Ecological risk and emissions of microplastics from coated fertilizers

National Institute of Agro-Environmental Sciences
上級研究員　永井　孝志

Introduction

　マイクロプラスチックは，５mm以下のプラスチック（化学繊維やゴムも含む）と定義され，一次マイクロプラスチック（最初から５mm以下の粒子として製造されたもの）と二次マイクロプラスチック（製造後に環境中などで破砕・細片化されたもの）に大きく分類される。これらは世界中の海洋においてその存在が確認されており，そこに生息するクジラやウミガメ，海鳥，魚などの様々な生物の消化器からも検出されている。このため，マイクロプラスチックの人の健康や生態系への影響について現在注目が集まっている¹⁾The following is a list of the most common problems with the "C" in the "C" column.

　2015年に米国で化粧品に配合された洗顔スクラブなどのマイクロプラスチックビーズが規制されたことを皮切りに，各国でも規制が始まっている。これは，環境中で分解できず回収困難であることが主な理由であり，実際の環境中で悪影響を与えていることが証明されたからではない²⁾。日本でも2020年７月からレジ袋の有料化が始まるなどの取り組みが進んできた。

　農業用途で使用される被覆肥料は，肥料成分が数mmのカプセルに入っており，カプセルから徐々に肥料成分が溶け出してくるものである。長期的に効き目があり，施肥の省力化や施肥量の削減，肥料成分の水系への流出防止に有効とされている。ところが，その小ささから一次マイクロプラスチックとしてのカプセルの回収が困難であり，水系に流出したものが多数見つかっている³⁾The following is a list of the most common problems with the "C" in the "C" column.

　Therefore, the purpose of this article is to summarize the problem of runoff of plastic capsules of coated fertilizers into water systems in terms of ecological risk and emissions.

2. ecological risk from microplastics

　Ecological risks from microplastics can be divided into three types
(1) Hazardousness of plastic particles themselves
(2) Toxicity due to various chemicals added to plastics
(iii) Persistent in the environment adsorbed on plastic particles

　機汚染物質による有害性粒子毒性に関してBurnsら（2018）は，2018年までの毒性評価や環境中濃度の研究報告を網羅的にレビューし，現状のマイクロプラスチックは水域生態系に影響を示す濃度レベルではないと報告した⁴⁾。この論文中では，文献から収集した多数の水生生物に対する無影響濃度を用いて，種の感受性分布という手法（濃度と影響を受ける種の割合の関係を確率分布で表現する)⁵⁾により，生態系に対する予測無影響濃度を粒子サイズごとに見積もった。実際の環境中におけるマイクロプラスチックの濃度分布は予測無影響濃度よりも数桁低いところにあり，現状生態リスクは懸念レベルにないと評価された。

　また，プラスチック製品には可塑剤や紫外線吸収剤，酸化防止剤，剥離剤，難燃剤など様々な添加剤が配合されている。プラスチック自体は消化管から体内へは吸収されずにほとんどが体外へ排出されるが，添加・吸着している化学物質は体内に吸収される。このような化学物質を添加したマイクロプラスチックを魚などに曝露させると，肝機能障害や腫瘍の発生などの影響が見られた。ただし，これは実際の環境中濃度よりも一桁以上高い濃度条件で見られた影響である¹⁾。さらに，マイクロプラスチックへの吸着が問題となっている疎水性有機化学物質については，海洋においてプラスチックに付着している割合は非常に低く，現時点で実質的に生態リスクの懸念につながる可能性は低いと整理されている⁶⁾The following is a list of the most common problems with the "C" in the "C" column.

