Organic Residue Mulching Enhances Soil Biological Activity and Hydrothermal Regime, Improving Water Productivity and Ginger (Zingiber officinale Roscoe) Yield in Sub-Mountainous Northwestern India

インド北西部の、地層が薄く降雨が予測しにくい、静かで緩やかな丘陵地帯において、農家は絶え間ない課題に直面しています。それは、土壌をいかに生かし、作物をいかに育てるかということです。生姜のような、価値のある塊状の根を地表のすぐ下に育てる作物にとって、土壌の状態はすべてを決定づけます。この植物は浅い根を持ち、非常に敏感です。水浸しにならない程度の適度な湿り気と、冷えすぎない適度な涼しさ、そして栄養素の放出を助ける目に見えない微細な生命力に富んだ土壌を必要とします。土壌が乾燥したり温度が上がりすぎたりすると、生姜の成長は止まり、収穫量は減少してしまいます。何十年もの間、農家は乾燥した葉や茎などの有機物の層で地面を覆うことが、水分を保持し温度を一定に保つのに役立つことを知ってきました。「マルチング」として知られるこの手法は、地球に対する「毛布」のような役割を果たしますが、科学者たちは、この異なる種類の「毛布」が、土壌中の微生物という隠れた世界や、最終的には農家の利益にどのように影響するのかについて、長い間疑問を抱いてきました。

パンジャブ農業大学の研究チームは、脆弱な土壌とアグロフォレストリー（森林農業）への依存で知られる準山岳地帯、カンディ地域において、これらの問いに答えるべく調査を開始しました。彼らは2021年から2023年までの3回の栽培シーズンにわたり、さまざまな種類の農業廃棄物で生姜の植物を覆うことが、土壌の健康と作物の収量に改善をもたらすかどうかを検証しました。彼らは、砕いたサトウキビの廃棄物、水田からの稲わら、小麦わらの3種類の特定のマルチ材を、何も覆わない対照群と比較しました。目的は単に生姜を大きく育てることではなく、土壌そのものから始まる連鎖反応を理解することでした。彼らは、マルチが土壌の生物学的活動を呼び覚まし、水と温度を調節し、システム全体の水利用効率を高めることができるのかを知りたかったのです。

研究の結果、テストされた材料の中で明確な勝者が明らかになりました。7.5トン/ヘクタ worthの割合で適用されたサトウキビのゴミ（trash）で覆われた区画が、最も劇的な改善を示しました。これらの区画では、他のどのグループよりも生姜の植物が高くなり、葉や茎が発達しました。植物はより健康的で、より多くの日光を捉える緑豊かな葉を持ち、有意に多い生姜の根（塊茎）を生産しました。最終的な収穫量において、サトウキビのマルチを用いた区画は1ヘクタールあたり278クインタールを産出し、裸の土壌の区画がわずか160クインタールであったのと比較して、大幅な増加となりました。サトウキビのカバーの下で育った生姜は、より大きく均一であり、最高値で取引される大きな市場価値のある根の割合も高いものでした。

サトウキビのマルチがこれほど効果的であった理由は、地表付近の環境を変容させる能力にありました。研究者たちは、この特定のマルチが安定した微気候を作り出すことを発見しました。それは暑い日には土壌をより涼しく保ち、水の蒸発を抑制したため、植物が必要とする灌漑の量を大幅に減らすことができました。実際、サトウキビのマルチを用いた区画は、収穫を得るために裸の区画よりも37.5パーセント少ない水で済みました。この水の保全は、単なる資源の節約ではなく、効率性の問題でした。植物が一定の水分供給と快適な温度を得られたことで、受け取ったすべての水をバイオマスと収量の構築へと活用できたのです。研究では、1立方メートルの灌漑水を使用するごとに、サトウキビのマルチ区画は11.55キログラムの新鮮な生姜を生産したのに対し、裸の土壌区画では3キログラム未満しか生産できなかったことが算出されました。

物理的な条件を超えて、マルチは土壌の生物学的な生命の復活をも促しました。研究者たちは、炭素の保持量、呼気量、および酵素活性量を通じて、土壌に住む微小な生物の活動を測定しました。サトウキビのマルチを用いた区画では、これらの生物学的指標が最も高くなりました。土壌はより活発な生命で満たされており、それが有機物を分解し、植物が摂取するための栄養素を放出するのを助けていました。この生物学的なブーストは、物理的な恩恵と密接に関連していました。マルチによって作られた湿潤で涼しい環境が、これらの微小な生物の繁栄を可能にし、結果として生姜をより強く成長させたのです。また、マルチは雑草に対する物理的な障壁としても機能し、日光を遮ることで不要な植物が芽吹くのを防ぎました。サトキビの区画では雑草が最も少なく、生姜の作物にしばしば見られる水と養分の競合を軽減しました。

この研究が描き出した経済的な展望も同様に説得力のあるものでした。マルチを適用することは農業プロセスにコストを加えますが、収量の増加と除草のための労働力および水コストの削減により、それは収益性の高い投資となりました。サトウキビのゴミによるマルチは、農家に裸の土壌区画よりも1ヘクタールあたり8万ルピー以上の高い純利益をもたらしました。また、投資収益率も最高であり、これは、農家が1ルピーを費やすごとに、1.5ルピー以上のリターンを得られることを意味します。稲わらのマルチも良好な成績を収めましたが、サトウキビの選択肢よりもわずかに効率が悪く、適用コストも高くなりました。小麦わらのマルチも効果はありましたが、他の2つのマルチのパフォーマンスには及びませんでした。

この研究は、マルチの選択がいかに重要であるかを浮き彫りにしています。それは単に地面を覆うことではありません。土壌環境を調節し、内部の微生物の生命に栄養を与えるために、適切な期間持続する素材を選ぶことなのです。サトウキビのゴミは最も持続的かつ効果的なカバーであることが証明され、土壌の健康の改善がより良い水利用につながり、それがより大きな収穫と高い収入へとつながるというサイクルを生み出しました。この地域の農家にとって、そして同様の気候を持つ他の地域にとっても、この研究は実用的で持続可能な前進の道を示しています。ある作物の廃棄物を別の作物の栄養として利用することで、彼らは土地の自然なリズムに抗うのではなく、それに寄り添いながら、土壌を守り、水を節約し、より収益性の高い作物を育てることができるのです。