環境を汚染していますか?生態系を破壊している？肥料は不満を感じている

1843年に英国で最初の化学肥料である過リン酸石灰が誕生して以来、「食物の中の食物」として知られる人工合成物である肥料は、人類社会の発展に重要な役割を果たしてきました。

第二次世界大戦後、世界の食糧生産量は6億3000万トンから2018年には25億9000万トンに増加し、人口は1950年の25億2000万人から今日の75億8000万人に増加しました。肥料の普及と利用は重要な原動力の一つでした。

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肥料は農業生産においてかけがえのない役割を果たしています。しかし、近年では化学肥料は無益で有害であり、将来的には化学肥料を排除し、無機農業に代えて有機農業を導入すべきだという声も出ています。本当にそうなのでしょうか？

まずは肥料の本質を詳しく見てみましょう。

肥料について - 食料のための食料

化学肥料は、化学的または物理的方法によって作られ、作物の成長に必要な 1 つまたは複数の栄養素を含む肥料である、chemical fertilizer の略称です。

肥料は人工的に作られたものであり、古代から存在していたわけではありません。 1840 年、ドイツの科学者リービッヒによって確立されたミネラル栄養理論が、肥料産業の発展の理論的基礎を築きました。リービッヒの3大栄養理論の1つである栄養回帰理論は、「植物は土壌から栄養分を吸収し、収穫のたびに土壌から特定の栄養分が奪われ、土壌の栄養分が減少して土壌が貧弱になる。土壌の肥沃度と作物の収穫量を維持するためには、植物が奪った栄養分を土壌に戻す必要がある」という考え方です。植物が吸収する窒素、リン、カリウム、カルシウム、マグネシウム、硫黄、亜鉛、鉄などの栄養素は人工的に補給する必要があります。そうでなければ、これらのかけがえのない栄養素の欠乏は収穫量の減少に直接つながり、栄養素が枯渇して植物の収穫量がゼロになってしまいます。

化学肥料の施用は、世界中で最も費用対効果が高く、最も簡単な方法です。過去 100 年間、世界中の科学者は、エネルギー消費の低減、よりクリーンな生産技術、より科学的な応用方法を見つけるために絶えず研究を続けてきました。

リービッヒの理論に基づいて、科学者たちは化学肥料の開発を始めました。 1843年、最初の化学肥料である過リン酸石灰がイギリスで誕生しました。 1861年、ドイツで初めてカリウム鉱山が採掘されました。しかし、これらの技術の応用量は非常に少なく、世界の食糧と人口の促進に大きな革命的な役割を果たしていません。ハッブル・ボッシュの合成アンモニア技術は、世界の食糧生産を真に増加させ、農業の景観を変えるための出発点です。

フリッツ・ハーバー（1868-1934）（出典：Wikipedia）

1909年、ドイツの化学者ハッブルとボッシュは爆発物を研究中に、空気中の窒素を使ってアンモニアを合成する方法を発明しました。この技術の発明と応用は、農業生産が自然への完全な依存から脱却し、工業化へと移行する大きな一歩となりました。 1913年、ハッブルはBASF社と協力して、年間生産量3万トンの初の合成アンモニア生産ラインを確立しました。

ドイツ、ルートヴィヒにある BASF 初の合成アンモニア反応塔の跡地 (出典: Wikipedia)

窒素肥料は1913年にすでに大量生産されていたのに、なぜ世界人口は1950年以降になってようやく急増し始めたのでしょうか。これは、一方では技術の普及と応用には時間がかかり、他方では第一次世界大戦と第二次世界大戦により合成アンモニア技術の世界的な推進が妨げられたためです。合成アンモニア技術が世界中に急速に普及し始めたのは第二次世界大戦が終わってからのことでした。私の国が合成アンモニア工場の建設を開始し、窒素肥料の開発が飛躍的に進歩したのもこの時期でした。

