未熟堆肥

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土壌のしくみ珪
堆肥
〇未熟堆肥
 未熟堆肥の使用は微生物による分解が進んでなく、作物の生長に対する障害物質を多く含んでいるので、充分な注意が必要であり、施用する場合は好気的条件で分解を促進させ施用後1ヶ月以上経過して栽培すれば障害物資の影響は受けません。
では、どのようなメカニズムで未熟堆肥は作物に影響を与えるのでしょうか。未熟堆肥を施用すると土壌中で分解が急速に起こり無機態窒素(アンモニア態窒素)濃度が高まり、作物の根に障害を与えます。土壌中の窒素濃度が高まれば、そこで作った作物も必然と硝酸態窒素(作物は硝酸態窒素として体内に取り入れる)の濃度が高まります。硝酸態窒素は、人間の体内に入ると血液が酸素を運ぶことを阻害する物質となります。また、発がん性との関連も疑われています。土壌のアンモニア態窒素は土壌の微生物の硝化作用を受けて硝酸態窒素に変化します。アンモニウムイオンは陽イオンのためCECにより土壌に保持されますが、硝酸態窒素はマイナスイオンのため、雨や灌水により流亡します。流亡した窒素は地下水汚染の原因にもなります。このように過剰な窒素の施肥は人体にも環境にも悪影響を与えます。

未熟堆肥による生育不良
 未熟堆肥の施用では、堆肥の分解が進んでなく炭素率が高い状態で畑に投入することになります。このような状態では増殖した微生物が更に増殖するために、堆肥の窒素で補えない分を土壌の窒素で補おうとするため、土壌の窒素飢餓が起こり作物の生育不良を起こします。

未熟堆肥による生育障害
 堆肥の副原料として用いられるものの中には、フェノール性酸やタンニンなどの生育阻害物質が含まれています。未熟堆肥ではその分解が途中であり作物に生育阻害を与えます。また、堆肥化が適正に行なわれず嫌気発酵した場合は、有機酸や低級脂肪酸が多量に生成され、やはり作物に障害を与えます。
 また、未熟の堆肥により有機物が土壌に入ると微生物が急増して、土壌の酸素を消費して有機物質を分解しますが、この結果土壌では酸素欠乏が起こり根に障害がおこり、微生物が好気性から嫌気性微生物に替わり生育阻害物質が生成されることになります。

〇肥料取締法
 肥料取締法では、堆肥は特殊肥料に区分されています。肥料は通常主要成分の含有率について、公定企画が設定されていますが、特殊肥料である堆肥には設定されていません。但し、バーク堆肥には協会などにより統一品質基準による公定規格が設定されています。特殊肥料については、肥料取締法に基づく成分表示が義務付けられており、三要素の含有率(N、P、K)は1%以上のものは有機肥料とみなされ、1%以下のものは土壌改良材とみなされているが、特に取り決めがあるものではありません。

〇電気伝導率
 電気伝導率(EC)が高いものは塩類集積によるものが多く、また重金属類が含まれているものも高くなります。堆肥には分解される間にアンモニアや硝酸でECが高まるが、これは揮発や分解で低い濃度になってくるので特に問題にはならない。ECが高いと作物の根に障害を与えるので注意しなければならない。ECの基準として5ミリシーメンス/センチ以下が望ましいとされています。
 発酵中の堆肥に家畜尿を散布すると、カリやナトリウムなどが多量に入って塩類濃度が高まり、ECが上昇する恐れがあるので、家畜尿の塩類濃度を調べて行なう必要があります。   また、堆肥中の銅と亜鉛の濃度についても銅が600mg/kg、亜鉛が1800mg/kg以下と下水汚泥の自主基準で決められており、農用地の管理基準としては亜鉛は表層土乾物で120mg/kg以下とされています。また、ヒ素やカドミニウムなどは危険物質とされています。銅・亜鉛は成育促進剤として家畜の飼料に添加されており、家畜糞尿を利用して堆肥を作ると、その含有量が上がるので注意が必要とされています。基準値については様々な基準があり、その多くは参考値として決められている程度です。

家畜堆肥の品質表示を要する基準項目
項目基準値(乾物あたり)
有機物60%以上
炭素率(C/N比)30%以下
窒素全量N1%以上
P2O5リン酸全量1%以上
K2Oカリ全量1%以上