　欧州委員会の政策のための科学的助言コンソーシアムも，生態リスクは現状では懸念レベルにないことを報告している⁷⁾。ただし，マイクロプラスチックの環境への排出量が今後も継続した場合，100年以内にマイクロプラスチックの生態リスクが広範囲で顕在化する可能性があるとも述べられている。

　以上から，現状においてマイクロプラスチックの生態リスクは懸念レベル以下であるものの，これ以上継続的に排出し続けるべきではないとまとめられる。ただし，｢（実際の環境中濃度よりもはるかに高い濃度で）マイクロプラスチックを生物に曝露させると有害な影響が見られた｣，｢環境中もしくは生物体内から検出された（が無影響濃度よりもはるかに低い)｣，という情報自体は事実であるものの，これが（）内を省いた形で広がってしまうとイメージが大きく変わってしまう。

　また，マイクロプラスチックの生態リスク評価の残された課題としては以下の点が指摘されている⁶⁾The following is a list of the most common problems with the "C" in the "C" column.

● サイズ，形状（球体・ファイバー・フラグメント)，ポリマータイプ（ポリスチレン・ポリエチレン等)，経年劣化の有無等による毒性への影響
Should the unit of concentration be weight or number of particles?
No. of uptake into the body
Comparison with natural particulates

3. sources and emissions of microplastics

　マイクロプラスチックの発生源としてはペットボトルやレジ袋，被覆肥料カプセル，人工芝などが注目されがちであるが，発生源の全体像はあまり知られていない。ドイツのフラウンホーファー研究所による報告では，発生源をトップ30までリスト化している（表１ではトップ12までを示す)⁸⁾。これを見ると全体の排出量は2,500g/年/人程度となっている。このうち排出量が多いのは摩耗などで発生する二次マイクロプラスチックであり，一次マイクロプラスチックはマイナーな発生量となっていることがわかる。

　さらに二次マイクロプラスチックの中でも，タイヤ・アスファルト・靴・人工芝などの摩耗が非常に多い。また，12位に「農業用プラスチックの摩耗」というカテゴリがあり，これは農業用途の全てが含まれると推測される。欧州においても被覆肥料が使用されるものの，水田が少ないため水系への流出は日本よりかなり少ないと考えられる。よってこのカテゴリの排出はビニールハウスやマルチなどの大きな資材の摩耗によるものと推測される。

　次に，農業由来のプラスチック排出について整理する。農業分野から排出されるプラスチックは，農業用ハウスやトンネルの被覆資材，マルチ，苗や花のポットなどに加えて，被覆肥料のカプセルがある。農林水産省の資料⁹⁾によると，2018年ベースで合計106,501tのプラスチックが排出されている。これらの排出量は環境中に全部出ていくわけではなく，廃棄物としてほとんどのものが処理されている。再生処置・埋立処理・焼却処理のうち，再生処理が７割を超えている。

　農業由来のプラスチックの排出を素材別に見ていくと，ビニールハウスに使われる塩化ビニルや，トンネル・マルチ・ベタがけなどに使われるポリオレフィン系（ポリエチレンなど）が多くを占めている。被覆肥料は育苗トレイやポットとともに｢その他プラスチック」に分類され，全体の17%（17,928t）である。1993年からの排出量の推移が分類別に掲載されており，全体としての排出量は減少傾向にあるものの，｢その他プラスチック」に限定すれば若干増加傾向にある。

　｢その他プラスチック」の内訳で被覆肥料のものがどれくらいかの記載がないため，ここでは簡易に推定を試みる。まず，｢その他プラスチック」の排出量17,928tを日本の人口で割ると140g/年/人になる。これを，非常にざっくりと育苗トレイ，ポット，肥料カプセルの３つに等分割すれば，47g/年/人という計算になる。さらに，使用された肥料カプセルの10%が水系に流出すると仮定すると，５g/年/人程度となるだろう。農林水産省の別の調査⁹⁾によると，施用した肥料由来カプセルのうちの２〜９%が系外に流出し，ほとんどが代かき後の流出だったことが示されている。よって，環境への流出率10%は若干大きめに見積もった値となっている。

