海水に対する作物の耐性

海水耐性とは、海水または淡水と海水の混合水による灌漑によって誘発される高塩分濃度に耐える農作物の能力のことである。海水で栽培できる作物もあり、実証農場でその実現可能性が実証されている。 ^[1]オランダ政府は、特定の種類のジャガイモ、ニンジン、赤玉ねぎ、白キャベツ、ブロッコリーが塩水で灌漑すると繁茂する可能性があるため、食糧安全保障における画期的な進歩を報告している。^[2]

ソルトファームテセル

オランダのテセル島にあるソルトファームテクセルでは、管理された圃場条件下で作物の耐塩性を試験しています。160 m ²の実験区画が 56 か所あり、8 つのレプリカで 7 つの異なる塩分濃度で処理されています。これらの濃度は、電気伝導率(EC) で表される塩分濃度が 2、4、8、12、16、20、および 35 dS/m の水を使用して、10 mm 以上 (つまり、1 日あたり 10 リットル/m ²以上) の集中的な毎日の点滴灌漑によって得られます。 ^{[3] EC 値の範囲は、約 50 dS/m の EC 値に対応する塩分濃度の}海水を適量と真水に混ぜることによって得られます。植え付け後、塩分処理を開始する前に、作物を真水条件下で発芽させました。

土壌の塩分濃度

土壌の塩分濃度は、飽和土壌ペーストの抽出物の電気伝導率（ECe、dS/m）で表されます。^[4]

著者シュライフは、ECe（dS/m）に基づく作物の耐塩性の分類を提示した^[5]。これは次のように要約できる。

^) 表に記載されている土壌塩分濃度レベルまでは、作物は良好に生育します (収量減少なし)。そのレベルを超えると、収量が低下します。

^{1954年にリチャーズが発行したUSDA農業ハンドブック第60号[4]}に記載されている分類との主な違いは、クラスが4dS/mではなく2dS/mと狭くなっている点です。

ソルトファームのパンフレットからのデータ。境界 (黄色) と誤差範囲 (薄茶色) が追加されました。ばらつきが非常に大きいです。収穫率が年ごとに計算されたのか (A)、すべての年を合わせて計算されたのか (B) は不明です。ケース B では、年間収穫量の違いにより誤差範囲がさらに大きくなります。マースホフマンモデルが、単純でわかりやすい下向きの線形回帰モデルよりも統計的に有意な改善であることを証明するための分散分析(Anova) は行われていません。

モデリング

テセル塩田では、土壌塩分に対する作物の反応を調べるためにマース・ホフマンモデルを使用しています。 ^[6]このモデルは、水平線から始まり、下向きの線につながる反応関数を使用しています。接続点は閾値または許容値とも呼ばれます。閾値までは作物は土壌塩分の影響を受けませんが、閾値を超えると収穫量は減少し始めます。このモデルは、区分線形回帰によってデータに適合されます。^[7]

結果

^ ) 品種名の多くは 3 文字のみで構成されているため、一般的ではありません
*)植え付けが淡水条件ではなく塩分条件下で行われた場合、結果がどうなったかは不明です。
^# ) 散布図のグラフは、これらの 2 つの品種についてのみレポートに示されています。これらは、Y (収量) と X (ECe) の両方向でかなりの変動を示しています。
^x ) ジャガイモについては、文献で知られている比較可能な値は 1 つだけで、非常に敏感な品種であるホワイトローズの閾値は 1.7 dS/m です^[8]
⁺ ) 対照的に、大麦については、米国塩分研究所が ECe = 8 dS/m の閾値を挙げており、大麦は耐性作物となっています^[9]

まとめ

最も耐性が高いのは、わずかに敏感と分類されるタマネギ品種「レッド」です。すべての作物は、非常に敏感から敏感超過までの範囲に分類されます。耐性があると分類される作物はなく、中程度に耐性があると分類される作物さえありません。

