農薬を95%削減し、野生のハチを呼び寄せ、スイカの収穫量を増加させる

農薬散布量を95%削減し、野生のハチを呼び寄し、スイカの収穫量を増加させる 生物学
パデュー大学の研究チームは、必要に応じて農薬を使用することで、野生のハチによる受粉が増え、スイカの収穫量が増加することを発見した。©Purdue University photo/Tom Campbell

多くの農家は受粉のためにミツバチの巣を借りていますが、必要に応じて農薬を使用するアプローチを採用することで、野生のミツバチの無償の労働力を活用できることが、新しい実証研究で明らかになりました。

アメリカ中西部の商業規模の畑を対象とした複数年にわたる調査の結果、このアプローチによって農薬散布量を95%削減し、トウモロコシとスイカの収穫量を維持または増加させることができました。

この研究結果は、米国科学アカデミー紀要(PNAS)に掲載された論文に詳細が記載されています。

今回のプロジェクトを主導したパデュー大学昆虫学教授のIan Kaplan氏は、「必要に応じた農薬処理は農家にとって有益です。殺虫剤の使用を減らすことで、最初の1年で野生のハチが畑に戻ってきて、スイカの収穫量が平均26%増加したという結果が出ました。」

パデュー大学農学部の研究チームは、4年間にわたり、インディアナ州および中西部の5つの異なる場所の畑を調査し、従来の害虫管理と総合的病害虫管理(IPM)のアプローチを比較しました。

総合的病害虫管理のアプローチでは、農場を偵察し、害虫のレベルが経済的損失につながるような、あらかじめ設定された被害のしきい値に達した場合にのみ農薬を散布するというものでした。

昆虫学の教授で研究チームのメンバーであるChristian Krupke氏は、「ここ数十年、農薬は種子処理から始まり、決められたスケジュールで散布されるという先制的な使い方をしてきました。このような強力な殺虫剤を頻繁に使用すると、意図しない結果を招き、昆虫や動物、人間の健康に害を及ぼす可能性が高くなります。今回の研究では、害虫を駆除するためにこれほど強力な武器は必要ないかもしれないし、少なくとも、これほど頻繁に使う必要はないということがわかりました。」と述べています。

農業の持続可能性と総合的病害虫管理のメリットが注目されています。

ウォルマートは先日、2025年までに全世界の生鮮食品・花卉業者に総合的病害虫管理の導入を義務付ける方針を発表しました。

パデュー大学の昆虫生態学研究室を率いるKaplan氏は、「従来の農産物と有機農産物の間に、別の選択肢があることを人々に知ってもらうことが重要です。総合的病害虫管理は、農家から農薬を完全に奪うことなく、また食糧供給を危険にさらすことなく、食糧の生産に使用される農薬の量を大幅に削減することができます。」と述べています。

中西部の生産者もこの問題に敏感で、作物と受粉者を守るための解決策を求めていると、昆虫学の助教授であるLaura Ingwell氏は言います。

インディアナ州は、米国の主要なスイカ生産州のひとつで、受粉媒介者に依存するこの作物は、年間平均7,000エーカーの土地を占めています。

「残念ながら、処理されていないトウモロコシや大豆の種子を見つけるのは難しいのです。中西部のスイカ畑は、トウモロコシや大豆の海に浮かぶ島のようになっています。インディアナ州の多くの農家は、これらの作物をすべて輪作しているので、一方の管理が他方にどのような影響を与えるのかを理解する必要があります。」と彼女は言います。

研究チームは、パデュー大学の研究農場の農場スタッフと協力して、インディアナ州の実際の農業生態系を再現するために、風媒介のトウモロコシと昆虫媒介のスイカの両方を栽培しました。

各地には15エーカーの畑があり、一方では未処理の種子を用いて総合的病害虫管理を実践し、もう一方では処理済みの種子を用いて、カレンダーに基づいた殺虫剤散布などの従来型の害虫管理を行いました。

研究期間中、作物はローテーションされ、場所が異なることで、土壌の種類や環境条件の違いによる影響を調べることができたと、研究の多くを担当した大学院生のJacob Pecenka氏は言います。

「総合的病害虫管理を実施している農場では、毎週偵察を行って害虫をモニタリングしました。驚くべきことに、害虫が作物への経済的リスクのために設定された閾値に達することはほとんどありませんでした。調査期間中、害虫が農薬散布のきっかけとなる閾値に達したのはわずか4回だけでした。これは、従来の管理農場の97回の処理に比べて大幅に減少しています。」

Pecenka氏らのチームは、スイカ畑の花を観察し、ミツバチの訪問回数を数えました。

「総合的病害虫管理の畑では、従来の畑に比べて花の訪問数が130%も増加していました。受粉の最大の担い手は、在来種の野生のハチでした。彼らは効率的な受粉者であり、真剣に採食しています。」

トウモロコシ畑の真ん中でスイカが栽培されていたため、野生の受粉媒介者がスイカの花にたどり着くには、少なくとも100フィート(約30m)は移動しなければなりませんでした。

しかし、スイカ畑から数メートルのところにミツバチのコロニーがあったにもかかわらず、野生の受粉媒介者が花の訪問数の80%を占めたのに対し、ミツバチは20%にとどまったとPecenka氏は言います。

「私たちは、多くの野生種のハチの生態をよく理解していませんが、この研究は、彼らが重要で回復力があることを示唆しています。最初の1年で、これらのハチは、ハチを殺したり、ナビゲーションを混乱させたり、撃退したりする可能性のある低レベルの農薬を使用した畑で、大きな存在感を示しました。」と彼は言います。

また、総合的病害虫管理の畑では益虫の数が増加していることも観察された、とIngwell氏は言います。

「スズメバチやテントウムシなど、スイカの害虫の自然な捕食者が、害虫のレベルが上がると介入してくるのです。今回の研究では、ほとんどの場合、自然のシステムを信頼できることがわかりました。スイカの収穫量を維持し、害虫の抑制と受粉の面で昆虫のコミュニティに利益をもたらすには、週1回の偵察で十分なのです。」と彼女は言います。

受粉媒介者の保護や果物・野菜の生産者向けのリソースは、Purdue Extensionのオフィスで入手できます。

Rick Foster名誉教授を含む研究チームは、今後、50エーカーの商業畑を使って研究を拡大する予定です。

Published by Purdue University. Jacob R. Pecenka et al, IPM reduces insecticide applications by 95% while maintaining or enhancing crop yields through wild pollinator conservation, Proceedings of the National Academy of Sciences (2021). DOI: 10.1073/pnas.2108429118