土壌が「酸性化」しているとき、有機肥料はどのようにして「流れを変える」ことができるのか

土壌が「酸性化」しているとき、有機肥料はどのようにして「流れを変える」ことができるのか

土は地球上の生命のゆりかごであり、すべてのものの成長を育みます。しかし、今日多くの土壌は健康危機に直面しており、農業生産の重要なリンクとしての施肥は土壌の健康と密接に関連しています。この目的のために、我が国の国家科学普及教育拠点である六和基地の農業科学者たちは10年以上にわたって研究を行ってきました。では科学者にその謎を説明してもらいましょう。

本日、農家の皆さんに紹介する農業科学者は、王継東研究員です。彼は江蘇省農業科学院農業資源環境研究所土壌肥沃度と植物栄養革新チームの主任、中国植物栄養肥料学会耕地施肥委員会副主任、江蘇省土壌学会理事、江蘇省農業科学院浜海黄河古流農業産業研究所所長を務めている。南京農業大学、江蘇大学、南京情報科学技術大学、青島農業大学の修士課程の指導教員です。国費外国人研究員（2016年1月～2017年1月、オーストラリア西オーストラリア大学） 『Journal of Pedology and Soil』の若き編集委員。中国国家自然科学基金、国家科学技術支援計画、江蘇省重点研究開発プロジェクト、江蘇省自主革新プロジェクト、江蘇省農業科学院基礎科学研究事業特別プロジェクトなど10以上のプロジェクトを主宰し、3つの国家現代農業産業技術システム（サツマイモ）および国際協力プロジェクトに参加した。

王継東研究員チームは江蘇省農業科学院基礎長期プロジェクト（ZX（2021）5001）、国家サツマイモ産業システムポスト科学者プロジェクト（CARS-10-Sweetpotato）、江蘇省青年基金及び重点プロジェクト（BK20190259、BE2021378）、江蘇省独立イノベーション基金プロジェクト（CX（21）1009）などを頼りに、科学院六合基地での13年間の継続的なモニタリングを通じて、長期にわたるさまざまな施肥措置による土壌酸性化の影響と炭素、窒素、リンの生物地球化学循環において一連の進歩を遂げました。

小麦とサツマイモの輪作モデルにおいて、異なる施肥方法が土壌の酸性化に及ぼす影響とその影響要因を研究した結果、多量の窒素肥料を長期にわたって施用すると土壌の酸性化が加速するのに対し、有機肥料を施用すると土壌の陽イオン交換容量が増加し、土壌緩衝能力が向上し、マグネシウムイオンの減少速度が遅くなるため、土壌の酸性化が緩和されることが明らかになりました。これにより、窒素肥料の長期使用によって引き起こされる土壌の酸性化の加速、作物収量の減少、作物の品質の低下を緩和および修復するための基礎とサポートが提供されます。

農業生産において、施肥は作物の健全な成長を確保するための重要な要素ですが、ご存知ですか?異なる施肥方法は土壌に非常に異なる影響を及ぼしますが、特に土壌の酸性化という重要な側面においてその影響は顕著です。

窒素肥料を長期的かつ大規模に施用すると、土壌の酸性化のプロセスが大幅に加速されます。窒素肥料にはアンモニウムイオンなどの成分が含まれています。土壌に施用されると、アンモニウムイオンは微生物の作用により硝化反応を起こします。この過程で、アンモニウムイオンは硝酸イオンに酸化され、同時に水素イオンが放出されます。多量の水素イオンが蓄積し続け、土壌本来の酸塩基バランスが徐々に崩れ、土壌が酸性化していきます。さらに、この酸性化プロセスは長期にわたるものであり、累積的な影響を及ぼします。農業生産において窒素肥料が大量に使用され続けると、土壌中の酸性物質が増加し、酸性化の速度は加速し続けるでしょう。

窒素肥料とは対照的に、有機肥料は土壌の酸性化を緩和する上で非常に優れた効果を発揮します。有機肥料は土壌の陽イオン交換容量を高めることができます。土壌中の陽イオン交換プロセスは「イオンリレーレース」のようなものです。土壌粒子の表面にはさまざまな陽イオンが吸着されます。作物の根に栄養分が必要になると、陽イオンが交換され、栄養分が根に移されます。有機肥料は土壌により多くの交換場所を提供し、土壌がカルシウム、マグネシウム、カリウムなどの陽イオン栄養素をより多く蓄えられるようにし、土壌の「栄養貯蔵プール」をより豊かにします。

同時に、有機肥料は土壌の緩衝能力を大幅に向上させることができます。土壌の緩衝能力は、土壌 pH に対する外部要因の干渉に抵抗できる「pH 調整弁」のようなものです。有機肥料中の有機物が土壌中で分解されると、強い酸塩基緩衝特性を持つ腐植などの物質が形成されます。土壌中の酸性物質が増加すると、酸性物質と反応して水素イオンを消費し、土壌の酸性化を軽減することができます。

さらに、有機肥料もマグネシウムイオンの減少速度を遅らせる上で重要な役割を果たします。マグネシウムイオンは、土壌構造の安定性と作物の正常な生理機能を維持するために不可欠です。土壌の酸性化の過程では、マグネシウムイオンは酸の浸出によって容易に失われます。有機肥料は、土壌粒子のマグネシウムイオン吸着能力を高め、土壌構造を改善し、マグネシウムイオンの浸出を減らし、それによってその減少を遅らせることができます。

窒素肥料を長期的かつ大規模に施用すると、土壌の酸性化が加速し、作物に多くの悪影響を及ぼします。土壌の酸性化は土壌微生物群のバランスを崩し、有益な微生物の数を大幅に減少させる可能性があります。これらの有益な微生物は、もともと土壌において有機物の分解や栄養素の変換など、重要な働きを担っています。それらの数が減少すると、土壌の物質循環と栄養素の変換に影響を及ぼします。同時に土壌構造が悪化し、土壌が圧縮され、通気性や透水性が低下し、水分や肥料を保持する能力も低下します。このような厳しい土壌環境では、作物の生育が制限され、収穫量は年々減少し、果物の品質は低下し、味や栄養価は大幅に低下します。

有機肥料はこれらの問題を解決するのに強力なサポートを提供します。有機肥料を合理的に施用することで、土壌の酸性化の進行を効果的に遅らせ、すでに酸性化した土壌を修復することができます。例えば、野菜を長年栽培し、土壌が著しく酸性化していた区画では、有機肥料を何年も続けて施用した結果、土壌の pH 値が徐々に適正になり、作物の収穫量と品質が大幅に向上しました。したがって、農業生産においては、有機肥料の使用を重視し、科学的に肥料を施し、土壌の健康を守り、農業の持続可能な発展を確保する必要があります。

したがって、適切な施肥は土壌に継続的な活力を注入することができます。窒素、リン、カリウムなどの主要栄養素肥料は土壌の「主食」のようなもので、作物の成長に必要な基本的な栄養素を提供し、作物が豊かに実ることを保証します。有機肥料は土壌にとって「強壮剤」です。腐植質が豊富で、土壌構造を改善し、土壌を柔らかく通気性のあるものにします。それは土壌に「深呼吸」の練習を与えるようなものです。水分や肥料を保持する能力も向上し、微生物にとって快適な住処が作られ、土壌生態系の良好な循環が促進されます。

著作権: 江蘇省農業科学院国家科学教育基地六合基地

編集者: シェン・イェソン、チャン・ダン

レビュアー: Sun Jixiang、Yu Mingzheng

レイアウトデザイン: シェン・イェソン

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