現在の集約農業は，化学肥料による養分供給，化学農薬による有害生物防除，多収性品種の開発，大型トラクタによる土壌の深耕や圃場の大規模化などによって，収穫物の単収を向上させると同時に，作業効率を向上させて，収穫量を向上させてきた。しかし同時に，余剰な化学資材による環境汚染，生物多様性の減少などの生態系サービスの低下，土壌の耕耘や深耕による土壌の侵食などによる土壌資源の劣化が生じて，大問題になっている。今後増える世界人口を考えると，単収を引き下げることなく，環境汚染，生態系サービスの低下，土壌資源の劣化などを最小限に抑制しつつ，食糧生産を行なうことが緊要となっている。

●ドイツでの試み‥化学農薬使用量を減少させ，土壌，作物，景観の管理の方法によって生物多様性を高めて，平均単収を確保する

　化学資材を排除する有機農業なら，現代集約農業の弊害を解消できるが，単収が低下する。例えば，スファートらの次の研究がある。
　スファートらは，世界の研究論文から収集した多様な作物種についての316事例の有機対慣行農業の収量比較データを解析して，有機収量は平均して慣行農業の75%であることを示した︵環境保全型農業レポート﹁No.211 有機と慣行農業による収量差をもたらしている要因﹂参照︶。これほどの単収低下が生ずる有機農業では，なお増加する世界人口を養うための食糧増産は不可能といわざるをえない。これでは収量低下が生じてしまい，農産物価格が上昇し，農業は価格が高くとも有機農産物へのニーズがなお高い消費者に対して行なわれることになる。
　これに対して，ドイツのヴュルツブルク大学︵バイエルン州︶のレドリッヒらは，下記の論文で，冬コムギに標準量の化学肥料を施用するものの，殺虫剤の施用を減少させて，土壌撹乱の低減，多様な作物による輪作，有機肥料投入，景観，圃場規模などの管理技術を導入して，天敵生物を増やして，防除しきれていない害虫を抑制して，慣行農業並みのコムギの収量や品質を確保しうることを，下記の論文で示した。
S. Redlich, E.A. Martin and I. Steffan-Dewenter︵2021︶:Sustainable landscape, soil and crop management practices enhance biodiversity and yield in conventional cereal systems. Journal of Applied Ecology. 58:507-517.　補足図表
　以下にその概要を紹介する。

●レドリッヒらの実験方法

　要因間の強さをパス分析によって解析したが，その詳細の説明は煩雑なので，下記に実験方法の概略を紹介する。

︵1︶実験地と処理区

　2014年に南ドイツのヴュルツブルク近くの半自然植生の残された農業地帯の半径1km範囲内にある合計で28の既存の慣行コムギ圃場を実験用に選定した。この農業地帯では半自然植生100%のところから畑100％のところまで，自然植生の存在割合で規定した景観が全体として漸減しており，そうした景観の勾配が存在した。コムギ圃場は，土壌有機物含量の高いものと低いものをペアにした︵したがって，圃場は14ペア︶。その際，︵a︶pH，土性や圃場縁の質が類似した圃場はペアにした‥︵b︶管理の仕方︵耕耘または無耕耘，無機対有機肥料投入物など︶の異なる圃場をペアにした。圃場ペア内およびペア間の平均距離︵平均値±SD︶は，それぞれ1.07±0.9と11.2±3.8kmであった。そして，各圃場で，ピレスロイド殺虫剤︵ベータシフルトリン︶と化学肥料︵合計190kg/ha︶の無施用と地域の標準量の施用区を設け︵4処理区×28圃場=112処理区︶，この処理区以外に，圃場によって管理の仕方などの処理区を設けた。
　土壌の特性や管理の仕方が様々な処理区について，収量と千粒重を決めている要因を解析したが，その際，4つの害虫，すなわち，2つのアブラムシ種‥イギリス穀類アブラムシとムギウスイロアブラムシ，ならびに，穀物葉甲虫のハムシの幼虫︵固着性で，葉を加害し，植物バイオマスを低減させる可能性があるが，補償作用が起きれば，子実収量には影響しない︶と成虫︵有翼で飛翔して植物帯の地上部を加害する︶生存数を調査した。また，上記の害虫の捕食者として葉生息捕食者︵テントウムシ，ハナアブ︵アブラムシを捕食︶と土壌生息捕食者︵オサムシ，コモリグモ︵地面で狩をするクモ︶の生息数を調査した。
　また，各処理区における広葉雑草圧︵被覆%︶と，病原糸状菌のFusariumとさび病菌︵Puccinia spp.︶の蔓延速度を測定した。

︵2︶パス解析

　そして，要因間の関係の強さをパス解析によって解析した。すなわち，自分の経験則や仮説に基づいて，各変数についての目的変数と説明変数の関係︵因果関係︶を考え，︵合計34の︶説明変数を原因として生ずる結果について，説明変数から矢印を結果の目的変数の間を線でつないだ経路図︵パス図︶を作成した︵図1参照‥矢印の元が説明変数で，先が目的変数を表す︶。次いで，各パス間で重回帰分析を行ない，パス間のつながりの強さを標準偏回帰係数で評価した。

