１ 開発途上地域における持続的な資源・環境管理技術の開発

• 研究機関名: 国立研究開発法人国際農林水産業研究センター 研究戦略室; 企画連携部; 農村開発領域; 社会科学領域; 生物資源･利用領域; 生産環境・畜産領域; 林業領域; 水産領域; 熱帯・島嶼研究拠点
• 協力分担関係: 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構; 東京工業大学; 東京農工大学; 日鉄エンジニアリング株式会社; 東京大学; ユニチカ株式会社; 鳥取大学; 東京農業大学; 北海道大学; 琉球大学
• 研究期間: 2016-2020
• 年度: 2020
• 摘要: プログラムＡ「開発途上地域における持続的な資源・環境管理技術の開発」（資源・環境管理研究業務セグメント）では、気候変動や環境劣化等、深刻化する地球規模的課題に対処し、持続的開発目標SDGsの目標13「気候変動対応」や目標15「陸域生態系保全」等に貢献するため、アジア及びアフリカ地域を中心とする開発途上地域において、持続的な資源・環境管理技術の開発を進めている。最終年度となる令和２年度は、すべてのプロジェクトでこれまでの成果の取りまとめを行い、ステークホルダーや裨益者を巻き込んだ活動、そして技術の広域かつ多面的なインパクト評価、農家の技術導入のインセンティブ向上など、社会の行動変容を促し、研究成果の最大化と社会実装につながる活動を実施した。; プロジェクトでは農業活動からの温室効果ガス排出を軽減する緩和策技術について、ベトナムとタイで試験研究を行っている。ベトナムのメコンデルタでは、バイオガスダイジェスター（BD）、水田、家畜生産のそれぞれのGHG削減技術をリンクし、資源の循環と有効利用により、地域環境の改善と農家の気候変動緩和策に対するインセンティブをさらに高める取り組みを実施した。BD消化液を窒素肥料として水田に施用し適切な水管理と組み合わせることで、化学肥料の削減に加え水稲安定生産とGHG排出削減の両立が可能であることを現地圃場試験にて実証した。また水稲二期作にした場合の休閑期における湛水稲わら分解によるメタン発生抑制効果と経済性を圃場で実証した。メコンデルタのアンジャン省で行われているAWD節水灌漑については、ライフサイクルアセスメント（LCA）手法を用い、AWDを実施している農家と実施していない農家との比較において、農家の利潤とLC-GHGの排出量を定量評価した。また、技術を連携し地域に適用することによる効果を評価するため、農家調査を実施し基礎データを収集した。AWD普及促進のためのICT技術導入の課題を令和元年後半から本格的に実施した。実際には現地への渡航ができなかったため、プロジェクト実施期間に蓄積されたAWDに係る膨大な圃場データをデジタル化して解析することにより、追肥時の水深と収量との間の負の相関を見出した。これら個別技術を技術書として取りまとめた。畜産分野では、タイにおける標準的な肉牛飼養時において反芻胃および糞由来のメタン排出量は、飼料中総エネルギーのそれぞれ6.87%、0.69%程度であることを明らかにした。飼料添加物等によって消化管由来のGHG排出量を削減する飼養技術に関して、普及用マニュアルを作成した。土壌中への炭素隔離について、タイのロッブリーにおけるトウモロコシ圃場連用試験の10年間（2011～2020）の結果を取りまとめ、土壌炭素量（SC）の変動を解析した結果、稲わらマルチと牛糞堆肥施用区のSCは有機物無施用区に比べ高く推移したが、もみ殻燻炭施用区では低くなった。不耕起栽培の効果は、もみ殻燻炭区と牛糞堆肥区でプラスであったが稲藁マルチ区ではマイナスであった。これらの結果をカウンターパートからタイ国政府に提供するよう要請した。; 気候変動に対する適応策について、極端現象に脆弱なベンガル湾地域を対象として研究を継続した。ミャンマーのエーヤワディデルタにおいては、土壌塩害を含む気象災害に係る天候インデックス保険の設計を行っている。天候インデックス保険の需要予測について、今年度は対象農家の異質性に配慮し表明選好質問の選択肢を増やして実施したところ、やはり塩害以外の災害に起因する保険に対して一定の需要が見込まれることが明らかとなった。過年度の保険価格等の調査解析の結果とともに研究成果を日本の民間損保会社と共有した。洪水リスク対応策については、ミャンマー内陸部の農業用ダムにおいて洪水を防御する運用方法を管理機関である灌漑局に提案した。またダムの洪水調節容量を、継続期間が数か月に及ぶ熱帯モンスーン地域の洪水特性や地形ならびにダムの安全性に配慮して策定するモデルを作成した。輪番灌漑は水利用向上のための方策の一つであるが、現行の輪番灌漑では用水の節減効果が制約されていることを示すとともに、流量のモニタリングによってこれを改善する方法を提示した。