著者の所属・活動拠点の国は、タイです。

掲載誌：Biology

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

著者らによると、タイでは農業部門が温室効果ガス排出全体の約22％を占めています。そのうち稲作は、農業由来の排出の約9〜11％にあたります。水田に水を張り続けると土の中が酸素の乏しい状態になり、メタンをつくる微生物が働きやすくなります。

水につかって育つイネは、「通気組織」と呼ばれる縦長のすき間をつくります。通気組織は地上部から根の先へ酸素を送る通り道であり、土の中でできたガスが大気へ出ていく通り道にもなります。この組織のでき方は、窒素の量や水の条件に左右されるとされてきました。一方で、水と窒素の管理を組み合わせたときに茎の通気組織がどう発達し、温室効果ガスの排出がどう変わるかは、イネの品種ごとには調べられていませんでした。

そこで研究チームは、二つの目的を立てました。一つは、水と窒素の条件を変えて育てたイネの品種から出る温室効果ガスを評価することです。もう一つは、それらの条件が茎の通気組織の形成とガス排出に影響するかを確かめることです。

何を、どのように調べたか

試験はチェンマイ大学の研究圃場で、2025年の雨季（7〜11月）に行われたポット試験です。土には酸性の砂壌土を使いました。水の条件は「湛水（水を張る）」と「非湛水」の2通りです。窒素は「無施用（対照）」と「施用」の2通りで、施用量は窒素成分として1ヘクタールあたり120キログラムでした。これはタイのイネにとって最適とされる量です。窒素は尿素の形で、分げつ期と穂のもとができる時期の2回に分けて与えました。これらの条件を2品種と組み合わせ、各条件を3反復で育てました。

品種は、近代的な多収品種のパトゥムターニー1（PTT1）と、伝統的なジャスミン米品種のカオドークマリ105（KDML105）です。KDML105は日の長さに反応して開花時期が変わる性質を持ち、PTT1はこの性質を持ちません。

ガスは、株の上に密閉した箱をかぶせ、中にたまる空気を時間をおいて採取する方法で測りました。対象は、温室効果ガスのメタンと一酸化二窒素です。測定は、田植え後26日、穂のもとができる時期（46日目）、開花期の3回行いました。これらの測定値から、1作期の累積排出量を見積もりました。

さらに研究チームは、二つの指標を求めました。一つは、2種類のガスを二酸化炭素に換算して合計した「地球温暖化係数（GWP）」です。もう一つは、収量あたりの排出量を示す「温室効果ガス排出強度（GHGI）」です。

通気組織については、出穂が始まる頃に茎の断面をヨウ素液で染め、顕微鏡で撮影しました。そして、茎の断面積のうち通気組織が占める割合を画像から算出しました。このほか、穀物収量、わらの重さ、植物が取り込んだ窒素の量、窒素の利用効率も測りました。

主な報告結果

1作期の累積メタン排出量は、水と窒素の条件によって大きく変わりました。1平方メートルあたりの量は、湛水で2.1グラム、非湛水で0.06グラムでした。窒素の有無で比べると、施用で1.3グラム、無施用で0.8グラムでした。累積メタン排出量には、品種による有意な差は見られなかったと報告されています。

ただし、ある時点での排出の速さで見ると、品種による違いがありました。湛水条件のPTT1が1時間・1平方メートルあたり24.0ミリグラムと最も高く、同じ条件のKDML105（15.1ミリグラム）を上回りました。

2種類のガスを合わせた地球温暖化係数と排出強度は、特に湛水条件で、PTT1の方がKDML105より低い結果でした。湛水条件のPTT1に窒素を施用した場合、GWPは1平方メートルあたり3.86グラム（二酸化炭素換算）、排出強度は0.17でした。窒素を施用しない対照では、それぞれ50.28グラムと4.29でした。一方、湛水条件のKDML105は、GWPが50.58グラム、排出強度が3.72と高い値を示しました。一酸化二窒素の排出は、どの品種・条件でも開花期に最も急増しました。

茎の通気組織は、湛水条件で窒素を施用すると発達が進みました。通気組織の占める割合は、両品種の平均で無施用の1.64倍になりました。非湛水条件では、このような効果は見られませんでした。

湛水条件では、通気組織の割合が累積メタン排出量と関連していました（決定係数0.45）。茎の乾燥重量（0.93）や茎の窒素量（0.87）とも、強く関連していました。研究チームによると、窒素に反応して通気組織を変化させる度合いは、KDML105の方が大きかったといいます。

収量については、非湛水条件で窒素を施用すると、両品種とも穀物収量が対照の約2倍になりました。湛水条件で窒素を施用した場合は、PTT1の方がKDML105より多収でした。

この報告が示すこと

研究チームは、水と窒素を与えると、全体として温室効果ガスの累積排出量が増えたと結論づけています。KDML105の地球温暖化係数や排出強度が高かった理由としては、二つの可能性を挙げています。生育期間が長く、酸素の乏しい土の状態が長く続くこと、そして収量が低いことです。

茎の通気組織は、湛水と窒素施用のもとでよく発達しました。しかし、品種間の通気組織の違いは、メタンや一酸化二窒素の排出量の違いと一貫しては対応していませんでした。このため著者らは、茎の通気組織は排出を直接左右する仕組みというより、植物の体内でガスの移動が促された結果として二次的に現れたものかもしれない、と推察しています。

研究の限界として著者らは、累積排出量、地球温暖化係数、排出強度を、生育期間中の3回の測定だけから見積もった点を挙げています。生育期間全体を通じて測定すれば、より正確な結論が得られるとしています。

原著論文の著者・所属：Sitthikorn Bodeerath（Agronomy Division, Department of Plant and Soil Sciences, Faculty of Agriculture, Chiang Mai University, Chiang Mai 50200, Thailand）、Chanakan Prom-u-thai（Agronomy Division, Department of Plant and Soil Sciences, Faculty of Agriculture, Chiang Mai University, Chiang Mai 50200, Thailand; Lanna Rice Research Center, Chiang Mai University, Chiang Mai 50100, Thailand）

※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）：Sitthikorn Bodeerath, Chanakan Prom-u-thai. Greenhouse Gas Emissions and Stem Aerenchyma Development of Rice Under Different Water and Nitrogen Regimes. Biology（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-03. DOI: 10.3390/biology15171514. 原著ライセンス：CC BY.