが、これは作物のニーズにおける実質的な変化を表しています。すでに涼しい気温によって苦戦しており、潜在的な収穫量も低い状態にあった遅れて植えられた稲は、余剰の肥料を利用してより多くの穀物を作り出すことができなかったのです。天候によって植物の成長能力が制限されていたため、追加の栄養素を収穫可能な食料へと変換することができなかったのです。

研究者たちはまた、収穫後の植物内部および土壌中のリンについても調査しました。彼らは、土壌には依然として十分な利用可能な栄養素が含まれているにもかかわらず、遅れて植えられた作物からのリンの吸収量が著しく少ないことを発見しました。これにより、問題は地面に肥料が不足していることではなく、むしろ遅れて植えられた作物の取り込み能力と利用能力の低下にあることが確認されました。遅れて植えられた稲の後の土壌には、早い時期に植えられた稲の後の土壌よりも、未使用のリンが多く残っており、これは作物の需要が減少したことをさらに証明しています。

これらの知見は、単一の肥料推奨事項がすべての植え付け時期に通用するという考えに異を唱えるものです。本研究は、植え付け時期を遅らせることが最適なリンの量を下げさせることを示していますが、研究者たちは、これは特定の場所と特定の種類の米による結果であると注意を促しています。テストした投与量の段階と比較すると、最適な肥料量の差は相対的に小さいものでした。したがって、データは植え付け時期が稲の肥料への反応を変えることを証明してはいるものの、科学者たちは、この単一の研究に基づいて農家が直ちに慣行を変更すべきではないと述べています。代わりに、これらの結果は、将来の肥料推奨事項が植え付け時期を考慮して洗練される可能性があることを示唆していますが、確信を得るためには、より細かい調整を伴うさらなるテストが必要です。現時点では、この研究は、作物の開始のタイミングが、土壌中の栄養素との関係を根本的に変え得ることを明確に示す事例として立っています。