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農業における窒素循環の視角から
循環型社会を展望する 大串 和紀 6. 窒素循環から見た耕種農業の課題と対応■「5．窒素と農業」の項で述べたように、日本でも1960年代から70年代初めにかけて化学肥料消費量がうなぎのぼりに増えた。 ■西尾道徳が推定した露地栽培作物の無機態窒素供給量と非吸収量の関係の一部を図に示すが、野菜、工芸作物や果樹の中には、吸収窒素量より非吸収窒素量がはるかに多い作物が多く、窒素供給量のうち作物に吸収されずに環境へ排出される量が非常に大きくなっていることがわかる。 露地栽培作物の無機態窒素供給量と非吸収量の推定値
（西尾道徳：「農業と環境汚染」*1から作成） 単位：Nkg/ha
（1）土壌への影響*2 ・土壌の酸性化 作物が養分となる陽イオン（例えばNH4＋）を吸収し、陰イオン をあまり吸収しないため、土壌に残った硫酸基や塩素イオンなどが土壌を酸性化させる ・土壌の硬化 土壌団粒が減り、土壌が硬くなる （2）作物への影響*2 ・ハウスにおける亜硝酸ガス障害 肥料から放出されたアンモニウム（NH4＋）は硝化細菌によって亜硝酸（NO2-）を経て硝酸（NO3-）に酸化（硝化）される。窒素肥料の施用量が多いと多量の硝酸が生成されて土壌pHが5近くまで低下して酸性になる。pH5前後で硝化活性は中性付近の時に比べて低下するが、NH4＋をNO2-に酸化するアンモニア酸化細菌よりもNO2-をNO3-に酸化する亜硝酸酸化細菌の活性がより低下する。その結果、土壌中にNO2-が蓄積する。酸性土壌ではNO2-が化学的に分解されて一酸化窒素（NO）ガスとなって揮散し、大気中で再びNO2-となる。そして、密閉されたハウス内でNO2-は作物に吸収される。NO2-は強い酸化力を持ち、生物一般に害作用を示すので、ハウス内の作物が枯死する ・濃度障害 過剰施肥を繰り返すと土壌中の塩類濃度が高くなり、やがて土壌水の浸透圧が作物体内の水の浸透圧よりも高くなって、作物体の水が土壌に向かって絞り出されて、作物が枯れ死してしまう ・微量要素欠乏 作物は窒素、リン酸、カリの三大元素に加えて、イオウ、カルシウム、マグネシウムを土壌から吸収すると同時に、微量元素（ホウ素、モリブデン、銅、マンガンなど）も土壌から吸収する。肥料を過剰施用すると土壌の酸性化や過剰に施用されたカリウムなどによって微量元素の吸収が低下ないし阻害される ・その他 作物が病害虫に弱かったり腐れやすいなどとの指摘がある。また米ではタンパク含量が多くなりご飯の粘りが弱くなって食味が落ちる （3）環境への影響*3 作物に吸収されない余分な窒素は、土壌から環境中に排出され、「4．窒素と地球環境問題」で述べたように、環境に対して様々な影響を与える。 土壌中の窒素の挙動は、水田と畑（乾田化された水田での畑作を含む）で異なる。水田土壌では酸素不足のために嫌気状態となる。まず、嫌気状態では発酵によって有機物が分解されるので有機物の分解速度は小さくなる。また、有機物の分解によって生じた（または化学肥料によって施用された）アンモニアも嫌気的条件下では硝酸に酸化されない。土壌中の粘土鉱物や腐食物質はマイナスの電荷をもっている。このためプラスの電荷をもったアンモニウムは電気的にこれらに保持されて、容易には水域へ流出せず土壌中にアンモニウムとして留まることになる。一方、畑土壌では好気状態であるため有機物の分解が進み、また有機物が分解してできた（または化学肥料によって施用された）アンモニウムはすぐに硝化菌によって亜硝酸（NO2-）を経て硝酸（NO3-）に変えられる。硝酸はマイナスの電荷をもっているために土壌に保持されにくく、降雨があると浸透水とともに排水路や地下水に流入して水質汚染を引き起こす。 ■有機質肥料投入量が減少し、農地の生産力維持のための土作りは年々減退している。一方、化学肥料や化学農薬の過剰な使用の是正、有機農産物に対する消費者ニーズが高まっていることから、政府は平成11年に「持続性の高い農業生産方式の導入に関する法律」を制定し、都道府県が策定した指針に基づき、農業者が化学肥料の使用低減技術等の持続性の高い農業生産方式の導入計画を策定した場合、エコファーマーとして認定し支援措置を講じることとした。エコファーマーは年々増加しており、平成19年9月末で約15万人にのぼっている。 エコファーマー認定件数の推移
（農水省資料*4から作成）単位：件
■また、平成18年には「有機農業の推進に関する法律」が制定された。「有機農業」とは、化学的に合成された肥料及び農薬を使用しないこと等を基本とした農業生産に由来する環境への負荷をできる限り低減した生産方法のこと（第2条）である。有機農業が農業の自然循環機能を大きく増進し、かつ、農業生産に由来する環境への負荷を低減することから、有機農業を推進する（第3条）としている。 ■さらに、平成19年度から農林水産省で実施されている「農地・水・環境保全向上対策」の中で、地域ぐるみで行う農地や水を守る効果の高い共同活動とあわせて化学肥料と化学合成農薬の使用を大幅に減らす取組を行う場合、当該技術の導入に係る経営コストの掛かり増しに対して、作物の種類に応じて支援が行われることになった。 ■このように、我が国においては、国民の環境意識の高まりもあって、化学肥料の使用低減へ向けた取組が始まった。しかし、例えば「有機農業の推進に関する法律」を受けて国が都道府県に対し2011年度までに具体的な有機農業の推進計画をつくるように求めているが、平成20年4月時点で、その検討を始めていない府県が17にのぼる*5など、その取り組みは緒に就いたばかりである。 ■一方、「7．窒素循環から見た畜産の課題」で後述するが、我が国には世界中から食料や飼料という形で農産物（有機物）が輸入されており、これが食べ残しや家畜の排泄物という形で環境に排出され、環境悪化を引き起こしている。このため、化学肥料の低減にあわせてこれまで顧みられなかった（食べ残しや家畜の排泄物を原料とする）有機物肥料の施用を進める必要があるが、これまでの作物栽培体系が主として化学肥料の投入を前提としてきたため、耕種農業のニーズに応じた堆肥の生産技術と有機質肥料の合理的な使用にかかる技術が確立されていない。また、有機質廃棄物は人口密集地や畜産が盛んなところに偏在しているため、有機質肥料の輸送に時間やコストが掛かる、肥料散布に多大な労力を要する等の課題がある。
大串 和紀 H20.6.22
*1 西尾道徳：農業と環境汚染」、農文協、p67（2005） *2 西尾道徳：農業と環境汚染」、農文協、pp54-56（2005） *3 西尾道徳：「農業と環境汚染」、農文協、p6・p109(2005) *4 農林水産省生産局環境保全型農業対策室：環境保全を重視した農法への転換を促進するための施策の在り方（1）、p3(2008.2) *5 日本農業新聞記事：2008/04/24 |
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