食と農の総合研究所研究プロジェクト 研究成果報告書

水田転換畑における地域特産作物の生産基盤としての耐湿性の理解と湿害対策

研究課題

研究種別

研究組織■共同大門
米森
古本玉井
福嶋

弘幸（農学部・教授）研究代表者
敬三（農学部・教授）
強 （農学部・教授）
鉄宗（農学樹・助教）
雅明（ タ キ イ 研 究 農 場 付 属 園 芸 専 門 学 校 ・ 前 校 長 ． 本 学 客 員 研 究 員 ）

研究期間

キーワード

□個人

□1 年研究（１）アズキ（４）養分吸収■2 年研究（２）過剰土壌水分（５）ラッカセイ（３）転作作物（６）緑肥

１．研究計画（簡潔にまとめて記入してください。）
コメの生産調整（減反）に関する国の施策が見直されたが，ダイズやムギ類との輪作体系の維持や補助金に依存したエサ米の生産だけでは，農地集約化や法人化のメリットを活かせない．特に農耕地の 95％が水田である滋賀県では，琵琶湖を含む農耕地環境の保全に立脚し，新たな価値を付加した水稲以外の作物の生産技術の確立が必要である．本研究では，水田転換畑で地域特産となり得る作物生産の可能性を生産者に提示するために，アズキ，ラッカセイといった畑作マメ類とウリ類，果樹類などの園芸作物ならびに転換畑で減耗する地力補完に機能する緑肥作物を供試して，耐湿性や湿害回避に関する情報を集積するとともに，実際の栽培技術の改良に関する知見を得ることを目的として 2 年間に亘る研究を計画した．
先ず，西南暖地の水田転換畑において導入の可能性が高い畑作物として，アズキとラッカセイに着目し，これらの作物の転換畑条件下における生理生態学的特性を明らかにすることとした．試験は本学農学部牧実習農場および滋賀県と兵庫県の実際の生産者圃場において遂行し，実際栽培に近い条件下での知見を得ることを目的とした．
また，転換畑においてしばしば問題となる地力の減耗に着眼し，有機物資源である緑肥作物やマメ類の収穫残渣（茎葉部）のすき込みによる窒素成分の補完能力を量的に評価することを目的とし，緑肥としてクロタラリア，セスバニア，ムクナ，収穫残渣としてラッカセイを供試して，それぞれの養分供給能力の評価を試みることとした．
さらに，地域特産の園芸作物としての果菜類や果樹類の転換畑での生育特性についても明らかにすることを試み，本県の各地域における生産者によるこれらの作物の安定生産のための技術支援や，新たな作物種の導入を試みる際のモチベーションの一助としたいと考えて本研究を立案した．

