本研究では、エジプトの圃場条件下において、有機施肥およびバイオスティミュラントの投与がフェンネルに及ぼす影響を評価しました。最高の収量は、60 L ha⁻1のコンポストティーにAzollaまたはSpirulinaを組み合わせた場合に得られました。この処理によって、フェンネル精油の収量と品質が向上しました。
研究記事
有機施肥とバイオスティミュラントによるフェンネル（Foeniculum vulgare）の成長、収量、および精油生産の向上：圃場研究
この記事について
サマリー
要約
本研究は、有機施肥およびバイオスティミュラントの適用に対するフェンネル（Foeniculum vulgare Mill.）の反応を評価するため、エジプトのイスマイリア県にあるEl-Qassassin園芸研究ステーションの試験農場において、2つの連続したシーズン（2023/24年および2024/25年）にわたって実施されました。実験には分割区法を用い、主区に3段階のコンポストティー濃度（360、480、および60 L ha⁻1）を割り当て、副区に5種類のバイオスティミュラント処理（対照区、Azolla、Spirulina、Nostoc、およびChlorella抽出物）を割り当て、計15通りの処理組み合わせとしました。栄養成長パラメータ、収量構成要素、精油（EO）含有量、ならびに1株あたりおよび1ヘクタールあたりの精油収量を評価しました。高いコンポストティー濃度、特に60 L ha⁻1（Ct3）をバイオスティミュラントのAzolla（F2）またはSpirulina（F3）と組み合わせた場合、1株あたりおよび1ヘクタールあたりの精油収量が一貫して増加し、Ct3 × F3で最大収量（第1シーズンで5.58 kg ha⁻1、第2シーズンで58.85 kg ha⁻1）を達成しました。主成分分析によってこれらの結果が裏付けられ、収量の向上は単一の要因ではなく、精油関連形質の協調的な増加に関連していることが示されました。これらの結果は、圃場条件下で精油の収量と品質を向上させるために、Ct3とF2またはF3の組み合わせが最も効果的な処理であったことを示しています。
概要
フェンネル（F. vulgare Mill.）は、薬理作用、抗菌作用、抗炎症作用、および抗酸化作用を有する種子と精油で評価されている、広く栽培されている薬用および芳香植物である1,2,3,4,5。医薬品、ニュートラシューティカル、および食品業界におけるフェンネル由来製品の需要の高まりにより、環境への影響を最小限に抑えつつ、収量と精油の品質を向上させることが生産システムに求められている。
従来のフェンネル栽培では、高い生産性を達成するために鉱物肥料に大きく依存しています。しかし、合成資材の過剰な使用は、微生物活性の低下や土壌劣化を含む、長期的な持続可能性への懸念に関連しています5。これらの課題により、有機施肥戦略、特に土壌構造、生物活性、および養分有効性を向上させるコンポストベースの土壌改良材への関心が高まっています6。
コンポストティーは、成熟したコンポストを曝気して得られる水性抽出物であり、水溶性栄養素、有機酸、および有益な微生物を含有しているため、有望な有機改良剤として注目されています7。灌漑システムを介してコンポストティーを適用することで、化学肥料への依存度を低減しつつ、植物の成長と栄養吸収を促進することが示されています8。並行して、Azolla、Spirulina、Nostoc、Chlorellaなどの水生植物や微細藻類は、アミノ酸、植物ホルモン、ビタミン、およびミネラルを高濃度に含んでいるため、バイオスティミュラントとして注目を集めています7,9,10。これらの抽出物の葉面散布は、さまざまな園芸作物において成長、バイオマス蓄積、および収量を向上させることが報告されています8,1,12。
コンポストティーとバイオスティミュラントの個別の有用性を支持する根拠は増えていますが、圃場条件下での併用適用については、特にフェンネルのような薬用作物において十分に研究されていません。先行研究の多くは単一の投入資材または制御環境に焦点を当てており、商業栽培システムにおける栄養生長、収量構成要素、および精油生産に対する相互作用的な影響については、依然として不透明なままです。
この空白を埋めるため、本研究では、露地栽培かつ点滴灌漑条件下において、4種類の異なるバイオスティミュラント抽出物と3段階のコンポストティー施用レベルが、フェンネルの生育、収量、および精油生産に及ぼす複合的な影響を評価しました。本研究は、土壌施用のコンポストティーと葉面散布バイオスティミュラントを統合するための明確に定義された圃場ベースのアプローチを提示し、乾燥および半乾燥地域に適用可能な持続可能な養分管理戦略に関する知見を提供します。
