Research press release

生態:食料の安定供給確保に限界か

Nature Communications

Ecology: Reaching a food security ceiling

世界の主要穀物(米、小麦など)の約30%が、農家の圃場での最大可能収穫量に達してしまった可能性のあることが判明した。近年、これらの主要穀物の収量は、急減し、あるいは横ばい状態になっている。全世界で食料の安定供給は確保されるとする将来予測は、収量が順調に増加する傾向を前提とするのが通例だが、今回の研究では、そのような傾向にならない可能性が示唆されている。この結果を報告する論文が、今週掲載される。

今後の世界の食料生産量と増え続ける世界人口の食料需要への対応可能性に関する予測は、これまでのところ、過去の傾向に基づいた予測が大部分だった。ところが、過去の傾向は、作物生産量の増加を可能にする新技術(一度限りの技術革新も含まれる)の急速な導入に基づいており、そのため、将来予測が楽観的なものとなっていた。

今回、Kenneth Cassmanたちは、穀物生産量が最も多い国々における穀類、油料作物、糖料作物、繊維作物、豆類、塊茎、根菜類、米、小麦、トウモロコシの生産量の過去の傾向を解析し、作物収量が将来的に増加するという予想シナリオに反した証拠を得た。この解析データによれば、世界で作付面積の最も多い地域の多く(東アジア、ヨーロッパ北西部と米国)で、1種以上の主要穀類の収量増加率が、最近になって、鈍化し、あるいは頭打ちになったことが示唆されている。Cassmanたちの計算では、世界の米生産の約33%、小麦生産の約27%が収量増加率低迷の影響を受けているとされる。中国では、小麦の収量増加率が一定レベルを保つ一方で、2010~2011年のトウモロコシの収量増加率が、2002~2003年比で64%減少した。この減少は、農業の研究開発、教育、インフラへの投資額が増加していても起こっており、多くの地域で潜在収量の限界に達したことが示唆されている。

著者は、さらなる収量の増加を維持するためには、作物生産に関する数多くの要因の微調整が必要となる可能性が高いと報告している。しかし、このことを農家の圃場で実現するのは難しいことが多く、それに伴う限界費用と必要な労働量、リスク、環境影響が利益を上回る可能性もある。

Around 30% of the main global cereal crops, including rice and wheat, may have reached their maximum possible crop yield potential in farmer’s fields, reports research published this week in Nature Communications. Yields of these crops have recently displayed an abrupt decrease or have plateaued. Future projections that would ensure global food security are, however, typically based upon a constant increase in yield; a trend that this research now suggests may not be possible.

Estimations of future global food production and its ability to meet the dietary needs of a growing human population have been thus far mostly based on projections of historical trends. Past trends have, however, been dominated by the rapid adoption of new technologies - sometimes one-time innovations - which allowed for an increase in crop production. As a result, optimistic future projections have been formed.

Kenneth Cassman and colleagues characterize past yield trends for cereal, oil, sugar, fibre, pulses, tuber, root crops, rice, wheat and maize, in countries with greatest cereal production and provide evidence against a projected scenario of crop yield increase. Their data suggest that the rate of yield gain has recently decreased or stopped for one or more of the major cereals in many of the most intensively cropped areas of the world, including eastern Asia, north-western Europe and the US. They calculate that the stagnation in yield gain affects around 33% of the global rice and 27% of the global wheat production. In China the increase in crop yields in wheat has remained constant, but maize yield increase has decreased by 64% for the period 2010-2011 relative to the years 2002-2003. This decrease has occurred despite an increase in investment in agricultural research and development, education, and infrastructure, suggesting that in many areas a maximum potential of yield production may have been reached.

The authors report that sustaining further yield gain would likely require fine tuning of many different factors in the production of crops. But this is often difficult to achieve in farmer’s fields and the associated marginal costs, labour requirements, risks, and environmental impacts may outweigh the benefits.

doi: 10.1038/ncomms3918

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