品質表示を要しない基準項目
項目基準値
水分70%以下
電気伝導率EC5ms/cm以下



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土壌のしくみ
堆肥
○堆肥の使用目的
 堆肥をなぜ使うのでしょうか、肥料がなければ作物は育ちませんが、堆肥がなくても作物の栽培はできます。しかし堆肥をまったく使用せずに作物を作っていると年々作物ができにくくなってきます。昔からの農業の継承により毎年堆肥を施用している農地では生産が安定しており、このことは経験として作物の栽培に用いられるようになりました。堆肥の作物に対する効果としては増収、品質向上、安定生産の3つがあげられます。

 増収効果:作物の生育をよくすることであり、肥料効果によるもので、成分含量は多くはないけれども三大要素のほかにも微量要素の効果もあります。増収効果は化学性の改善ともいえ、また堆肥から出るホルモン物質による生育促進効果もあると言われていますが、解明はされていません。

 品質向上:作物の品質は、肥料成分(主として窒素)と水分の適切なコントロールによって可能だとされています。作物は根から養分を吸収するため、根に供給される肥料成分や水が適切であれば品質は向上すると考えられます。堆肥の養分保持力による適切な養分供給と、団粒化を促進して土壌を膨軟にすることによって、作物への過剰な水分供給が防げます。土壌が膨軟になれば根が充分にはり、根圏土壌の養水分保持力を増大させることにも役立ち、いっそうの効果をもたらします。
食味 作物の品質には、外観・日保ち・食味・内容成分などがありますが、堆肥の効果にとりわけ日保ちと食味の向上に有効です。食味に関係の深い糖は窒素肥料と水が少ない条件で蓄積され、窒素肥料が多いとたんぱく質が合成される機能が働くために、糖成分が少なくなって味や日保ちが低下します。化学肥料は即効性で肥料効果が現れるので糖が減少しやすい傾向にあり、堆肥では遅効性で徐々に窒素を放出するので食味が向上すると考えられています。

 安定生産:堆肥による土壌改善により安定生産を阻害する大きな要因である連作障害の回避もできます。連作障害は土壌中に存在する有害微生物によることが多く、生産安定を図る上では有害微生物の発生を防ぐことが大切です。堆肥投入により健全な土壌環境をつくることができます。

堆肥の病害虫の抑止効果
 堆肥の施用により土壌中の生物や微生物が活性化されるため、生物性の緩衝能が増し、土壌病虫害の発生が抑制されます。しかし、これとは逆に施用した堆肥の栄養が土壌病原菌の栄養になりうる場合もあります。堆肥の効果の度合いは、堆肥の腐熟度合いによっても変わります。堆肥の効果を引き出すには、完全に腐熟させた完熟堆肥を施用することで、土壌の物理性、化学性を改善し、健康な作物をつくり、作物の病害虫に対する抵抗力を高めることが望ましい。堆肥は予防でなく健全な体質を作ることを目的としています。

堆肥の悪影響
 農地の環境汚染の問題となっているのが、硝酸態窒素による地下水の汚染です(基準濃度は10mg./ℓ)。これは施肥設計なしで堆肥の投入や化学肥料の投入過多によるものです。堆肥における窒素成分の分解は何年も分解が継続します。その為、流亡する窒素も多くなり、土壌の窒素と合わせて地下水汚染につながります。堆肥を効率よく使うためには堆肥と肥料を合わせた合計量の施肥設計を行ない、堆肥で供給できない不足養分のみを肥料で補うようにすることが望ましい。このようにすることで、作物と土壌にあった施肥ができ、養分のむやみな投入による流亡を防ぎ、環境にやさしい作物育成ができるようになります。

代替率
 堆肥の施用量の算出にあたっては、堆肥は元肥を代替する資材として位置づけ、その元肥との窒素代替率は30%以下を目安として、計算する。これは、堆肥中の窒素の肥効が地温に左右されるため、代替率が高いと肥効が不安定になりやすいためです。窒素以外の肥料成分の石灰、苦土、カリ、燐酸では、作物に及ぼす影響が小さいので100%の代替も可能です。30%の代替率とは施肥設計にあたり窒素不足分を算出し、その窒素肥料施用分のうち30%を肥料と堆肥の窒素量と入れ替えることができることを意味しています。また、堆肥の肥効は緩効性なので、速効性を期待する追肥には向かないので、あくまでも元肥の代替として使用することが大切です。