プロトコル
本研究では植物材料のみを使用し、ヒトまたは動物を用いた実験は含まれていません。したがって、倫理委員会の承認は不要でした。本プロトコルで使用した研究ツールは、材料表に記載されています。
1. 実験場所
本実験は、エジプトのイスマイリア県にあるEl-Qassassin園芸研究ステーションの試験農場（北緯30°53′、東経31°56′）にて、2023/24年および2024/25年のシーズンに実施され、有機肥料およびバイオスティミュラントの施用に対するフェンネル（F. vulgare Mill.）植物の反応を評価した。栽培期間中（1月〜4月）の気象条件は、イスマイリア気象観測所で記録された。平均最低気温は12–18 °C、最高気温は2–30 °Cの範囲であり、相対湿度は50%–65%の範囲であった。実験期間中に極端な気象現象は記録されなかった（図 1）。
図1コンポストティーのレベルを主区に、バイオスティミュラント処理を副区に割り当て、3回の反復を行った分割区法による実験デザインの概略図Ct.1、Ct.2、Ct.3は土壌施用量としてそれぞれ1ヘクタール（ha）あたり360、480、60リットルを表し、F.1、F.2、F.3、F.4、F.5の葉面散布は、コントロール、アゾラ、スピルリナ、ノストック、クロレラ各抽出液をそれぞれ水1Lあたり2cm3で調製したものを表す。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
2. 植物材料
フェンネルの種子は、エジプト・ギザのドッキにある農業研究センター園芸研究所の薬用および芳香植物研究部門から入手した。種子は1月の第1週に苗床に播種し、定着後に1丘あたり1株に間引いた。
3. 土壌サンプリングおよび分析
土壌調製に先立ち、混合土壌試料（深度0〜30 cm）を採取し、風乾させた後、2 mmの篩でふるい分け、標準的なプロトコルを用いて物理的および化学的特性を分析した。13,14 (表1).
| 粒子径分布（%） | 土性クラス | *有機物含量 (%) | |||||||
| 粗砂 | 細砂 | シルト | 粘土 | サンディ | 0.48 | ||||
| 80.65 | 14.06 | 3.8 | 1.49 | ||||||
| pH | 電気伝導度 dS/m | SP % | 陽イオン (meq/l) | アニオン (meq/l) | |||||
| カルシウム++ | マグネシウム++ | Na+ | K+ | HCO3- | 塩素- | SO4 | |||
| 8 | 0.79 | 28 | 4 | 2.68 | 1.79 | 0.61 | 1.4 | 4.38 | 2.98 |
| *O.M.(%): 有機物含量 | |||||||||
表1：実験に用いた土壌の物理的および化学的特性。特性には、粒度分布、土性、有機物含有量、pH、電気伝導度、飽和度、および主要な陽イオンと陰イオンが含まれる。
4. 実験レイアウト
本実験では、3回の反復を伴う分割区配置ランダム化完全ブロック法を採用した。主区にコンポストティーの濃度レベルを、副区にバイオスティミュラント処理を割り当てた（図 2）。各区の面積は 8.4 m2で、3列（長さ 4 m）に配置された24本の植物が含まれており、列間隔を 70 cm、列内の株間隔を 50 cmとした。
点滴灌漑は、1つの丘につき 4 L h⁻1 の流量で、2日ごとに 1 h 実施した。処理間の干渉を防ぐため、区画間の畝1本を緩衝地帯として植栽せずに残した。
すべての区画において、植え付けの2週間前の土壌準備時に24 t ha⁻1のコンポストを施用した。無機肥料は推奨用量（RD）の50%で施用した：硫酸アンモニウム（20.6% N）360 kg ha⁻1、過リン酸石灰（15.5% P₂O₅）240 kg ha⁻1、および硫酸カリウム（48% K₂O）120 kg ha⁻1である。窒素およびカリウム肥料は15日おきに3回に分けて等量施用し、リン肥料は基肥として1回のみ施用した。栽培期間を通じて、標準的な農学的管理に従った。
