牛ふん堆肥、豚ぷん堆肥の無機・有機成分と窒素肥効 鶏ふん堆肥（副資材なし）の無機・有機成分、分析方法と窒素肥効

Presentation on theme: "牛ふん堆肥、豚ぷん堆肥の無機・有機成分と窒素肥効 鶏ふん堆肥（副資材なし）の無機・有機成分、分析方法と窒素肥効"— Presentation transcript:

1 牛ふん堆肥、豚ぷん堆肥の無機・有機成分と窒素肥効 鶏ふん堆肥（副資材なし）の無機・有機成分、分析方法と窒素肥効
家畜ふん堆肥の成分とその分析方法 家畜ふん堆肥の無機・有機成分 牛ふん堆肥、豚ぷん堆肥の無機・有機成分と窒素肥効 鶏ふん堆肥（副資材なし）の無機・有機成分、分析方法と窒素肥効 ここから、家畜ふん堆肥の窒素肥効の分析方法を、その背景になっているデータとともに、もう少し詳しく説明します まず、使用した家畜ふん堆肥と研究の進め方について簡単に触れたのち、家畜ふん堆肥の無機、有機成分について説明します。

2 使用した家畜ふん堆肥 牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥: 様々な製造方法・副資材のものを集 め、同じように分析・栽培を行う
使用した堆肥ですが、牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥は、製造方法や副資材を限定せずに堆肥を集め、同じように分析・栽培試験を行いました。

3 副資材を含まないもののみ。培養・ 使用した家畜ふん堆肥 鶏ふん堆肥: 栽培は牛ふん・豚ぷん堆肥と同様
分析方法は成分的な特徴に合わせ、方法をアレンジ 鶏ふん堆肥については、副資材を含まないもののみについて分析・栽培を行いました。 土壌と混和した培養試験、作物の栽培試験は、牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥と同様です。 堆肥の分析方法は、後述しますが、成分的な特徴に合わせてアレンジしています。

4 家畜ふん堆肥の窒素等の成分を分析 家畜ふん堆肥の成分を分析 研究の進め方ですが、まず、家畜ふん堆肥の成分を分析します。
家畜ふん堆肥の窒素等の成分を分析　　　　　　 研究の進め方ですが、まず、家畜ふん堆肥の成分を分析します。 分析は抽出液を用いて成分を抽出し、そこに含まれる窒素などを測定します。

5 堆肥と土壌を混ぜ て培養し、放出さ れる窒素を測定 土壌中で堆肥から放出される窒素を測定
れる窒素を測定　　　　　　 また、同じ堆肥を土壌と混ぜて培養し、堆肥から放出される窒素を測定します。 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

6 堆肥からの窒素のみでコマツナ・ソルガムを栽培し、窒素吸収量を測定
家畜ふん堆肥からの窒素のみで栽培 堆肥からの窒素のみでコマツナ・ソルガムを栽培し、窒素吸収量を測定 化学肥料で窒素を与えずに、堆肥からの窒素のみでコマツナやソルガムをポット、試験場内の圃場で栽培し、作物の窒素吸収量を測定します。 結果は、窒素吸収量を化学肥料栽培での吸収量と比較し、どれだけの化学肥料に相当するかを表した窒素肥効で表現します。

7 培養時の窒素放出パターン、作物の窒素吸収量と関連性の深い分析項目を探す
作物吸収量等と関連が深い成分を探す 結果を比較・検討 培養時の窒素放出パターン、作物の窒素吸収量と関連性の深い分析項目を探す 結果を比較・検討し、窒素肥効と関連性の深い分析項目を探します。 その結果、窒素肥効と関連性が深い無機・有機成分と分析方法を明らかにすることができました。

8 堆肥施用直後に、作物が利用できる窒素は、この部分に含まれる窒素
家畜ふん堆肥の無機・有機成分 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 堆肥施用直後に、作物が利用できる窒素は、この部分に含まれる窒素 塩化カリウム（KCl）溶液 で抽出して測定（従来） ここから、家畜ふん堆肥の無機成分と、その分析方法の説明をします。 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。 従来、無機物中の窒素は、堆肥から塩化カリウム溶液で抽出して測定されて来ました。

9 無機態窒素には、常法（KCl抽出）では抽出されないものがある
塩酸添加 塩化カリウム 溶液抽出（従来） リン酸マグネシウムアンモニウム (MAP) MgNH4PO4 しかし、抽出液に塩酸を加えてpHを下げると、抽出される窒素の量が増えます。これは、pH7以上では溶けないリン酸マグネシウムアンモニウムが、pH低下とともに溶け、そこに含まれるアンモニアが抽出されたためです。 この部分も作物には利用可能です。 棚橋寿彦・矢野秀治・伊藤元・小柳渉: 牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥中のリン酸マグネシウムアンモニウムの存在とその評価のための抽出法，土肥誌，81，329～335 (2010)より作成

