家畜ふん堆肥中の窒素の効き方を考慮した化学肥料との協調利用 普及への取り組み

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1 家畜ふん堆肥中の窒素の効き方を考慮した化学肥料との協調利用 普及への取り組み
プレゼンテーションの内容 家畜ふん堆肥の圃場利用での問題　　 家畜ふん堆肥の中の窒素の効き方 家畜ふん堆肥中の窒素の効き方を考慮した化学肥料との協調利用 普及への取り組み 先ほど、家畜ふん堆肥の窒素は肥効率を使って計算しているが、正確ではない、という話をしました。 それでは、堆肥を圃場に施用した後に実際に効いてくる窒素を、測定する方法はないのでしょうか。

2 作物が利用できる化学肥料中の窒素の割合 肥効調節型 肥料 硫安 リニア型 放物線型 シグモイド型
硫安のような化学肥料の場合、散布直後から全量が作物に利用可能です。 肥効調節型の化学肥料の場合、このように施用後、どの程度が利用可能になる、というパターンが示されています。 堆肥でもこのようなパターンを描ければ、堆肥施用直後の作付で、堆肥から供給される窒素量を考慮しながら、施肥設計を行うことができます。これは、肥効率とは少し違う考え方です。 シグモイド型

3 定期的に抜き取り、無機態窒素量を測定（土壌のみでも測定して差を取る） 堆肥からどのように窒素が放出されるか分かる
堆肥中の窒素の土壌中での放出パターン 堆肥と土壌を混合し インキュベータに入れ 培養する （土壌のみでも培養する） 定期的に抜き取り、無機態窒素量を測定（土壌のみでも測定して差を取る） 土壌と堆肥を混ぜて培養して定期的に抜き取り、堆肥から放出される窒素の量を測定することで、パターンを描くことができます。 これによって、施用当作で作物が利用可能な窒素が、いつ、どれだけあるか把握できます。 堆肥からどのように窒素が放出されるか分かる

4 分析値からこういったパターンが把握できればよい
作物が利用可能な窒素の量を知る方法 パターンを把握するためには、長期間（栽培期間と同じ期間）の培養が必要 分析値からこういったパターンが把握できればよい しかし、パターンの把握には長期間の培養が必要です。「来週撒くから知りたい」といった要望には対応できません。全ての堆肥についてパターンを出す、ということも非現実的です。 しかし、分析値からパターンや量がわかれば、培養せずに施用当作の窒素肥効を把握できます。迅速に分析できれば、「来週撒くから知りたい」という要望にも対応できます。

5 このスライドでの速効性・緩効性窒素量 ※施用当作に、作物が利用可能な窒素 培養時に 最初の1ヶ月に 発現する窒素 緩効性窒素 =速効性窒素
　　発現する窒素 　=速効性窒素 1〜3ヶ月の間に 　=緩効性窒素 とする 緩効性窒素 速効性窒素 ここで、このスライドで使う速効性、緩効性窒素という用語の説明をしておきます。 このスライドでは、施用当作に作物が利用可能な窒素を、施用後１ヶ月の間に利用可能な速効性窒素、１〜３ヶ月の間に利用可能になる緩効性窒素と分けて呼びます。 窒素の効き方のパターンと量から、この速効性窒素、緩効性窒素を計算できれば、その分だけ基肥・追肥の化学肥料から、窒素を減らすことができます。 ３ヶ月以降も堆肥から窒素は放出されますが、施用直後にくらべ量は多くないため、施肥設計に含める必要はないと考えられます。次作以降には効いてくるので、考慮する場合は、次作の前に土壌診断を行い、土壌からの窒素供給量として施肥設計に反映させるべき、と考えています。 ３ヶ月以降に効いてくる窒素: 土壌窒素として評価

6 このように様々なパターンになるのは、堆肥に分解のされ易さが異なる有機物が含まれているため
様々な堆肥でパターンを描いてみた パターン・量は様々 このように様々なパターンになるのは、堆肥に分解のされ易さが異なる有機物が含まれているため では、いくつかの堆肥について、培養したパターンを描いてみます。 緑が牛ふん堆肥、青が豚ぷん堆肥、紫が副資材を入れていない鶏ふん堆肥です。 このように、パターンも量も様々です。 その原因は、堆肥中にさまざまな有機物があり、その分解が窒素の放出に影響を与えているため、と考えられます。 それでは、堆肥の成分にはどのようなものがあるのでしょうか。 緑: 牛ふん堆肥 青: 豚ぷん堆肥 紫: 鶏ふん堆肥（副資材なし） 棚橋ら: 酸性デタージェント可溶有機物と無機態窒素を指標とした牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の窒素肥効評価，土肥誌，81，336～342 (2010) 、鶏ふん堆肥の窒素含量に基づく肥効推定法，土肥誌，75，257～260 (2004) より改変