図 2: 第1期（S1）および第2期（S2）における1ヘクタールあたりの油量（kg ha⁻¹）および対照区（T1: Ct1 × F1）と比較した相対的増加量Ct1は最低濃度のコンポストティー（360 L ha⁻¹）を示し、F1は散布を行わない対照区を示す。処理区は次のように定義される：T1 (Ct1 × F1)、T2 (Ct1 × F2)、T3 (Ct1 × F3)、T4 (Ct1 × F4)、T5 (Ct1 × F5)、T6 (Ct2 × F1)、T7 (Ct2 × F2)、T8 (Ct2 × F3)、T9 (Ct2 × F4)、T10 (Ct2 × F5)、T1 (Ct3 × F1)、T12 (Ct3 × F2)、T13 (Ct3 × F3)、T14 (Ct3 × F4)、およびT15 (Ct3 × F5)。エラーバーは平均標準誤差（SEM）を示す。 こちらの図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
5. コンポストティー処理
成熟した植物ベースの堆肥を淡水中で24〜48時間的に好気的に抽出した。得られたコンポストティーの電気伝導度は1.2–1.6 dS m⁻1であり、pHは弱アルカリ性（7.5–8.0）であった。コンポストティーは、播種から1か月後に開始し、16週間にわたって360、480、または60 L ha⁻1の割合で点滴灌漑により施用した。
6. バイオスティミュラントの調製および適用
Azolla caroliniana、Spirulina platensis、Nostoc muscorum、およびChlorella vulgarisの新鮮なバイオマスを蒸留水で1:10 (w/v)の比率でホモジナイズし、ろ過後、最終濃度2 cm3 L⁻1（約1200 L ha⁻1）に希釈した。抽出液は処理直前に調製し、生育期間中に3回（定植後30日、60日、90日）、ハンドスプレーを用いて液滴が滴り落ちるまで葉面散布した。
7. 記録データ
栄養成長パラメータ
各実験区からランダムに6個体を選出した植物を、定植から65日後に採取した。草丈（cm）は、地際から主茎の先端までを測定した。地上部全体の生重量（g）および乾重量（g）を記録し、乾重量は試料を70 °Cのオーブンで恒量になるまで48時間乾燥させて決定した。1株あたりの分枝数は、サンプリングした個体間の平均値として算出した。
精油（EO）の抽出
Miller15によって記載された方法に従い、収穫した果実40 gから水蒸気蒸留法を用いて3時間精油を抽出した。抽出した精油は、完全に分離させるために静置した16。
精油含有量および収率の決定
精油含有量（% w/w）は、以下のように算出した：
ここで：
WEO = 抽出された精油の重量 (g)
Wsample = 水蒸気蒸留に供した植物試料の乾燥重量 (g)
1株あたりの精油収量は以下のように算出した：
ここで：
DWplant = 1株あたりの全草乾物重 (g)
EO content = 乾物重量あたりの精油含有率 (% w/w)
注：精油の密度は約1 g cm⁻3であると想定し、グラムから立方センチメートルへの換算を行いました。
1ヘクタールあたりの精油収量は次のように算出した：
ここで：
EO yieldplant - 1 = 1株あたりの精油収量 (cm3)
Nplants = 1ヘクタールあたりの株数
100 = cm3からLへの換算係数
注：植物の含水率に伴う変動を避けるため、すべてのオイル収量計算は乾物量に基づいています。
収量特性
果実成熟期に、各個体のすべての散形花序を数えることで、1株あたりの散形花序数を記録しました。
8. 統計解析
各形質および季節について、反復レベルの観察データの正規性をShapiro–Wilk検定を用いて検証した。正規性からの有意な逸脱は認められなかったため（p > 0.05）、パラメトリック解析を適用した。データはStatistix 8.1 (Analytical Software, 208) を用い、分割区画法（split-plot design）による分散分析（ANOVA）で解析し、処理平均の比較には最小有意差（LSD）検定17を用いた。
測定された形質間の関係性を要約するための多変量解析ツールとして、主成分分析（PCA）を実施した。各主成分の相対的な寄与度を決定するために固有値を用い、また、処理間の比較および形質の関連性を検討するためにバイプロットによる可視化を用いた18。
結果
Shapiro–Wilk検定の結果、いずれの季節においても、すべての測定変数の分布は正規分布から有意に逸脱していないことが示されました（p > 0.05）。分散分析により、コンポストティー濃度（Ct）と葉面バイオスティミュラント処理（F）の相互作用が、両栽培期間における栄養成長形質、散形花序数、および精油関連形質（精油率、個体あたりの精油収量、およびヘクタールあたりの精油収量）に有意な影響を及ぼしたことが明らかになりました。