Sカーブモデル

テクセルの報告書では、 90% 降伏点における土壌塩分濃度を求めるために、Van Genuchten-Gupta モデル(S 字曲線を示す) も使用されました。この根拠は示されていません。

レンズ豆

イタリア南海岸のバーリ、ヴァレンツァーノにある地中海農業研究所では、異なる塩分濃度の海水で灌漑された 5種類のレンズ豆を栽培しました。塩水は、淡水 (EC = 0.9 dS/m) と海水 (EC = 48 dS/m) を混合して、塩分濃度 3.0、6.0、9.0、12.0 dS/m になるように調製されました。^{[引用が必要]}結果の一部を次の表に示します。

塩生植物

塩生植物、つまり塩を好む植物は、飼料作物の栽培を目的として、純粋な海水で灌漑することができます。グレンらは塩生植物を羊の飼料として利用する実験を行い、羊がよく育つという結論に達しました。^[10]

淡水（2 kg/m ² ）で灌漑されたアルファルファ（ルーサン）飼料作物の収量を100％とすると、海水で灌漑された塩生作物の収量について次の結果が得られました。

大麦

カリフォルニア大学デービス校は、最も耐塩性の高い品種を選んだ後、純粋な海水で灌漑した大麦を栽培し、1エーカーあたりの通常の収穫量の半分、つまり全国平均の半分の収穫量を達成しました。^[11]この実験はサンフランシスコ北部のボデガ湾の太平洋沿岸の研究所で行われました。

米

揚州大学の劉世平氏のチームは、塩水でも栽培でき、1ヘクタールあたり6.5〜9.3トンの収穫量を達成できるイネの品種を開発した。^[12]^[13]青島耐塩性イネ研究開発センターによると、2021年現在、海水イネは1キログラムあたり最大4グラムの塩分を含む土壌で40万ヘクタール（99万エーカー）に植えられており、収穫量は平均で1ヘクタールあたり8.8トンとなっている。^[14]

レタス、チャード、チコリ

最近の3種類の海水と淡水の混合（海水5%-10%-15%）を比較した試験で、一部の科学者は、レタスの生産性は10%と15%の海水混合によって悪影響を受けたのに対し、チャードとチコリの成長はどの混合でも影響を受けなかったことを発見しました。興味深いことに、海水濃度が上昇するにつれて、テストされたすべての作物の水消費量は減少し、WUEが大幅に増加しました。彼らは、一定量の海水は水耕栽培に実際に使用でき、淡水を節約し、特定のミネラル栄養素の濃度を高めることができると結論付けました。^[15]

参照

アルカリ土壌 – pH > 8.5の土壌タイプ
バイオサリニティー – 灌漑用塩水の利用
塩生植物 – 耐塩性植物
耐塩性 – 高塩分への適応
生物学におけるナトリウム – 生物によるナトリウムの利用
土壌塩分濃度 – 土壌中の塩分含有量
土壌塩分濃度制御 – 土壌塩分濃度の問題の制御

