「雪踏み」で小麦の病害発生を軽減～冬の自然環境を活かした雪腐病の環境保全型防除技術～

2022-12-05 農研機構

ポイント

農研機構は、冬期圧雪作業 (通称「雪踏み¹⁾」) により、秋まき小麦の畑で積雪時に生じる雪腐病²⁾が減ることを明らかにしました。雪腐病は雪の下の地表の温度が0℃前後になると発生しやすくなりますが、「雪踏み」によって温度が下がることで0℃前後の期間が短くなり、雪腐病の発生が減ります。本成果は、農薬に依存しない環境保全型病害防除技術として、小麦生産の安定化に役立ちます。

概要

作物が長期間積雪下におかれる地域では、小麦や大麦、牧草で春の雪解け時に葉が腐り、その後の生育の遅れや植物の枯死に繋がる雪腐病の発生が問題となっています。雪腐病は、複数の病原菌が関与して、雪の下で弱った葉に菌が感染することで発生します。

雪腐病菌は、他の微生物との競争を避けた低温で活動しており、0℃前後が小麦に対し雪腐病菌が活動しやすい温度です。作物を覆っている積雪層は多くの空気を含み、布団のように断熱効果があることから、外が寒くても雪の下の地表の温度は0℃前後に保たれて雪腐病にかかりやすい環境になっています。

農研機構は、2016年から秋まき小麦の畑で雪腐病の発生調査と対策の研究を行ってきました。その結果、積雪後に雪を農業用のタイヤローラー等により鎮圧する圧雪作業「雪踏み」を行い積雪層の空気を抜くと、地表の温度が冷たい外気の温度に近づき、0℃前後の期間が短くなるため、雪腐病の発生が減ることが明らかになりました。雪腐病の発生が大きく増えるには、温度が0℃前後になる期間が一定以上必要な点は共通していることから、雪踏みは複数の種類の雪腐病への対策になると考えられます。

雪腐病を防ぐには従来から農薬散布が行われていますが、本成果から「雪踏み」に雪腐病を減らす効果があることが新たに分かりました。環境と調和のとれた持続可能な防除技術となることが期待されます。

詳細情報

開発の社会的背景

積雪地帯では、小麦や大麦、牧草などの越冬性植物は数か月間雪の下になるため、弱った葉に菌が感染する雪腐病による被害を受けます。雪腐病は被害が大きくなると作物が枯死してしまうため、農薬による防除が行われます。農薬散布は雪が積もる直前が望ましいのですが、積雪が早く農薬散布ができなかったり、散布後の降雨や融雪による効果の低下や、積雪期間が年によって短い地域でも念のために農薬散布する必要があるなど、経費や労力面に課題があり、農薬に頼らない環境保全型の新たな防除技術が求められていました。

研究の経緯

農研機構は、これまでに、雪と冬の寒さを活かした環境保全型の作物生産性向上技術を開発し、例えば、バレイショの収穫取り残しのイモが翌年に雑草化する「野良イモ」の対策として、土の温度を下げてイモを凍結枯死させる技術の高度化を進め、道内に普及してきました。

積雪層は多くの空気を含み、布団のように断熱効果があるため、雪の下の地表の温度 (土の深さ2cmで測定) は一定に保たれますが、農業用のタイヤローラー等により鎮圧する「雪踏み」 (図1) により空気を抜いて雪を固めると、地表の温度を冷たい外気の温度に近づけることができます。積雪が15cm以上になった後で1回目の雪踏み作業をすると、小麦の生育に支障をきたすことなく野良イモを防除できることが分かっており、オホーツク・十勝地域を中心に数百ha以上の畑で実施されています。

雪腐病は、温度によって発生する種類が異なり、雪腐黒色小粒菌核病などが多くの地域で見られます。0℃前後が病気にかかりやすい温度であることが分かっており、積雪期間が長い年に発生が増えます。また、雪腐大粒菌核病は、他の菌が活動できない低い温度帯を好む菌により発生します。地表の温度を低くすることが可能な「雪踏み」を使って、活動する温度帯の異なるこれら複数の種類の雪腐病の発生を減らすことが可能かを検討し、環境保全型病害防除技術の開発を目指しました。

研究の内容・意義

農研機構北海道農業研究センター芽室研究拠点において、2016年から5年間、雪腐病にかかりやすい秋まき小麦の畑で、積雪期間の前期のみ、中期のみ、前期から中期に雪踏みを行い、春に雪腐病の発生状況を調べました。

地表の温度は、12月初旬に積雪がある早雪年には0℃前後で推移し、雪踏みを行うと低下しました (図2左) 。1月まで積雪が無い遅雪年では、冬のはじめにマイナス10℃まで低下した後、積雪後徐々に上昇して0℃に近づき、雪踏みを行うと再び下がりました (図2右) 。

