１．土壌の保全・養分管理
(３)肥料利用率の向上技術
２)栄養診断技術
作物の栄養診断は大きく二つに分けられる。一つは生育途中の作物の栄養状態をチェックし、最適栄養条件とのずれを追肥等で補正することにより、高品質で高収量の作物生産を目指すものであり、もう一つは何らかの栄養の不足や過剰によって作物の生育に障害が起きた場合、その原因を明らかにし、回復させるための診断である。両者を含めた総説として1988年に「栄養診断の現状」(77)が書かれ、作物の「生育状態を測定」し、「目的とする基準」に従って「判断」し、「処理の方法を決定」するのが「診断」であり、それぞれのステップを迅速に的確に行う必要があるとしている。
栄養診断を行うためには個々の作物について理想的な生育をした場合の栄養状態(診断基準)を知る必要がある。また、目的の成分を可能な限り現地で迅速に測定しなければならずその簡易分析法が必要となる。
ア．水稲の窒素栄養診断
水稲の栽培で、窒素の不足は生育不良や収量の低下をもたらすことはよく知られているが、窒素の過剰もまた倒伏やいもち病を引き起こし、品質低下に結びつく。特にコシヒカリやササニシキなどの食味の良い品種では窒素濃度の許容範囲がせまい。このため生育の途中で水稲の窒素栄養状態を知り、それをもとにして追肥の必要性、時期や量を決定する栄養診断は今日重要な技術になっている。
水稲の窒素栄養状態を知る指標として今日では葉の緑色度の測定が主体となっている(56)。作物体の窒素含有率が高いと、葉中色素のうち光合成作用に必要な色素であるクロロフィル含量が高まり、葉色が濃くなる。葉色の測定とその栄養・生育診断への利用について、詳細な報告がなされた(15)。水稲の葉色測定のために現在は、葉色カラースケールと携帯用の葉緑素計が用いられており、それぞれの葉色値と窒素含有率の関係について多くの研究がある(24,30,34,49,56,58,64,66)。カラースケールでは個葉の測定の他に水稲群落の葉色を測定できる。群落葉色の測定は、個葉を多数測定して平均するより簡易であり、また個葉の測定より水稲の窒素栄養状態を的確に反映するとされているが(34)、測定誤差が大きく、複数の熟練した測定者を必要とする。一方、葉緑素計は個葉の測定しかできないが、測定誤差は小さい。携帯用の群落葉色計の試作機について検討されたが(57)、太陽光が強い場合は測定結果が不安定であり、実用段階には至っていない。カラースケールおよび葉緑素計によって測られた葉色値は葉身の窒素含有率を良く表わすが、品種や地域、生育時期、年次などによって両者の回帰式は変動する。従って葉色診断にあっては地域、品種ごとに回帰式をきめ細かく作る必要がある。そして各地域での理想的な生育相から得られた窒素含有率の推移に一致するように、各時期の葉色の基準値を決めていく必要がある。窒素栄養状態を表わす指標として、水稲葉中の窒素を近赤外分析法を用いて直接迅速に測定する方法も提案されている(78)。
次に葉色等による窒素栄養状態の把握に加えて、生育量(茎数(34)、草丈×茎数(3)、株周(65)等）の予測を行い、さらに土壌からの窒素放出量の予測(25,37,59,60)等を加えることにより、総合的な栄養診断システムが完成される(61)。
イ．畑作物・野菜等の診断
小麦(35)、果樹(26)、野菜(11,68)の栄養診断についてそれぞれまとめられている。畑作物や野菜においても最適養分の診断においては窒素の診断が最も重要である。これらの作物では体内の窒素含有率と葉色の間の直線関係は、ある窒素含有率以上では頭打ちとなり、過剰の窒素が作物体内に硝酸や遊離アミノ酸等の形で蓄積する場合が多い。
タマネギ・ニンニクでは葉身のアミドを簡易に測定することによる窒素栄養診断が示されており(19,20)、アスパラガスでは導管溢沁液中のプロリンが施肥量を反映する(69)とされた。