IRRIへの拠出金研究の成果であるWeRise（季節予報をイネ生育モデルに応用した意志決定支援ツール）の実証試験をフィリピンで継続したが、Covid-19への対応で農家数を減少して実施した。普及員ならびに研究開発者向けにWeRiseの技術マニュアルをそれぞれ刊行した。干ばつ等の水リスクを軽減する灌漑システムの利用向上のための水管理支援アプリを開発し、相手国担当省庁へ提案した。節水型灌漑水田稲作技術として、ヒコバエを適切に管理、栽培する再生稲栽培法について栽培試験を複数実施し、刈り取り回数および刈り取り前後の土壌水分管理の違いが収量に及ぼす影響を明らかにするとともに、過年度のミャンマーにおける農家圃場での実証試験の結果を含めた同栽培法の技術マニュアルを作成した。; サブサハラアフリカの中でも最も土地劣化の危険度が高いブルキナファソ中央台地とエチオピア高原地帯において、土壌・水・植生等の資源の適切な管理と小流域を単位とした持続的集約化に資する流域管理モデルの提案に向け、研究調査を実施してきた。しかしながら今年度はCovid-19の影響で担当研究者の現地への渡航は叶わず、多くの試験や調査を現地機関に委託して実施した。; ブルキナファソ中央台地において、土地条件の異なる斜面の上部、中部、下部のそれぞれに概定された、土壌・水資源保全型の流域管理技術の実証を進めた。斜面上部の植生回復と緑化のための技術については、在来樹木種であるPiliostigma reticulatumやギンネム（Leucaena leucocephala）、などマメ科4樹種の保育ブロック苗の3年間の根系伸長を観察するための調査をカウンターパートに委託して実施した（データ未着）。斜面中部における土木的対策では、石積みや土塁などの水土保全施設に列状植栽工したアンドロポゴン(Andropogon gayanus)の生育は、施設のない無基盤よりも良好で、水食防止に関係する一株当たりの茎数は植栽から3年で約10倍に肥大化した。また同じ斜面中部の農学的対策では、各種施肥条件による耕地内休閑システム（FBS）のソルガム収量への影響を明らかにした。またCovid-19への対策を十分に行った上で農民集会を10回開催し、のべ60農家に複数の保全型流域管理技術を紹介したところ、FBSとともにアンドロポゴンの植生帯が高く評価された。技術の適用地を詳細に策定するため、無人航空機（UAV）で撮影した画像から対象地域の土地被覆分布図を作成し、イネ科とマメ科の分布区域を分離するとともに、マメ科の分布パターン（被度）が土壌型と関係していることが示された。現地では乾季の家畜飼料不足が問題であるが、収穫後のソルガムストーバーを配合した良質の発酵TMR（混合飼料）を調製したが、in vitroの消化試験の結果からその配合割合は20％以下が適切であった。スーダンサバンナで優占する２つの土壌型（リキシソルとプリンソソル）のそれぞれについて提案した最適肥培管理法は、昨年度に続いて実施した農家圃場試験においても、ソルガムの収量と農家収入の観点からその有効性が確認された。パラメータを改良したArcSWATモデルを用いたシミュレーションにより、技術の集約度を変えた新たな複数のシナリオを作成し、シナリオ毎で土壌・水資源保全技術を対象流域に導入した際の土壌の流出率と侵食量の変化を明らかにした。技術導入により所得が増加する農家の割合を示すとともに、収量の年変動も考慮した技術の普及可能性検討ができるモデルを開発し、現地機関の担当者による技術評価が実施され、流域上での石積工、流域下流部での耕地内休閑システムの効果が示唆された。; 斜面が急峻なエチオピア高原地帯では、北部ティグライ州の森林と農地が混在する小流域を対象に、森林保全と農地管理のための技術開発を進めている。現地の優占種で薪炭材として利用されるVachellia etbaicaの平均年生長量を推測する相対成長式を精緻化するため、業務委託により現地でサンプリング調査を実施した。UAVとSfM（Structure from Motion）法を用いたV. etbaica群落を対象としたバイオマス量の推計手法の開発を進め、画像による樹木の3次元モデルを構築した。これを用いたバイオマス量の推計の結果、環境条件の厳しい尾根部では樹高が低くなる傾向があり、バイオマス推定には樹高が重要なパラメータであることが示された。小流域の流末に位置する典型的なため池の堆砂量の調査を行い、堆砂を浚渫して近隣に農地を造成し持続的な野菜栽培の実証を行った論文に対し、メケレ大学から感謝状が発出された。