カリ施肥は穀物収量と土壌有機炭素の両方を高める：メタ解析

食料と気候にとってなぜ重要か

増え続ける世界の食料を賄いながら気候を守るためには、作物収量の向上と土壌中の炭素貯留の双方が重要です。本研究は、農家が穀物にカリ肥料を加えたときに収量がどれだけ向上し、それが土壌により多くの炭素を閉じ込める助けになるか、という二つの目標に大きな影響を与える単純な問いを投げかけます。

研究者が検証したこと

カリは植物にとって基本的な栄養素ですが、施肥計画では窒素やリンに次ぐ扱いを受けることが多いです。著者らは、カリを施用した場合と施用しなかった場合の結果が得られる小麦、稲、トウモロコシなどの穀物について、163地点、合計1185件の野外観測データを集めました。特に南アジア・東南アジアや東アジアなど、土壌がカリに乏しい地域に注目しました。メタ解析を用いて散在する試験結果を統合し、穀物収量と土壌有機炭素（枯死根や作物残渣から来る炭素を蓄える土壌成分）の全体的な傾向を明らかにしました。

カリが収量に与えた影響

統合データは、カリ施肥が平均で穀物収量を約5分の1（約20%）増加させたことを示しています。増収効果は、カリが窒素と併用された場合、または窒素とリンの両方と併用された場合に最も大きく、すべての主要栄養素がバランスよく与えられると作物の成績が良くなることを裏付けます。施肥に用いたカリの形式も効果に影響し、塩化カリウムや硫酸カリウムといった一般的な形態は一貫して収量を改善しましたが、混合型では明確な利益は示されませんでした。輪作における増収は単作より大きく、大麦、トウモロコシ、稲、小麦では増収が見られた一方で、キビやソルガムでは有意な効果は確認されませんでした。

増収の背景にある気候と土壌条件

すべての圃場が同じ反応を示したわけではありません。最大の増収は、熱帯域に多い高温多湿で酸性土壌の地域で見られました。こうした気候では降雨が多く、カリが土壌から洗い流されやすいため、作物がカリ不足に陥りやすくなります。解析では、収量応答は年平均降水量と気温、施用されたカリ量とともに上昇し、土壌のpHが酸性でなくなるほど応答は小さくなりました。気候と土壌特性を合わせることで、カリ投入による追加収量のばらつきの大部分が説明されました。

土壌中の炭素には何が起きたか

収量の増加に加えて、著者らはカリが土壌の炭素貯留を助けるかどうかも問いました。これは気候変動への緩衝材であり、土壌健康の重要な指標です。75地点、合計288観測の解析で、カリは土壌有機炭素を平均で約4%増加させました。この増加は控えめで、現れるのに時間がかかりました。明確に検出されるようになるのは20年以上の継続的なカリ施用の後でした。効果は、窒素とリンとともにカリを施用した場合、輪作で、そして塩化カリウムで施肥した圃場で最も強く現れました。結果は、カリが根の成長を刺激して植物残渣を増やし、それが時間をかけて土壌炭素に転換されることで間接的に炭素貯留を高めるという考えを支持します。

農家と政策にとっての意味

総じて、これらの発見は、特に土壌がカリ欠乏であると知られる地域では、施肥計画においてカリをより中心的に位置づける価値があることを示唆します。適切にターゲットされたカリの利用は、多くの高温多湿地域で穀物収量を引き上げると同時に、ゆっくりではあるが着実に土壌有機炭素の蓄積に寄与します。政策決定者にとってのメッセージは、窒素・リン・カリのバランスが短期的な食料生産と長期的な土壌保全の双方にとって重要であり、余分な土壌炭素による気候効果は一貫した管理の数十年後にしか現れない、という点です。

引用: Liang, G., Schlesinger, W.H. Potassium fertilization enhances both cereal yield and soil organic carbon: a meta-analysis. Nat Commun 17, 4521 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-71154-z

キーワード: カリ施肥, 穀物収量, 土壌有機炭素, 土壌栄養素, 気候緩和