害虫・病害管理は農業生産において極めて重要であり、作物を有害な害虫や病気から守る役割を担っています。害虫や病気の発生密度があらかじめ定められた閾値を超えた場合にのみ農薬を散布する閾値ベースの防除プログラムは、農薬の使用量を削減できます。しかし、これらのプログラムの有効性は不明確であり、その効果は大きく異なります。
農業における閾値率に基づく農薬散布プロトコルの普及状況を評価するため、作物栽培システムにおける閾値率を評価した関連研究を体系的に検索した。複数の検索エンジンを用いて、最終的に126件の研究を分析し、閾値率に基づく農薬散布プロトコルが節足動物害虫防除、農業生産性、および有益な節足動物の密度に与える影響を明らかにした。我々は、閾値率に基づく農薬散布プロトコルを用いることで、作物の収量を損なうことなく農薬使用量を削減できると仮説を立てた。さらに、スケジュールに基づく農薬散布プロトコルと比較して、閾値率に基づくプロトコルは、節足動物媒介性疾患の防除においてより効果的であると同時に、有益な昆虫の生存を促進する。
農業における閾値ベースの農薬管理プログラムの影響を明らかにするため、文献レビューを実施した。公開されている文献は、Web of ScienceとGoogle Scholarから収集した（図1）。また、データベースの代表性と包括性を向上させるため、補完的な戦略を用いたハイブリッドアプローチを採用した。
データベースやその他の情報源から文献を検索し、関連性をスクリーニングし、適格性を評価した結果、最終的に126件の研究に絞り込まれ、最終的な定量的メタ分析に含められた。
すべての研究が平均値と分散を報告していたわけではないため、対数の分散を推定するために平均変動係数を計算した。比率.25標準偏差が不明な研究については、式4を用いて対数比を推定し、式5を用いて対応する標準偏差を推定した。この方法の利点は、lnRRの推定標準偏差が欠落している場合でも、標準偏差を中央で報告している研究の加重平均変動係数を用いて欠落している標準偏差を計算することで、メタアナリシスに含めることができる点である。
表1は、各指標および比較における比率の点推定値、関連する標準誤差、信頼区間、およびp値を示しています。対象となる指標の非対称性の有無を判断するために、ファンネルプロットを作成しました（補足図1）。補足図2～7は、各研究における対象となる指標の推定値を示しています。
研究デザインの詳細については、この記事からリンクされているNature Portfolioのレポート概要をご覧ください。
私たちの分析によると、閾値ベースの農薬管理プログラムは農薬使用量と関連コストを大幅に削減できることが示されていますが、農業生産者が実際にその恩恵を受けているかどうかは依然として不明です。メタ分析に含まれる研究では、「標準」農薬管理プログラムの定義が大きく異なり、地域ごとの慣行から簡略化されたカレンダープログラムまで多岐にわたっています。したがって、ここで報告する肯定的な結果は、生産者の実際の経験を完全に反映しているとは限りません。さらに、農薬使用量の削減による大幅なコスト削減を記録しましたが、初期の研究では一般的に圃場検査コストが考慮されていませんでした。そのため、閾値ベースの管理プログラムの全体的な経済的利益は、私たちの分析結果よりもやや低い可能性があります。ただし、圃場検査コストを報告したすべての研究で、農薬コストの削減による生産コストの削減が記録されています。
経済的閾値は総合的病害虫管理（IPM）の概念において中心的な役割を果たしており、研究者たちは閾値に基づいた農薬散布プログラムの有効性を長年にわたり報告してきた。本研究では、ほとんどのシステムにおいて節足動物害虫の防除が不可欠であることが示された。なぜなら、農薬を散布しないと作物の収量が減少するという研究結果が94%に上るからである。
投稿日時：2025年11月7日
