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バイオマス利活用の技術
柚山 義人
12. 農業と環境保全について
1．環境負荷の発生場所
■バイオマス利活用は，水域や大気の環境へ正・負の影響を及ぼす。水域への負荷と大気への負荷はトレードオフになる場合が多い。環境への影響評価にあたっては，何と何を比較するかという設定と，評価の範囲（時・空間及び項目）の設定が重要である。 バイオマス利活用が環境へ影響を及ぼす可能性のある場所は，利活用システムの全プロセスに及び，原料バイオマスの生産（発生）・収集・輸送・貯蔵，変換，再生資源の貯蔵・搬送，利用，廃棄である。 2．バイオマス再生資源の農地への施用 ■バイオマス再生資源を農地で利用する場合の窒素の挙動を図1に示す。ＮやＰは，作物生産に必要な物質でもあり，環境汚染物質でもある。水域への排出は地表排水と地下排水を，大気への排出は温室効果ガスとNH3の揮散を考慮する必要がある。作物生産において化学肥料を堆肥，メタン発酵消化液（液肥），土壌改良材に代えても環境負荷が小さくなるということはない。負荷削減のためには，土壌モニタリングに基づく施肥設計，肥効成分の作物への吸収率向上対策が必要である。堆肥や液肥などの再生資源は化学肥料に比べて相対的に重く嵩が大きいため，輸送や農地への散布にかかるコスト，エネルギー，時間を考慮しておく必要がある。 ■なお，地下へ溶脱した硝酸態窒素については，それ自体には害がないという論述もある。しかし，高濃度の硝酸態窒素には，有機物の混入や衛生管理の悪さが付随することによる飲用の危険度アップ，地下水から地表水への回帰による富栄養化の促進という問題もある。地域の水質保全は，様々な空間レベルでの対策を組み合わせて効果が現れる17)18)。化学肥料に代えて堆肥や液肥を利用すると，生物相が豊かになる。 3．持続的な再生資源の利用 ■再生資源を利用する農業生産が持続的であるためには，所定の作物収量と収入を確保しつつ，化石エネルギーの消費と環境負荷をできるだけ抑制する農法が必要で，一部は農業者の意志によって目指され，また社会的にも要請されている。但し，現時点で，どういう状態を維持することが持続的なのかという明確な基準はない。 作目・品種や土壌・気象条件によって大きく異なるが，施肥量と作物の単収及び肥料成分利用率の関係は図2のようになる。この図は，西尾2)による膨大なデータを，精度を気にせず1枚にまとめたものである。施肥量に対する作物単収はh1またはh2のパターンとなる。肥料成分利用率は，施肥量が多くなると低下する。施肥基準に基づく施肥量によって得られる収量を基準収量としている。環境基準を達成するために，収量を犠牲にして施肥量を抑えることが求められる場合も出てくる。 化学肥料の代わりに堆肥や液肥を利用するにあたって注意すべきことは，「肥効率」についての理解である。例えば，同じＮ含有量でも化学肥料と堆肥では作物への吸収度が異なる。堆肥中のＮは土壌に蓄積され，徐々に作物に吸収される形態に変化していく。このため，堆肥を連用していくと肥効率が上昇する3)。化学肥料の一部を堆肥等に代える場合には，図13に示すように，土壌中の可給態肥料成分量が適正範囲になるように，毎年，施肥設計を見直していく必要がある。「土壌診断」がポイントである。 4．モノリスライシメータによる動態調査 ■藤川ら*4は，図4に示すチャンバ付モノリスライシメータを用いて，堆肥，メタン発酵消化液，農業集落排水汚泥コンポストを施用した場合の物質動態を調査している。中央農業総合研究センターとの実質的な共同研究である。千葉県農業総合研究センターのご指導も頂いている。採取した土壌の初期条件の影響もあり意図した試験の実施には時間がかかる。図5は同ライシメータによる測定項目である。 考えて頂きたいこと ■農村の多くは，農業就業人口が減少・高齢化し，大ピンチです。バイオマス利活用を起爆剤として，活気ある農村を取り戻すためには，どのような方策があるでしょうか。 次回予告 ■次回は，バイオマス利活用における安全性の確保について考えます。
柚山 義人 H20.5.14
*1 柚山義人：農畜産業系バイオマスの持続的利活用システム，水環境学会誌，30(7)，pp.352-356，2007 *2 西尾道徳：農業と環境汚染，農山漁村文化協会，東京，2005 *3 前田守弘：硝酸性窒素の動態，日本地下水学会編「地下水・土壌汚染の基礎から応用」，理工図書株式会社，東京，pp.139-160，2006 *4 藤川智紀・中村真人・柚山義人・前田守弘・太田 健：チャンバ付ライシメータによる施肥窒素の動態観測，農業土木学会誌，74(11)，pp.11-14，2006 |
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