　さらにマイクロプラスチックの実測調査からの推定値も参照できる。一般社団法人ピリカはマイクロプラスチックの大規模な調査を継続的に行っており，データも公開されている¹¹⁾。2020年度版のデータからは，マイクロプラスチックの排出量の見積もりが157tでそのうち肥料カプセルが15%つまり，24tとなっている。これを同様に人口で割れば0.2g/年/人と計算される。全体で157tというのはかなり少ない数字であるが，タイヤ摩耗塵などの小さすぎる粒子はカウントされていないと考えられる。

　これらから，実際は0.2〜５g/年/人の間くらいにあると推定された。ドイツにおけるマイクロプラスチックの全体の排出量2,500g/年/人が日本でも同様と仮定すると，被覆肥料由来の排出を大きめに見積もっても全体の１%以下となる。農業用プラスチックに限定しても（表１)，被覆肥料以外の方が多く排出されていることになる。

4. the nature of the problem with coated fertilizer capsules is not so much a risk issue as it is a garbage issue

　Considering that the current ecological risk is below the level of concern and that coated fertilizers are a minor source of microplastic emissions, as we have summarized, discontinuing the use of coated fertilizers as a microplastic risk reduction measure would be very inefficient. If the use of coated fertilizer is discontinued and repeated fertilizer application is considered, it is necessary to consider that fertilizer efficiency will be reduced and the amount of fertilizer dropped will increase, and that repeated field trips for fertilizer application will increase other risks due to vehicle use (tire wear is a top source of microplastic emissions). . Increased fertilizer drops can also cause other environmental problems, such as eutrophication of water systems and greenhouse gas emissions from denitrification. Thus, discontinuing the use of plastics alone will not solve the problem.

　それでは，被覆肥料は今後も何も問題なく使い続けて良いのか？この問いに対しては，リスクの問題とは切り離して考える必要がある。海岸に打ち上げられたたくさんのプラスチックごみを見て非常に不愉快な気分になるように，水系から多数見つかる被覆肥料由来のカプセルは直観的にネガティブなイメージを持たれている（悪いものと認定される)。そして，悪いものはリスクが高くベネフィットは低いはず，という認知を持つようになる。そこに，マイクロプラスチックの悪影響のような情報が入ってくると，直感的なネガティブイメージを補強し，自分の直感は間違っていなかったと強く認識するようになる。つまり，リスクがあるからネガティブなイメージを持つのではなく，最初からある直観的なネガティブイメージが，リスク情報で増幅されていると見なすべきである。

　このため，現状の生態リスクは懸念レベル以下，という情報の提供だけではネガティブイメージの払拭にはあまり大きな効果がないかもしれない。このように，対象を良いか悪いか（好きか嫌いか）という感情でまず判断を下し，その対象のリスクやベネフィットを後付けで判断する，という思考過程を（感情）ヒューリスティックと呼ぶ¹²⁾。このような市民の感情や価値観も決して無視するべきではない。

　すなわち，リスクがないからごみをその辺に捨てても良い，というわけではないため，水管理を徹底して圃場系外への流出を防止したり，排水口でなるべく回収の努力をしたりするなど，使う側の責任をきちんと負うことにまず取り組むべきである。つまりはリスクの問題というよりもプラスチックごみ問題として考える必要がある。水管理による流出防止対策は，プラスチックだけではなく農薬や肥料成分についても系外への流出を防げるため，全体的に環境負荷が低減する。水田での代かき後の流出量が多いが，排水口での捕集が有効であることも報告されている⁹⁾The following is a list of the most common problems with the "C" in the "C" column.

　In 2022, JA Zen-Noh and industry associations released a "Policy for Efforts to Prevent Marine Discharge of Plastic Coated Shells of Slow-release Fertilizers". The policy outlines the following three initiatives to be achieved by 2030:

(1) Publicize the presence of plastic in coated fertilizers
(2) Implementation of measures to control runoff of plastic-coated shells from agricultural land
(iii) Realization of agriculture that does not rely on plastic coating through the development and diffusion of new technologies

　以上のような取り組みに加えて，関係者間での情報共有や，対話や意見交換を通じた相互理解・信頼関係の構築を行うリスクコミュニケーションが求められるだろう。これは一方的な情報提供ではなく，双方向的コミュニケーションが重要であり，説得のための技法という認識を持たないように注意が必要である¹²⁾The following is a list of the most common problems with the "C" in the "C" column.

