著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Frontiers in Plant Science

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

長年同じ場所で栽培を続ける集約的な果樹園では、土の養分バランスが崩れやすくなります。過去に与えた肥料の成分が土に残って積み重なる一方で、植物がすぐに吸収できる形の養分は足りない、という状態です。研究チームは、これがキウイフルーツの生産性を制限する大きなストレスになっていると述べています。

対策として、化学肥料の一部を有機物の肥料に置き換える方法が広く勧められています。土の有機炭素を回復させ、養分の循環を作物の必要量に近づけることが期待されているためです。ただし、有機物として加えた炭素が根の周りの土（根圏）にすむ微生物の集まりをどう変え、それが樹の養分ストレスへの適応にどう関わるのかは、よく分かっていませんでした。また、そうした微生物の変化によって、収量を上げることと、環境への養分の負荷を抑えることを両立できるのかも未解明でした。研究チームは、有機物への置き換えの割合、根圏の微生物の変化、キウイの収量と品質の三つの関係を、実際の果樹園で明らかにすることを目指しました。

何を、どのように調べたか

実験は、中国湖北省丹江口市の試験果樹園で2018年から続けられている長期の圃場試験です。キウイフルーツの早生品種「東紅」と晩生品種「金艶」の2品種を対象に、品種ごとに独立した試験を行いました。それぞれ3反復の乱塊法という配置で、1区画は0.06ヘクタール、83本の樹を含みます。

有機肥料には、菜種を圧搾した後に残る菜種かすを使いました。比べたのは、施肥を菜種かすだけで行う区（T1、置き換え100%）、半分を菜種かすにする区（T2、50%）、4分の1を菜種かすにする区（T3、25%）の三つです。残りは尿素などの化学肥料で補い、どの区も年間の窒素・リン酸・カリの総量がそろうように設計されています（1ヘクタールあたり窒素762.0キログラム、リン酸343.5キログラム、カリ168.8キログラム）。このため、区ごとの違いは養分の総量ではなく、有機物の割合の違いとして比べられます。

土は、施肥する場所（幹から60〜80センチメートル）の深さ0〜40センチメートルから採取しました。土のpH、有機物、窒素・リン・カリなどの養分を測り、細菌とカビ（真菌）の遺伝子を大量に読み取る方法で、どんな微生物がどれだけいるかを調べました。果実については収量と、糖度、糖含量、乾物、ビタミンCなどの品質を測っています。さらに、土の性質・微生物・果実の関係をまとめて分析する統計モデル（PLS-SEM）を、2品種×3処理×3反復の計18点のデータで作りました。研究チームは、このモデルが示すのは関連の道筋であり、因果関係ではないと明記しています。

主な報告結果

研究チームによると、土と果実のデータを総合すると、菜種かすだけを使ったT1区で生産性と果実品質が最も高くなりました。東紅では、T1区の収量は化学肥料を併用した区より47.79〜104.07%多く、80グラムを超える大きな果実の割合が増えました。T1区では土のpHが上がり、果実のミネラル含量も高まっていました。

収穫後の土に残る養分は、東紅では有機物の割合が低いほど多く、化学肥料が多いT3区で最も多くなりました。金艶では、多くの指標が、いったん増えてから減る山型の反応を示しました。金艶では、土に残った養分が多いほど収量が少ないという関係が見られ、収量の高いT1区では収穫後の土の養分が少なくなっていました。統計モデルでも、土に残る養分と収量の間に強い負の関連（経路係数−0.878）が示されました。このモデルは収量のばらつきの81.2%、品質のばらつきの64.5%を説明しました。

果実の成分は品種によって反応が異なりました。東紅では、有機物の割合が下がるにつれて糖含量、糖度、乾物がそろって低下しました。金艶では、有機物の割合が下がると糖度は上がる傾向だった一方、糖含量は下がりました。

微生物では、T1区で両品種とも土の微生物の種類の豊富さが増し、とくにカビの種類が増えました。細菌では、有機物の多いT1区でプロテオバクテリアと放線菌のなかまが増え、化学肥料が多い区ではアシドバクテリアが増えました。カビは細菌よりも処理の違いに敏感に反応しました。T1区では有機物を分解して生きるタイプのカビが増え、T3区では植物の病原になりうるフザリウムやアルテルナリア、ペニシリウムが増えていました。東紅ではフザリウムの割合がT3区の5.54%からT1区の3.10%へ有意に減りましたが、アルテルナリアはT1区で一貫した減少を示しませんでした。

土のどの性質が微生物と関わるかも分析されました。細菌の構成には主に土のpHとリンの量が、カビの構成には主に土の有機物の量が関わっていました。有機物が多いほど、フザリウムなど病原になりうるカビが少ないという強い負の関連も見られました。

この報告が示すこと

研究チームは、試した範囲内では、菜種かすの割合を高くすると、根圏が化学肥料に頼って養分が「漏れやすい」状態から、微生物を介して養分がしっかり循環する状態へ移る傾向と関連していたと結論づけています。収量を高めながら収穫後に土に余る養分を少なくできたことを、収量と環境負荷を両立しうる好ましい特徴としています。著者らは、加えられた有機物が微生物の働きを促し、土にため込まれていた養分を掘り起こして果実の成長に回した可能性（「養分の掘り起こし」仮説）と矛盾しない結果だと解釈していますが、この仕組みを直接示す証拠は得ていないと述べています。

研究チームは限界も挙げています。肥料を与えない区と化学肥料だけの区を設けていないため、絶対的な基準との比較はできません。統計モデルは関連を示すだけで因果関係を確かめたものではありません。微生物の働きは、種類の分類と過去の文献から推測したもので、微生物を分離・培養して確かめてはいません。そのため、微生物の変化が収量を直接高めたとは結論できないとしています。植物の遺伝子や植物ホルモンなどの分子レベルの証拠も含まれていません。こうした点から著者らは、菜種かすの割合を高くする方法は、今回試した条件の範囲で有望な方法であり、どこでも使える方法として示したものではないと強調しています。

原著論文の著者・所属：Hui Pan（State Key Laboratory of Plant Diversity and Specialty Crops, Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences）、Guidong Lu（College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University; State Key Laboratory of Plant Diversity and Specialty Crops, Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences）、Zupeng Wang（State Key Laboratory of Plant Diversity and Specialty Crops, Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences）、Xufang Qiu（State Key Laboratory of Plant Diversity and Specialty Crops, Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences）、Wenyi Li（State Key Laboratory of Plant Diversity and Specialty Crops, Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences）、Qi Zhang（State Key Laboratory of Plant Diversity and Specialty Crops, Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences）、Naidong Xiao（College of Resources and Environment, Huazhong Agricultural University）、Caihong Zhong（State Key Laboratory of Plant Diversity and Specialty Crops, Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences）、Li Li（State Key Laboratory of Plant Diversity and Specialty Crops, Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Hui Pan, Guidong Lu, Zupeng Wang, et al. Rhizosphere microbiome-mediated adaptation to soil nutrient stress under organic substitution: implications for kiwifruit productivity and metabolic quality. Frontiers in Plant Science（出版社：Frontiers Media） 2026-11-12. DOI: 10.3389/fpls.2026.1986042. 原著ライセンス：CC BY.