対照区に対する収量応答
第1シーズン（図 2）において、ヘクタールあたりのオイル収量（Oy ha⁻1）は、コンポストティーのレベルの上昇に伴い漸増しました。すべてのCt3（600 L ha⁻1）処理区は、対照区（T1：Ct1 × F1、葉面散布なしの360 L ha⁻1）よりも高いオイル収量を示しました。最高のオイル収量（5.58 kg ha⁻1）は、Ct3と2 cm3 L⁻1のSpirulinaを組み合わせた区（T13）で得られ、これはLSD値（2.93 kg ha⁻1）を上回り、対照区およびすべてのCt1処理区を有意に上回りました。対照区と比較して、この処理区ではヘクタールあたりのオイル収量の顕著な増加が認められました（図 3）。
図315種類の交互作用処理について、4つの栄養成長形質、個体あたりの散形花序数、および3つのオイル関連形質に基づき、第1主成分および第2主成分を用いて算出したバイプロット主成分分析。各点は1つの処理を表す。 プロット内の位置は、入力因子（8つの成長およびオイル特性）に基づいた処理間の類似度または相違度を示しており、距離が近いほど類似性が高く、離れているほど明確に異なることを意味します。 PH：草丈（cm）、NB：1株あたりの分枝数、HFW：地上部生重量（g）、HDW：地上部乾重量（g）、O%：精油含有率、Oy/p：1株あたりの精油収量（g）3), Oy/ha：ヘクタール当たりの油量（L）、NU：1株当たりの散形花序数。T1 (Ct1 × F1)、T2 (Ct1 × F2)、T3 (Ct1 × F3)、T4 (Ct1 × F4)、T5 (Ct1 × F5)、T6 (Ct2 × F1)、T7 (Ct2 × F2)、T8 (Ct2 × F3)、T9 (Ct2 × F4)、T10 (Ct2 × F5)、T1 (Ct3 × F1)、T12 (Ct3 × F2)、T13 (Ct3 × F3)、T14 (Ct3 × F4)、およびT15 (Ct3 × F5)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
1株当たりのオイル収量および散形花序数についても同様の傾向が観察され、ヘクタール当たりのオイル収量が高くなる処理は、生殖出力の増大およびバイオマス蓄積とも関連していることが示されました。これらの関係は、因果メカニズムを推論することなく、測定された形質間の統計的関連性として提示されています。
2年目においても、Ct3 × F3 (T13) が1ヘクタールあたりの最高油分収量（58.85 kg ha⁻1）を記録し、対照区およびほとんどのCt2処理を有意に上回りました（LSD = 3.17 kg ha⁻1）。対照区に対する各処理の順位は、シーズン間で概ね一致しており、試験した環境条件下で処理の効果が再現可能であることが示されました。
主成分分析 (PCA)
15の処理における8つの測定形質間の多変量関係を要約するための探索的ツールとして、主成分分析を適用した。第1および第2主成分で全分散の98.4%を説明し、PC₁が96.5%、PC₂が1.9%を占めた（表 2；図 4）。PC₁が支配的であることは、データセットにおける成長および収量関連の形質間に強い共分散があることを反映しており、個別の潜在的な生物学的プロセスによるものではない。
| パラメータ | PC1 | PC2 | PC3 | PC4 |
| NU | 0.3516 | 0.3064 | -0.3732 | 0.72 |
| O% | 0.349 | -0.6068 | -0.1873 | -0.0634 |
| Oy/p | 0.3591 | -0.1 | -0.028 | -0.0974 |
| Oy/ha | 0.3583 | -0.1579 | -0.1046 | -0.2021 |
| PH | 0.3476 | 0.5757 | 0.3834 | -0.3296 |
| NB | 0.3495 | -0.26 | 0.7504 | 0.3693 |
| HFW | 0.351 | 0.3138 | -0.1821 | -0.1535 |
| HDW | 0.358 | -0.0575 | -0.2675 | -0.2847 |
| 固有値 | 7.7201 | 0.1518 | 0.0721 | 0.0346 |
| 分散比 (%) | 96.5 | 1.9 | 0.9 | 0.43 |
| 累積寄与率 (%) | 96.5 | 98.4 | 9.3 | 9.73 |