堆肥の効果

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土壌のしくみ 第3章
堆肥
ぼかし肥と堆肥の違い
 堆肥化はアルカリ条件下で温度を高めて分解させるため、窒素がアンモニアになって揮散します。これに対して有機物と土と混ぜて低温でゆっくり熟成させ、肥料成分の揮散を防いで作ったのが「ぼかし肥」です。ぼかし肥は油かすや有機肥料を直接施用するとタネバエや野鼠の害がでるので、この害をなくすために有機肥料をあらかじめ好気的に短期間分解したことから始まったもので、肥料の効きを「ぼかした肥料」の意味でぼかし肥といいます。
土と混合して熟成してあるために肥料成分濃度が低く作物の根が肥焼けしない根にやさしい肥料効果があります。また、ぼかし肥には化学肥料に比べて緩効的で節水栽培でも土壌の塩類濃度を一気に上昇させないという利点があります。ぼかし肥は有機肥料を有効に活用するための工夫であり、微生物活動によって作られていても堆肥ではなく有機肥料の一つです。製造方法には決まった方法はなく各地でいろいろな工夫がなされています。土を入れないで堆肥に有機肥料を混合するだけで作ることもあるし、有機肥料だけでなく化学肥料を混合することもあれば、多様な種類の微生物資材を使用するとこともあります。さらに、米ぬかに糖蜜や微生物資材を混合して嫌気醗酵させて作ったものもあります。
このように原料を自由に変えることができ、地域によっていろいろな作り方をされていますが、ぼかし肥は基肥として使い、堆肥と併用することが望ましいです。また、有機肥料の一つと考えられているため肥料取締法の適用を受けるので自家用にとどめるべきです。
 ぼかし肥の特徴は根にやさしく、肥料が無駄にならない、ゆっくり効果が現れる緩効性で、低温(50℃以下)で数ヶ月間醗酵させたもので、製造方法は様々です。

〇堆肥の土壌改良効果
(物理性の改善)
 堆肥を連用すると、土壌中の有機物含量が増えて土壌での微生物分解が促進され、土壌の団粒化が進み、土が軟らかくなる。団粒構造ができると土に孔隙ができ通気性や吸水性が良くなり、保水性も高まります。つまり、このことは土壌の三相構造の改善に役たちます。また、団粒構造には隙間があり、根が伸びやすく作物の生長を促がします。三相構造については土壌についての第1章で説明しています。C/N比が高いほど微生物の活動が活発で効果が大きいのです。
具体的な効果として8年間堆肥を連用した土壌の三相構造を見てみると、牛ふん単独堆肥では固相の比率が減り、気相と液相の割合が多くなり、孔隙が増えていることがわかる。この結果土の容積重は軽くなる。物理性の改善には粗大有機物を含み、繊維質が多く炭素率の高い堆肥が適している。家畜ふんでは鶏ふんより牛ふんがよく、オガクズを混合することで効果がます。しかし、炭素率が低い堆肥でも連用することで微生物が増し団粒構造ができ物理性を改善するが時間がかかる。

(化学性の改善)
 堆肥には窒素、リン酸、カリウム、カルシウム、マグネシウムの多量要素以外にも微量要素として鉄、亜鉛、銅、マンガンなども含まれており、作物に対する総合的な養分の供給源となっています。また、その養分量は堆肥の種類によって大きく違います。堆肥施用により、炭素、窒素が蓄積し、土壌の「緩衝能」(環境や肥料の急激な変化に対応できる力)が高まります。これはCECに大きな関わりがあり、陽イオンの吸着率を高めます。陽イオンとして存在する養分はアンモニウム・カリウム・カルシウム・マグネシウムなどで、この養分保肥力が化学性の改善です。日本に広く分布する火山灰土壌や酸性土壌には活性アルミニウムが多く含まれており、施肥したリン酸が土壌(アルミニウム)に強く吸着されて、作物が吸収できなくなることがあります。堆肥を施用することによって、腐植酸、有機酸、各種糖類などが「キレート作用」(有機化合物と金属イオンが結合する化学反応)によって活性アルミニウムと結合して、リン酸とアリミニウムが結合するのを抑制します。その為堆肥の施用により土壌のリン酸吸収係数が低下し作物に吸収されやすい過給態リン酸が増加します。

緩衝能:土壌には酸または塩基を加えたとき、pHを小さくする作用があり、これを土壌の緩衝作用といい、その能力の大きさを緩衝能といいます。緩衝作用には生物的要因と非生物的要因に分けられ、生物的要因には植物根によるものと、土壌微生物による脱窒などがあります。非生物的要因は化学的反応にみる中和作用です。