肥料がなかったらどうなるでしょうか？肥料の使用がほとんどなかった1900年に時計を戻すと、世界の人口はわずか16億3千万人でした。現在、窒素肥料だけで間接的に世界人口の 48% を養っています。ですから、窒素肥料と化学肥料に感謝しなければなりません。

肥料に問題があるが、それは肥料のせいではない

環境汚染に対する人々の関心が高まるにつれ、化学肥料は環境汚染を悪化させる、人体に有害である、化学肥料よりも有機肥料の方が良いという意見が出ています。これにより、人々の心の中の化学肥料に対する印象も低下し続けています。肥料は確かに環境に影響を与えますが、それは完全に肥料のせいではありません。

中国の農業生産における化学肥料の使用には長い間深刻な問題が存在してきました。研究により、我が国北部の冬の煙霧、地下水中の過剰な硝酸塩、表層水の富栄養化、さらには土壌の圧縮、酸性化、二次的な塩性化はすべて、肥料、特に窒素肥料に関連していることが明らかになっています。わが国の三大穀物作物では、今シーズンの窒素肥料の利用率はわずか37.8％です（2018年農業省統計）。廃棄された窒素肥料は水域や大気中に放出され、窒素含有量が増加し、それが体内の容量を超えると一連の問題を引き起こします。

しかし、これは肥料自体の問題ではなく、肥料の不合理な使用によって引き起こされた問題であることを認識する必要があります。日常生活における油、塩、砂糖などの調味料と同様に、これらの成分自体は無害で有用、有益なものですが、摂取量が基準を超えて長期間摂取すると、それに応じた病気を引き起こします。これは油、塩、砂糖の無理な摂取によって起こる問題であり、油、塩、砂糖自体の問題ではありません。問題の根源は、人々が油、塩、砂糖を科学的に使用したり混ぜたりしていないことにあります。同様に、有機肥料と比較すると、化学肥料はより純粋で、より単一で、よりよく知られている物質ですが、人間はこれらの物質を科学的に使用していません。

さらに、化学肥料を完全に廃止することは不可能です。有機農業生産に有機肥料のみを使用すると、人類の食糧生産は19世紀のレベルに戻り、世界の膨大な人口を養うことは夢物語になってしまうかもしれません。

分解された動物の糞尿は有機肥料の源となる（出典：Wikipedia）

食糧の安全を確保し、環境への影響を軽減したいのであれば、肥料をより効率的に使用する方法を見つける必要があり、これは世界中の科学者が常に研究の焦点としてきたことです。現在、肥料の利用率を向上させるには主に 2 つの方法があります。

1つ目は、従来の肥料製品を主に生物学的方法（安定肥料）、化学的方法（尿素ホルムアルデヒド肥料）、物理的方法（コーティング肥料）などを通じて変換およびアップグレードし、敏感で活性な化学栄養素に対する外部環境の影響を遅らせ、外部環境への流出を減らすことを目的としています。特に、安定肥料技術は、農地からのアンモニア揮発や亜酸化窒素排出などの環境汚染の可能性を低減する天然の技術的利点により、世界の新肥料の主流になりつつあります。

窒素肥料の変換プロセスと安定した肥料技術のメカニズム（出典：自家製）

2つ目は、より科学的で補完的な施肥方法を見つけることです。作物の栄養需要、需要タイプ、需要パターン、地域環境などの要因に基づいて、作物の成長の各時点での栄養需要と供給を一致させるルールを検討します。究極の理想的な状態は、作物の成長のどの時点においても、必要とされる栄養素の種類と量が、供給される栄養素の種類と量とまったく同じであり、多すぎず少なすぎないことです。

肥料が人類社会に貢献していることは明らかですが、肥料の罪は肥料自体からではなく、人々の肥料の使用方法の問題から生じていることを認識する必要があります。肥料をより科学的に使用し、その効果を最大限に高めることを学ぶことは、グリーン農業の発展を達成し、食糧安全保障を確保するための鍵です。