早雪年は、0℃前後で増えやすい種類の雪腐病 (雪腐黒色小粒菌核病) が多く発生しましたが (図3左) 、雪踏みを積雪期間の半ばまで (4～5回) 実施すると雪腐病による枯れは一部にとどまりました (図3右) 。遅雪年は、0℃以下の低温で発生しやすい種類の雪腐病 (雪腐大粒菌核病) の発生が増えましたが (図4左) 、雪踏みを行うとほとんど雪腐病は発生しませんでした (図4右) 。積雪が少なかった2018/19年を除いて、雪腐病の発生は雪踏みの実施によって減少し (図5) 、地表の温度が0℃前後になる日数が増えるにつれ雪腐病の発生が多くなりました (図6) 。

積雪が早いと地表の温度が0℃前後の期間が長くなり、雪腐黒色小粒菌核病の発生程度が大きくなります。雪踏み後の積雪で地表の温度は徐々に上がるため、雪踏みの実施終了が早すぎると、雪腐病の発生は減りません。冬の半ば (1月後半から2月はじめ) まで長く雪踏みを行うことで、雪腐病の発生を抑える効果が継続します (図7) 。また、低温で発生しやすい雪腐大粒菌核病も、活動を活発化するには0℃前後の温度になる期間を必要としており、雪踏みにより発生が減ることが分かりました (図8) 。

これまで、積雪期間が長いほど雪腐病が発生しやすいとされてきましたが、雪踏みで温度を下げれば、雪に覆われていても発生が減ることが分かりました。また、低温で発生しやすい種類の雪腐病も、地表の温度が0℃前後になる期間が発生程度を決めることが明らかとなり、雪踏みは、複数の種類の雪腐病の発生を抑える手段となることが分かりました。

今後の予定・期待

全国的に積雪時期や積雪量の年次変動が大きくなっており、雪腐病の防除の重要性が増しています。雪踏みによる積雪期間中の温度変化を利用した防除の有効性が確認されたため、今後は、実証試験を通じて、環境と調和のとれた持続可能な病害防除対策として技術化を図ります。また、他の越冬作物への応用や、北海道東部のような寒冷地域に限らない地域への適用の拡大も検討していきます。

用語の解説

１）雪踏み: 北海道オホーツク・十勝地域で行われる畑の圧雪作業の通称になっています。空気を抜いて雪を固め、雪の下を冷たい外気の温度に近づけることができます。広い畑で実施する場合は、トラクターの後ろに農業用のタイヤローラーを装着して走ります (図1) 。
(土壌凍結深制御技術標準作業手順書 – 農研機構)
２）雪腐病: 積雪下で蔓延する好冷性糸状菌(カビ)等による植物の病害の総称で、光が無い状態で徐々に弱る葉をエサにして菌が増えることにより、麦類や牧草を枯らす重要病害です。秋まき小麦に発生する主な雪腐病として、多くの地域で発生する「雪腐黒色小粒菌核病」「紅色雪腐病」、主に道東などの少雪地帯で発生する「雪腐大粒菌核病」、主に道央・道北などの多雪地帯で発生する「雪腐褐色小粒菌核病」「褐色雪腐病」などがあります。他の微生物が生きられない低温でも生育できるので、雪の下で活動が活発になります。

発表論文

Shimoda Seiji, Terasawa Yohei, Kanaya Maki, 2023, Control of snow mold damage of winter wheat by snow compaction (Yuki-fumi). Soil & Tillage Research, 225, 105554,
https://doi.org/10.1016/j.still.2022.105554

参考図

図1 農業用のタイヤローラーを用いた雪踏み試験の様子

北海道では一部農業機械メーカーがタイヤローラーを受注生産している。写真のローラーは幅2.8mだが5m程度が一般的。

図2 異なる雪踏み実施時期 (積雪期間の主に前期/主に中期/前期から中期まで) の
地表の温度 (深さ2cm地温) の変化

実施日の各●の色は上のグラフの色と同一。雪踏みがない場合 (黒線) 、早雪年 (2017年から2018年 : 左) は、積雪が早いと地表の温度が0℃付近に保たれ、遅雪年 (2020年から2021年 : 右) は一旦温度が低下した後に上昇する。雪踏みを行うと温度が下がる。

図3 積雪が多い2018年4月の様子

左は雪踏みの実施なし (雪腐黒色小粒菌核病の発生が増加) 、右は繰り返し雪踏みを実施した区 (一部に雪腐大粒菌核病が見られる) 。両方とも秋に雪腐黒色小粒菌を散布した畑。

図4 積雪が少ない2021年4月の様子

秋に雪腐黒色小粒菌を散布した畑だが、雪踏みの実施なし (左) では雪腐大粒菌核病が自然発生した。右は繰り返し雪踏みを実施した区 (ほとんど雪腐病が発生していない) 。

図5 異なる雪踏み実施時期における雪腐病の発生程度の関係

品種は「きたほなみ」。バーの色は、雪腐病の種類の違い。雪踏みの実施日は図2と同じ。2016/17および2017/18は12月上旬に積雪の早雪年、2018/19以降は遅雪年。各年とも秋に雪腐黒色小粒菌を散布した畑で実施し、雪腐病の発生程度は、自然発生した雪腐大粒菌核病等と併せて4月に評価。病害発生程度を0～4で示し、0は枯れなし、4はすべて枯れた状態を示す。