ナミビアのさまざまな気候条件下で接種したササゲの利点を探る

Aug 18, 2023

Scientific Reports volume 13、記事番号: 11761 (2023) この記事を引用

232 アクセス

4 オルトメトリック

メトリクスの詳細

ササゲ (Vigna uniculata L. Walp) は、サハラ以南アフリカの多くの小規模農家によって、食料とストレス下でも窒素を固定する能力を目的として栽培されています。 その性能は、根と共生する土着の根粒菌株に依存します。 より効果的な種子を接種すると、その効果を高めることができます。 さまざまな気候条件下でのこの技術の有効性に関するデータはほとんどありません。 そこでここでは、ナミビアで実施された 2 つの野外実験をスケールアップして、さまざまな気候変動シナリオを含めたモデルを使用します。 シミュレーションは、非接種ササゲの平均収量が 0.5 t/ha であり、接種ササゲの平均収量が 1 t/ha であることを示しています。 気候条件が良好 (涼しく湿潤) であれば、推定収量差は 1 トン/ha 以上に増加します。 乾燥した年 (< 200 mm) では、平均収量の差はわずか 0.1 トン/ha です。 遠い将来 (2080 ～ 2100 年) には、乾燥した年と暑い年の例が増加するでしょう。 したがって、非接種ササゲ種子の代わりに接種ササゲ種子を使用することは、近い将来（2030年から2050年）ほど農家に利益をもたらしません。 結論として、効率的な根粒菌株を接種したササゲ種子を使用すると、さまざまな気候条件下で収量を大幅に増やすことができますが、非常に乾燥した暑い年には収量の利点が著しく減少します。

ササゲ (Vigna unguiculata L. Walp) は、他の食用マメ科植物が生育するのが難しいサハラ以南アフリカの半乾燥地域で国内の食料生産を確保するための重要なタンパク質作物です1,2。 2020年、ササゲはアフリカ大陸中南部の約1,400万ヘクタールの土地で生産されました（https://www.fao.org/faostat/en/#data）。 この多用途作物は、食料や飼料用の穀物やストーブバーを生産し 3、水や温度のストレス下でも大気中の窒素を固定することができます 4。 最適な条件下では、ササゲは最大 240 kg N ha-15 を固定できるため、ミネラル窒素肥料の調達に苦労している小規模農家にとっては良い選択肢となります6。

窒素固定の効率は、ササゲの品種とササゲの根と共生する根粒菌株に依存します5,7。 地域によっては、局所的な根粒菌の効果が低い場合があります (例:8、9)。 それらは個体数が少ないか、N2 固定が効率的ではない可能性があります10。 土壌の栄養欠乏も、局所的な菌株による根粒形成の減少に寄与する可能性があります11。 さらに、高温と水不足は、根粒菌の移動性を低下させたり、乾燥や細胞死を引き起こしたりすることにより、根の根粒形成の成功に間接的に影響を与える可能性があります12。 このような場合、以前に単離された、より効果的な根粒菌株を接種すると、窒素固定と収量が増加する可能性があります 13。 接種剤はまた、寄生植物や植物病原体からササゲを保護し 14,15、収量中の生理活性化合物の含有量を高め、栄養価を増加させる可能性があります 16。 これらはリン酸塩を可溶化し 17、宿主植物に成長促進ホルモンを供給し 18、水ストレスに対するササゲの耐性を向上させることができます 19。

接種に関連する多くの利点が、小規模の温室および野外実験で研究されています。 これらの実験の範囲は、スペース、インフラ、資金の制約により、多くの場合、1 つの生育期と少数の処理に限定されます。 この論文では、生物地球物理学的作物モデルを使用して、ナミビア北部地域で2017/2018年に実施された小規模野外試験の結果をスケールアップしました。 この試験では、Bradyrhizobium を接種した場合と行わない場合でササゲを栽培し、その収量とその他の作物パラメーターを比較しました。 生育期は非常に乾燥していたため、多くの植物の損失を避けるために緊急灌漑が適用されました。 この規模拡大研究では、この試験で収集したデータをベースラインとして使用して、さらなる質問に答えるためのベースラインとして使用したいと考えています。接種は、さまざまな気候条件下で収量にどのような影響を与えるか? 接種されたササゲは、接種されていない植物よりも水ストレスに耐えることができますか? 最後に、接種ササゲの利点は将来どのように変化するのでしょうか?