| PH: 草丈 (cm), NB: 1株あたりの分枝数, HFW: 全草生重量 (g), HDW: 全草乾重量 (g), O%: 精油含有量, Oy/p: 1株あたりの精油収量 (cm³), Oy/ha: 1ヘクタールあたりの精油収量 (L), NU: 1株あたりの散形花序数 | ||||
表 2：15通りの処理組み合わせにおける、成長および精油関連の8つの形質に基づく、上位4つの主成分の固有値、固有ベクトル、分散率および累積分散率。形質の略称は以下の通りである：PH（草丈, cm）、NB（個体あたりの分枝数）、HFW（地上部生重量, g）、HDW（地上部乾重量, g）、O%（精油含有量）、Oy/p（個体あたりの精油収量, cm3）、Oy/ha（ヘクタールあたりの精油収量, L）、およびNU（個体あたりの散形花序数）。
図415種類の交互作用処理を施した、検討対象である8つの形質に関する固有ベクトルのローディングプロット： PC₁は左軸を使用し、PC₂、PC₃、PC₄は右軸においてそれぞれ異なる点形状と色で示している。PH：草丈 (cm)、NB：1株あたりの分枝数、HFW：地上部総生重量 (g)、HDW：地上部総乾重量 (g)、O%：精油含有量、Oy/p：1株あたりの精油収量 (cm3）、Oy/ha：1ヘクタールあたりのオイル収量（L）、NU：1株あたりの散形花序数。エラーバーは平均値の標準誤差（SEM）を示す。. この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
散形花序数、オイル含有率、1株あたりのオイル収量、1ヘクタールあたりのオイル収量、草丈、分枝数、草本生重量、および草本乾重量を含むすべての形質が、PC₁に対して強く同様の正の負荷量を示した（表 2; 図 5）。したがって、PC₁は、処理間のバイオマスおよびオイル収量形質の変動を要約する一般的な生産性勾配として解釈できる。PC₂が説明した分散の割合はわずかであり、処理間のさらなる判別への寄与は限定的であった。
図5測定された形質に基づく15の処理組み合わせの分布を示すPCAスコアプロット。 処理は次のように定義される：T1 (Ct1 × F1)、T2 (Ct1 × F2)、T3 (Ct1 × F3)、T4 (Ct1 × F4)、T5 (Ct1 × F5)、T6 (Ct2 × F1)、T7 (Ct2 × F2)、T8 (Ct2 × F3)、T9 (Ct2 × F4)、T10 (Ct2 × F5)、T1 (Ct3 × F1)、T12 (Ct3 × F2)、T13 (Ct3 × F3)、T14 (Ct3 × F4)、およびT15 (Ct3 × F5)。エラーバーは平均標準誤差（SEM）を示す。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
PCAスコアおよびコントロールとの比較
PC₁スコアが高い正の値を示す処理区（特にT13、T12、T15、およびT14）は、ほとんどの形質において対照区（T1）と比較して最大の増加率を示しました（図5および図6）。例えば、T13では対照区と比較して、散形花序数で94.4%、ヘクタール当たりの精油収量で98.18%の増加が認められました。
図6対照区（T1: Ct1 × F1）と比較した測定形質の相対的な増加率（％）処理は次のように定義する：T1 (Ct1 × F1)、T2 (Ct1 × F2)、T3 (Ct1 × F3)、T4 (Ct1 × F4)、T5 (Ct1 × F5)、T6 (Ct2 × F1)、T7 (Ct2 × F2)、T8 (Ct2 × F3)、T9 (Ct2 × F4)、T10 (Ct2 × F5)、T1 (Ct3 × F1)、T12 (Ct3 × F2)、T13 (Ct3 × F3)、T14 (Ct3 × F4)、およびT15 (Ct3 × F5)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
中間的なPC₁スコアを示す処理（例：T8およびT10）では、対照群に対して緩やかな改善が見られた一方、対照群やその他のCt1の組み合わせを含む負のPC₁スコアを示す処理では、相対的な変化は最小限であった。これらのパターンは、PC₁スコアがベースライン調整後の処理反応と密接に一致していることを示しており、一元配置分散分析（univariate ANOVA）の結果を裏付けるものである。ただし、PCAはあくまでデータの次元削減および多変量パターンの視覚化のために使用されており、推測統計学的検定に代わるものではない。