References

１）日本学術会議．提言　「マイクロプラスチックによる水環境汚染の生態・健康影響研究の必要性とプラスチックのガバナンス」（2020）

２）国立研究開発法人科学技術振興機構　研究開発戦略センター　環境・エネルギーユニット．俯瞰ワークショップ報告書　「社会および産業争力を支える基盤としての環境リスク評価研究」（2020）

３）池貝隆宏，三島聡子，菊池宏海，難波あゆみ,小林幸文．相模湾沿岸域のマイクロプラスチック漂着特性．神奈川県環境科学センター研究報告．41, p.1−10（2018）

４）Burns EE, Boxall ABA. Microplastics in the aquatic environment: Evidence for or against adverse impacts and major knowledge gaps．Environmental Toxicology and Chemistry.37, p.2776−2796（2018）

５）国立研究開発法人農業環境技術研究所．【技術マニュアル】農薬の生態リスク評価のための種の感受性分布解析 Ver. 1.0（2016）

６）岩崎雄一，眞野浩行，林彬勒，内藤航．マイクロプラスチックの水生生物への粒子影響に着目した有害性評価の現状と課題．環境毒性学会誌．24, p.53−61（2021）

７）Science Advice for Policy by European Academies．A scientific perspective on microplastics in nature and society（2019）

８）Fraunhofer Institute for Environmental, Safety and Energy Technology UMSICHT．Kunststoffe in der umwelt: mikro- und makroplastik（2018）

９）農林水産省農産局園芸作物課．農業分野から排出されるプラスチックをめぐる情勢（2022）

10）農林水産省．令和２年度プラスチックを使用した被覆肥料の実態調査（2021（

(11) PIRICA. Microplastic Runoff Status Database.

12）木下冨雄．リスク・コミュニケーションの思想と技術．ナカニシヤ出版（2016）

In "Ra-mugi" wheat for Chinese noodles
高い子実タンパク質含有率を確保できる省力施肥法

Fukuoka Prefecture Iizuka Agriculture and Forestry Office
Iizuka Extension Guidance Center
石丸　知道

Introduction

　福岡県で育成された中華めん用小麦「ラー麦」(品種名：ちくしW２号）の2020年播の作付面積は1,890haで，福岡県内の小麦作付面積の12%を占めている。｢ラー麦」の作付にあたり，実需者からは良好なラーメン適性を保つために，子実タンパク質含有率12%以上の確保が求められている（古庄ら 2013)。子実タンパク質含有率12%以上を確保するために，福岡県では施肥基準を分げつ肥＋穂肥＋穂揃期追肥の追肥３回体系としている。

　しかし，穂揃期追肥は生産者にとって重労働であるため，省力化が望まれていた（田中 2013)。そこで，分げつ肥施肥時に速効性肥料と肥効調節型肥料の配合肥料を施用し，穂肥と穂揃期追肥を省略する追肥１回体系を検討した。肥効調節型肥料は，窒素溶出の早進化のため溶出期間の最も短い20日タイプ，茎立期までは窒素溶出を抑制し，茎立期頃から穂揃期頃にかけて窒素が溶出するシグモイド型とし，これらの条件を満たす被覆尿素肥料，シグモイド型エムコート20タイプ（ジェイカムアグリ株式会社，以下，Ｓ20）を選定した。また，被覆肥料の窒素溶出は温度に依存するため，年次により溶出パターンが変動することが考えられ，加水分解型のくみあいグッドIB粒33（ジェイカムアグリ株式会社，以下，IB）の配合も検討した。ここでは，その概略を紹介する。

