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不耕起栽培（ゼロ耕起または直播栽培とも呼ばれる）は、耕起によって土壌を乱すことなく作物や牧草を栽培する農業技術です。不耕起栽培は、特定の土壌、特に傾斜地の砂質で乾燥した土壌において、耕起によって引き起こされる土壌侵食の量を減らします。その他の利点としては、土壌に浸透する水の量の増加、土壌中の有機物の保持、および栄養循環が挙げられます。これらの方法は、土壌内および土壌上の生物の量と種類を増やす可能性があります。従来の不耕起システムでは除草剤を使用して雑草を防除しますが、有機システムでは、マルチとして被覆作物を植えて雑草を抑制するなど、複数の戦略を組み合わせて使用します。 [ 1 ]
不耕起栽培には、大きく分けて 3 つの方法があります。「ソッドシーディング」とは、被覆作物に除草剤を散布して（その植物を枯らして）作った芝生に、播種機を使って作物を播種する方法です。「直播き」とは、前の作物の残渣を通して作物を播種する方法です。「表面播種」または「直播き」とは、種子を土壌の表面に残す方法です。平地では、機械は不要で、労力も最小限で済みます。[ 2 ]
不耕起栽培は農学的に有利で収量も高いが、このシステムを採用したい農家は多くの課題に直面する。既存の農家は学習曲線に直面し、新しい機器を購入し、新しい圃場条件に対処しなければならないかもしれない。[ 3 ] [ 4 ]特に穀物の場合、おそらく最大の障害は、作物の残渣がかなり深く埋まっているときに発生する機械的な害虫や雑草の防除に農家が頼ることができなくなることである。不耕起農家は化学薬品、生物的害虫防除、被覆作物、およびより集約的な圃場管理に頼らなければならない。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
今日の農業では耕起が主流ですが、状況によっては不耕起栽培も有効な場合があります。場合によっては、最小耕起または「低耕起」栽培法は、耕起と不耕起を組み合わせたものです。例えば、浅耕（ディスクハローの使用など）は行うものの耕起は行わない方法や、帯状耕起を行う方法などがあります。
耕起とは、機械的な攪拌によって土壌を準備する農業作業であり、通常は前シーズンに生えた雑草を取り除きます。耕起によって、平らな種床や、列や畝などの形成された領域を作り、目的の植物の生育を促進することができます。これは、少なくとも紀元前3000年から使用されていたことが明確に証明されている古代の技術です[ 8 ]。
不耕起栽培は、保全耕起や帯状耕起とは異なります。保全耕起とは、耕起の必要量を減らすための一連の手法です。不耕起と帯状耕起はどちらも保全耕起の一種です。不耕起とは、畑を全く耕さない方法です。隔年で耕起する農法は輪作耕起と呼ばれます。
耕起の影響には、土壌の圧縮、有機物の損失、土壌団粒の劣化、菌根菌、節足動物、ミミズなどの土壌微生物やその他の生物の死滅または破壊[ 9 ]、表土が洗い流されたり風で吹き飛ばされたりする土壌侵食などが含まれます。
不耕起農業の実践は、長年にわたって発展してきたさまざまなアイデアの組み合わせであり、不耕起農業で使用される多くの技術と原則は、フランスなどのさまざまな地域で見られる伝統的な市場園芸の継続です。[ 10 ]耕起に対する正式な反対は、1940 年代にエドワード H. フォークナーが『農夫の愚行』の著者として始まりました。[ 11 ]しかし、その本の中でフォークナーは、表面耕起ではなく、より深いプラウとその動作のみを批判しています。パラコートなどの強力な除草剤が第二次世界大戦後に開発されるまで、さまざまな研究者や農家がこのアイデアを試していませんでした。不耕起を最初に採用した人には、クリングマン (ノースカロライナ)、エドワード フォークナー、LA ポーター (ニュージーランド)、ハリーとローレンス ヤング (ケンタッキー州ハーンドン)、ハーバート バーツとともに Instituto de Pesquisas Agropecuarias Meridional (1971 年にブラジル) が含まれます。[ 12 ]