PCAバイプロットにおける形質相関
PCAバイプロット（図4）は、1株あたりの含油量、1ヘクタールあたりの含油量、および草本乾燥重量の間の密接な関連性を示しており、これらの変数間に強い相関があることを反映しています。草丈、草本生重量、および散形花序数も同様のベクトル方向を示しており、データセット内においてこれらの形質間で協調的な変動があることを示唆しています。分枝数は他の収量構成要素から部分的に分離しており、本実験条件下では関連性がより弱いことが示唆されました。これらの関係は観察された相関関係のみを記述するものであり、メカニズム的な連関を意味するものではありません。
コンポストティーを60 L ha⁻1の割合で施用し、さらに葉面バイオスティミュラントを併用した処理区（T12–T15）は、成長およびオイル特性の多変量解析において優れた性能を示した。対照的に、処理区（T7–T1）では、評価したほとんどのパラメータで比較的低い値を示した。葉面散布なし、またはNostocを併用したCt1（360 L ha⁻1）など、ほとんどのベクトルの反対方向に位置する処理区は、測定したほとんどの特性において低い値に関連していた。
全体として、PCAは、複数の形質において処理群が対照群とどのように異なっていたかを同時に示すことで、ANOVAを補完する簡潔な多変量サマリーを提供した。PCAのパターンとベースライン調整後の単変量解析の結果との一貫性は、測定された変数以外の解釈を広げることなく、処理効果の堅牢性を裏付けている。
データの可用性：
本稿の生データは、補足ファイル内で利用可能です。
補足表1：結果に関する実験生データ こちらをクリックして、このファイルをダウンロードしてください。
ディスカッション
本研究では、コンポストティーの濃度を高めることで、2つの栽培シーズンにわたりフェンネルの成長、生殖特性、および精油生産性が有意に向上することが示されました。特に、特定の葉面バイオスティミュラントと併用した場合にその効果が顕著に現れました。
コンポストティーの濃度を高めること（Ct3）で、散形花序の数とオイル収量が増加した。これは、有機液体肥料が植物の活力と養分利用能を高め、それによって生殖パフォーマンスを向上させるという先行研究の結果と一致している6,1。コンポスト抽出物やバイオ肥料の施用後、フェンネルおよびその他のセリ科（Apiaceae）種においても、収量と精油含有量の同様の向上が報告されており、これらの反応は作物固有の効果ではなく、植物の成長条件の全般的な改善を反映していることが示唆される8,19。
コンポストティーとAzolla (F2) または Spirulina (F3) を併用した際に観察された性能向上は、藻類およびシアノバクテリア抽出物がバイオマスの蓄積、開花、および二次代謝産物の生成を促進するという先行研究の報告と一致している1,20。本研究で観察された、特にヘクタール当たりのオイル収量におけるより大きな反応は、個々の資材の使用よりも、土壌および葉面への併用散布戦略に起因すると考えられる。
油量、散形花序数、および栄養成長の同時増加は、収量向上が単一の要因ではなく、複数の形質にわたる協調的な改善の結果であることを示している。このパターンは、有機 amendment が光合成能、根の活性、および養分利用効率を高め、それによってバイオマス蓄積と生殖成長の両方を促進し得ることを示唆した先行研究と一致している6,8.
本研究では、栄養吸収率、内因性ホルモンレベル、微生物活性などの生理学的および生化学的パラメータは測定していませんが、先行研究から観察された反応に対する妥当な説明が得られます。コンポストティーは、利用しやすい栄養素や生物活性化合物を供給することが知られており、一方で藻類およびシアノバクテリアベースのバイオスティミュラントは、代謝活性の向上やストレス耐性の強化に関連しているとされています1,19。これらの解釈は既存の文献に基づいたものであり、本研究による直接的な測定結果を示すものではありません。
PCAの結果は、1ヘクタールあたりおよび1株あたりのオイル収量が処理間の分化における主要な寄与因子であることを示しており、単変量解析の結果を支持しています。60 L ha⁻1のコンポストティーと葉面バイオスティミュラントを併用した処理は、一次生産性軸に沿って一貫して良好な位置にありました。農学的研究における同様のPCA適用では、収量に関連する形質が第一主成分に強く負荷されることが多く、これは独立した効果ではなく、統合された植物の応答を反映していることが示されています20.