図1　経験則や仮説に基づいて，各変数についての目的変数と説明変数の関係︵因果関係︶を考え、説明変数を原因として生ずる結果について，説明変数から矢印を結果の目的変数の間を線でつないだ経路図︵パス図︶を作る︵矢印の元が説明変数で、先が目的変数を表す︶。次いで，各パス間で重回帰分析を行ない，パス間のつながりの強さを標準偏回帰係数で評価する。
︵レドリッチらのパス図の一端を例示。実線はプラスの影響，点線はマイナスの影響を表す。︶

●実験結果

(一)無施肥ではコムギの子実収量や茎葉重が低かった。そして，害虫圧も低かったために，幼植物の活力とコムギの製粉品質の重要な尺度である千粒重が高まった。
(二)殺虫剤はハムシ科幼虫を減少させたが，最も生存数が多くて収量を低減させるイギリス穀類アブラムシを効果的に防除できず，殺虫剤による短期間の減少の後，急速にリバウンドした。

(三)したがって，本システムにおける肥料と殺虫剤の減少は，イギリス穀類アブラムシによる害虫圧の有意な増加なしに収穫物の品質に良い影響を与えよう。

(四)ドイツの土壌では平均土壌炭素︵土壌有機物︶含量が非常に低いが，調査した圃場では炭素含量の高い土壌で収量が高かった。

(五)有機物含量の高い土壌は，土壌生息捕食者が捕食する害虫以外の重要な代替の餌であるトビムシのような腐植性昆虫を助長する。しかし，耕耘は，土壌有機物の分解を加速し，土壌をトビムシなどの餌昆虫にとって好ましくない条件にしてしまう。そのため，土壌保全的作業︵無耕耘，高い作物多様性，有機肥料投入︶は，餌昆虫を増やして土壌生息性捕食者にとって有利となる。

(六)作物輪作の多様化は，土壌肥沃度や収穫物の品質を向上させるのに加えて，土壌資源や環境生物資源の多様性を高めて化学資材の投入を減らすという特性を有している。こうしたことから，コムギ畑の消極的飛翔生物︵風媒クモ︶がより多くなったと推定された。これに加えて，コムギの適期播種︵晩播とは対照的に︶はコムギの早期成熟を可能にして，ムギウスイロアブラムシなどの害虫圧を低下できた。捕食性オサムシの数は早期播種圃場で少なかったが，この応答は顕著でなく，無耕起によって増やせる可能性があった。

(七)実験を行なった規模での景観は，捕食者や害虫の存在数に次の限られた役割しか果たしていなかった。


■ 地面徘徊性クモの活動密度が，小規模作物圃場の景観で増加したが，外縁密度︵ha当たりの外縁の長さ︵m︶︶が高くなると減少した。これは小規模圃場の景観では捕食者が，圃場外縁の生息場所から圃場上の餌に容易にアクセスできる利点があるのに対して，作物・非作物境界の密度が高いと，こうした構造が障害になったり，競合する餌場を提供したりして，クモの圃場への分散を妨害することになると推定された。
■ イギリス穀類アブラムシは，圃場規模が1ha未満から，4haを超える規模に大きくなるとともに減少した。ハムシ成虫と，イギリス穀類アブラムシよりは程度が低いが，ハムシの幼虫は，半自然植生の割合が10%未満から40%を超えるまでに高まるとともに増加した。しかし，こうした関係は弱く，そのため，収穫物の量や品質を損なうことは弱かった。


(一)積極的飛翔生物︵消極的なものは不可︶は外縁密度の高い景観で相対的に少なく，積極的飛翔生物は消極的飛翔生物よりも景観により強く応答した。


　しかし，我々は積極的飛翔生物が在来植生の存在割合の不均質に異なる景観に対して予想したようなプラスの応答を観察できなかった。

●結論

　著者らは，ドイツの冬コムギ栽培において，殺虫剤の施用量を削減しても，減耕起，多様な作物輪作や小規模な圃場で自然植生割合を低くするような景観要素ならびにローカルな農業管理要素によって，害虫を低減させて天敵生物を増やす条件を作り出し，害虫防除の可能性を復元できることを示した。こうした生物多様性を向上させる作業工程は，農業化学資材の環境や健康に対する悪影響を低減させるとともに，土壌質の向上だけでなく，生態学的集約化農業を創出するの大切なツールを提供する。すなわち，化学資材の多投によって，現在では弱くなっている多様な生態系サービスと収量とのつながりを，今後，化学資材投入量の低減とともに，適応した土壌，作物や景観の管理などの農業工程を組み合わせることによって助長できよう。
　農業化学資材を多投した慣行農業が，生物多様性，環境や人間の健康に対している与えている大規模な脅威を考えると，化学資材削減による予想される収量ロスは，より持続可能性の高い農業の経済的ならびに環境的効果による生態系サービスの増益額を配慮すれば，受け入れ可能な価格だからである。