世界中で不耕起栽培の面積が増加している。1999年には世界中で約4500万ヘクタール（17万平方マイル）が不耕起栽培されていたが、2003年には7200万ヘクタール（28万平方マイル） 、 2009年には1億1100万ヘクタール（43万平方マイル）に増加した。 [ 13 ]
オーストラリア統計局（ABS）の農業資源管理調査によると、オーストラリアでは、2000～01年に不耕起農法を採用している農地の割合は26%でしたが、2007～08年には57%に倍増しました。[ 14 ] 2017年6月30日現在、耕作されている2,000万ヘクタール（77,000平方マイル）の農地のうち、79%（1,600万ヘクタール）は耕作されていません。同様に、耕作されている300万ヘクタールの牧草地のうち、70%（200万ヘクタール）は播種を除いて耕作されていません。[ 15 ]
南米は世界で最も不耕起農業の普及率が高く、2014年には世界の不耕起農業面積全体の47%を占めた。普及率が最も高い国はアルゼンチン（80%）、ブラジル（50%）、パラグアイ（90%）、ウルグアイ（82%）である。[ 16 ]
アルゼンチンでは、不耕起栽培の導入により、土壌侵食による損失が80%減少し、コストが50%以上削減され、農家の収入が増加した。[ 16 ]
ブラジルでは、不耕起栽培の導入により、土壌侵食による損失が97%減少し、農業生産性が向上し、不耕起栽培開始から5年後には所得が57%増加した。[ 16 ]
パラグアイでは、不耕起栽培の導入後、農家の純所得が77%増加した。[ 16 ]
不耕起農法は、米国で採用されている土壌保全農法であり、コスト削減と土壌健全性の向上の可能性から普及が進んでいます。不耕起農法は土壌の攪乱を最小限に抑えることで、機械による耕うん回数を減らし、燃料費と労働費を削減します。さらに、作物の残渣を残すことで蒸発が抑制され、水の浸透が促進され、土壌の保水性が向上します。[ 17 ]
2017年の農業センサスによると、米国の耕作地の約21%が不耕起農法で管理されていた。2023年までにこの割合は約30%に増加し、保全耕起法への移行が続いていることを反映している。[ 17 ]
第117議会の法案HR2508 [ 18 ]（NO EMITS法としても知られる）は、1985年の食料安全保障法を改正するために提案されたもので、2021年にイリノイ州のロドニー・デイビス下院議員によって提出された。デイビス議員は下院農業委員会のメンバーである[ 19 ]。この法案は、最小限の耕起や不耕起などの新しい戦略を実施することによって、農業手段に焦点を当てた排出量を相殺するための提案をしている[ 20 ] 。HR2508は現在、下院農業委員会で審議中である。HR2508は、農業が盛んな州から選出された他の2人の議員、アーカンソー州のエリック・A・クロフォード下院議員とネブラスカ州のドン・ベーコン下院議員からも支持されている。 [ 20 ] HR2508は、生産プロセスを転換する農家や農地に財政的および機械的な支援を提供するインセンティブプログラムを設立し、生産者のリスクを軽減するための連絡先を提供することを提案している。[ 21 ]保全イノベーショントレイルへの資金提供も提案されている。[ 21 ]
米国の農家は、政府が提供する補助金やその他のプログラムを通じて、定められたレベルの耕作保全を達成するよう奨励されています。[ 22 ]米国政府が提供するこうした補助金やプログラムには、環境品質インセンティブプログラム（EQIP）や保全管理プログラム（CSP）などがあります。[ 23 ] EQIPは、農家やその他の参加者が保全活動を通じて経済的に不利益を被らないよう支援することを目的とした自主的なプログラムです。[ 24 ]農業産業からの汚染量を減らし、土壌の健康状態を改善するために努力がなされています。[ 24 ] CSPは、保全活動を実践に取り入れようとする人々に対し、それぞれの状況やニーズに合わせて何ができるかを提案することで支援しようとしています。[ 25 ]
