新たな研究によると、土壌の保水力が、気候変動による長期的な熱ストレスに農場がどれほど適切に対処できるかを左右します。
平均気温の上昇は土壌水分の減少につながり、作物の生産に影響を及ぼすとともに、長期的には土壌を劣化させます。
研究者らによると、土壌の保水力を高めるための土壌改良材を追加し、蒸発を抑えるためにマルチを多く使えば、作物の熱ストレスを軽減できる可能性があります。
新たな研究によると、米国の一部地域の農場が気候変動による長期的な熱ストレスにどれほど適切に対処できるかを左右するうえで、土壌の保水力が重要な鍵となります。
研究者らは、米国の主要作物4種（トウモロコシ、大豆、綿花、小麦）に関する30年間のデータを分析しました。この研究結果をまとめた論文は、学術誌Frontiers in Sustainable Food Systemsに掲載されました。
「気候変動による異常気象が増えるなか、農家は同時に、深刻化する土壌劣化の問題にも直面しています」と、研究の筆頭著者で、エモリー大学環境科学科の助教であるデブジャニ・シヒ氏は述べています。
シヒ氏と共著者らによると、世界では2019年、食料生産の減少、食料価格の上昇、土地や水をめぐる競争の激化など、気候変動の影響により7億5,000万人が栄養不足に陥りました。世界の食料安全保障の問題は、さらに深刻化すると予想されています。気候変動により、今後25年間で世界の作物収量は全体で25％減少すると予測されています。一方、予測される人口増加を支えるには、2050年までに世界の食料生産を倍増させる必要があります。
健全な土壌
「土壌を健全に保つことは、気候危機に適応するために欠かせない要素です」とシヒ氏は述べています。健全な土壌には、植物が健やかに育つために必要な栄養素を供給する微生物が含まれていると同氏は説明します。また、私たちが食べる植物性食品の栄養価を高める働きもあります。
こうした微生物の存在は、土壌が炭素を隔離する能力も高めます。国連食糧農業機関によると、世界の土壌の表層30センチ（およそ1フィート）には、大気全体のおよそ2倍の炭素が含まれており、土壌は海洋に次ぐ世界第2位の自然の炭素吸収源です。
しかし、平均気温の上昇は一部地域で土壌水分の減少を招いており、作物の生産に影響を及ぼすとともに、長期的には土壌を劣化させる可能性があります。
土壌の保水力
今回の論文で研究者らは、米国本土全域のトウモロコシ、大豆、綿花、小麦の収量に気候と土壌の特性が及ぼす長期的な影響を定量化しようとしました。米国農務省が1981年から2015年までに収集した郡単位のデータを利用しました。データセットには、降水量と、作物の生育期間中の平均日気温の積算値（生育度日）が含まれていました。また、保水力、有機物の土性（砂、シルト、粘土の割合）、pH、傾斜、侵食されやすさ、土壌損失許容度など、土壌の違いも考慮されていました。
研究者らは、気候と土壌に関するこれらの各変数が作物収量に及ぼす影響を評価するため、説明可能な機械学習の手法を用いました。その結果、気候要因では生育度日が、土壌特性では保水力が、作物収量の変動に最も大きな影響を与えることが分かりました。
「この研究から得られる要点は」とシヒ氏は述べています。「作物がより強い熱ストレスにさらされている地域の農家は、土壌の保水力に先手を打って取り組むとよいでしょう」
シヒ氏の説明によると、粘土質の土壌や有機物に富む土壌は、砂質土壌よりも多くの水を保持します。そのため、砂質土壌の農場や、有機物が少ない土壌の農場では、土地の保水力を高めるために土壌改良材を追加するとよいでしょう。蒸発を抑えるため、マルチを多く使うことも適応策の一つです。
研究者らは、今回の知見が、農家、土地管理の専門家、政策立案者による、土壌、水、作物を持続可能な形で長期的に管理する方法に関する意思決定に役立つことを期待しています。