参考文献

^ モニカ・ニックス、2014年。耐塩性ジャガイモについて考えよう。モダン・ファーマー誌。オンライン：[1]
^ オランダ政府、2017年。オランダの塩性農業の知識が食糧安全保障に画期的な進歩をもたらす。ニュース記事 | 2017年2月23日 | 12:13。オンライン：[2]
^ Salt Farm Texel、2017年。作物の耐塩性パンフレット。オンライン
^ ab LA Richards編、1954年、「塩性土壌とアルカリ性土壌の診断と改善」、農業ハンドブック第60号、USDA。[3]
^ Uwe Schleiff、汽水灌漑下における作物の耐塩性に関する研究。オンライン：[4]
^ Maas EV、Hoffman GJ、1977年。 「作物の耐塩性-現状評価」アメリカ土木学会灌漑排水部誌103:115-134。
^ ペンシルベニア州立大学エバリー理科大学。区分線形回帰モデル。オンライン：[5]
^ Bernstein, L., Ayers, AD & Wadleigh, CH 1951.ホワイトローズポテトの耐塩性。Am. Soc. Hort. Sci.、57: 231–236。
^ 米国塩分研究所、米国農務省、農業研究局、繊維、穀物、特殊作物の耐塩性。オンライン：[6]
^ Edward P. Glenn、J. Jed Brown、James W. O'Leary、1998年、「海水による作物の灌漑」。Scientific American、1998年8月。オンライン：[7]
^ A. ロシター、1977年。科学者が海水灌漑で大麦を栽培。ワシントンポスト。オンライン：[8]
^ ビーチ、グレッグ（2017年10月25日）。「中国の科学者が海水でも育つイネの一種を開発した」inhabitat.com。
^ ケンティッシュ、ベンジャミン（2017年10月24日）。「中国の科学者が2億人を養う新しい方法を発見したかもしれない」インディペンデント。
^ Micu, Alexandru (2022-10-14). 「生産性が大幅に向上した米：中国の遺伝子組み換え「海水米」の生産量は過去2年間で2倍に」ZME Science 。2022年10月31日閲覧。
^ Atzori, G.、Guidi Nissim W.、Caparrotta S.、Vignolini P.、Masi E.、Azzarello E.、Pandolfi C.、Gonnelli C.、Mancuso S. (2016)。「3 つの野菜作物の栽培培地としてのさまざまな海水と淡水の混合の可能性と制約」、農業用水管理、176: 255-262 https://doi.org/10.1016/j.agwat.2016.06.016

[1] モニカ・ニックス、2014年。耐塩性ジャガイモについて考えよう。モダン・ファーマー誌。オンライン：[1]

[2] オランダ政府、2017年。オランダの塩性農業の知識が食糧安全保障に画期的な進歩をもたらす。ニュース記事 | 2017年2月23日 | 12:13。オンライン：[2]

[3] Salt Farm Texel、2017年。作物の耐塩性パンフレット。オンライン

[Richards-4] LA Richards編、1954年、「塩性土壌とアルカリ性土壌の診断と改善」、農業ハンドブック第60号、USDA。[3]

[5] Uwe Schleiff、汽水灌漑下における作物の耐塩性に関する研究。オンライン：[4]

[6] Maas EV、Hoffman GJ、1977年。 「作物の耐塩性-現状評価」アメリカ土木学会灌漑排水部誌103:115-134。

[7] ペンシルベニア州立大学エバリー理科大学。区分線形回帰モデル。オンライン：[5]

[8] Bernstein, L., Ayers, AD & Wadleigh, CH 1951.ホワイトローズポテトの耐塩性。Am. Soc. Hort. Sci.、57: 231–236。

[9] 米国塩分研究所、米国農務省、農業研究局、繊維、穀物、特殊作物の耐塩性。オンライン：[6]

[10] Edward P. Glenn、J. Jed Brown、James W. O'Leary、1998年、「海水による作物の灌漑」。Scientific American、1998年8月。オンライン：[7]

[11] A. ロシター、1977年。科学者が海水灌漑で大麦を栽培。ワシントンポスト。オンライン：[8]

[12] ビーチ、グレッグ（2017年10月25日）。「中国の科学者が海水でも育つイネの一種を開発した」inhabitat.com。

[13] ケンティッシュ、ベンジャミン（2017年10月24日）。「中国の科学者が2億人を養う新しい方法を発見したかもしれない」インディペンデント。

[14] Micu, Alexandru (2022-10-14). 「生産性が大幅に向上した米：中国の遺伝子組み換え「海水米」の生産量は過去2年間で2倍に」ZME Science 。2022年10月31日閲覧。

[15] Atzori, G.、Guidi Nissim W.、Caparrotta S.、Vignolini P.、Masi E.、Azzarello E.、Pandolfi C.、Gonnelli C.、Mancuso S. (2016)。「3 つの野菜作物の栽培培地としてのさまざまな海水と淡水の混合の可能性と制約」、農業用水管理、176: 255-262 https://doi.org/10.1016/j.agwat.2016.06.016

ソルトファーム テセル