硝酸の場合は、多量では人体、特に乳児に有害であり、その蓄積は葉柄において顕著であるため、葉菜類では好ましくない品質成分として硝酸含有率を制御する必要がある。さらに果菜類・根菜類やイモ等の畑作物においても窒素の過不足の指標となるため、作物ごとに適正値が出されている(77)。硝酸の分析を簡易に行うためには硝酸イオンメーター(9)や硝酸イオン試験紙を用いる方法(46)が提案されている。また、キュウリ、イチゴなどの果菜類の葉柄汁液中の硝酸態窒素濃度の基準値が作成され、現地で汁液中の硝酸濃度を試験紙で測定し、施肥を決定するリアルタイムの診断が確立されている(45,46,47)。カーネーションの葉柄の硝酸態窒素測定による簡易診断(7)や、まごづるとその溢沁液を利用したアムスメロンの診断(5)などが提案されているなど、野菜や花などの硝酸による診断では、それぞれの作物、作型ごとに、さらに品種も考慮して診断基準を作成していく必要がある。また、内部品質向上を目指した栄養診断が試みられるようになった(33)。
ウ．生理障害の診断
作物の栄養状態が問題となる生理障害は、今日では多くの場合、養分の過剰で惹起される場合が多い。培地の多量養分の過剰による微量要素のみかけの欠乏症状や、水分ストレスなどの極端な生育条件によるカルシウム等の欠乏症状が問題となっており、これらの障害の診断に必要な栄養生理学的な研究の蓄積は十分とはいえない。一例として、リン酸富化土壌で生育したダイズの生理障害を示す。Ｐ含有率が10g/kg以上となったダイズでは葉がカップリングを起こして萎縮し、下位葉の裏の中肋部分が暗赤褐色を呈した。そして初期生育が著しく抑制された。このダイズの葉中の酸可溶性(0.2M塩酸抽出)Mn、Fe、Zn含有率は障害葉の方が高く、リン酸の過剰吸収が微量元素の吸収を促進していた。しかし水溶性(1mM MESバッファー抽出)Mn、Fe、Zn含有率は健全葉に比べ障害葉で低かった。このことから、リン酸富化土壌のダイズでは、リン酸の過剰吸収によって、吸収されたMn、Fe、Zn、Cuなどの微量元素が不活性化し、植物に利用されない形となって沈着し、欠乏症状が現われるものと推定された(40)。
野菜の生育障害については総説(12,13,44)が書かれ、その中で今日の障害発生の特徴がまとめられ、様々な生理障害事例が紹介されている。また「農業資材多投に伴う作物栄養学的諸問題」というテーマで富栄養の問題が取上げられている(8,27,31,55,63)。
個々の報告としては、欠乏症としてダイコンの赤心症(21,22)(ホウ素欠乏)、ニンジンのシミ症(10)(ホウ素欠乏)、サトイモの芽つぶれ症(18)(カルシウム欠乏)、キュウリ(62)、ホウレンソウ(50)のマンガン欠乏、キュウリの亜鉛欠乏(6)、メロンの葉枯れ症(1,16,36)(マグネシウム欠乏)、プリンスメロンの異常発酵果(28)(カルシウム欠乏)、シュンギクの心枯症(4,23)(カルシウム欠乏)などがみられるが、これらの多くは窒素やリン、カリウムなどの多量要素の過剰による微量要素の欠乏症であったり、電気伝導率(EC)の増大やカリウム、カルシウム、マグネシウムの拮抗作用によるいずれかの要素の欠乏症状であり、実際に欠乏する要素が土壌中で不足している場合は極くわずかである。過剰症としてはハクサイのゴマ症(32)(窒素過剰)、キュウリの葉脈褐変症(17,29)(リン、カルシウム過剰)、キュウリの黄白化症(39)(カルシウム過剰)、ダイコンの葉枯れ症(43)(リン過剰)、ブルームレス台木キュウリのマンガン過剰症(48,71,72)、接ぎ木ナスのマンガン過剰症(73)、ナス苗のマンガン過剰症(38)などがみられる。しかし、論文として発表されたものはかなり詳しく発生機作が究明されているが、機作解明の進んでいないもの、発生要因の錯綜しているものについては、未報告のまま多く残されていると推定される(12)。
生理障害の検索としては、カラー写真を紹介した成書(54,67)やカード(41,42)がこれ
までに出されている。また個別の作物について、カラー写真をのせた報文(2,14,51-53,70)がみられる(12)。今日要望されているのは必要とする時、すぐに検索できるデータベースであり、「フルカラー画像による生理障害の事例検索システム」(74,75,76)が開発された。現在キュウリとメロンについて事例が登録されているが、さらに多くの作物について検索可能とする必要がある。
(農業研究センター 建部雅子、米山忠克)
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