§Experience high-yield technology using a combination of side-row fertilizer application and seedling box placement.
Jcam Agri Corporation Tohoku Branch
技術顧問　上野　正夫
No § Soil - No. 9
よい土の条件　化学的性質−その４
土が養分を保持するしくみ
Jcam Agri Co.
北海道支店　技術顧問
松中　照夫

　

　

Experiencing high-yield technology using a combination of side-row fertilizer application and seedling box placement

Jcam Agri Corporation Tohoku Branch
技術顧問　上野　正夫

Introduction.

　苗箱まかせは苗箱内での窒素の初期溶出を極力抑制することにより肥料による障害を全く受けず，良質苗が生産され，それを移植することで本田施肥も賄える究極的省力低コスト施肥技術として脚光を浴びてきました。一方，苗箱まかせによる本田溶出はどうしても初期が緩慢で，乾土効果による窒素発現量の多い肥沃な土壌では，初期生育が適度に確保されますが，低地力土壌ではどうしても初期生育が不足気味になります。現在，苗箱まかせの対照相手として全量基肥一発施肥を考えた場合，生育初期は全量基肥施肥技術が優り，生育後期は苗箱まかせが優位にあると考えます。

　Therefore, when considering high-yield technology based on seedling box-assisted fertilization, it is natural to assume that combining side-row fertilization, which ensures early growth, with seedling box-assisted fertilization, which is good at late leaching, is a reasonable high-yield technology. Here, we introduce the basic concept of high-yield technology and a local high-yield technology that combines side-row fertilizer application and seedling box-applied fertilizer.

Seedling technology using seedling boxes
(High nitrogen quality seedlings are produced by pooled seedling cultivation and box-bottom fertilization, which is left up to the seedling box).

　There are three ways to use box-makase: mixed application of bedding soil and box-makase, layered application, and box-bottom application. The author recommends box-bottom fertilization. Consider the area around the seed rice when seedling seed roots begin to grow. As shown in Figure 1, in the case of layered fertilization, the seeds and the seedling box are living together. In contrast, in box-bottom fertilization, the seed is sandwiched between the bedding soil and the covering soil because the seedling box is at the bottom of the box. This results in a difference in moisture retention. After the seedlings are ready to sprout, lack of moisture can be fatal to the seedlings. It is important to use a bedding medium with high water retention capacity and to apply fertilizer at the bottom of the seedling box. This does not negate the need for layered fertilization. The solution is to pay close attention to irrigation.

　灌水方法はプール育苗（写真１）を推奨します。箱育苗にとって何よりも重要なことは，まず出芽長を揃えることです。しかもなるべく出芽長を短くすることです。出芽長は0.5〜１cm以内を厳守してください。出芽長が長いことは「百害あって一利なし」です。出芽が揃えばプール育苗を利用し，水苗代状態を想像してください。プール育苗の状態によって１日で落水しても構いません。２〜３日後にまた灌水します。１〜1.5葉以降はヒタヒタ水状態で推移できればよいでしょう。ゴールデンウィーク以降水温が異常に上昇する場合は，水交換が必要になります。田植え２〜３日前に落水します。

　これまで，何度となく指摘しましたが，苗箱まかせの育苗は肥料投入分だけ床土が少なくなり水分不足を起こしやすいことです。プール育苗がこのことを解決する最良の灌水方法と考えます。繰り返しますが，出芽揃い以降，水分を不足させないために「水苗代状態」にすることが重要なのです。プール育苗を推奨する所以です。

　それともう一つ大事なことは，ハウス育苗を考えた場合，出芽期以降，苗の伸長を抑制することです。出芽長，第１葉鞘高，第２葉鞘高を抑えることです。そのためには，ハウス内の温度を高めないことです。低温，降雨，強風時を除き，朝一番に裾開けを実施します。さらに，温度が上昇する場合はビニール全開を目指します。何よりもハウス内の温度を上げずにゆったりした育苗に努めることがカギになります。1.5葉期頃には短すぎると思える状態がちょうど良いのです。育苗後半には苗箱まかせの窒素が２％程度溶出します。このことが窒素濃度の高い良質苗，すなわち「ズングリ苗」を約束します。

2. dry-soil effect on early growth of paddy rice

　水田土壌の窒素発現量は，土壌全窒素量の10%程度存在する可分解性有機態窒素（Ｎ）が根源であり，その内訳は，乾土効果由来の画分（Ｎ₀ｑ）と地温上昇由来の画分（Ｎ₀ｓ）に分けることができます。そのうち乾土効果由来画分は，５月末〜６月上旬までにほぼ発現します。したがって，その量は水稲の初期生育に大きく影響します。これまでも指摘したように，苗箱まかせの本田における窒素の初期溶出は緩慢であり７月中旬〜下旬に最大量に達します。したがって，苗箱まかせだけでは本田初期の窒素溶出量が不足気味になり，初期茎数が取りづらい場合が生じます。移植時の速効性肥料と乾土効果による土壌窒素との合量が初期生育を支配することになります。　