Kikite Awelaelo郡の農民調査と経済実験の結果を基に水土保全と農家生計を両立させる土地管理方法を検討し、水条件のよい共有地では組合や農家個人への共有地配分制度を拡充し経済的利用を促進すること、水条件の悪い共有地では共有制度の下で農家研修制度をベースとした共有管理を進めることがよいという提案をまとめた。さらに共有地制度の改善策を検討した結果、改良かまどの普及や家畜飼養形態の転換による森林保全、小型草刈り機導入と運搬インフラの整備による保全地や放牧禁止地域での飼料資源利用の活性化、小型農耕機械導入による農民の栄養改善などが創案された。いずれの提案も、地域自治体に対しては環境保全だけでなく住民の食料主権と持続的な自然資源管理を鑑みた総合的政策が求められる。本年度は、5年間のプロジェクトの成果を整理して、政策提案書としてC/P機関から現地州政府への提出準備を進めた。; 「地球公共財」である水資源のうち7割が農業利用、またそのうちの7割がアジアで使われている。プロジェクトでは、水資源を持続的に守り、変動の大きい脆弱な地域で効率的に利用するための技術開発を行う。; 太平洋島嶼地域は湿潤ではあるが、粗放的な農業が地域の脆弱な自然環境や生態系に与える影響は大きい。農業生産と環境、生態系保全が両立する資源管理システムを実現するために、パラオ共和国のバベルダオブ島で調査研究を行ってきており、4年間継続した河川モニタリングのデータ集を作成した。一方、今年度はCovid-19の影響でパラオに渡航できなかったため、同じ高島である石垣島を比較対象として調査を実施した。河川の水質については、まず石垣島と比較してバベルダオブ島の栄養塩類流出濃度は非常に低いことがわかった。栄養塩類に係る水質浄化への貢献が期待されるクビレズタ（通称海ぶどう）を含む海藻、海草資源の分布情報を整理し、資源の保護と利活用を進めているパラオ共和国の関係部局に提供した。農地においては、すでに保全農業技術であるオーガー耕やトレンチ耕と有機物マルチの組み合わせが、土壌保全面でも作物（サトイモ）生産の面でも有効であることが示されたが、これら技術はそれぞれ単独でも有効であることを要因別試験で明らかにした。既存のバベルダオブ島の地形図、土壌図ならびに土地利用図を基に、農地開発の適性を評価・分類し地図化した。島嶼地域における持続的土地利用のモデルのプロトタイプとして、これらの技術を土壌浸食対策の条件付きで開発適地と分類された場所に導入することを提案した。; サトウキビ窒素肥培管理の課題では、フィリピン・ネグロス島で実施してきた栽培試験の結果から、地下水への硝酸態窒素の負荷を低減し、かつ収量が維持される肥培管理法として、基肥を従来の植え付け直後ではなく、植え付けから１ヶ月以降（２ヶ月後で最大収量）とし、かつ現行施肥量の半量とすることが望ましいこと等の研究成果を取りまとめ、フィリピン農業省砂糖統制庁（SRA）に提言した。またSRAが主導して実施した商業規模の栽培試験でも同様の結果が確認され、さらにこの肥培管理技術の導入による経済効果を試算したところ、現地のサトウキビ農家の収入は基肥の削減で40％、基肥と追肥の削減で82％増加することが示された。研修によりSRA職員が土壌－作物モデル（APSIM）を活用することができるようになったことから、フィリピン全土での適用を通じ環境保全型のサトウキビ肥培管理技術の普及が期待される。; アジアの乾燥地域であるウズベキスタンとインド北西部では、塩害や地下水位の低下にともなう水資源の不足により、作物生産が大きく制限されている。インド国立中央塩類土壌研究所（CSSRI）のライシメーター試験および圃場試験において、有資材型補助暗渠機（カットソイラー）の施工により土壌塩分が低下ならびにカラシナとトウジンビエの収量改善を確認し、施工間隔が密なほどその効果が大きくなる傾向が確認された。またカットソイラーによって排水改善された圃場での灌漑法として、畝間灌漑（EFI）と固定式隔畝間灌漑（FSFI）によって灌漑水量を削減しても大幅な減収が生じないことを確認した。一方、溶脱による下方への移動ではなく、塩の上方への移動促進と地上での捕捉のための技術としてDehydration法とFSFIを組み合わせた場合、ウズベキスタンでの試験結果ではその除塩率は6.4％であった。塩害の適応策として、インドにおいては国立農業研究所（IARI）との共同研究において、現地ダイズ品種「SL958」を反復親として耐塩性系統FH92-1とのF3およびBC1F2世代の系統を獲得するとともに、異なるステージの耐塩性を集積するため発芽期耐塩性をもつ「Pusa9712」と生長期耐塩性をもつ「FT-Abyara」を交配し、F3雑種後代を獲得した。