(生物性の改善)
 堆肥の投入で有機物を分解する微生物のエネルギー源となり、微生物の活動を活発化させる。土壌には非常に多種類の微生物が数多く存在しています。その数は1g中に約1億といわれています。これらの微生物は養分の少ない土壌中では活動を中止しているが、堆肥など餌になる物質が入ってくると土壌中の微生物が増殖し、施肥した堆肥だけなくそれまでに土壌中に蓄積されていた有機物の分解も促進される。これは「プライミング効果(起爆効果)」と呼ばれ、分解により窒素をはじめ多くの養分が放出される。放出された窒素の一部は、増殖された微生物の菌体に取り込まれ再び土壌中に蓄積され、長期にわたって土壌窒素を放出します。また、堆肥の施用によって有機物の分解に関与する土壌動物、糸状菌、放線菌、細菌など多様な生物群が生息するようになり、その大きさに応じて団粒内外に生息の場を確保するので、土壌中の生物の種類が増え土壌の生物的緩衝能が増大します。微生物を活性化する堆肥には微生物のエネルギー源となる栄養があり、これを長期間にわたり分解できるものが優れています。

土壌のしくみ掘 ‖枠

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土壌のしくみ 第三章
堆肥について
〇堆肥とは
 わら、落ち葉、野草などが堆積し分解されたものを「堆肥」といい、家畜糞尿を主原料とするものを「きゅう肥」、農業系以外の有機性廃棄物を堆積醗酵させたものを「コンポスト」、これらを総称して「有機堆肥」といいます。しかし現在では複数の有機資材が原料として用いられるようになり総じて堆肥と呼んでいます。

堆肥と肥料の違い
 「堆肥」は作物が育つ土壌に作用するもので土壌環境を改善する「土壌改善効果」をもっているのに対して「肥料」は直接または間接的に作物が育つのに必要な養分を供給する役割をもっており「肥料効果」を発揮します。しかし堆肥の中には肥料効果の高いものもあり堆肥と肥料の両方の性質を持っているものもあります。

堆肥の効果
 堆肥が肥料と大きく異なるのは、その効果が徐々に現れるとともに、連年施用することによってその効果が累積されていくことです。堆肥を毎年施用すればゆっくり分解をしていき分解ざれずに残った有機物は翌年にまた一部が分解され作物に養分を供給し続けます。このこのとが、繰り返され分解されにくい有機物が土壌中に蓄積され、土壌有機物となって長期的な養分供給力が次第に高まっていきます。このことは肥料にはない現象です。肥料取締法では肥料とは、「植物の栄養に供することまたは植物の栽培に資するため、土壌に化学的変化をもたらすことを目的として土地に施されるもの、および、植物の栄養に供することを目的として植物に施されるものをいう」と定義されています。このように肥料成分が何%以上と決まっているわけではありませんが、肥料は三大要素の一つを数%含むのに対して、堆肥では三大要素の含有量は数%未満であることが一般的となっています。

堆肥化
 堆肥化の目的は「直接土壌にわらなどの新鮮有機物を入れると、その中に作物の根に有害な物質(フェノール酸や有機酸など)を含んでいたり、微生物の急増と急激な分解とによりガス障害を受けたり、長期的な分解による窒素飢餓を起こすなどさまざまな障害を受けることになります。このような障害を起こさないように、あらかじめ微生物により分解しやすい有機物や作物の生育に有害な物質を分解しておくことが堆肥化の目的です。」また、家畜糞尿を使用する場合でも衛生面での安全性を確保することが必要であり、単に乾燥させるだけでも使いやすくはなりますが、安全性の問題は払拭できません。堆肥化による発熱によって70〜80度程度まで上げることにより病原菌や寄生虫の卵、雑草種子など死滅させることができ、安全で乾燥した、扱いやすい堆肥になります。また堆肥化の過程で微生物の活動により窒素成分が有機化することによって、土壌施用後にゆっくりと分解が進み肥料効果が現れ作物の生育条件に適した土壌環境が出来上がります。