2020年時点で、イングランドの耕作地の約7%が不耕起栽培で耕作されていると推定されている。[ 26 ]環境・食糧・農村地域省（DEFRA）は、農家が不耕起栽培に転換するよう奨励しており、この制度の対象となる土地1ヘクタールあたり73ポンドの支払いなどを行っている。[ 27 ]
いくつかの研究では、不耕起農業は場合によってはより収益性が高いことがわかっています。 [ 28 ] [ 29 ]
場合によっては、労働力、燃料[ 30 ] 、灌漑[ 31 ]、機械コスト[ 29 ]を削減できる可能性があります。不耕起栽培は、水の浸透と貯留能力が高く、浸食が少ないため、収量を増加させることができます[ 32 ] 。もう1つの利点は、水分含有量が高いため、畑を休耕させる代わりに、別の作物を植える方が経済的に理にかなっている場合があることです[ 33 ] 。
不耕起栽培の問題点は、春に土壌が温まり乾燥するのが遅いため、植え付けが遅れる可能性があることです。そのため、収穫は従来の耕作地よりも遅くなる可能性があります。温まりが遅いのは、作物の残渣が従来の耕作で露出した土壌よりも色が薄く、太陽エネルギーの吸収が少ないためです。しかし、当面は、播種機に畝間クリーナーを使用することで対処できます。[ 34 ]
不耕起農業のもう 1 つの問題は、実施されたプロセスによって生産が悪影響を受けると、燃料価格の上昇と労働コストの高騰により、その方法の収益性が低下する可能性があることです。燃料と労働の価格が上昇し続けると、農場や農業生産にとって不耕起作業に移行する方がより現実的になるかもしれません。[ 35 ]春には、排水の悪い粘土質の土壌では、寒くて湿った年のため生産量が低下する可能性があります。[ 36 ]
不耕起栽培の実施による経済的および生態学的利益が現れるには、16～19年かかる場合がある。[ 37 ]不耕起栽培の実施の最初の10年間は、収益の減少傾向が見られることが多い。10年以上の実施期間では、通常、収益性の低下ではなく利益の増加が見られる。[ 37 ]
不耕起栽培は、従来の農業とは異なるスキルを必要とします。地域の状況に合わせて、様々な技術、設備、農薬、輪作、施肥、灌漑などを組み合わせる必要があります。
連続不耕起トウモロコシなどの一部の作物では、適切な準備と機器がないと、圃場表面の残渣の厚さが問題になることがあります。不耕起農業では、残渣に浸透するために、より重い播種機などの特殊な播種機器が必要です。 [ 38 ]耕起にはより強力なトラクターが必要なので、不耕起ではトラクターを小型化できます。[ 39 ]プラウやトラクターを売却することでコストを相殺できますが、農家は不耕起農業を試している間、古い機器を保管しておくことがよくあります。このため、機器への投資額が高くなります。
耕起の目的の 1 つは雑草を除去することです。不耕起栽培では、前年の作物の残渣が畑の表面に残るため、耕起栽培と比較して、異なる、より深刻な、またはより頻繁な病害や雑草の問題を引き起こす可能性があります[ 40 ]。[ 41 ]成長の速い雑草は、最終的に多年生植物、低木、樹木が成長することで、競合が増加するため減少します。グリホサートなどの除草剤は、種床準備のために耕起の代わりによく使用されますが、これは従来の耕起と比較して除草剤の使用量が多くなります。代替案としては、冬期被覆作物、土壌太陽熱消毒、または焼却などがあります。
自然農法、パーマカルチャー、その他持続可能な農業に関連する実践例が示すように、除草剤の使用は必ずしも必要ではない。
被覆作物を雑草防除に利用することで、土壌中の有機残渣（マメ科植物の場合は栄養分も）が増加します。[ 42 ]被覆作物は、新しく植えた作物が十分な光、水、栄養分などを得られるように枯らす必要があります。[ 43 ] [ 44 ]これは、ローラー、クリンパー、チョッパーなどの方法で行うことができます。[ 45 ] [ 46 ]残渣はその後植え付けられ、マルチとして残されます。被覆作物は通常、開花期に入ったらクリンパーで処理する必要があります。[ 47 ]
