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

温暖化に伴い干ばつや猛暑が増え、中国北部の半乾燥地で広く栽培されるリンゴでは、水不足が品質と収量を高めるうえでの大きな制約になっています。点滴かんがいは根の周りの土に水を補うことで水の利用効率を高めますが、暑く乾いた条件で樹冠（枝葉が茂る部分）の温度や湿度を直接調整することはできません。

研究チームは、土への給水に加えて樹冠に細かい霧を吹き付ける「微細ミスト散布」に注目しました。ミストを樹冠のどの高さに、どのくらいの時間散布すると、樹冠の微気象、樹の生育や光合成、果実の収量と品質、水の利用効率がもっともよく両立するのかを明らかにすることが目的です。

何を、どのように調べたか

試験は2024年と2025年に、中国河南省洛陽市の節水かんがい試験場で行われました。年間降水量は約600ミリ、年間蒸発量は1200ミリに達する半乾燥地です。品種は「煙富8号」で、大きさや樹形がそろった樹を選びました。

すべての区で点滴かんがいを行い、土の水分が保水能力の65%まで下がると給水を始め、80%に達すると止めました。そのうえで、ミストを散布する高さを樹冠の上部・中部・下部の3通り、散布時間を4通り用意し、これらを組み合わせた12通りの条件を、それぞれ4反復で比べました。区の間には深さ1.5メートルの防水膜を埋めて横方向への水の移動を防ぎ、高さ2.4メートルのフィルムで霧が隣の区へ流れないようにしました。

測定したのは、樹の伸びや幹の基部の太り、葉面積、光合成や葉緑素の蛍光で見た光合成装置の状態、果実の収量・1果重・糖度（可溶性固形分）・硬さ・形、樹冠と周囲の温度・湿度の差です。さらに、消費した水1立方メートルあたりの収量である水利用効率と、施した肥料1キログラムあたりの収量を示す肥料部分生産性を計算しました。

多くの指標を一つの評価にまとめるため、専門家の判断による重み付けと、データのばらつきに基づく重み付けを組み合わせ、各指標の順位を合算する「RSR法」で各条件を総合点にしました。加えて、高さと時間を変えたときの総合点の変化を曲面で近似する「応答曲面分析」により、成績のよい範囲を推定しました。

主な報告結果

総合評価で最も高かったのは、樹冠の中部に1.5時間散布する条件で、総合点は0.824と他のすべての条件を上回りました。中部に1.0時間散布する条件も、これと同じ最上位のグループに分類されました。

2025年に収穫した果実では、中部・1.5時間の条件が1樹あたり5503.16グラムと最も多い収量を示し、2位の中部・1.0時間の条件より13.13%、3位の上部・1.0時間の条件より27.56%多くなりました。この条件は糖度と果実の硬さでも最も良い値でした。

水利用効率も中部・1.5時間の条件で最も高く、1立方メートルあたり5.68キログラムでした。散布の高さ別に比べると、中部は上部より75.11%、下部より452.87%高い値でした。肥料部分生産性も同じ条件で最も高く、肥料1キログラムあたり22.39キログラムでした。

ミストを散布すると樹冠の温度は下がり、湿度は上がりました。この効果は中部に適度に散布したときに特に大きく、散布時間を1.5時間から2.0時間に延ばしても冷却・加湿の効果ははっきりとは強まりませんでした。

葉面積は2年とも中部に散布した条件で最大で、上部や下部と比べて1年目に約48〜52%、2年目に約23〜28%大きくなりました。一方、樹の伸びは2年とも下部に散布した条件で大きく、生育のどの面を見るかで有利な高さが異なりました。

応答曲面分析では、総合点が最も高くなると予測される点は散布高さ93.26センチ、散布時間1.08時間でした。予測最大値の95%以上の成績が見込まれる範囲は、高さ73.65〜112.93センチ、時間0.70〜1.46時間の一続きの領域として示されました。

この報告が示すこと

研究チームは、半乾燥地のリンゴ園でのミスト散布の効果は、散布の高さと時間の両方に左右され、少なすぎても多すぎても成績が下がると結論づけています。中部への散布が有利だった理由として、枝葉が集中する中部では、上部のように霧がすぐ蒸発したり、下部のように枝葉に遮られて地面に落ちたりしにくいことを挙げています。

成績のよい条件が一点ではなく、まとまった範囲として現れたことから、著者らは、現場では一つの最適値にこだわるより、多少のぶれを許容できる運用範囲を目安にするべきだと述べています。水不足がより深刻な地域や、エネルギー費用が高い地域では、1.0時間の散布が節水の選択肢になりうるとしています。

限界として、試験は中国中原地域の半乾燥条件で、一つの品種だけを使い、比較的短い期間で行われたものです。そのため、別の品種や園地、気候で同じ結果になるかはまだ確かめられていません。また、気孔の開き具合や葉の水分状態は機器の制約で測っておらず、光合成の改善が直接の冷却によるものか、気孔の制約が緩んだためかといった仕組みは十分に解明されていません。

原著論文の著者・所属：Hanmi Zhou（College of Agricultural Equipment Engineering, Henan University of Science and Technology）、Sibo Lu（College of Agricultural Equipment Engineering, Henan University of Science and Technology）、Yumin Su（College of Agricultural Equipment Engineering, Henan University of Science and Technology）、Jichen Li（College of Agricultural Equipment Engineering, Henan University of Science and Technology）、Jiankun Ge（School of Water Conservancy, North China University of Water Resources and Electric Power, Henan Key Laboratory of Crop Water Use）、Xinguang Wei（College of Water Conservancy, Shenyang Agricultural University）、Youzhen Xiang（Key Laboratory of Agricultural Soil and Water Engineering in Arid and Semi-arid Areas, Ministry of Education, Northwest A&F University）、Qi Wu（College of Water Conservancy, Shenyang Agricultural University）、Linshuang Ma（College of Agricultural Equipment Engineering, Henan University of Science and Technology）、Cheng Chen（College of Agricultural Equipment Engineering, Henan University of Science and Technology）、Zhe Peng（College of Agricultural Equipment Engineering, Henan University of Science and Technology）、Ru Huang（College of Agricultural Equipment Engineering, Henan University of Science and Technology）

※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）：Hanmi Zhou, Sibo Lu, Yumin Su, et al. Spatiotemporal optimization of micro-spray misting for orchard microclimate regulation and water-use efficiency in semi-arid apple orchards. Frontiers in Plant Science（出版社：Frontiers Media） 2026-08-18. DOI: 10.3389/fpls.2026.1895726. 原著ライセンス：CC BY.