2. Methods

１．Ｓ20の期間別窒素溶出量

　Ｓ20の期間別窒素溶出量を推定するため，福岡県農林業総合試験場豊前分場（福岡県行橋市）の水田圃場（埴壌土，水稲後作）で，2012〜2014年（播種年，以下同じ）の３か年間，埋設試験を行った。Ｓ20を分げつ肥施用時（2012年播は１月31日，2013年播と2014年播は１月28日）に地表面に設置後，地域慣行で行われている土入れ作業を再現するため覆土し，概ね15日ごとに回収した。回収したＳ20は，PDAB発色法の吸光光度法により残存窒素量を求めた。それぞれの残存窒素量から窒素溶出率を算出し，施肥窒素量を８kg/10aとした場合の窒素溶出量に換算した。さらに，前回調査時の窒素溶出量を差し引いて，期間別の窒素溶出量を算出した。

2. growth and yield of "Ra wheat" by labor-saving fertilization

　｢ラー麦」を供試し，2012〜2014年播で前述の埋設試験と同一圃場で栽培試験を実施した。播種方法は畦幅150cmの４条の条播で，目標出芽本数を150本/㎡とした。試験の規模は１区8.3㎡の３反復で，11月21〜22日に播種した。試験区の構成を表１に示した。基肥は，全区速効性の化成肥料を窒素，リン酸，カリの成分でそれぞれ５，５，５kg/10aとした。省力施肥区は，分げつ肥（分げつ期，１月下旬）施用時に，速効性肥料で３，０，３kg/10aとＳ20で９，０，０kg/10aの配合肥料，あるいは速効性肥料で３，０，３kg/10aとＳ20で８，０，０kg/10aおよびIB（33−0−0）で１，０，０kg/10aの配合肥料を施用した。

　配合肥料での肥効調節型肥料の窒素量は，分施の穂肥と穂揃期追肥を合わせた窒素施肥量７kg/10aに２kg/10aを増肥し，分げつ肥の速効性肥料を１kg/10a減肥した。分施区は福岡県の施肥基準に基づき，追肥に速効性肥料を分げつ肥で４，０，４kg/10a，穂肥（茎立期，３月上旬施肥）で２，０，２kg/10a，穂揃期追肥に硫安で５，０，０kg/10a施用し，比較検討した。

3. results

1. Nitrogen leaching by period for S20

　１月下旬（分げつ肥施肥時）に埋設したＳ20の期間別窒素溶出量を図１に示した。Ｓ20の窒素溶出量は，３か年とも埋設後45日頃（節間伸長期）までは合計0.4kg/10a以下であった。埋設後45日頃以降は，2012年播と2013年播では，埋設後45日頃〜60日頃（節間伸長期〜止葉抽出期）の期間で0.92〜1.51kg/10a，埋設後60日頃〜75日頃（止葉抽出期〜開花期頃）の期間で2.09〜2.17kg/10a，埋設後75日頃〜90日頃（開花期頃〜出穂期後17〜21日）の期間で1.90〜1.93kg/10aと，窒素溶出量は節間伸長期以降に増加した。

　In 2014, the amount of nitrogen leaching increased after the leaf stop extraction stage.

2. growth, yield, and quality of "rah-rah barley" by labor-saving fertilization

　施肥法別の生育，収量，品質を表２に示した。分施区と比べると，速効性肥料とＳ20の配合肥料では，茎数および穂数が少ない傾向で，特に2014年播は少なく，出穂期，成熟期はほぼ同日であった。速効性肥料とＳ20およびIBの配合肥料では，茎数，穂数は同程度で，出穂期は同日，成熟期は１日程度遅かった。倒伏程度に試験区の差はなかった。両省力施肥区の収量は，2012年播および2014年播では同程度，2013年播では多く，品質に差はなかった。子実タンパク質含有率は，分施区では12%以下となった2014年播を含めて試験を行った３か年とも省力施肥区では，12%以上を確保できた（図２)。

Consideration

　A labor-saving fertilizer application system for Chinese noodle wheat "Ra-mugi" was studied, in which a combination of a fast-acting fertilizer and a controlled-release fertilizer is applied during the off-planting period, and ear fertilizer and fertilizer application at the ear-planting period are omitted.

