農業におけるリン循環の視角から循環型社会を展望する 大串　和紀

2. リンとは


（１）リンという物質

リンは、元素記号Ｐ、原子番号15、原子量30.97の窒素族元素の一つである。　単体としては自然界に存在せず、燐酸塩、殊に燐酸カルシウムとなってリン鉱石に含まれる。また、生命体を形成する元素の一つとして動植物の体内にも含まれている。

リンは、生命体に必須の元素で、あらゆる動植物に含まれ、人体には、骨や歯の成分であるリン酸カルシウムなどとして6番目に多く含まれる元素である１）。

リンは肥料や工業的な原料として多く用いられているが、その原料はリン鉱石で、その　リン鉱石は、「成因により、大きく3つに分類」２）される。

  • ・モロッコやフロリダで産出されるリン鉱石のように、海洋中の生物の残骸の堆積物が地殻の変動により隆起してできたもの
  • ・ロシア、南アフリカで産出されるリン鉱石のように、地下のマグマの作用により生成された火成岩質のもの
  • ・南太平洋上の島々でみられるように、鳥類の糞や遺骸が堆積し、そこから溶けたリンとサンゴ等のカルシウムが長い年月に反応してできた海洋性のもの（グアノ）


    • （２）リンと生命

    前述したように、リンは、あらゆる生物の構成元素の一つで、たとえば、動物の体を構成する元素の湿潤重量（水を含んだ重さ）比をみると、リンは酸素、炭素、水素、窒素、カルシウムに次いで、6番目に多く存在している３）。

    リンは遺伝子の本体を形造り、また、酵素の原料として呼吸、エネルギー運搬や貯蔵などをつかさどっている４）。

    このように、リンは総ての生物にとり欠くことのできない“いのちの元素”で、リンがなければ、人間を含めて地球上のあらゆる生物は、一日たりとも生命活動を維持することができない５）。



    （３）リンと農業

    農作物が生育するには、二酸化炭素、水、光による光合成と共に、土壌から養分を吸収する必要がある。これらの養分は、作物を収穫し、人間が食べ、その排泄物が、農地に戻されないと、土壌の中から次第に欠乏し、土壌が痩せてくる。従って、土壌に欠乏する栄養素を、外から補ってやる必要があり、これが、肥料である。

    土壌中にリンが不足すると、根が伸びず、葉か小さくなり光沢がなくなり暗い青銅色となり、花つきが悪く開花、結実が遅れる６）。このためにリン酸肥料が施されることになる。

    土壌中のリンは、可溶性リン酸と水溶性リン酸が植物に吸収されるが、一方で、リン酸は日本でよくみられる赤土などの火山灰土壌の中では、土に含まれている鉄やアルミニュウムなどと結びついて水に溶けなくなり、植物が利用できなくなる６）。この固定力は土壌の種類により大きく違い、これを診断する基準としてリン酸吸収係数が用いられている。リン酸吸収係数の高い土壌には、リン酸の施肥量を増す必要がある７）。



    図－14　土壌中のリンの態様
    出典：引用文献7）

    カルシウムと結合したリン酸は、土壌のpHが6～7程度で一部溶け、また、植物の根から分泌される酸によっても溶けるので、作物に良く吸収利用される。一方、アルミニウムや鉄と結合したリン酸は水に溶けないためほとんど吸収利用されない７）。

    ここで、人間とリンの関係をみてみよう。
    人はリンを食物から摂取し、命をつないでいる。その食物の多くは人の手で栽培されたもので、食物（農産物）の生産量を増やすためには、リンの施肥が欠かせない。

    現在、地球上に80億を超える人間が生存し、その繁栄を謳歌できているのは、まさにリン肥料のお蔭であると言っても過言ではないが、そのことを認識している人は意外と少ないのではないだろうか。


    （４）リンの用途

    リンの工業的な出発原料はリン鉱石で、その用途は次表の通りである。


    表－1　リン鉱石の用途
    出典：引用文献8）


    リン鉱石の用途としては、化学肥料の原料として使われるものが最も多く（約77％）、リン鉱石から製造されるリン酸肥料の種類としては、過リン酸石灰(SSP)、重過リン酸石灰(TSP)、溶成リン肥、焼成リン肥、リン安（リン酸一アンモン：MAP、リン酸二アンモン：DAP）、リン硝安などがある。また、農薬や殺虫剤としての利用も多い８）。

    　このほか、リンの化合物は研磨剤として歯磨きなどに含まれ、口腔衛生に関係する製品にもリン酸化合物が数多く利用されている８）。

    また、コーンフレークや飼料にリン酸化合物が含まれるほか、ハムやチーズにも使用される。燃料の不凍液、繊維製品の難燃加工、製紙工業における消泡剤などに、さまざまな種類のリン酸化合物が利用されている８）。

    大串　和紀　H27.11
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