２．研究成果の概要（4 ページ程度）
１．転換畑における大納言系アズキの生育と過剰土壌水分条件下での栽培技術の改良
近畿地域の水田転換畑では，規模の大小はあるものの転作作物としてアズキ（大納言小豆）が生産されており，その慣行播種期は 7 月中旬から下旬である．収量の年次変動が大きいことが課題であり，その要因として梅雨の長期化や多雨の場合の圃場管理の困難性や出芽と初期生育の不揃いがあげられる．特に大規模転作圃場では播種機が入れられず，播種の遅延により生育量が確保できず収量が減少する．研究代表者らは，本研究に先立ち京都大納言小豆や能登大納言小豆を供試し，播種日を慣行より約 1ヶ月早くし，蔓化に伴う過剰な茎葉部を開花期前に切除する剪葉処理が生育反応と収量性に及ぼす影響を明らかにし，収量安定化の可能性を探ってきた．これらの先行研
究では，小型バリカンやハサミで剪葉することで受光態勢が改善され，下位葉の老化が遅延し，上位節着莢が増加して，倒伏が軽減し，コンバイン収穫に向く生育をすることを示した．本研究では剪葉栽培の実装のために，ダイズ摘心用ブロワー付きバリカン（図 1）を用いて，滋賀県内の水田転換畑で剪葉処理の実証試験を行い，あわせてこれまで未調査であった剪葉後の根の活性を出液速度によって調査した．
試験は 2016 年と 2017 年の 2 カ年に亘り，本学農学部牧実習農場（灰色低地土の水田転換畑圃場）で実施した．京都大納言小豆を供試して，6 月 14 日（2016 年），6 月16 日（2017 年）（早期播種区）および 7 月 15 日（2016 年），7 月 21 日（2017 年）（慣行播種区）にそれぞれ播種した．栽植密度は 16.7 個体/m 2 (条間 30 cm，株間 20 cm) として密植栽培した．早期播種区には，開花開始前の 8 月 12 日（2016 年）と 8 月 15 日（2017 年）に草高約 30 cm で茎葉部を刈取る剪葉区を設け，無剪葉区および慣行播種区と生育，収量を比較した．
生育ならびに収量は 2 カ年の試験でほぼ同様の傾向を示したので，以下に 2016 年の概要を述べる．早期播種区の LAI は剪葉直前で 5.1 であったが，剪葉直後に 1.4 と，同時期の慣行播種区の 1.1 とほぼ同様の値となった．地表面の光合成有効放射量は，剪葉前で 20μmol/m 2 /s，剪葉後で 400μmol/m 2 /s と増加した．剪葉後 13 日目には LAIは 3.3 まで回復し慣行播種区の 2.9 に比べてやや高かった．剪葉区では新たな一次分枝の発生が旺盛で，10 月 31 日（一斉収穫の 21 日前）には，非剪葉区の 3.2 本に対して 7.4 本と多かった．ダイズ摘心用バリカンでは 5 条植え中央 3 条の剪葉は効率的に行えたが，両端の 2 条については 30 cm 高で剪葉できない個体も生じ，それらの個体
では非剪葉区と同様に蔓化が著しく，中央 3 条の生育にも影響した．すなわち，小中規模圃場での剪葉には本機の利用が効率的であることが示されたが，茎葉の繁茂程度を確認しながら補完的な作業が必要かもしれない．本試験では，手取りでの一斉収穫（11 月 21 日）を行った．面積当たり総莢数には，剪葉区と非剪葉区の間に有意な差は認められなかったが，着莢位置は剪葉区で明らかに高かった．なお，慣行播種区では 7 月の少雨による生育遅延で両区に比べて莢数が少なかった．出液速度は，
剪葉 7 日後には各区間で差異はなかったが，剪葉 13 日後には剪葉区と慣行播種区が同様の値となり，非剪葉区より高かった．登熟期（10 月 31 日）には剪葉区で高く，また道管液中のゼアチンリボシド含有率は剪葉区で高い傾向を示し，剪葉区で生育後期の根の活性が高く維持されることが示唆された．
以上のように，2 年間に亘り圃場試験を行った結果，開花期前に剪葉することで，受光態勢が改善され，下位葉の老化が遅延し，上位節着莢が増加して，倒伏が
図１ アズキの剪葉に用いたダ軽減し，コンバイン収穫に向く生育をする可能性を示
イズ摘心機すことができた．これらの結果を踏まえ，今後はより効果的な剪葉方法についてさらに検討し，湿害が生じる転換畑圃場における大納言系アズキの安定栽培技術の構築を目指す予定である．なお，JA 滋賀蒲生町の生産者圃場
で 2016 年に同様の試験を実施したが，播種後の土壌処理除草剤の施用後に小雨が続き，アズキの初期生育が遅延する一方で，雑草発生が著しかった．効果的な茎葉処理除草剤がアズキ用には登録がなく，現地試験では莢の収穫には至らなかった．なお，詳細なデータの図表は論文公表前につき割愛させて頂いた．
２．転換畑におけるラッカセイ大粒品種おおまさりの導入の可能性と耐湿性の評価