　最初に，肥効調節型肥料Ｓ20の期間別窒素溶出量を調査した。期間別窒素溶出量は，分げつ期に埋設した場合，埋設後45日頃（節間伸長期）までは３か年とも0.4kg/10a以下であったが，埋設後45日頃〜60日頃（節間伸長期〜止葉抽出期）と埋設後60日頃〜75日頃（止葉抽出期〜開花期頃)では，それぞれ0.37〜1.51kg/10a，1.39〜2.17kg/10a（図１）と年次により異なり，2014年播は他の２か年と比べて止葉抽出期〜開花期頃の窒素溶出量が少なかった。

　Ｓ20の窒素溶出は温度に依存するため，溶出量に差が生じた３月中旬以降の各年の平均気温を平年と比べると，３月中旬と下旬では2012年播は1.2〜1.4℃，2013年播は1.2〜2.2℃,2014年播は0.4〜1.7℃いずれも高く，４月上旬では2012年播は2.2℃高く，2013年播および2014年播は0.4℃低かった（行橋アメダス)。このため，2014年播の窒素溶出が遅れた要因は，平均気温以外の要因が考えられた。

　小林ら（1997）は，被覆肥料の窒素溶出の開始には被覆膜の中に一定の水分侵入が必要であることを報告している。Ｓ20を１月28，31日に埋設した後の２月の降水量を平年と比べると，2012年播と2013年播は127，129%であったのに対し，2014年播は73%（行橋アメダス）で，2014年播で窒素の溶出が遅れたのは，２月の降水量が少なく，被覆膜内への水分の侵入が不十分で，溶出が遅れたためと思われた。

　福岡県の施肥基準では，分施における穂肥の施肥時期は茎立期で，施肥窒素量は２kg/10aである。Ｓ20の累積の窒素溶出量が，分施の穂肥窒素量と同程度の２kg/10aとなるのは止葉抽出期〜開花期であり，茎立期より遅かった。そのため，穂肥としてのＳ20の効果を検討する上で，止葉抽出期頃の窒素施肥が小麦の窒素含有量と収量，品質に及ぼす影響を明らかにする必要があり，調査した。紙面の都合でデータは省略するが，穂肥を茎立期または止葉抽出期に施肥した場合，施肥窒素利用率は両時期とも70%程度で，穂数，子実重，子実タンパク質含有率に有意な差は認められなかった。

　石丸ら（2016）は，穂肥を茎立期に施肥した場合，穂揃期追肥と同様に施肥窒素利用率が70%程度と高いことを報告している．そのことから，穂肥を止葉抽出期に施肥しても小麦の窒素吸収能力は茎立期および穂揃期と同様に高く，差が認められなかったと考えられた。このため，分げつ期に施肥して止葉抽出期頃から窒素が溶出するＳ20は，速効性窒素肥料による茎立期の穂肥と同様の効果があると思われた。

　次に，省力施肥法において配合する肥効調節型肥料の種類と量を検討するために，速効性窒素肥料３kg/10aとＳ20 ９kg/10aの配合肥料あるいは速効性窒素肥料３kg/10aとＳ20 ８kg/10aおよびIB １kg/10aの配合肥料の２種類を施肥し，生育，収量，子実タンパク質含有率に及ぼす影響を慣行の分施と比較検討した（表２，図１)。一般に，肥効調節型肥料の窒素溶出量は，施肥量の80〜90%であることから，配合肥料での肥効調節型肥料の窒素量は，分施の穂肥と穂揃期追肥を合わせた窒素施肥量７kg/10aに２kg/10aを増肥し，製品重量を軽量化するため，分げつ肥の速効性肥料を１kg/10a減肥した。