最も一般的な収量減少要因の 1 つは、作物残渣に窒素が固定されることであり、作物の C 対 N 比や地域の環境によって、分解に数ヶ月から数年かかる場合があります。肥料をより多く施用する必要があります。 [ 48 ]この問題に対する革新的な解決策は、さまざまな方法で畜産を統合して分解を促進することです。[ 49 ]移行期間 (米国カンザス州では 4〜5 年) の後、土壌に有機物が蓄積される可能性があります。有機物中の栄養素は最終的に土壌に放出されます。
不耕起農法は土壌有機物を増加させ、それによって炭素隔離を増加させると主張されている。[ 32 ] [ 50 ]多くの研究が不耕起システムでの土壌有機炭素の増加を報告している一方で、気候や表土の炭素含有量などの要因によっては、これらの効果がすべてのシステムで観察されるとは限らないと結論付けている研究もある。[ 51 ] 2020年の研究では、不耕起と被覆作物の組み合わせは、どちらか一方の方法よりも多くの炭素を隔離することで気候変動緩和に効果的なアプローチとなり得ることが示され、この2つの方法が炭素捕捉において相乗効果を持つことが示唆された。[ 52 ]
時折検出される炭素隔離の増加が実際に起こっているのか、それとも欠陥のある検査方法やその他の要因によるものなのかについては議論がある。[ 53 ] 2014年の研究では、特定の不耕起システムは従来の耕起システムよりも炭素隔離が少ない可能性があると主張し、「不耕起の地下層は、表層で得られるよりも時間の経過とともに土壌有機炭素ストックを多く失うことが多い」と述べている。この研究はまた、研究者の間で土壌有機炭素隔離の統一的な定義が必要であることを強調した。[ 54 ]この研究は、「土壌有機炭素（SOC）を隔離する可能性が最も高い、あるいは少なくともより多くの正味SOCストックを保持する可能性が高い農業管理方法をよりよく理解するためには、土壌有機炭素（SOC）研究への追加投資が必要である」と結論付けている。[ 55 ]
不耕起農業は、輪作方法によって亜酸化窒素（N₂O ）の排出量を40～70%削減します。 [ 56 ] [ 57 ]亜酸化窒素は強力な温室効果ガスであり、CO₂の300倍の温室効果があり、大気中に120年間留まります。[ 58 ]
不耕起農法は土壌団粒を改善し[ 59 ]、侵食を軽減します[ 60 ]。土壌侵食は土壌生産率とほぼ同等に減少する可能性があります[ 61 ] 。
米国農務省農業研究局による19年以上にわたる耕作研究から、グレートプレーンズ地域では、不耕起栽培は耕起土壌よりも土壌の浸食を少なくすることが明らかになった。不耕起土壌の最初の1インチにはより多くの団粒が含まれており、耕起土壌よりも2～7倍脆弱ではない。この層に有機物が多いことが、土壌粒子を結合させるのに役立つと考えられている。[ 62 ]
国連食糧農業機関（FAO）によると、不耕起農業は土壌有機物を維持し、風や水の浸食を減らすことで砂漠化を防ぐことができる。[ 63 ]
耕作をしないということは、空気中の粉塵も少なくなるということだ。
不耕起農法は保水性を向上させます。作物の残渣は、自然降雨や灌漑による水が土壌に浸透するのを助けます。残渣は蒸発を抑制し、水を節約します。耕起による蒸発は、1回の耕起で約1/3～3/4インチ（0.85～1.9cm）の水量を増加させます 。[ 64 ]
溝の形成は、不耕起栽培の大豆などの一部の作物で土壌侵食を引き起こす可能性がありますが、不耕起栽培の他の作物のモデルでは、従来の耕起よりも侵食が少ないことが示されています。草の水路が解決策となる可能性があります。[ 65 ]耕されていない畑に形成された溝は、定期的な耕起によって平らになるのではなく、毎年深くなります。
一部の分野では、土壌の水分飽和が問題となっています。不耕起栽培に切り替えると、継続的な不耕起下の土壌は水の浸透率が高くなるため、排水性が向上する可能性があります。[ 66 ]
耕作されていない畑には、環形動物[ 67 ]、無脊椎動物、シカネズミなどの野生動物[ 68 ]が多く生息していることが多い。
耕起は農地のアルベドを低下させる。不耕起農地のアルベド増加による地球冷却の可能性は、他の生物地球化学的炭素隔離プロセスと同程度の大きさである。[ 69 ]
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