本研究では、PCAを測定変数間の関連性を記述するための探索的ツールとして使用しており、因果関係を推論することを目的としたものではありません。PCAスコアと対照群に対する相対的な改善度との整合性は、測定データの範囲内に留まりつつ、観察された治療効果への信頼性を高めるものです。
これらの知見は、コンポストティーと選択された葉面バイオスティミュラントを組み合わせることが、圃場条件下でフェンネルの成長と精油生産を高めるための効果的な農学的アプローチとなり得ることを示している。しかし、微生物活性、ホルモン調節、および栄養動態の直接的な測定が行われていないため、メカニズム的な解釈には限界がある。生理学的、生化学的、および土壌生物学的解析を組み込んだ今後の研究により、これらの反応の根底にあるプロセスについて、より包括的な理解が得られると考えられる。
全体として、本研究は、一変量統計解析と多変量パターン解析を統合し、得られた知見を広範な既存文献と照らし合わせることで、コンポストティーとバイオスティミュラントが互いにどのように作用し、フェンネルの成長および精油収量に影響を与えるかという理解に寄与するものである。
結論
本研究の条件下では、コンポストティーを60 L ha⁻1で16週間にわたって施用し、併せてSpirulina抽出液を2 cm3 L⁻1で葉面散布した際に、フェンネルの収量および精油生産量が最大となりました。Azolla抽出液も同等の効果を示しており、代替的なバイオスティミュラントとして利用できる可能性があります。今後の研究では、24 t ha⁻1の基本コンポスト施用量を維持しつつ、無機肥料の投入量を削減できる可能性を評価すべきです。また、施用間の整合性を確保するために、pH、電気伝導度、栄養組成を含むコンポストティーの特性の標準化が推奨されます。栄養成長、精油含有量、および収量をモニタリングし、PCAなどの多変量解析で補完することで、圃場条件下での処理応答の評価を向上させることができると考えられます。
開示事項
著者は利益相反がないことを宣言します。
謝辞
著者は、本研究への資金提供を行ったタイフ大学大学院研究・科学研究学部（Deanship of Graduate Studies and Scientific Research, Taif University）に感謝いたします。
材料
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| フェンネル種子（*Foeniculum vulgare* Mill.) | エジプト農業研究センター（ARC）園芸研究所 薬用・芳香植物研究部門 | 該当なし | 圃場試験に使用した種子 |
| 植物ベースの堆肥 | 地域の商用サプライヤー / 実験農場由来 | 該当なし | コンポストティーの調製および基質土壌の改良に使用される |
| コンポストティー | 実験プロトコルに従って調製した | 該当なし | 完熟堆肥の通気性水抽出液 |
| Azolla caroliniana バイオマス | エジプト、ギザ、農業研究センター、水・環境研究所 | 該当なし | 葉抽出液の調製に使用 |
| Spirulina platensis バイオマス | エジプト、ギザ、農業研究センター、水・環境研究所 | 該当なし | 葉抽出液の調製に使用 |
| Nostoc muscorum バイオマス | エジプト、ギザ、農業研究センター、水・環境研究所 | 該当なし | 葉抽出液の調製に使用 |
| *Chlorella vulgaris* バイオマス | エジプト、ギザ、農業研究センター、水・環境研究所 | 該当なし | 葉抽出液の調製に使用 |
| 蒸留水 | エジプト、ギザ、農業研究センター、水・環境研究所 | 翻訳するソーステキストが提供されておりません。翻訳対象のテキストをご提示ください。 | 抽出液の調製に使用 |
| 硫酸アンモニウム (20.6% N) | エジプト農地改良省 | 提供されたソーステキストがありません。翻訳対象のテキストをご提示ください。 | 無機肥料源 |
| 過リン酸石灰 (15.5% P)2O5) | エジプト農地改良省 | 該当なし | 無機肥料源 |
| 硫酸カリウム (48% K2O) | エジプト農業土地改良省 | 該当なし | 無機肥料源 |
| 点滴灌漑エミッター (4 L h⁻¹)-1) | エジプト農業研究センター（ARC）園芸研究所 薬用および芳香植物研究部門 | 該当なし | 灌漑システム |
| ハンドスプレー | エジプト農業研究センター（ARC）園芸研究所 薬用・芳香植物研究部門 | 提供されたソーステキストがありません。翻訳するテキストを入力してください。 | 葉面散布に使用 |
| 乾燥器 | エジプト農業研究センター（ARC）園芸研究所 薬用・芳香植物研究部 | 翻訳するソーステキストをご提示ください。 | オーブン維持温度： 70 °C |
| 水蒸気蒸留装置 | エジプト農業研究センター（ARC）園芸研究所 薬用・芳香植物研究部門 | 該当なし | 精油抽出に使用される |
| 分析天秤 | エジプト農業研究センター（ARC）園芸研究所 薬用・芳香植物研究部門 | 該当なし | サンプルの秤量に使用 |
| 2 mmふるい | エジプト農業研究センター（ARC）園芸研究所 薬用・芳香植物研究部門 | 提供されたソーステキストがありません。翻訳対象のテキストをご提示ください。 | 土壌調製に使用される |
| Statistix 8.1 ソフトウェア | 解析ソフトウェア | バージョン 8.1 | ANOVAおよび統計解析に使用 |
参考文献
- Ozbek H, et al. Hepatoprotective effect of Foeniculum vulgare. essential oil. Fitoterapia. 2003;74:317–319. https://doi.org/10.1016/S0367-326X(03)00028-5
- Choi EM, Hwang JK. Antiinflammatory, analgesic and antioxidant activities of the fruit of Foeniculum vulgare. Fitoterapia. 2004;75:557–565. https://doi.org/10.1016/j.fitote.2004.05.005
- Singh G, et al. Chemical constituents, antifungal and antioxidative potential of Foeniculum vulgare. volatile oil and its acetone extract. Food Control. 2005;17:745–752. https://doi.org/10.1016/j.foodcont.2005.03.010