またベトナムのカントー大学との共同研究において、ベトナムのダイズ品種「MTD176」と「MTD878-2」と耐塩性系統との間で8つの戻し交配集団を作成し、これらからDNAマーカー選抜によりNcl遺伝子を固定したBC3F3世代の系統を獲得し、さらにその一部について耐塩性と農業形質を評価し有望育種系統を選抜した。; 植物のもつ生物的硝化抑制（BNI）能を農業システムに組み込むことにより、作物による施肥窒素の利用効率を高め、強力な温室効果ガス（GHG）である亜酸化窒素（N2O）の発生を抑え、また硝酸態窒素の地下への流亡を減少させるなど、気候変動の緩和と持続的な資源管理への貢献が期待されている。BNI研究は、国際農研が主宰するBNI国際コンソーシアムによって推進されているが、今年度予定していた2年に一度のコンソーシアム会議は新型コロナウイルス感染症の影響で次年度に延期となった。; コムギについてはBNI能を高めたコムギ品種の開発に向けた共同研究をCIMMYTと継続している。コムギのエリート品種にBNI能の高いコムギの近縁種オオハマニンニク（Leymus racemosus）の染色体断片（Lr-N）を置換した系統のうち、収量や形態がそのエリート品種と同様でかつBNI活性の高い数系統（BNI強化コムギ系統）を選び出し、国内（つくば八幡台圃場）で栽培試験を実施した。BNI強化コムギ系統は、窒素施肥量にかかわらず親品種（エリート品種）に比べ高収量であり、約4割の窒素施用量で親品種の標準施肥量と同等の収量を得たことから、BNI強化コムギの導入により、窒素施用量を低減できることが示された。; ソルガムのBNI遺伝子マーカー開発のため、インドのICRISATでソルゴレオン分泌量の異なるRILの作成を継続し、F5集団までを得た。高ソルゴレオン系統をポット栽培した土壌において、アンモニア態窒素と硝酸態窒素の量はともに低ソルゴレオン系統を栽培した土壌よりも低かった。高ソルゴレオン系統では葉中の硝酸態窒素量と硝酸還元酵素の活性が低かったことから、硝化抑制により高くなった土壌中のアンモニア態窒素がより多く植物体に吸収されたためと考えられた。; コロンビアのCIAT本部の圃場でBNI能の異なるブラキアリア牧草9系統を2年半栽培し、区画の半分の後作をトウモロコシに転換した。ブラキアリア牧草栽培3年目の土壌の硝化活性は高BNI品種を栽培した区で低BNI品種を栽培した区に比べ31％低かったが、トウモロコシに転換した土壌では高BNI品種の後作は低BNI品種の後作に比べ8％低い程度であった。トウモロコシ1年目の生産量は、前作ブラキアリアのBNI能の違いによる影響は見られなかった。熱帯島嶼拠点においては、ブラキアリア品種「Basilisk」の連鎖地図を高密度にするためのジェノタイピングを行った。さらにブラキアラクトンが比較的安定な酸性条件に対しアルカリ性ではラクトン環の加水分解による構造変化を受けることが明らかにされ、硝化に係るヒドロキシルアミンオキシダーゼとのドッキングシミュレーションの結果と、ブラキアラクトンによるBNI効果が酸性土壌で大きく発揮されることがさらに裏付けられた。; トウモロコシの根から分離同定された疎水性BNI活性物質ゼアノンを特許出願した。根のジクロロメタン表面洗浄もしくは抽出物には、BNI能を持つ物質HDMBOAが含まれており、これは酸性溶液中で安定し,アルカリ溶液やメタノール中では不安定であることがわかった。; BNI機能導入による広域影響事前評価（ex-ante impact assessment）のため、BNIソルガムの普及により施肥窒素量と一酸化二窒素（N2O）が低減する割合を推定するモデルを構築し、シミュレーションを行った結果、土壌の硝化活性が40％減少すると施肥窒素量は15％減らすことができ、施肥窒素利用効率は9％向上することが推定された。; 平成28年度よりブルキナファソにおいて、低品位の国産リン鉱石の肥効を高める技術を開発し、リン肥料の国内生産による施肥栽培促進を図ることを目的としたSATREPSプロジェクトを実施している。ブルキナファソの地下水位の異なる３つの圃場で栽培試験を行い、試作したカリウム添加焼成リン肥料（CBK）と部分的酸性化肥料（PAPR）について水稲生育と収量に対する肥効を検証した。土壌の水分条件によって有効なリン酸画分が異なること、また有効リン酸画分の投入量と収量との関係から最適施肥量の算出を行った。たとえば低湿地での水稲栽培の場合、水溶性画分を25％まで高めた焼成リン肥料を低コストで製造することが目標とされる。昨年度、ワガドゥグ市内にあるカウンターパート機関INERAの支所に肥料製造のパイロットプラントが落成し運用を開始したところであるが、本年度INERAが単独で焼成リンの製造に成功した。
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