トウモロコシとエンドウの輪作における持続可能な水管理と収量向上のための保全耕作とスプリンクラー灌漑

より少ない水でより多くを耕す

気候変動で水資源が厳しくなる中、世界中の農家が直面する喫緊の問いはこうです：河川や地下水を枯渇させずに十分な食料をどう生産するか。本研究は北インドの現地圃場で実践的な答えを検証し、土壌への負担を抑えた耕作と効率的な灌漑が、トウモロコシとエンドウの収量を高めつつ水をより慎重に使えることを示しています。

ありふれた圃場を新しい視点で見る

研究者たちは一般的な作物組合せに注目しました：雨季に栽培されるトウモロコシに続き、乾季の冬に畑エンドウを栽培するというものです。従来、これらの圃場は作付けごとに深耕して均平化され、エンドウには畝間に水を流す湛水灌漑が用いられてきました。その手法は単純ですが無駄が多いです。多くの水が蒸発したり浸透流出したりし、繰り返しの深耕は長期的に土壌を劣化させます。研究チームは、この「従来型」と、土壌をあまり攪乱せず水をより正確に供給する保全的な手法を比較することにしました。

やさしい土壌管理と賢い灌漑

インド・カンプール近郊のインド＝ガンジス平原の実験区で、科学者たちは土壌準備の三手法を試しました：トウゼロ（ゼロティレージ）では土壌をほとんど攪乱せずトウモロコシの茎残渣を残す、減耕では浅い耕起のみ行う、そして従来の深耕では深く耕して残渣を除去する。エンドウ作では、これらの土壌処理に対してスプリンクラーか従来の湛水灌漑のいずれかを用い、枝分かれ期と莢形成期といった重要段階に合わせた6つの灌漑スケジュールを組み合わせました。トウモロコシは季節雨頼みだったため、灌漑の影響は主に前作のエンドウから残った土壌の水分や土壌性の変化を通じて引き継がれました。

収量増と農家収益の向上

土壌撹乱を最小限にしスプリンクラーを使う組合せは効果を示しました。2年間の平均で、ゼロティレージは深耕に比べてトウモロコシとエンドウの両方で上回りました。トウモロコシ穀粒収量は従来耕に比べてゼロティレージで約13％高く、エンドウは最大で約25％の増収を示しました。ゼロティレージにエンドウの枝分かれ期と莢形成期の両方でスプリンクラー灌漑を組み合わせると、エンドウ収量は約70％、トウモロコシ収量は約1/3増加し、地元の標準である深耕＋湛水灌漑と比べて大きな差が出ました。シーズン全体で見ると、トウモロコシ–エンドウ体系のトウモロコシ換算収量はゼロティレージで従来耕に比べて約19％増加しました。これらの余剰は経済的にも表れ、改良手法は標準の深耕に比べてヘクタール当たり約46,000インドルピーの純収入増をもたらし、スプリンクラー単独でも湛水灌漑に比べて約14,000ルピーの上乗せがありました。

一滴ずつの節水効果

同様に重要なのは、改良手法が水をより有効に使ったことです。ゼロおよび減耕は、主に土壌を攪乱しないことと表面残渣によって蒸発が抑えられるため、エンドウの総用水量をわずかに低下させました。スプリンクラー灌漑は湛水よりも少ない水量で済みつつ、植物が利用できる場所に水を供給しました。ゼロティレージとスプリンクラーを組み合わせることで、単位水量当たりの穀物生産量は大幅に向上しました。従来の深耕＋湛水灌漑と比べ、この組合せは水利用効率を約60％、水生産性（立方メートル当たりの穀物量）を約76％向上させています。つまり、降雨が不安定で地下水が減少する半乾燥地域では、農家はより少ない水でより多くの食料を収穫できるという重要な利点があります。

乾燥化する土地にとっての意義

水ストレスの強い地域の農家にとって、本研究のメッセージは明快です：土を大きく耕さず、作物残渣を表面に残し、エンドウの湛水灌漑を適切なタイミングのスプリンクラーに切り替えることで、収量・収益・節水を同時に高めることができます。雨季に栽培されるトウモロコシは、エンドウ作が残したより健康で水分の多い土壌から間接的に恩恵を受けます。結果は土壌や気候によって異なりますが、圃場の耕し方や灌漑方法を少し変えるだけで、水を大量に必要とする体系をより生産的でレジリエントなものに変え、より乾燥した未来に対する農業の適応を助けることが示されました。

引用: Singh, R., Nath, C.P., Praharaj, C.S. et al. Conservation tillage and sprinkler irrigation for sustainable water management and enhanced crop yields in maize and field pea cropping system. Sci Rep 16, 11852 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-39809-5

キーワード: 保全耕作, スプリンクラー灌漑, 水利用効率, トウモロコシ–エンドウ輪作, 気候レジリエントな農業