Comparative Effects of Partial Rootzone Drying and Deficit Irrigation on Water Use Efficiency, Economic Water Productivity, and Productive Traits of Mature Apricot Trees in a Semi-Arid Region

技術要約：成熟したアンズの木における部分根圏乾燥と不足灌水の比較効果

問題提起
イランのウルミア地域のような半乾燥地域では、水不足が農業生産における決定的な制約となっており、ウルミア湖の生態学的劣化の一因となっています。アンズ（Prunus armeniaca L.）はこの地域の主要作物ですが、その生産は灌水に大きく依存しています。従来の不足灌水（DI）戦略は節水を目指していますが、しばみながらも大幅な収量減少を招くことがよくあります。部分根圏乾燥（PRD）は、他の果樹（ブドウ、梨、ザクロなど）において、収量を著しく損なうことなく水利用効率を高める有望な手法として示されてきました。しかし、成熟したアンズ園におけるPRDの適用、特にその生理学的影響、経済的実行可能性、および様々なレベルの水ストレス下での性能に関する研究は限られています。

方法論
本研究は、2015年から2016年にかけて、イランのカルヒス農業研究ステーションにおいて実施されました。実験には、同質な樹齢12年のアンズ（品種名「Asgar-Abad」）30本を用い、ランダム化完全ブロック設計を採用しました。以下の5つの灌水処理を適用しました：

1. 100%WW: 蒸散量（ET）の100%における全根圏灌水。
2. 75%DI: ETの75%における全根圏灌水。
3. 75%PRD: 2つの半円形の根圏を交互に湿らせる、75% ETによる灌水。
4. 50%DI: ETの50%における全根圏灌水。
5. 50%PRD: 2つの半円形の根圏を交互に湿らせる、50% ETによる灌水。

PRD処理では、盆地を2つの等しいセクションに分割し、それらの間で灌水を交互に行いました。測定された主なパラメータには、栄養成長特性（葉の長さ、幅、面積、相対含水率）、生産特性（収量、果実重量、サイズ）、果実品質（滴定酸度、全可溶性固形分、pH）、および経済指標が含まれます。

本研究では、4つの指標（適用水量（W）、水利用効率（WUE）、総利益（GM）、および経済的水利用効率（EWP））に基づく、**経済的不足灌水（EDI）**と呼ばれるランキングシステムを導入しました。GMおよびEWPの計算には、水、電気、および労働力（特にPRD処理におけるバブラーの移動に関するもの）の変動コストに加え、3つの収量価格シナリオを組み込みました。

主な結果

• 栄養成長および生理学的特性: 乾燥ストレスは、葉の相対含水率（RWC）、葉面積、および寸法を著しく減少させました。100%WW処理は一貫して最も高いRWC（約60〜63%）を示し、50%PRDは最も低いRWC（約43〜46%）を示しました。RWCは収量および葉面積と正の相関がありましたが、本研究では、同じ水欠乏レベルにおけるPRDとDIの間の葉の特性に有意な差は見られず、PRDが従来のDIと比較して栄養成長を著しく変化させることはないことが示唆されました。
• 収量および果実品質: 全灌水（100%WW）は、最も高い収量（2015年および2016年でそれぞれ16.17および16.80 Mg ha⁻¹）と、最も高い総利益（$11,890 ha⁻¹）を生み出しました。DIおよびPRDの両方の戦略は、全灌水と比較して収量を減少させました。特筆すべき点として、深刻なストレス下（50% ET）では、PRD法（50%PRD）は2年目にDI法（50%DI）よりも有意に低い収量となり、全処理の中で最も低い総利益（$6,529 ha⁻¹）をもたらしました。品質に関しては、水ストレスは全可溶性固形分（TSS）およびTSS/TA比を増加させましたが、果実サイズを減少させました。他の作物で見られる知見とは異なり、PRD処理はDI処理と比較してTSS値が低くなり、この特定の文脈においては果実品質の向上は見られませんでした。
• 水利用効率（WUE）: 水の適用量が減少するにつれて、WUEは上昇しました。50%PRD処理は、最高のWUE（2016年に4.03 kg m⁻³）を達成しました。軽度のストレス下（75% ET）では、PRD（75%PRD）は、初年度において有意な収量ペナルティなしに、DI（75%DI）よりも高いWUEを示しました。しかし、深刻なストレス下（50% ET）では、PRDはDIに対するWUEの改善をもたらさず、収量に悪影響を及ぼしました。
• 経済分析: EDIランキングシステムは、50%PRDが総合で最も高いランク（第1位）を獲得し、次いで50%DI、75%PRDとなり、75%DIが最も低いランクとなりました。50%PRDは、その優れた水効率により最高の経済的水利用効率（EWP）を達成し、トップのEDIランクを獲得しましたが、全灌水処理（$11,890 ha⁻¹）と比較して、最も低い総利益（$6,529 ha⁻¹）を生成しました。分析の結果、50%PRDは最高の経済的水利用効率を提供しますが、その実現可能性（総利益の観点）は水および電気のコストに依存しており、現在の市場価格においては、全灌水処理（100%WW）が最も高い総利益をもたらすことが示されました。

意義と主張
本論文は、PRDが（特に軽度から中程度の水ストレス（75% ET）条件下において）水利用効率および経済的水利用効率を向上させ得ることを示すことで、半乾燥地域の灌水管理者に対して実行可能な指針を提供すると主張しています。本研究は、DIおよびPRDは水不足地域におけるWUEを改善するために推奨されるものの、これらの欠乏レジーム下では高品質な果実（サイズや糖度の面において）を期待すべきではないと控えめに結論付けています。本研究は、PRDの有効性が、水ストレスの深刻度および、アブシジン酸（ABA）シグナル伝達や気孔調節の差異による成熟したアンズの特異的な生理学的反応に依存していることを強調しています。