輪作におけるアーバスキュラー菌根菌の動態と畑作物への前作効果

成績概要書（作成　平成１３年１月）

課題の分類：
研究課題名：輪作におけるアーバスキュラー菌根菌の動態と畑作物への前作効果　　　　　
予算区分：大型別枠（新需要創出）
研究期間：完　平12年度（平3〜?12年度）
担当研究室：北農試・生産環境部・養分動態研
担当者：唐澤敏彦、有原丈二、建部雅子、笠原賢明
協力・分担関係：

１．目的
　作物の生育・収量は、前作物の種類によって異なる。そこで、適切な輪作順序を決めるには、様々な前作物と後作物の最適組合せを調べる必要がある。しかし、前作物が作物生育に影響する原因を明らかにできれば、効率的に輪作順序を決定できる。本試験では、各種前作物の栽培が後作とうもろこしの生育に及ぼす影響とその原因を解明する。また、各種後作物への前作物の影響を検定する。さらに、北農試の黒ボク土圃場でみられた後作とうもろこしの生育差への各種環境条件の影響を検討する。
　アーバスキュラー菌根菌（AM菌）密度を低下させる非宿主作物も輪作体系に組み込むことが不可欠である。そこで、非宿主跡地のAM菌密度を高めるために緑肥（宿主）を導入し、効果を検討する。

２．方法
（１）リン酸を0, 20 kg/10a施用した各作物跡地でとうもろこしの生育・収量とAM菌感染率を調べた。なお、各前作物は地上部をすべて持ち出し、ばれいしょとてんさいは地下部も持ち出した。
（２）そば、小麦、あずき、ひまわり跡地で、だいずとキャベツの生育とAM菌感染率を調査した。
（３）前作がとうもろこし生育に及ぼす影響をpF>2.8, pF 2.7, pF 2.0の土壌水分条件で調べた。
（４）地温15、20、25℃で、シロガラシとひまわり跡地のとうもろこし生育を比較した。
（５）前作がとうもろこし生育に及ぼす影響を0, 25, 50 kg/10aのリン酸施肥レベルで比べた。
（６）道内17ヶ所の土壌で、シロガラシ、ひまわり跡地のとうもろこし生育を比較した。
（７）えん麦跡地にひまわり、ベッチ、シロガラシ栽培区を設け、翌年にとうもろこしの生育、AM菌感染率を調査した。

３．成果の概要
（１）とうもろこしの子実収量は前作物の種類によって異なり、ひまわり、とうもろこし、だいず、ばれいしょ（AM菌宿主）後で優り、なたね、無作付、てんさい（非宿主）後で劣った。この前作物の影響は、20 kg/10aのリン酸施用区でもみられた（図１）。とうもろこしのAM菌感染率と生育の相関関係から、とうもろこしの生育差がAM菌感染率の違いに起因すると考えた（図２）。
（２）AM菌宿主のだいずにも同様の前作効果がみられたが、非宿主のキャベツには生育差がなかった（図３）。これは、リン吸収をAM菌に依存する宿主では、前作の違いによる感染の差が生育に影響するのに対し、非宿主は前作によらず感染率が低いためと考えた。非宿主作物（表１）では、前作効果がみられないと考える。
（３）後作とうもろこしの生育差は土壌水分が低いほど顕著であった（図４）。これは、AM菌密度が低い非宿主跡地でも、土壌水分の増加にともないAM菌感染率が高まることに起因していた（データ省略）。
（４）地温低下に伴ってとうもろこしの生育・AM菌感染率は低下したが、いずれの地温でも前作効果が認められ、生育・AM菌感染率ともひまわり後で優れた（図５；AM菌感染率のデータ省略）。地温15℃までは、AM菌感染率の改善によるリン酸吸収・生育の促進が可能と判断した。
（５）各リン酸施肥レベルにおいて、とうもろこしの生育はAM菌宿主のだいず、とうもろこし後で優り、非宿主のキャベツ後で劣った（図６）。この生育差はリン酸施用量が低いほど顕著であり（図６）、前作効果は有効態リン酸25 mg/100 g以下の土壌で現れやすいことが示された（データ省略）。
（６）17土壌で前作効果を検定したところ、前作効果には土壌間差が認められ（図７）、17土壌中、13の土壌で、とうもろこしの生育はシロガラシ後よりひまわり後で優った。とうもろこしの生育に対する前作効果の程度の差異は、土壌の化学的性質で予測できなかったが、前作ひまわりの感染率が高い土壌ほどとうもろこしの生育差が大きく前作ひまわりの感染率で予測できた（データ省略）。
（７）えん麦収穫後、8月以降の短期緑肥導入により、後作とうもろこしのAM菌感染、生育が改善できた（図８）。非宿主栽培後に宿主（表１）を緑肥として導入すると土着AM菌を増殖・利用できると判断した。９月以降の緑肥導入では、本効果は認められなかった（図８）。
（８）以上より、有効態リン酸25 mg/100 g以下の多くの土壌で、前作物がAM菌密度の変化を介してAM菌宿主作物の生育に影響することが示された。AM菌を減少させる非宿主作物を栽培した場合には、宿主作物を緑肥として導入することにより、翌年の作物生育を改善できると考えられる。

４．成果の活用面と留意点
　１．新たな作物を輪作に組み込む際、また、緑肥作物の種類を選定する際の参考とする。
　２．土壌条件（リン酸肥沃度、土壌の種類）、気象条件（降水量）、後作物の種類により前作効果の程度は異なる。
　３．本成績は、病害・線虫害等がない場合の結果である。
　４．多くの畑作物がAM菌の宿主であり、AM菌増殖効果をもつため、緑肥作物等の選定では、後作物の病害・線虫害等を増やさないAM菌の宿主を選ぶことが重要である。

５．残された問題点とその対応
　１．AM菌がかかわる前作効果が現れやすい土壌を簡易に診断する方法の検討。
　２．8月中に緑肥が導入できない作型の非宿主作物を栽培する場合のAM菌増殖法の検討。