7 家畜ふん堆肥の無機・有機成分 微生物が有機物を分解すると、利用可能に 堆肥の成分 窒素、リン酸 ‥‥‥ 無機物 有機物
微生物によって分解され易い有機物 微生物によって分解されにくい有機物 アンモニア態窒素 硝酸態窒素 リン酸 カリ 石灰　‥‥‥ 窒素、リン酸　‥‥‥ 堆肥中には、無機物と有機物があり、無機物にはアンモニア態窒素、硝酸態窒素、リン酸、カリ、石灰といった肥料成分が含まれています。 有機物には微生物によって分解されやすいものと、分解されにくいものがあります。肥料成分としては窒素、リン酸などが含まれていますが、大半は微生物が有機物を分解しないと、作物が利用できないものです。 微生物が有機物を分解すると、利用可能に

8 家畜ふん堆肥の無機・有機成分 堆肥の成分 分解されにくい有機物の量は堆肥ごとに違う
無機物 有機物 微生物によって分解され易い有機物 微生物によって分解されにくい有機物 分解されにくい有機物の量は堆肥ごとに違う 堆肥のパッケージに表示されている全窒素は、無機物・有機物全体の数値です。そのため、微生物によって分解されにくい有機物に入っている窒素も含まれており、作物が利用可能な窒素とは一致しません。 堆肥ごとに分解されにくい有機物の量は違っているため、畜種ごとの肥効率では、実際に作物が利用可能な窒素の量は算出できません。 畜種ごとの肥効率では、実際に作物が利用できる窒素量は計算できない

9 堆肥施用直後の 測定方法を 作付で利用可能な 窒素 新たに開発 家畜ふん堆肥の無機・有機成分 堆肥の成分 無機物 有機物
微生物によって分解され易い有機物 微生物によって分解されにくい有機物 堆肥施用直後の 作付で利用可能な 窒素 測定方法を 新たに開発 堆肥施用直後の作付で利用可能になる窒素は、無機物と、分解されやすい有機物に含まれている窒素だと考えられます。そして、今回その部分を測定する手法を新たに開発しました。

10 家畜ふん堆肥の窒素放出パターン 最初の量から変わらない 緑: 牛ふん堆肥 青: 豚ぷん堆肥
家畜ふん堆肥からの窒素の放出量・パターンはさまざまでした。分析値から量やパターンを推定するためには、どのような成分的な特徴がある堆肥が、どのようなパターンを描くか、把握する必要があります。そのため、まずパターンによって分類分けしてみました。 一つ目は、窒素量が変化しないものです。その量は堆肥ごとに違いますが、土壌に入れて培養しても、窒素の量は増えてきません。化学肥料に例えると、硫安と同じようなパターンです。 これらは、牛ふん堆肥と豚ぷん堆肥に見られました。 棚橋寿彦・小柳渉: 酸性デタージェント可溶有機物と無機態窒素を指標とした牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の窒素肥効評価，土肥誌，81，336～342 (2010)より作成

11 家畜ふん堆肥の窒素放出パターン 後から増える 緩効性窒素 緑: 牛ふん堆肥 青: 豚ぷん堆肥
ふたつ目は、最初に少し減り、その後増えてくるというパターンです。このパターンでは、１ヶ月から３ヶ月の間に効いてくる緩効性窒素があります。化学肥料でいうと、シグモイド型の肥効調節型肥料に比較的近いと思います。 これも 牛ふん堆肥と豚ぷん堆肥に見られました。 棚橋寿彦・小柳渉: 酸性デタージェント可溶有機物と無機態窒素を指標とした牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の窒素肥効評価，土肥誌，81，336～342 (2010)より作成

12 家畜ふん堆肥の窒素放出パターン 初めに増える 畜種で分ける 紫: 鶏ふん堆肥 （副資材なし）
みっつ目は、施用直後から１ヶ月くらいの間に急激に増えるパターンです。化学肥料では、放物線型の肥効調節型肥料にやや似ています。 これは、副資材の入っていない鶏ふん堆肥のみで見られました。従って、このパターンは畜種で区別することにします。 畜種で分ける 棚橋寿彦・矢野秀治：鶏ふん堆肥の窒素含量に基づく肥効推定法，土肥誌，75，257～260 (2004) より改変

13 牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の窒素放出パターン
最初の量から変わらない 後から増える 堆肥の成分との 関連性を検証 問題は、牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥です。このように、２つのパターンに含まれています。様々な副資材の牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥を集めてパターンを描きましたが、副資材とパターンには関係がありませんでした。そのため、より細かく、堆肥の成分を見て検討する必要がありました。 では、 成分にどのような特徴があると、後から増える、すなわち緩効性窒素があるパターンになるのでしょうか。 緑: 牛ふん堆肥 青: 豚ぷん堆肥 棚橋寿彦・小柳渉: 酸性デタージェント可溶有機物と無機態窒素を指標とした牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の窒素肥効評価，土肥誌，81，336～342 (2010)より作成