　その結果，分施と比べて，速効性肥料とＳ20の配合肥料では，茎数，穂数が少ない傾向がみられた。Ｓ20は施用後茎立期まで窒素が溶出しないため，窒素供給不足が考えられた。一方，速効性肥料とＳ20およびIBの配合肥料では，茎数，穂数に差はなかった。IBは加水分解により尿素に変化する肥料（藤原ら 1998）であり，施肥後の降雨によりIB由来の窒素が加水分解され，持続的に窒素供給を行うことができる。試験を実施した３か年とも施肥後すぐに降雨があったことから，IBの窒素供給が始まり，速効性肥料の減肥分の窒素を補い，分施と同等の茎数，穂数を確保できたと思われる。

　このことから，安定的に窒素を供給し，茎数，穂数を確保するためには，速効性肥料とＳ20およびIBの配合肥料が望ましい。千粒重，容積重，収量，検査等級はいずれの配合肥料とも慣行の分施と差はなかった（表２)。また，子実タンパク質含有率は，試験を実施した３か年とも12%以上を確保できた（図２)。

　以上のことから，中華めん用小麦「ラー麦」を適期に播種し，速効性窒素肥料３kg/10aとＳ20 ８kg/10aおよびIB １kg/10aの配合肥料を分げつ期に施肥した場合，慣行の分施と生育，収量，子実タンパク質含有率は同等で，穂肥および穂揃期追肥を省略した省力施肥が可能であった。

References

●藤原俊六郎・安西徹郎・小川吉雄・加藤哲郎編　1998．土壌肥料用語事典．農文協．東京．216−217.

●古庄雅彦・馬場孝秀・宮崎真行・石丸知道・大野礼成・髙田衣子・浜地勇次　2013．日本初のラーメン用小麦品種「ちくしＷ２号」の開発と高品質生産技術の確立．日作紀　81 (別号１)：518−521.

●石丸知道・荒木雅登・荒木卓哉・山本富三　2016．中華めん用小麦品種「ちくしＷ２号」の子実タンパク質含有率における施肥窒素の利用率と地力窒素の寄与率．日作紀　85：385−390.

●小林新・藤澤英司・羽生友治　1997．被覆肥料の溶出と被覆膜内外の水分の挙動．土肥誌　68：14−22.

●田中浩平　2013．現場が求める技術開発−硬質小麦「ちくしＷ２号」(ラー麦）普及の取り組みから−．日作九支報　79：65−68.

No Soil - No. 15
化学肥料だけしか使わない畑のコムギの生育
−堆肥だけの畑と比べる−

Jcam Agri Co.
北海道支店　技術顧問
松中　照夫

　化学肥料を世界で最初に市販したのは，イギリスのローズだった。1843年７月１日のことである。それまでの作物の養分源はもっぱら堆肥であった。ドイツのテーヤが指摘した植物の養分は土にある有機物（フムス＝腐植）であるというのが通説の時代だったからである。

1. an era in which plant nutrients are changing from organic to inorganic

　In 1828, Sprengel of Germany was the first to question this common theory and point out that plant nutrients are not organic but inorganic (minerals). It was Liebig, also of Germany, who further supported his point of view and popularized the theory in 1840. It was during this period that Rose marketed an inorganic chemical fertilizer (a patented fertilizer composed of lime superphosphate, ammonium phosphate, and potassium silicate) as a nutrient for crops.

　Rose attempted several trials in his hometown of Rothamsted, Harpenden, to verify the efficacy of the chemical fertilizers he intended to sell. He conducted pot trials in 1837-39 and small field trials in 1840-41. From these trials, he recognized the importance of phosphorus as a nutrient for cabbage, since the highest yields were obtained when cabbage was treated with ammonium phosphate, which contained phosphorus as well as nitrogen.

2. overview of broadbore wheat field trials

　Rose brought in Gilbert, who had studied chemistry at Liebig's, as a scientific collaborator and began comparing the nutrient effects of chemical fertilizers and compost. It was in the fall of 1843, the very same year that chemical fertilizers were introduced to the world, that he sowed wheat (fall-sown wheat) as a crop for testing. This is the Broadbark wheat test plot introduced this month. The year 1843 was the founding year of the Rothamsted Agricultural Experiment Station.