10 無機物中の窒素の形態 MAP態 窒素 アンモニア態窒素 硝酸態 窒素
これは分解されやすい有機物が少ない堆肥での、無機物中の窒素の分析例ですが、このように、堆肥によっては、pHを下げないと抽出されないMAP態窒素が、半分以上を占めています。 従来の塩化カリウム溶液では、堆肥中の硝酸態窒素とアンモニア態窒素しか抽出されませんが、酸性の抽出液を用いることでMAP態窒素も抽出出来るようになります。従って、作物が利用できる無機物中の窒素全部を正確に把握するためには、塩酸などの酸性の抽出液を使う必要があります。 棚橋ら: 牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥中のリン酸マグネシウムアンモニウムの存在とその評価のための抽出法，土肥誌，81，329～335 (2010) 、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 リン酸 塩酸抽出での窒素以外の肥料成分 牛ふん堆肥 豚ぷん堆肥 鶏ふん堆肥 （副資材なし）
また、同じ塩酸抽出液を用いて、他の無機成分の分析を行い、通常行われている手法での分析値と比較してみました。 これはリン酸ですが、抽出率は悪くばらつきがあるものの、平均すると9割弱は抽出されていました。 棚橋寿彦: 家畜ふん堆肥からの塩酸抽出の意義と肥料成分の簡易分析法．農業技術,60, (2005)

12 カリ 塩酸抽出での窒素以外の肥料成分 塩酸でほぼ全量が抽出可能 （肥効率については未検討） 牛ふん堆肥 豚ぷん堆肥 鶏ふん堆肥
（副資材なし） 塩酸でほぼ全量が抽出可能 （肥効率については未検討） これはカリですが、ほぼ100%抽出されており、ばらつきも非常に小さくなっています。 石灰、苦土もほぼ100%抽出されていました。 通常行われている手法では、堆肥に強い酸を加え加熱し完全に分解して測定しますが、危険な操作を伴います。それに比べると、無機態窒素用の塩酸抽出液の分析は、安全かつ簡単です。 ただし、分かるのは全量だけです。全量のうちどの程度が作物に利用可能かは、通常行われている手法でも詳細に検討されていません。 棚橋寿彦: 家畜ふん堆肥からの塩酸抽出の意義と肥料成分の簡易分析法．農業技術,60, (2005)

13 家畜ふん堆肥中の有機物 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 非繊維成分 ヘミセルロース
リグニン ・タンパク質、アミノ酸 ・脂質 ・デンプン、糖類 ・ペクチン‥‥‥ 続いて、有機物です。 堆肥中の有機物を細かく見ると、微生物によって分解され易い有機物としてタンパク質、脂質、デンプンなどの非繊維成分やヘミセルロースがあり、分解されにくい有機物としてセルロースやリグニンがあります。

14 副資材の含まれていない鶏ふん堆肥は別扱いとする
家畜ふん堆肥中の有機物 牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥 無機物 非繊維成分 ヘミセルロース セルロース リグニン 鶏ふん堆肥（副資材なし） 無機物 尿酸 非繊維成分 ヘミセルロース セルロース リグニン 副資材の含まれていない鶏ふん堆肥では、それらに加えて尿酸があります。この特徴が窒素の出方に影響しているため、このような鶏ふん堆肥は別扱いにして、まず牛ふん堆肥、豚ぷん堆肥について説明します。 副資材の含まれていない鶏ふん堆肥は別扱いとする 村上圭一・小阪幸子・原　正之：鶏ふん堆肥の尿酸測定による可給態窒素量の評価，土肥誌，78，85～87 (2007) The application of near infrared spectroscopy for estimating available nitrogen in poultry manure compost. ( Fujiwara.T, Murakami.K), Soil Science and Plant Nutrition, 53, (2007)

15 家畜ふん堆肥中の有機物 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 非繊維成分 ヘミセルロース
リグニン 堆肥を圃場に施用すると、分解されやすい有機物は施用後３ヶ月程度の間に微生物によって分解されますが、分解されにくい有機物は３ヶ月以降も土壌中に残っています。 微生物が有機物を分解して増殖すると、微生物が窒素を吸収し、土壌中の窒素が減少します。そのため、微生物によって分解され易い有機物の量は、堆肥の窒素肥効に影響を与えると考えられます。そして、その量を把握する簡単な方法はありませんでした。 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)

16 AD可溶有機物 ADF 粗飼料の成分と消化のされ易さ 粗飼料の成分 無機物 非繊維成分 ヘミセルロース セルロース リグニン 無機物
消化され易い 有機物 消化されにくい AD可溶有機物 ADF 畜産の分野では、粗飼料に含まれる有機物を同じように消化され易いものとされにくいものに分け、飼料の栄養的価値を評価しています。 牛は胃の中の微生物によって粗飼料を分解します。そのため、粗飼料中の微生物によって分解され易い有機物、されにくい有機物の割合は飼料の栄養的価値を知るために重要です。 堆肥を圃場に施用した場合の微生物による有機物の分解についても、この有機物の分け方は有効だと考えられます。 分析方法は食物繊維に用いられていたデタージェント分析です。これは、試料を酸性洗剤で煮ることにより、消化され易い有機物を溶かして、その量を測定する方法です。溶ける部分をAD可溶有機物と呼び、溶けない部分を酸性デタージェント繊維（ADF）と呼んでいます。 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 AD可溶窒素 牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥の 無機・有機成分と窒素 牛ふん堆肥・豚ぷん堆肥 無機物 分解され易い 有機物 分解されにくい 無機態
ADF窒素 堆肥の有機物中の窒素は、微生物が有機物を分解しないと作物が利用できない部分が多いため、分解され易い部分に含まれる窒素が、作物が利用可能な窒素と関係が深いと考えられます。 デタージェント分析の抽出液に含まれるAD可溶窒素は、無機態窒素とAD可溶有機物に含まれる窒素を合わせたものです。抽出液を分析すれば量を把握できます。 AD可溶窒素 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)