14 牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の窒素放出パターン
無機物 微生物によって分解され易い有機物 微生物によって分解されにくい有機物 この部分が多い 取り込み量が多い 堆肥の成分の説明で、有機物には微生物によって分解されやすいものと、されにくいものがあると言いました。 堆肥を圃場に施用すると、分解されやすい有機物をえさにして、微生物が急激に増殖します。その際に、土壌や堆肥に含まれている窒素を取り込みます。 分解されやすい有機物が多いほど、取り込み量が多くなります。 取り込まれた窒素は、 分解されやすい有機物が無くなり、微生物が死滅しはじめると、土壌中に放出されます。 取り込み量が多かった場合は放出量も多く、緩効性の窒素が多くなります。 放出量も多い 棚橋寿彦・小柳渉: 酸性デタージェント可溶有機物と無機態窒素を指標とした牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の窒素肥効評価，土肥誌，81，336～342 (2010)より作成

15 牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の窒素放出パターン
無機物 微生物によって分解され易い有機物 微生物によって分解されにくい有機物 この部分が少ない ほとんど取り込まれない それに対し、分解されやすい有機物が少ないと、ほとんど取り込まれず、放出もほとんどありません。 放出もほとんどない 棚橋寿彦・小柳渉: 酸性デタージェント可溶有機物と無機態窒素を指標とした牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の窒素肥効評価，土肥誌，81，336～342 (2010)より作成

16 デタージェント分析で定量できる AD可溶有機物 牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の成分 牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の成分 無機物
微生物によって分解され易い有機物 微生物によって分解されにくい有機物 デタージェント分析で定量できる 今回、家畜飼料の分析方法であるデタージェント分析を利用して、堆肥中の微生物によって分解されやすい有機物の量を、測定できるようになりました。そして、そのAD可溶有機物の量を基準に、この２つのパターンを分けることが出来るようになりました。 AD可溶有機物 小柳　渉・安藤義昭・棚橋寿彦：有機質資材の分解特性とその指標，土肥誌，78，407～410 (2007)

17 窒素施肥量:堆肥の無機態窒素に硫安を加えて 16kg/10a
AD可溶有機物量とコマツナの生育 コマツナポット栽培・21日目 堆肥施用量: 4t/10a相当 窒素施肥量:堆肥の無機態窒素に硫安を加えて 16kg/10a ここで、腐熟度の話で出したコマツナのポット栽培について、添加した堆肥のAD可溶有機物量を示します。 このように、AD可溶有機物が多い堆肥を施用した場合、生育が悪くなっています。 394 401 261 190 AD可溶有機物量 (mg/g・乾物) 佐藤康司 投稿未定

18 家畜ふん堆肥の窒素放出パターン コマツナが吸収できる窒素が不足 生育が悪い 窒素が微生物に取り込まれる
その原因は、堆肥中の有機物を微生物が分解する際に、窒素が微生物に取り込まれ、コマツナが利用できる窒素が減少したためと考えられます。 従って、コマツナのような短期で収穫する作物では、このようなパターンで窒素が出てくる堆肥は「あまり利用できない」といえます。化学肥料でも、シグモイド型80日タイプの被覆尿素を、コマツナに使うことはまずありません。 棚橋寿彦・小柳渉: 酸性デタージェント可溶有機物と無機態窒素を指標とした牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の窒素肥効評価，土肥誌，81，336～342 (2010)より作成

19 キャベツの場合 生育期間が長い 問題は 少ない 家畜ふん堆肥の窒素放出パターン 緩効性窒素
一方、キャベツのような生育期間の長い作物の場合は、問題は少ないと考えられます。ただし、その場合、緩効性窒素の量を把握する必要があります。その量は、微生物によって分解されやすい有機物に含まれる窒素の量などから、推定できるようになりました。 棚橋寿彦・小柳渉: 酸性デタージェント可溶有機物と無機態窒素を指標とした牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の窒素肥効評価，土肥誌，81，336～342 (2010)より作成

20 家畜ふん堆肥の窒素放出パターン 最初の量から変わらない コマツナでも問題は少ない 最初の窒素量を正確に把握する必要あり 緑: 牛ふん堆肥
青: 豚ぷん堆肥 一方、コマツナにはこのような最初の量から変わらないパターンの堆肥なら、利用し易いでしょう。 その場合、最初の窒素量を正確に把握する必要があります。このパターンでは、微生物によって分解されやすい有機物が少ないため、無機物中の窒素が最初の量に相当すると考えられます。 そして、従来使われてきた塩化カリウム溶液に代えて、塩酸を使って抽出することにより、その量をより正確に知ることが出来るようになりました。また、この抽出液を分析することにより、堆肥中のリン酸、カリ、石灰、苦土含量も測定できることがわかりました。 コマツナでも問題は少ない 棚橋寿彦・小柳渉: 酸性デタージェント可溶有機物と無機態窒素を指標とした牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の窒素肥効評価，土肥誌，81，336～342 (2010)より作成