堆肥の条件
 堆肥は作物の生育環境を改善するために施用するので、〆酳に障害を与えないこと、環境に有害でないこと、製品が安定していること、ぜ莪靴し易いこと、の条件をクリアしておかなければなりません。
〆酳に障害を与えないこと
  有機物の種類によっては有機酸やフェノール性酸などの作物の生育や種子の発芽に有害な成分を含むことがあり、また同時に雑草の種子も含んでいたりします。
環境に有害でないこと
  土壌環境を健全に維持するためには、有害な重金属や病原菌を含んではいけません。重金属含量はヒ素50mg/kg、カドミウム5mg/kg、水銀2mg/kgの基準を超えないこと。また、溶出基準や蓄積防止基準である亜鉛120mg/kgを超えないこと。さらに作物や人体に有害な細菌や虫を含んでいないこと。
製品が安定していること
  有機性廃棄物は種類が多く、その種類により肥料成分や施用効果が異なるために特性を明確にするための表示が必要である。また、製造ロットごとに成分が異ならないようにきちんと攪拌し、成分の安定をさせること。
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  有機物を農耕地に散布する場合は10アール当たり1t以上の大量散布を必要とするため、取り扱いやすいように悪臭、高水分、形状不均一、貯蔵性が悪い、農業機械への適応性が低いなどの問題解決が必要です。




土壌微生物 連作障害対策

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土壌のしくみ
土壌微細物  最終
連作での病原菌への影響
 連作をすると病原菌に対してどのような影響がでるか、再度検証してみると
1、その作物の根に適した特定の病原菌が増殖し、収穫後も残根や残渣上で生き残り連作と共にしだいに病原菌が集積されます。
2、連作にともなって不適切な施肥管理によって養分過剰、養分のアンバランスが作物の栄養代謝を撹乱し、作物の抵抗力を弱めて発病を助成します。(栄養病理複合障害)
3、環境条件が安定しているので病原菌の発病力自体が増強されてきます。
以上3点が連作障害の主原因だが、さらに増長する要因として
4、土壌の地力を無視した肥料設計、生育設計、新しい環境に適応した新種の病原菌株の出現、大型機械などによる協同耕作による病原菌の伝播拡大

以上が連作障害の原因ですが、輪作だと宿主の根が常時入れ替わるので十分な発病ができずに、障害がでにくい。発病度合いと土壌中の病原菌密度には一定の関係があり、発病に必要な最小限の病原菌密度が知られているが、連作下では、輪作下に比べてはるかに低い密度でも発病します。これは発病の条件が整いすぎているからです。また本来病気のでない土壌pHであっても、病原菌密度が高ければ発病します。病原菌密度が高ければ不利な条件下でも生き残る菌数が増えて発病を招きます。

連作にともなう病気の現象
 連作障害は輪作で消失し、連作で生じるが、連作障害の原因は特定の種類の作物にのみ害が作用するという作用特異性を持っています。しかし、ある種の病気に対して、連作にともなう特定の病気の激発によって収量が低下した後、障害が衰えて収量が回復する現象もあります。これは病気の衰退と呼ばれ、コムギ立枯病、ジャガイモそうか病など古くから知られています。
 連作障害で作物の生成する有害物質が原因とする考えであるいや地現象では、アレロパシー(他感作用)として最近考えられるようになりました。アレロパシーとは、ある植物の固体が化学物質を放出して、周囲の別の植物固体の生育を阻害する現象です。トマト、バレイ、りんごなどでは、その根が黒くるみの根に接触すると、ジュグロンという有害物質の害作用を受けて枯れてしまいます。