　In order to expect a dry-soil effect, the amount of soil fraction derived from the dry-soil effect is of course important, but it also depends on how much air-dried soil mass is increased in early spring, between tillage and plowing. Plowing should be done as early as possible to increase the proportion of white-dry clods. No matter how large the fraction of soil derived from the dry-soil effect may be, the dry-soil effect cannot be expected if the soil is plowed in late, watered immediately after plowing, and raked immediately after tillage. In other words, rice plants can maintain good nitrogen nutrition conditions throughout their growth by relying on side-row fertilization and soil nitrogen derived from the dry-soil effect in the early stage of rice growth, and relying on soil nitrogen derived from seedling box placement and soil temperature increase effect in the middle and late stages of growth.

　耕起時期と乾土効果による土壌窒素発現量と初期茎数に及ぼす影響について，図２に山形農試土壌（T−C 2.54%，T−N 0.248%）の無窒素区（灰色低地土，金田統）を供試し，耕起時期を３段階（4/4，4/17，5/9）とし，5/9に入水，代掻きし，移植後１ヵ月の6/9の土壌窒素量を，また，その時の茎数を表１に示しました。つまり，上述したように，耕起を遅らせ，耕起後すぐに入水，代掻きしたのでは乾土効果は期待できません。乾土効果を期待するためには，耕起時期を早め，土壌表層土塊の乾燥を促進してから入水，代掻きをすることが効果的なのです。

３．適正籾数（36,000粒/㎡）を確保する生育パターン

　多収を達成するためには，適正籾数をどのように確保し，登熟歩合をいかに高めるかにかかっております。600kgの収量を得るには，32,000粒/㎡程度の籾数が必要になります。720kgの多収穫を得るためには，36,000粒/㎡程度の籾数が必要となります。こうした適正籾数を確保して，千粒重23.0g，登熟歩合86%を達成できれば多収穫が完成です。文字で書けば簡単ですが，そう簡単ではありません。農家はどのような稲を作れば，適正籾数が確保できるか常に考えています。まさに腕の見せ所になります。

　筆者は長年の経験から，ササニシキ，コシヒカリ等の穂数型品種は，初期生育は重要ですが最高茎数を過大にせずに，生育中期に葉色を落として倒伏を防止し，一穂籾数を制限することにより，登熟歩合を高めること（Ｖ字稲作）で多収を目指してきました。一方，最近の多収品種は，丈が短く，倒伏に強い穂重型の品種（はえぬき，雪若丸等）が主流になりつつあります。

　こうした品種は，特に初期生育が重要で，生育中期の葉色をあまり落とさず（への字形稲作)，親茎を主体に深水管理等で茎を太くし，穂重感を重視した稲作を目指しています。つまり，側条施肥等速効性肥料で初期茎数を確保して，苗箱まかせで中期以降の葉色を維持することで，後期窒素栄養を重視した米づくりで多収を目指す機運が高まっているのです。側条施肥と苗箱まかせの併用は正にこのことを期待することにほかなりません。

4. proper nitrogen uptake pattern and late stage nitrogen nutrition

　It is important to clarify the relationship between nitrogen absorption patterns of paddy rice and brown rice yield in order to secure an appropriate number of rice grains. Here, we will examine the process of nitrogen absorption in high-yield rice paddies in the Shonai region of Yamagata Prefecture. The Shonai area is one of the best rice-producing regions in Japan, and for more than 40 years, a rice-growing campaign has been conducted in the area, with 60 demonstration fields established at each of the agricultural cooperative branches. Among them, 14 demonstration fields with different yield levels were selected and nitrogen absorption by rice plants was investigated at different times of the year over a two-year period. Figure 3 shows the results of the survey of the demonstration fields and the relationship between nitrogen absorption and brown rice yield since 1965 from the three-factor test conducted at the Shonai Branch.

　According to the data from the three-factor test, there was a linear positive relationship between brown rice yield and nitrogen absorption up to a brown rice yield of about 600 kg per 10 a, as has been pointed out in the past, and a tendency for nitrogen absorption to slow down at higher yields. However, when the absorbed amount of nitrogen in the 14 demonstration fields where soil improvement was emphasized was added, the linear positive relationship between brown rice yield and nitrogen absorption continued up to about 800 kg per 10 a. This is because soil improvement in the demonstration fields has an effect on nitrogen uptake. This was attributed to the effect of soil improvement in the demonstration fields, especially the application of siliceous fertilizers based on soil diagnosis, which stabilized the maturity yield and led to stable yield even when nitrogen absorption increased, thus establishing the above-mentioned relationship.

