主要穀物の栄養利用非効率性を明らかにした世界的60年研究(Global 60-Year Study Sheds Light on Staple Crops’ Nutrient Use Inefficiency)

2026-01-07 中国科学院(CAS)

本研究は、過去60年間にわたり205の国・地域を対象として、イネ・コムギ・トウモロコシ・ダイズという主要4作物の窒素・リン利用効率(NUE・PUE)の長期的変化を解析した。その結果、肥料投入量は増加し続けているにもかかわらず、作物の養分利用効率は全体として低水準にとどまり、「高投入・低効率」という構造的課題が世界農業に共通して存在することが明らかになった。地域差も顕著で、熱帯のイネや温帯のコムギは比較的高効率である一方、中国や米国のトウモロコシは非効率性が際立つ。リン利用効率は全作物で50%未満であり、作物栄養は主に土壌中の既存リンに依存している。研究は、技術不足ではなく、作物・環境・管理の不整合が根本問題であると指摘し、作物・地域・技術を統合した体系的最適化の必要性を提言している。

<関連情報>

主要作物における栄養利用効率の低さが世界規模で蔓延 Global-scale prevalence of low nutrient use efficiency across major crops

Ji Liu,Hai Wang,Josep Penuelas,Juan Mou,Manuel Delgado-Baquerizo,Jordi Sardans,Fernando Coello,Zhi Quan,Tianyi Qiu,Yanyan Li,Yahui Guo,Ziying Hu,Yanrui Ying,Jingyi Lv,Yufeng Zhang,Wenfeng Tan,Guiyao Zhou,Lu-Jun Li & Linchuan Fang
Nature Communications  Published:10 December 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-66019-w

主要穀物の栄養利用非効率性を明らかにした世界的60年研究(Global 60-Year Study Sheds Light on Staple Crops’ Nutrient Use Inefficiency)

Abstract

Enhancing nitrogen (N) and phosphorus (P) use efficiency (NUE and PUE) is essential for advancing sustainable agriculture and reducing dependency on non-renewable fertilizers. However, the long-term dynamics of NUE and PUE across major crops remain poorly understood at a global scale. Here, we compile a comprehensive global database encompassing 3360 observations across 205 countries to analyze trends in NUE and PUE for major crops from 1961 to 2018. Today, PUE and NUE are still suboptimal, particularly in developing regions, emphasizing the need for context-specific strategies to improve nutrient use efficiency. Global mapping shows that NUE and PUE are highly context-dependent, with variations observed by crop type and region. For instance, rice achieves optimal NUE and PUE in tropical zones, while wheat performs best in temperate climates. Notably, maize continues to exhibit significant nutrient inefficiencies, especially in China and the United States, with considerable N and P surpluses. Taken together, this global analysis provides spatially explicit insights to guide region-specific efforts toward improving nutrient use efficiency, supporting sustainable agricultural practices and reducing global fertilizer dependence.

1202農芸化学
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