- Cioanca O, et al. Essential oils from Apiaceae as valuable resources in neurological disorders: Foeniculi vulgare aetheroleum. Ind Crops Prod. 2016;88:51–57. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2016.02.064
- Saleem F, et al. Phenolic bioactives and associated antioxidant and anti-hyperglycemic functions of select species of Apiaceae family targeting type 2 diabetes nutraceuticals. Ind Crops Prod. 2017;107:518–525. https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2017.06.023
- Safaei Z, et al. The effect of foliar application of humic acid and nanofertilizer on yield and yield components of black cumin (Nigella sativa. L.). J Med Plants Byproducts. 2014;3:133–140. https://doi.org/10.22092/JMPB.2014.108725
- Radhakrishnan S, et al. Nutritional profile of Spirulina platensis, Chlorella vulgaris, and Azolla pinnata. as novel protein sources for aquaculture feed formulation. Austin J Aquac Mar Biol. 2017;2(1):1–8.
- Pérez-Madruga Y, et al. Algae as a natural alternative for crop production. Cultivos Tropicales. 2020;41(2).
- Anvar AA, Nowruzi B. Bioactive properties of Spirulina.: A review. Microb Bioact. 2021;4:134–142. https://doi.org/10.25163/microbbioacts.412117
- Thangaraj M, et al. Phytochemicals of algae (Arthospira platensis, Chlorella vulgaris, and Azolla pinnata.). GSC Biol Pharm Sci. 2022;19(2):23–43. https://doi.org/10.30574/gscbps.2022.19.2.0167
- Chatterjee A, et al. Role of algae as a biofertilizer. In: Algal Green Chemistry: Recent Progress in Biotechnology. 2017:189–200. https://doi.org/10.1016/B978-0-444-63784-0.00010-2
- Yanni YG, et al. Differential response of cotton growth, yield and fiber quality to foliar application of Spirulina platensis. and urea fertilizer. Asian J Adv Agric Res. 2020;12:29–40.
- Page AL, et al. Methods of Soil Analysis. Part 2: Chemical and Microbiological Properties. Madison (WI): SSSA; 1982:39–41.
- Klute A. Methods of Soil Analysis. Part 1: Physical and Mineralogical Methods. 2nd ed. Madison (WI): ASA; 1986.
- Miller LC. The British Pharmacopoeia 1963. J Pharm Pharmacol. 1963;15:766–768. https://doi.org/10.1111/j.2042-7158.1963.tb12872.x
- United States Pharmacopeia (USP). United States Pharmacopeia. Convention Inc.; 1995.
- Gomez KA, Gomez AA. Statistical Procedures for Agricultural Research. New York: John Wiley & Sons; 1984.
- Pradhan AM, et al. Analysis of genetic diversity in Indian potato genotypes using principal component analysis. Electron J Plant Breed. 2015;6(3):782–786.
- Dasgan HY, et al. Biostimulants enhance the nutritional quality of soilless greenhouse tomatoes. Plants. 2024;13(18):2587. https://doi.org/10.3390/plants13182587
- Sivaprakash KR, et al. Genetic diversity of black gram (Vigna mungo.) landraces evaluated by AFLP markers. Curr Sci. 2004;86(10):1411–1416.