　この圃場試験はそれ以来，179年経過した現在まで絶えることなく継続されている。試験の処理は，堆肥を35t/ha与えて栽培する堆肥区を対照とし，無肥料区の他に，化学肥料の処理区には窒素以外の養分としてリン，カリウム，マグネシウムなどを一定量与え，窒素は０，48，96，144kg/haの４水準であった。現在はこの４水準に加えて，192，240，288kg/haの処理を加え７水準で試験が継続されている。当然のことだが，化学肥料が世に出たその年に開始された試験であるので，化学肥料だけで栽培され続けた期間がこのブロードボーク圃場より長い圃場は地球上に存在しない。

　1968年には，試験に用いるコムギの品種を高収量品種（稈長を短くして多肥条件でも倒伏しにくくし，葉を直立にして受光態勢を改良した品種）に変更している。同じ1968年からそれまでの連作処理の他に５年輪作の処理を加え，堆肥35t/haに窒素を96kg/ha（2005年からは144kg/haに増量）追加する処理もおこなうようになった。

3. results of broadbark wheat field trials

　1) Yield equivalent to composted area with appropriate amount of chemical fertilizer

　Figure 1 shows the results of this trial. The yield of wheat seedlings in the chemical fertilizer (N144 kg/ha) area of the continuous wheat test was not much different from that in the compost area. It was confirmed that the production of wheat seedlings with chemical fertilizer alone was almost equal to that with 35 t/ha of compost, if the amount of fertilizer applied was appropriate.

　Interestingly, after 60 years of continuous cropping, in 1902, both treatments showed continuous crop failure and yield decreased. When the fallow treatment was introduced (one-year fallow followed by four-year row cropping), yields recovered again. This indicates that the continuous cropping failure of wheat occurs not only in the chemical fertilizer area but also in the compost area, and that the fallow treatment is more effective for recovery than the nutrient treatments such as compost or chemical fertilizer.

(2) Dramatic increase in yields with the introduction of high-yielding varieties

　Since 1968, when high-yielding varieties were introduced, the yield of row crops of wheat has nearly doubled, despite no change in compost or chemical fertilizer application treatments. This confirms the high seed production capacity of high-yielding varieties.

　Furthermore, in the five-year crop rotation established after 1968, when the nitrogen content of chemical fertilizers was added to the compost to increase the total nitrogen application, the yield was nearly 10 t/ha. This is not only about three times the yield of the composted area in the old variety era until 1967, but also about twice the average yield in Japan. The effect of the addition of chemical fertilizer nutrients to the compost is clear, and the high-yielding variety's response to fertilizer nutrients is understandable.

3) Soil organisms in fields where only chemical fertilizers are used.

　化学肥料を使いつづけると土の中の生物が死に絶え，｢土が死ぬ」と心配する人がいる。もし，化学肥料を使い続けることで土の生物が絶滅するのであれば，もちろん，この試験のコムギの収量や生育に影響するはずである。しかし，そのような現象は，世界で最も長く化学肥料だけを使い続けた，このブロードボーク・コムギ試験圃場でさえ，まったく認められていない（図１)。化学肥料区と堆肥区の土の
生物数を調査した結果によると，化学肥料だけを施与し続けたために，土の生物が生息しなくなったという事実はない（表１)。

　長年ローザムステッド農試の場長をつとめたラッセルは「化学肥料がミミズに有害だから使用すべきでないという懸念がもたれている。しかし，ブロードボーク・コムギ試験圃場において，100年以上も連続して慣行量以上の化学肥料を施与してもそういう兆候はない」と明確に指摘している（Russell,1957)。

　These test results indicate that, as long as chemical fertilizers are used appropriately, there is no need to worry about their negative effects on crops.

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第744号 2022(R04).10発行