土壌消毒
 土壌病害が蔓延してしまうと、土壌を消毒して病害の元を絶たなければなりません。土壌消毒の方法としてクロルピクリンなどのガスを注入して、ポリエチレンフィルムで地面を被覆して行ないます。
 土壌消毒では消化菌が完全に死滅してしまうので、施用したアンモニウムが硝酸態にならずに作物がアンモニア中毒を起こすことがあります。また、アンモニウムイオンはカリウムイオンと同じ大きさのため、カリウムイオンと同じ行動をして、アンモニアイオンが過剰になると微量元素の吸収を阻害します。メチルブロマイドで消毒した土壌には硝酸態肥料を施用すれば問題がないが、硫安や油粕を使用するとキュウリではマグネシウムの吸収が阻害されて、葉を周辺を除く内側が黄化壊死する「グリーンリング症」が生じます。油粕では微生物の分化過程でアンモニウムが発生するので、硫安と同じようになります。
 土壌消毒の後は、生き残った菌が爆発的に増殖し、有機物の分解を促進させます。このため死菌体や有機物からの窒素放出が促進され、作物の窒素吸収量の増加により生育は促進されます。しかし、土壌消毒によって有機物の分解が促進されると土壌養分の貯蔵量は減少し、土壌は硬くなっていきます。さらに、土壌消毒では菌体の死滅後、増加速度の速い菌が集中的に増殖し単純化します。また病原菌が生き残っていたりすると容易く増殖します。このように消毒直後の土壌は非常に不安定な危険な状態になっています。
 薬品による土壌消毒は、食品の安全面でも問題があるとされており、自然にできる土壌消毒として太陽熱消毒があります。これは土壌に注水してハウスを密閉して高温殺菌するものです。そのため真夏に行ない労力と日数がかかります。太陽消毒での効果で完全に防除できるのもはイチゴ萎黄病、ナスの半身萎ちょう病、トマトの根腐疫病、ピーマン疫病などの疫病類、ホウレン草苗立枯病などの苗立枯病、各種作物の菌核秒、白絹病などです。完全に防除できないものの効果のたかいものは、トマト褐色根腐病、黒点根腐病、トマト萎ちょう病、キュウリのつる割病などのフザリウム病です。まったく防除できないものはトマトモザイク病です。

連作障害対策
 連作障害の対策として消毒の有効性は分りましたが、土壌を一旦無菌に状体にすることでの再汚染の不安や、毎年消毒を行なう必要性、薬物による消毒などでは、自然の恵みを生かした農業とはいいにくく、自然の中での連作障害の対策としては、次のような対策を総合的に行なうことで防除効果が得られます。
1、 病害虫が集積しやすい環境(条件)をなくす
2、 病害虫が多少増加しても、病害にかかりにくい健全な作物を作る
3、 病害虫の増加が危険レベルに達する前に、防除する
この中でも共通していることは作物の生育環境の整備です。環境の整備が病害虫が集積しやすい条件を減少させ、作物も健全に生育し、病害虫の増殖も抑制します。
 環境の整備とは、圃場の管理、圃場周辺の管理、土壌そのもの管理です。危険なものを持ちこまない、持ち出さない、作らないことです。土壌分析を行ない適切な土壌管理が連作障害の対策には必要です。有機物質資材を適切に使うことで、病原菌の直接抑制ではなく、作物生育の健全化や抵抗力の増大に、その効果を発揮します。

土壌微生物、病害予防と連作障害

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土壌のしくみ
土壌微生物
病害防御のしくみ
 植物の病原菌にたいする防御機能には静的抵抗性と動的抵抗性とがあり、静的抵抗性は菌の感染の有無に関係なく常に発揮している防御機能で、.吋せ世猟醒紊筌チクラ層によって表皮を硬くし菌の侵入を防ぎ、菌は表皮を溶解する酵素を分泌して侵入しようとしますが、その酵素の働きを阻害する物質を保持しているものも多く、侵入した菌を殺す抗菌物質であるフェノール性物質、ネギやニンニクに存在するイオウを含んだアリーンやアリシン物質、トマトやジャガイモに含まれるサポニン系物質などを保持しており、す範囲な植物にはレクチンがあり、赤血球を凝集させる作用もあり、ゥ譽チンの凝集反応が引き金となって動的抵抗性が発動されます。動的抵抗性は菌の感染によって発動される防御機構です。動的抵抗性ではゞ櫃細胞表面に接触すると、その細胞でリグニンなどの多糖類の合成が盛んになり細胞壁の内側に付着してパピラという障害物を作る。菌の侵入を受けると、周辺の細胞を含めてリグニンなどの合成が盛んになり、組織が硬くなります。さらに、絶対寄生菌の侵入を受けた場合、細胞自ら死滅して菌の生活基盤を失わせる。これを過敏感反応といいます。い泙拭菌の侵入を受けると、新しい抗菌物質を生産します。この物質をファイトアレキシンといい100種以上があります。こうした防衛機能に対して、菌は抗菌物質に鈍感だったり、障害物を溶解して防衛機能を突破してきます。このようにして植物と菌の攻防は行なわれますが、一概に防衛機能がどの程度効果を発揮されるかは、栽培条件と環境条件によります。


連作障害
 連作障害とは、同じ品種の作物を同じ畑に連作したときにその原因の如何にかかわらず、連作に付随してその作物の生育や収量、品質が低下する現象とされており、そのうち植物毒素が原因となる連作障害をいや地現象として言われています。

