被覆作物：緑肥中の窒素の測定

化学肥料と カバー作物 土壌中の窒素含有量を増やすのに役立ちます。しかし、カバークロップには土壌構造の改善や有益な成長の促進など、他の多くの利点があります。 微生物.

コーネル大学の研究者たちは、最も持続可能な方法で作物を栽培しようとする農家の助けになる、緑肥としても知られるより優れた被覆作物の育成方法を検討している。その研究結果は 作物科学, の出版物 アメリカ作物学会.

キャサリン・ミュラーと彼女のチームは、クリムゾンクローバーとヘアリーベッチという 2 つの一般的な被覆作物の育種プログラムにおける窒素固定を測定する戦略に取り組んでいます。どちらの作物も、成長を助けるために空気中の窒素を取り込むことができます。これを窒素固定と呼びます。

「緑肥は土壌の肥沃度を高めるために使われる作物です」とミュラー氏は言う。「緑肥は栄養分を加えることで土壌を助けます。私たちは、細菌との共生関係によって土壌に窒素をもたらすマメ科植物に注目しています。」

マメ科植物の緑肥は何千年も前から使われてきました。しかし、1950 年代以降、先進国の農家にとって化学肥料が主な窒素源となりました。これは、ハーバーとボッシュという XNUMX 人の科学者が空気から窒素を抽出して化学肥料を作る方法を発見したためです。

このタイプの肥料は生産的ですが、製造にはエネルギーも必要であり、適切に管理されなければ簡単に水域に流れ込む可能性があります。

「カバークロップは重要な生態系管理ツールです。微生物群を育て、土壌に栄養を与えます。本質的に、植物が必要とするときに栄養を供給できる肥沃な土壌を作るのに役立ちます。」 – キャサリン・ミュラー

「カバー作物は重要な生態系管理ツールです」とミュラー氏は言います。「カバー作物は微生物群を育て、土壌に栄養を与えます。本質的に、カバー作物は植物が必要とするときに栄養を供給できる肥沃な土壌を作るのに役立ちます。」

カバー作物の使用は、土壌に供給される窒素の正確な量を判断できないため、農家にとってリスクを伴う場合があります。化学肥料を使用すると、作物に施用される窒素の量を正確に計算できます。しかし、各タイプのカバー作物によって供給される窒素の量は、既知の数値ではありません。

マメ科のカバー作物によって供給される窒素の量は、その成長の良し悪しと、窒素のうち土壌からの吸収量と固定量によって決まります。現在、入手可能なカバー作物の種子には、窒素固定という貴重な特性を持つ品種改良が施されていません。

植物育種家は、リスクを減らし、農家の利益を増やすカバークロップの品種の開発に取り組んでいます。彼らは、より優れた品種によって化学肥料の代替としてカバークロップの使用が増えることを期待しています。窒素固定は、マメ科植物の緑肥にとって最優先事項の 1 つです。

「私たちは、植物育種家がカバー作物の窒素固定をターゲットにした戦略を開発するのを支援することを目指しています。窒素固定は植物の成長に伴って変化する複雑な特性であるため、測定のタイミングが重要です。」 – キャサリン・ミュラー

「私たちは、植物育種家がカバー作物の窒素固定をターゲットにした戦略を開発するのを支援することを目指しています」とミュラー氏は説明します。「窒素固定は植物の成長に伴って変化する複雑な特性であるため、測定のタイミングが重要です。」

農家にとって、窒素固定の最も重要な測定は、作物の収穫時期です。マメ科植物の緑肥は通常、開花後期に収穫されます。早期に収穫すると、作物が再び芽を出し、雑草になる可能性が高くなります。しかし、ヘアリーベッチやクリムゾンクローバーの育種プログラムでは、交配前に植物を取り除く必要があるため、この測定を行うことができません。

「私たちのチームは、活発な育種プログラムでフィールド実験を行いました」とミュラー氏は言います。「植物組織を採取し、窒素固定を測定しました。植物の窒素のうち、固定由来と土壌由来の窒素の割合を知ることができました。」

研究チームは、植物育種家が採取する可能性のある 3 種類のサンプルをテストし、農家にとって最も関連性の高いサンプルと比較しました。その後、サンプルを窒素総量と天然の安定同位体の存在量を測定する研究所に送り、窒素固定を測定しました。

土壌由来の窒素は、通常、固定由来の窒素よりも窒素安定同位体が多く含まれています。これにより、研究者は植物が土壌から得る窒素と固定から得る窒素の割合を推定できます。

「私たちの推奨は、各植物の開花初期に茎を集め、安定同位体を介して窒素固定を測定することです」とミュラー氏は言います。「これは、農家にとってより関連性の高い開花後期に測定された、植物全体の窒素固定の優れた代替指標となります。」

ミュラー氏によると、育種家が計測値を追加するなら、これは追加すべきだという。固定によって得られる窒素の割合は、植物の大きさや他の計測値と相関しないことが多いのだ。

「カバー作物に固定された実際の窒素量を測定することは重要です。なぜなら、窒素量は変化する可能性があるからです」とミュラー氏は言います。「農家は、どれだけの窒素を畑に持ち込んでいるのかを知りたいと思っています。農家の意思決定を支援するために、私たちはこの情報を正確に測定し、提供する必要があります。私たちの研究が、より多くの農家が窒素源としてマメ科のカバー作物を採用するよう促すことを願っています。」

キャサリン・ミュラー コーネル大学の博士研究員です。この研究は、米国農務省の資金提供を受けたマメ科植物被覆作物育種プロジェクトと連携して行われました。