コメの生産調整が終了した平成 30 年度以降，水田の利用形態がどのように変化するかは不透明ではあるが，水田転換畑に多様な畑作物を導入することが重要であることに変わりはない．
本研究では，上述の大納言アズキに加えて，茹で豆用として人気の高いラッカセイ大粒品種‘おおまさり’ （2007 年千葉県育成）を近畿地域の水田転換畑で生産できるか否かについて検討を進めた（図 2）．農耕地面積の 95％以上が水田である滋賀県をはじめとする近畿地域において，比較的単価の高いラッカセイを転作作物
図 2 降雨後の転換畑ラッカセイとして導入する可能性を探るために，排水性が劣る水田転換畑において，‘おおまさり’の栽培を試み，あわせて耐湿性との関係で考慮すべき根の発育と根粒形成に関する基礎的知見を得ることを目的とした．
栽培試験は上述のアズキと同様に本学農学部牧実習農場（灰色低地土の水田転換畑圃場）において行った．2016 年は，水田転換後 2 年目にあたったが，約 8a を用いて試験栽培し，収穫物の商品化（菓子類への加工）の可能性を探った．さらに 2017 年には，約 10a を用い，畝幅 1 m（畝長 47 m：べた畝）に 1 条播き（条間 30 cm）で 9 畝(畝間1 m)を栽培した．すなわち， 5 月 19 日に 2 粒/穴を手播きし，土壌処理除草剤を散布した．畝間は管理機で適宜除草し，株間は手取り除草した．供試品種の‘おおまさり’
は茹で豆用品種であるが，本研究では完熟莢を 10 月下旬から収穫した．2017 年は 10月の降雨量が著しく多く，収穫は 11 月上旬まで要した．茎葉を刈取って畝間に寄せた
後にポテトハーベスタで莢を堀上げた．莢実の泥は収穫直後に高圧洗浄機で洗い落とし，平型通風乾燥機で乾燥した．
出芽および初期生育は順調で，開花は 7 月初旬から始まり，降雨後の乾燥で土壌クラストがやや生じたが，子房柄の貫入に問題はなかった．‘おおまさり’は茎葉部の生育が過剰な特性を示すが，本試験でも同様であった．2016 年には畝間灌水が 3-4 回必要であったが，2017 年は 1 回のみで対応できた．2017 年の莢実収量（全量調査）は 53.1
±9.7kg/畝，剥き実上実割合は 64％であった．
排水性が劣る転換畑では胚軸根（不定根）が発生するが，本試験でも旺盛な発生とそれらへの根粒の形成が観察され，また地際部の茎に茎粒様構造が確認された．この現象は，兵庫県丹波市および京都府舞鶴市のラッカセイ圃場でも同様に観察された．研究代表者らはこれまでに，このような茎粒の形成に加えて，灰色低地土の水田転換畑では，根長あたりの根粒数が多くなることを観察しており（図 3），過図 3 転換畑ラッカセイの根粒形
剰水分条件下でのラッカセイの根粒形成に嫌気条件成の様態で発生するエチレンが関与している可能性に着目してきた．そこで，水田土壌を湛水または圃場容水量にして密栓後に気相をアルゴン置換して 24，48 時間後に採取した気相のエチレン発生量を調査したところ，湛水区でエチレンが検出された．さらに， 2-Chloroethylphosphonic acid（エテホン）を用い，エチレンがラッカセイの根粒形成に及ぼす影響を検証した．すなわち，土壌を充填したポットに‘おおまさり’の 10 日齢実生を移植し，13 mM エテホンを 10 ml/ポット投与する区，7 日間湛水する区，畑区の 3 処理区を設けた．移植後 31 日目の根粒数は，畑区に比べて，エテホン区では 2.9 倍，湛水区では 4.6 倍とそれぞれ多く，過剰水分で発生するエチレンが旺盛な根粒形成を誘導する可能性が示唆された．このことは，過剰水分条件下でのラッカセイの根粒形成には，嫌気条件において根で生じる内生エチレンおよび土壌から発生する外生エチレンが引き起こすラッカセイの根の細胞壁の緩みなどの感染経路の確保が関与する可能性が示唆された．現在，上記の転換畑圃場
で採取した根と根粒の量的な解析を行っている．
なお，本学農学部牧実習農場および兵庫県の生産者圃場で栽培した‘おおまさり’
はいずれも食味が良く，加工品として開発し得る品質を有する可能性が示された．得られた収穫物の一部をナッツ会社の協力を得てキャラメルコートしたラッカセイ菓子として試作し,本年 5 月に試験販売する予定である．今後は地域農業の６次化も視点に入れて，県内外の生産者に転換畑ラッカセイの栽培技術を提供できるように規模をやや拡大した現地試験を計画している．なお，
転換畑での畑作物栽培の課題である減耗する地力の補完技術については，ラッカセイに関してはその収穫残渣のすき込みによる肥料低減効果を検討中である（図 4）．現在，これらのすき込み後にパン用コムギ（ミナミノカオリ）を栽培し，窒素供給効果の量