21 家畜ふん堆肥の成分の分析方法 さらに、ポットや圃場で栽培試験を行い、堆肥の分析値と作物の窒素吸収量の関係を確認しました。 副資材が含まれていない鶏ふん堆肥についても、同様に試験を行って、堆肥中の肥料成分のパターンと量を把握するための分析方法を開発し、このフローチャートのようにまとめました。 石岡ら 「新たな窒素肥効分析法に基づいた家畜ふん堆肥の施用支援ツール」（2008年度関東東海北陸農業研究成果情報）より作成

22 牛ふん堆肥 牛ふん堆肥の窒素肥効 速効性 窒素 緩効性 AD可溶有機物 < 250mg/g（乾物） 無機態窒素 なし
C/N < 18 AD可溶窒素 x 無機態窒素 C/N ≧ 18 - 2 これまでに分析した堆肥のデータから、家畜ふん堆肥ごとの窒素肥効をまとめたので、それを紹介します。 牛ふん堆肥では、微生物によって分解されやすい有機物であるAD可溶有機物の量によって大きく分け、AD可溶有機物が多い場合については、CN比でさらに分けています。 緩効性窒素については、 AD可溶有機物が多い場合についてのみ、考慮が必要になります。 小柳ら 「家畜ふん堆肥の窒素肥効の遅速に基づく評価法　第10報　施用当作に対応する家畜ふん堆肥の窒素肥効評価法（完成版）」（土壌肥料学会2009年大会）より作成

23 牛ふん堆肥のAD可溶有機物量 点数: 403 250未満 250以上 350未満 350以上 5% 12% 83%
これまで分析した牛ふん堆肥では、そのような堆肥は20%弱でした。８割以上は、緩効性窒素が無い堆肥でした。 83%

24 窒素無機化量*（90日）ー 窒素無機化量*（30日）
豚ぷん堆肥の窒素肥効 豚ぷん堆肥 速効性 窒素 緩効性 AD可溶有機物 < 250mg/g（乾物） 無機態窒素 なし ≧ 250mg/g（乾物） 最少窒素量 + 窒素無機化量*（30日） 窒素無機化量*（90日）ー 窒素無機化量*（30日） 続いて、豚ぷん堆肥です。 AD可溶有機物が多い場合、計算がやや複雑になります。そして、 緩効性窒素を考慮する必要があります。 ＊ 地温の影響を考慮する 小柳ら 「家畜ふん堆肥の窒素肥効の遅速に基づく評価法　第10報　施用当作に対応する家畜ふん堆肥の窒素肥効評価法（完成版）」（土壌肥料学会2009年大会）より作成

25 豚ぷん堆肥（密閉縦型方式を除く）のAD可溶有機物量
250未満 250以上 350未満 点数: 141 350以上 9% 27% 豚ぷん堆肥については、製造方法で特徴が見られたので、密閉縦型方式とそれ以外を分けて、AD可溶有機物を見ます。密閉縦型方式以外では、 ６割以上が緩効性窒素が無い堆肥でした。 64%

26 豚ぷん堆肥（密閉縦型方式） のAD可溶有機物量 点数: 39 250以上 350未満 350以上 15% 85%
しかし、密閉縦型方式の豚ぷん堆肥では、全てが 緩効性窒素がある堆肥でした。 85%

27 鶏ふん堆肥 （ 副資材なし） 鶏ふん堆肥（副資材なし）の窒素肥効 速効性 窒素 緩効性 全窒素から推定 全窒素 x 全窒素 - 2 2
（　副資材なし） 速効性 窒素 緩効性 全窒素から推定 全窒素 x 全窒素 - 2 2 アンモニア態窒素から 推定 ２種類の抽出液での アンモニア態窒素 から推定 副資材の入っていない鶏ふん堆肥です。全窒素がわかれば、他の分析は必要ありません。 全窒素がわからない場合は、２種類の抽出液でアンモニア態窒素を測定します。 棚橋ら「鶏ふんのアンモニア態窒素の存在形態と窒素肥効評価（仮）」投稿準備中 小柳ら 「家畜ふん堆肥の窒素肥効の遅速に基づく評価法　第10報　施用当作に対応する家畜ふん堆肥の窒素肥効評価法（完成版）」（土壌肥料学会2009年大会）より作成