　Next, the yields of the demonstration fields (14 locations) were divided into two groups: the 700 kg/10 a level (average 727 kg at 7 points) and the 600 kg/10 a level (average 667 kg at 7 points), and the percentage of nitrogen absorption at each time is shown in Table 2. According to the results, the 700 kg/10 a level group absorbed more nitrogen than the 600 kg/10 a level group, and in the nitrogen absorption ratio by time, the amount of nitrogen absorbed after the ear-arrangement period was higher, which is a major characteristic of autumn-successive growth. This is what we expect from the seedling box.

Demonstrated high yield with 1:1 side-row fertilization and seedling box application for total nitrogen

　酒田市本楯地区は，庄内飽海地区のほぼ中心に位置し，良質米産地の代表的地域として名声を誇ってきました。その地区で３人の若手農家に，令和２年〜３年わたり，側条施肥４kg/10a＋苗箱まかせ４kg/10a　計８kg/10aの試験区を設置してもらい，農家慣行（基肥＋追肥）を対照として実証試験を行ないました。本試験は株式会社ファーム・フロンティア（藤井先生）と共同で「スマート農業土づくり連動型次世代型基肥一発肥料体系｣の中で実施しました。若手３農家は初めて苗箱まかせを使ってもらいましたが，なんの問題もなく，高窒素でズングリした良質苗が得られました。苗箱まかせはN400−100を400g/箱で，10a当たり25箱使用しました。品種は「はえぬき」を供試しました。

　表３に初年目である令和２年の収量調査結果を示しました。それによると，各試験場所とも対照区（農家慣行）に比べて側条施肥対応で初期生育が優る傾向で，側条＋苗箱区で茎質（稈）の充実度が高く，稈のバラツキが少ない傾向が明らかで，収量も対照区に比較して２〜14%増収し，ほぼ700kg/10aの収量が達成されました。

6. Conclusion

　側条施肥と苗箱まかせの相性の良さが明らかになりました。全窒素施肥量を８kg/10aで考えると，側条施肥と苗箱まかせの施肥窒素の割合は１：１が適当であると現地試験で実証されましたが，その割合は土壌肥沃度によって変更して差し支えないと考えます。また，側条施肥機がない場合は，速効性肥料（例えばオール14　１〜２袋等）を移植前に圃場全面に施肥しておいても同様と考えます。

　つまり，水稲の初期生育を土壌窒素（乾土効果）と速効性肥料の合量に依存し，中後期の窒素栄養を苗箱まかせと土壌窒素（地温上昇効果由来窒素）で補給することで生育全般にわたり継続した窒素栄養をもたらすことで高収量に結びつくものと考えます。また，苗箱まかせは窒素のみ（NK301は窒素と加里）で側条施肥や速効性肥料を併用することでリン酸，加里も同時に補給されます。あとは，自分が経験してきた技術を駆使し，磨き上げてきた技術で，適正籾数（36,000粒/㎡）を安定的に確保できるかが多収穫のカギとなります。

　

　

土のはなし−第９回
よい土の条件　化学的性質−その４
土が養分を保持するしくみ

Jcam Agri Co.
北海道支店　技術顧問
松中　照夫

　It is hard to believe that soil is electrostatically charged. However, because of this property of soil, nutrients contained in fertilizers and compost are attracted to and retained in the soil by electrostatic forces. Those who discovered the soil's ability to hold these nutrients (nutrient retention capacity) must have been surprised, too.

1. discovery of nutrient retention capacity of soil

　The story goes back to England about 170 years ago. At that time, chemical fertilizers were new to the world and were rarely used. Therefore, the source of nutrients for crops depended exclusively on compost produced from livestock manure. However, the ammonia contained in the manure would volatilize and lose if left unattended. To prevent this, sulfuric acid, a byproduct of coal combustion, was diluted and spread on the compost heap.

　However, the sulfuric acid treatment resulted in the production of large amounts of ammonium sulfate. Thompson, a wealthy farmer in Yorkshire, northern England, wondered if the sulfuric acid treatment would actually reduce the fertilizing effect of the compost because rainwater would dissolve the ammonium sulfate and run off into the ground. Thompson asked Spence, a pharmacist with a background in chemistry, to test the veracity of his suspicions.

　スペンスは農場の土に硫酸アンモニウムを与えてよく混ぜ，それをガラス管に詰めて上から蒸留水（H₂O）を流し，下から出てきた浸透水の成分を分析した。すると，添加したはずのアンモニウムが浸透水から消え，代わりにカルシウムが硫酸カルシウムとなって現れた。このスペンスの実験結果から，トンプソンは土がアンモニウムをひきつけて保持したと考え，世界で最初にこの事実を論文発表した。1850年のことである。

　Around the same time, Huxtable of Dorset, southern England, also recognized the ability of soil to purify the color and odor-causing substances in manure mixtures.

