「糞を売る皇帝」から「穀物が生まれ変わる場所」まで、なぜ肥料を施すのか？

長い間、農業、特に食糧生産は人間社会における絶対的な優先事項でした。十分な食糧が生産できなければ、それは飢餓を意味し、人口減少と社会不安につながり、文明の存続に大きな脅威をもたらします。穀物の生産を確保するためには、総作付面積の拡大（つまり農地開墾）に加え、単位面積当たりの穀物生産量を増やす取り組みが、いつの時代も無視できない重要な課題となっている。

なぜ肥料を与えるのですか?

穀物の単位収量を増やすための最も一般的かつ重要な2つの対策は、施肥と灌漑です。化学反応は「質量保存の法則」に従うことは誰もが知っていますが、種子が苗から開花、出穂し、最終的に大量の米を生産するまでも、この法則に従わなければなりません。米に含まれるさまざまな要素は、無から作り出すことはできず、空気、水、土壌からのみ得ることができます。正確には、土壌中の有機物（主に腐植質）から得られます。

画像出典: Pixabay

もちろん、土壌中の腐植質には限りがあり、それが枯渇すると土地は不毛になります。解決策は 2 つあります。土地に休息を与えるために輪作を実施すること。植物が吸収した栄養分を補給するために、適切に肥料を与えます。これが受精の根本的な理由です。

肥料の進化

古代

人類のいくつかの古代文明が受精の価値を発見した可能性は非常に高いです。発掘された遺物から、約4000年前の湖秀文化には「泥を肥料にする」（川や湖から泥をすくい上げ、船で運び、肥料として使う）という習慣があったことがわかった。その後、人間や動物の排泄物を肥料として使うことは、非常に一般的な習慣になったはずです。昔のトイレが「穀物が生まれ変わる場所」と揶揄されていたのも、このことから来ています。唐の太宗皇帝の時代には「糞を売る皇帝」というジョークがありましたが、これは当時すでに肥料に対する理解が非常に深かったことを証明するのに十分です。

現代

肥料の欠点は明らかです。収量が限られ、悪臭がハエを引き寄せやすく、また、肥料に含まれる細菌、寄生虫の卵、ウイルス、その他の病原微生物が繁殖し、土地や灌漑用水で広がり、さまざまな人間や動物の病気を引き起こす可能性があります。そのため、現代では、我が国の農業では、まず肥料を堆肥化、つまり密集させて積み上げ、微生物を利用して発酵・分解し、同時に高温を発生させて病原微生物を殺すのが一般的です。より確実な方法は、それらをバイオガス消化装置に入れてバイオガスを生成し、廃棄物の残留物を肥料として使うことです。

その後、化学産業の支援を受けて、人類は徐々に肥料の代替品である化学肥料（略して肥料）を発見しました。肥料は人工的に合成された無機化合物であるため、窒素、リン、カリウム肥料として個別に使用することも、事前に混合して（「複合肥料」と呼ばれる）、1回の施用で必要量を満たすようにすることもできます。

第一次世界大戦後、硝酸アンモニウム爆薬の原料不足を解決するために、ドイツのフリッツ・ハーバーは1909年にアンモニアを合成する実用的な方法を発明し、間接的に肥料の爆薬生産を促進しました。

1978年、我が国は当時国内最大規模の企業であった赤天花公司を赤水に設立し、肥料の自給自足に向けた確かな一歩を踏み出しました。

将来はどうなるのでしょうか?

化学肥料の大量使用もまた多くの問題を引き起こしている。化学肥料の栄養成分は比較的単一であり、長期間にわたり1種類の化学肥料のみを使用すると、土壌の栄養成分の不均衡や土壌の圧縮につながりやすい。灌漑用水が田んぼを流れると、肥料の一部が流され、水域の富栄養化が容易に起こり、深刻な環境汚染を引き起こす可能性があります。同時に、肥料の購入費用も支払う必要があり、これも作物の栽培コストを増加させ、農家の収入に影響を与えます。

画像出典: Pixabay

近年、世界各国では、肥料の過剰使用が生態環境に与える悪影響に注目し始めています。 2015年に、我が国の農業省は「2020年までに肥料使用量をゼロにするための行動計画」を発表し、農薬や肥料の使用を減らすという考えを提案しました。具体的には、穀物の生産量が減少しないようにしながら、農薬や肥料の使用を減らすことを意味します。

これを達成するための鍵は、正確な施肥です。農業技術者はまず、特定の土地の土壌を分析および検査して、窒素、リン、カリウムの需要を調べ、次に「不足しているものが補充される」ように的を絞って肥料を施します。

第二に、緑肥の利用を積極的に推進すべきです。どのような作物であっても、食べられるのは一部だけで、茎や葉、蔓、わらなど、残りの部分は食べられません。しかし、これらにも豊富な有機物が含まれており、廃棄物として捨てたり焼却したりするのはもったいないです。そのため、粉砕や堆肥化などの簡単な処理を施した後、土に埋めたり、土の上に敷き詰めたりすることで、肥料として利用することができ、土壌に栄養分を戻すことができます。

さらに、緩効性肥料の施用もあります。この肥料は小さな団子のようなもので、複合肥料を防水フィルムで完全に包み、肥料が土壌に急速に放出されるのを防ぎます。フィルムには小さな穴があいており、土壌の水分と圧力の作用で肥料がゆっくりと溶解して放出されます。尿素ホルムアルデヒドなどの有機ポリマーを使用した緩効性肥料もあります。これらは水に溶けませんが、土壌中でゆっくりと分解され、植物が利用できるアンモニア塩を放出し、「一度の施肥で長期効果」という効果を実現します。

2020年末までに、「2020年肥料使用量ゼロ成長行動計画」が無事完了しました。

もちろん、農業生産の増大と環境保護という二つの目標を達成するためには、「金銀山と青山清水」という指導理念を根本的に堅持し、自然に過剰な要求をせず、人間と環境の調和のとれた発展を推進する必要があります。

寄稿者: 重慶科学記者協会

声明: オリジナルコンテンツと特別な注記を除き、一部の写真はインターネットから引用したものです。これらは商業目的ではなく、科学普及資料としてのみ使用されます。著作権は原作者に帰属します。著作権侵害があった場合は削除いたしますのでご連絡ください。