図 4 収穫残渣は後作コムギの窒素供給源と的把握を行っているところである．なお，してすき込んだ詳細なデータの図表は論文公表前につき割愛させて頂いた．
３．水田転換畑の地力補完対策としての緑肥の導入
水田を畑に転換した際の課題として，好気条件になることで有機物の分解が促進され，窒素を中心に地力が減耗することがあげられる．実際に転作作物として栽培されているダイズでは，有機物を補完しないと経年的に収量が減少することが報告されている．有機物として堆肥の畦外からの導入にはその搬入，施用に労力を含む多くのコストがかかることも課題となっている．そこで，圃場そのもので生産する有機物として乾物生産量の大きい緑肥作物の導入に期待するところが大きい．本研究では，上記のマメ科作物とムギ類や葉菜類との輪作体系を想定して，ラッカセイやアズキの収穫残渣に加えて，熱帯原産のクロタラリア，セスバニア，ムクナの 3 種類のマメ科緑肥作物の利用に関する知見を得ることを目的にそれらの試作を行った．本学農学部牧実
習農場，滋賀県東近江市と兵庫県丹波市の生産者圃場にクロタラリア（ C. juncea とC. spectabilis ）およびセスバニア（ S. rostrata と S.. cannabina ）をそれぞれ 5 月〜6 月にかけて播種した．試作は 2016 年と 2017 年の両年に亘り行った．
本研究では生育量や窒素固定量の量的評価までは至らなかったが，根粒形成の時期や開花期についての基礎的な知見を得ることができた．いずれの緑肥作物も各圃場での生育は順調であり，代表者らが先行研究で明らかにしてきた乾物生産量や窒素固定量とほぼ同様の値が得られることが推察された．ムクナ（ M. prurens ）についても 2017年に本学農学部牧実習農場で試作したところ，その生育は極めて旺盛であった．しかし，本学圃場の気象条件下では開花はしたものの，種子が成熟に至る前に低温によって茎葉部が枯死したので採種はできなかった．
（無施用区）（マルチ区）（すき込み区）
生育後期の茎葉部を採取して，地下水位制御型大型ポット（FRP ポット）を用いてマルチ施用またはすき込み施用を行い，コムギ（ミナミノカオリ）を栽培したところ，マルチ施用では作土層の土壌含水率が高く維持される
図 5 緑肥作物ムクナのマルチ施用とすき込み施用後のコムギの生育ことが示された．2018 年（2018/2/5 撮影）
3 月時点でのコムギの生育はすき込み区で顕著に優り，次いでマルチ区，無施用区の順であった（図 5）．今後，成熟期まで栽培してムクナの緑肥としての窒素供給量について評価する予定である．
なお，詳細なデータの図表は論文公表前につき割愛させて頂いた．
４．転換畑における園芸作物導入の可能性
土地利用型の農作物に比較して単価が比較的高い集約型の園芸作物を水田転換畑に導入し，新たな地域特産物として生産する可能性 について検討した．本研究では，定量的な試験は遂 行できなかったが，以下に結果の概要を示す．
果菜類のウリ類および数種の果樹類について， 転換畑あるいは過剰土壌水分条件下での栽培試験を 行った．ウリ類については，守山市の特産品である マクワウリを本学堂農場（灰色低地土の水田転換畑 圃場）で試作した．排水管理を十分に行えば実際栽 培も可能となることが示されたが，圃場の排水性と の関係についてさらなる検証が必要である．果樹類 については，柑橘類とカキの生産を目的としたが， 実
図 6 東近江市蒲生地区における際の生産者圃場の排水管理等の準備を開始するま で転換畑において一部の作土層を剥に時間を要し，2017 年 3 月に苗木を定植したところ
いで盛土を行った後に柑橘類とカである（図 6）．果樹類は永年作物であることから，キ樹の苗を定植した
本プロジェクトの実施期間内には成果を得ること はできなかった．今後，定植後の苗木の定着等について調査を継続する予定である．
５．総括
以上のように，本研究では滋賀県をはじめとする西南暖地における水田の高度利用の実装を目的に，大納言アズキとラッカセイを例にして，その栽培上の課題についていくつかの知見を得ることができた．一方，収穫残渣や緑肥作物の効果的な利用といった実際の圃場における技術開発と地力補完の機序解析には比較的長期に亘る試験が必要なこと，また湿害を被り易い転作作物の生育や収量には年次変動があること，永年作物の果樹類においては苗木の定植から収穫までに長期に亘る調査が必要なことなどを考慮すると，本研究はその目的を達成するための緒についたばかりであるとも言える．今後は本プロジェクトで得られた情報を基盤にして，さらに複数年に亘る栽培試験を遂行し，転換畑を利用した地域農業の活性化に資することができる成果を得たいと考えている．最後に，本プロジェクトを採択頂いた龍谷大学食と農の総合研究所の関係各位に深謝いたします．