　After hearing the results of these experiments at a meeting of the Royal Agricultural Society of England, Ouray followed up their experiments himself and reaffirmed that the results were true. Later, after five years of extensive experimentation, he found that the clay of the soil had the ability to attract substances. The paper by Ouray describing these findings appeared in the same issue of the same journal in which Thompson's paper appeared, but on a page behind Thompson's.

　All of them, who were interested in similar phenomena in the same period, concluded that this property of the soil would play a major role in actual agriculture. Among them, Ouray even believed that this soil property was due to ion exchange occurring in the soil. However, it was not until some 40 years after his death that this idea was accepted by the public.

2. the carrier of the soil's nutrient retention capacity

　The results of Wei's experiments led to research on soil organic matter and clay minerals and their ability to retain nutrients, which were found to have electrically charged properties. It was found that soils can be negatively electrically charged (negative charge) or positively electrically charged (positive charge) in some cases.

(1) Bearer of soil load (negative electricity)

　土の負荷電の担い手は，①粘土鉱物の構造変化による荷電，②粘土鉱物の端末にできる荷電，③有機物（腐植）の端末にできる荷電の３つである。粘土鉱物とは土の原料である岩石（一次鉱物）が物理的，あるいは化学的な風化作用をうけて変成し，元の岩石とはちがう鉱物（二次鉱物）となったものである。基本となる構造はケイ素もしくはアルミニウムが主体となり，それに酸素，水素などが規則性をもって結合した１枚の面状になっている。

　ここではケイ素主体のシート，アルミニウム主体のシートということにする。負荷電の担い手の①は，この粘土鉱物の結晶，たとえばケイ素主体のシートで，ケイ素（プラスの電気を帯びる手（正荷電）の数が４つ）が，原子の大きさがほぼ同じのアルミニウム（正荷電の数が３つ）と入れ替わる（同型置換という）ことによってできる（図１)。

　The four positively charged silicon is balanced by the four positively charged oxygen. However, when it is replaced by aluminum, which has three positive charges, there is a surplus of one loading charge of oxygen. This excess charge is a stable charge that always functions as a loading charge regardless of the surrounding conditions, and is called a permanent charge.

　負荷電の担い手の②と③は，いずれも荷電の周りのpHが上がるとともに発生する。pHが上がるというのは，水素イオン（Ｈ⁺）が減少して水酸イオン（OH⁻）が増えることを意味している。②の場合も③の場合も，粘土鉱物のシートや有機物の端末にある水酸基（−OH）やカルボキシル基（−COOH）の端にある水素（Ｈ）が，増えた水酸イオンにひき寄せられ，結合している酸素（Ｏ）からひきはがされてH₂Oをつくることで負荷電に余剰が発生し，土の負荷電として機能する（図２)。つまり，この負荷電はpHの影響を受けて変化する不安定な荷電で，変異荷電という。

(2) Bearer of positive charge (positive electricity)

　土の正荷電の担い手は，①アルミニウム主体のシートの端末にできる荷電，②有機物の端末にできる荷電，③風化が進んだ土の粘土鉱物（鉄やアルミニウムの酸化物）にできる荷電の３つである。これら３つの荷電はいずれも周りのpHが下がるとともに発生する変異荷電である。pHが下がるということは水素イオン（Ｈ⁺）が増えることを意味している。正荷電が発生する基本的なしくみは，①②③のいずれも同じで，それぞれの端末にある水酸基（−OH）やカルボキシル基（−COOH）などがpH低下で増えた水素イオン（Ｈ⁺）をひき寄せてオキソニウムイオン（−OH₂⁺）をつくり，これが正荷電として機能する（図３)。

3. permanent charge and exchangeable aluminum

　先に指摘した永久荷電の負荷電はpHの影響を受けない。このため，酸性化してpHが低下しても負荷電として機能しているので，酸性条件で現れるアルミニウムイオン（Al^３⁺）を交換性陽イオンとして安定して保持できる。本連載第７回で紹介した非アロフェン質黒ボク土はこのタイプの負荷電を持っており，作物の酸性障害の原因となる交換性アルミニウムを多く保持できた。トウモロコシに酸性障害が発生したのはこのためである。

　On the other hand, allophenic black box soils are predominantly mutagenically charged from organic matter and become positively charged upon acidification. Exchangeable aluminum, which has the same positive charge, repels the positive charge of the soil and cannot exist stably. Therefore, it can be understood that the allophenolic black box soil did not cause acid damage to the corn. This is a very interesting phenomenon.