１ はじめに
土壌分析は土壌の養分状態を知る上で、施肥の基本となる重要なものです。なかでも窒素成分の分析は作物の生育に重要な項目であり、これまで無機の窒素（硝酸、アンモニア）の分析が主流でしたが、近年の有機農業の普及に伴い有機物の施用による地力窒素（可給態窒素）が作物の生産を左右する重要な項目として注目されています。国では地力増進基本指針として可給態窒素について土100gあたり5mg以上を目標値として掲げています。しかしこれまで可給態窒素の測定は4週間培養など手間が非常にかかり、操作も複雑で分析機関でも測定できないところも多い状態でした。
2018年に九州大学の上園氏1)が可給態窒素の簡易分析法を開発し土壌を80℃で16時間水抽出したろ液の有機態炭素が従来の可給態窒素と高い相関があることを示しました。窒素を測るのに何故炭素を測るのか疑問に思われるかもしれませんが、実は可給態窒素の多くは低分子のたんぱく質であるため、溶け出した炭素量を測定しても窒素量を見積もることができるという理屈です。
２ 可給態窒素について
土壌中の可給態窒素は微生物の作用により無機化される窒素のことなので、大きなたんぱく質を小さくしていく微生物が多い環境を作ることが重要になります。特別な微生物を投入することもその解になりますが、私たちは適切な土壌環境を作ることにより自動的に可給態窒素を増やすような微生物が増える仕組みを見つけたいと考えています。適切な土壌環境とはどのようなものか？どのような条件が必要なのか？環境を変えるためにどのような資材を投入することが必要なのか？などを提案していきたいと思っています。
それには現状を知ることが重要になります。従来の土壌分析の項目も必須になりますし、可給態窒素がどの程度あり、可給態窒素のもとになる全窒素量がどの程度あるのかも重要な分析項目になります。つまり土壌中の窒素の形態がどのような割合になっているのかを調べることが重要になります。実は同時に炭素の形態を調べることも重要になってきます。このように窒素と炭素の形態を調べることにより作物の品質や収量の安定に寄与することを願っています。
これまで施肥設計では窒素分に関しては硝酸とアンモニアの測定値から窒素施肥量を決めていくことが多かったのですが、今後は可給態窒素も含めた施肥量へと変えていく必要があります。また土壌中の可給態窒素を増やしていくためにどのような有機物が有効なのか、土壌中の窒素や炭素がどのように植物に利用できる形態に変わっていくのかも非常に面白いテーマになってきます。
３ 全炭素、全窒素分析について
有機物の形態変化を追うためには土壌中の全炭素・全窒素量の測定も重要になります。全炭素、全窒素は言葉の通り、すべての炭素、窒素量を表し、全窒素量のうちどのくらいの割合で可給態窒素や無機態窒素が占めているのかを調べることによって土の良し悪しの指標になればと期待しています。またこれまで50点ほどの土壌を調査したところ全炭素／全窒素（CN比）は10程度のところが多く（図１）、土壌の種類によって絶対値は大きく変わってきます。黒ボク土などは数値が高くなり、砂壌土などは小さくなります。ベースとなる土壌を土壌改良により全炭素、全窒素量を増やしていく必要があります。実際に緑肥のすき込みによる土壌改良によって高い全炭素、全窒素量を維持して、高品質な農産物を生産しているところも現れています。また可給態窒素／全窒素は平均で僅か1.5％であり（図２）、可給態窒素の目標値5mg/100g以上にするには全窒素で300、全炭素で3000（mg/100g）以上を目標にする必要がありそうです。また可給態窒素に変換するのは土壌微生物であるので、微生物が持続的に増えやすい環境を如何に作るかも重要なテーマになってきます。そのためには有機物つまり炭素源が必要であり、多くの炭素を土壌に供給する方法として、端境期の緑肥作物の土壌へのすき込みは非常に有効な手段ではないかと思われます。緑肥作物のすき込みは、土壌の化学性だけでなく物理性の改善効果も非常に高いので、作物の根域拡大、土壌耕盤の消失など様々な効果が期待されます。
４ 最後に
有機物施用により土壌環境を整えて、農産物の品質や収量の安定を目指すことはとても重要なテーマでありますが、近年の地球温暖化による環境変化は農業生産を不可能にしてしまうほどの切実な問題であります。毎年日本のどこかで、台風や大雨による大災害が起きることが当たり前になっています。実は農業もその地球温暖化を促進している業界でもあります。空気中の炭素（二酸化炭素）の2倍以上の炭素が土壌には蓄積されています。従来の農法では有機物施用量が少なく、土壌から排出される炭素量の方が多い状態でした。これからは空気中の二酸化炭素を光合成により炭素化合物に変えた有機物を土壌に投入して、土壌から空気中に排出される炭素量よりも多くの炭素を土壌に入れて、地球温暖化を少しでも遅くらせて、持続可能な農業生産ができる仕組みを早く構築していかなければなりません。この考えは高知の故山下一穂さんが提唱していた「畑まるごと堆肥化」を再構築したにすぎませんが、生前の山下さんと約束した今後の農業に重要な指標づくりがさらに大きな地球規模の環境改善に役立つことを目指して、これから邁進していきたいと思っています。
1） 生産現場で実施可能な畑土壌可給態窒素の簡易評価法と施肥診断システムの開発（https://catalog.lib.kyushu-u.ac.jp/opac_download_md/1932017/agr0181.pdf）