３．収支報告（非公開）

４．研究発表等（研究代表者及び研究分担者）＜学会発表＞
1) 大門弘幸・大橋善之・松村篤・中山祐一郎 2017. ダイズ摘心用バリカン機を利用した早期播種大納言アズキの剪葉栽培．日本作物学会第 243 回講演会, 東京.
2) 大門弘幸・大橋善之・松村篤・与那覇晃規 2018. 宮古島黒小豆（ササゲ）の特性評価と安定多収の可能性．日本作物学会第 245 回講演会, 宇都宮.
3) 大門弘幸・瀧本歩・松村篤・大橋善之・吉村大輔・妹尾拓司・吉良徹・米森敬三・古本強・玉井鉄宗 2018. 灰色低地土の水田転換畑におけるラッカセイ大粒品種‘おおまさり’導入の可能性．日本作物学会第 245 回講演会, 宇都宮.
＜依頼講演＞
1) 大門弘幸 2017. 滋賀県における水田の高度利用と環境保全に着目した地域特産農作物の創出．RECBIZNET 研究会, 龍谷大学 REC 主催, 2017.12.15.
2) 大門弘幸 2018. 水田の高度利用と付加価値を意識した地域特産農作物生産へのチャレ
ンジ．蒲生町新春講演会, 蒲生町街づくり協議会主催, 2018.1.5.
3) 大門弘幸 2018. マメ科作物を利用して環境調和型農業にアプローチする．第 1 回緑肥研究会, 雪印種苗主催, 2018.2.15.
＜発表論文（査読有り）＞
1) Funakoshi, Y., H. Daimon and A. Matsumura 2018. Morphological and physiologicalstudies on densely branched lateral roots triggered by localized phosphate in
Sesbania cannabina . Journal of Plant Nutition and Soil Science (DOI:10.1002/jpln.201700228)＜発表論文（査読無し）＞
1) 大門弘幸 2017. 緑肥作物の栽培と利用．牧草と園芸 65(3): 1-6.
＜著 書＞
1) 松村篤・大門弘幸 2017. 緑肥作物編第 2 章｢夏作緑肥作物｣, 作物栽培大系第 8 巻｢飼料・緑肥作物の栽培と利用｣．大門弘幸・奥村健治編著, 179-203. 朝倉書店，東京．
2) 大門弘幸 2018. 第 12 章「その他のマメ科作物」他，作物学概論改訂版．大門弘幸編
著, （印刷中）朝倉書店，東京．
＜学外資金獲得状況＞
1) 2016-2018 年度 日本学術振興会科学研究費基盤研究(C)(一般),代表大門弘幸｢転換畑ラッカセイの異形的根粒形成のエチレンによる制御機序の解析｣, 4810 千円（総額）2) 2017 年度 東和食品研究振興会学術奨励金, 個人研究大門弘幸｢宮古島黒小豆の機能性の理解と地域特産農作物としての新展開｣, 2000 千円（総額）