連作障害はどうして起きるか?
 以前までは‥攵輙槓の消耗■陦箸琉幣絖E攵輅理性の悪化た∧由来の有機物質の蓄積ネ害土壌生物の集積と考えられていました。しかし、化学肥料や土壌改良材が充分使える今日では‥攵輙槓の消耗■陦箸琉幣紊狼こらないはずですが、どちらかといえば過剰の投与により塩類集積になりがちになっている。また、ハウスでは雨による流亡も起こらないので、より塩類が集積してきます。窒素の多用では、硝酸態窒素が蓄積し酸性化してきます。また、カリが過剰になると根がカルシウム、マグネシウム、ホウ素などの微量要素を吸収するのを、カリが妨害して要素欠乏を起こします。今日の、野菜の連作障害における最大の原因は土壌伝染性病害であり、その原因にはカビによるものが多くの割合を占めています。
連作障害はなぜ起こるか
 その土地柄や農業者の習熟度によって単一種を連作したほうが、労働的、技術的、経済的に生産性が上がります。しかし、同じ作物を連作すればその根に侵入できる菌が根で増殖して、残根上で生き残りそこから新しい根に感染するというサイクルを繰り返し、病原菌が増殖します。野菜は年に2,3連作せれることもあり、収穫から次の作付けまでの期間が短いほど、残土での病原菌の死滅は少なくなり、病原菌の集積は加速されます。こうした連作による病原菌の増加と、栽培環境の変化で地力が低下したり、ハウス栽培による定地化などにより防御機能も低下し、また、これらの環境が病原菌の増殖を促がす環境へと変化してきたことなどにより連作障害は起こりやすくなっています。また、耕作機械の普及により土壌が踏まれ圧縮し硬くなったり、農業の大規模化や共同化で耕作機械の共用で機械に付着した土により新たな土壌に病原菌が持ち込まれたりしています。これらのことを踏まえると農業全体の不健全化は、農業技術の高度化の総体的な影響として生じているといえます。

栄養病理複合障害
 作物が病気にかかっている時に肥料を多用すると、作物体内に異変が生じて症状が激化する場合があります。これは不適切な施肥あるいは土壌条件によって、作物体内の栄養代謝が撹乱され、根や葉からの分泌や表皮組織の構造及び代内代謝に変化が生じ、それらによって根圏や葉などに生息する病原菌等の微生物の増殖、感染および体内での発病が促進される現象で、「栄養病理複合障害」といいます。
 土壌病害ではないがキュウリの斑点細菌病は、キュウリがアンモニア態窒素を多量に吸収した場合、キュウリ体内に可溶性窒素化合物が増加して、病気が激化します。キュウリはもともと硝酸態窒素を好むので、硝酸態窒素では問題が起こらないがアンモニア態窒素では問題が発生します。これは土壌消毒をした場合などに、土壌中の消化菌が全滅し、アンモニア態がそのまま消化されずに土壌に残るために起きます。消化菌が元に戻るには、風で運ばれた無消毒土壌を接種源として起きますが、施設のように隔離された土壌では、消化菌が回復せずに、いつまでもアンモニア肥料がいつまでもアンモニア態として残ります。
 また、キュウリのツル割病は、乾燥豚ぷんの多量施用で抑制されることは知られていますが、乾燥豚ぷんを多量に大根に施用すると、同じフザリウム菌で起きる大根の萎黄病は激化します。これはキュウリと大根では体内の栄養代謝が異なり、大根では組織の軟弱化や可溶性窒素化合物の増加などにより、菌の侵入や増殖が促進され病気が激化すると考えられている。
 現在の高度に集約化された野菜づくりでは、土壌の養分が過剰且つアンバランスになっており、それによって作物の体内代謝が撹乱されて、病気が助長されている。

土壌微生物  土壌菌の種類

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土壌のしくみ
土壌微生物
菌根菌(共生菌)
 作物の根の内部に共生して、作物から有機物を貰うのと動じに作物に窒素やリン酸を与えて、相互に得をする関係を共生といいます。菌根とはカビと共生を営んでいる根のことで、共生しているカビを菌根菌といいます。

菌根菌のタイプ
外生菌根菌
 担子菌や子のう菌などの高等なカビが樹木の根に共生するもので、菌糸は根の外側にトグロを巻き、土壌中に伸長する。また、根の内部にも侵入するが皮層の細胞間隙に入るだけで細胞の中には入らない。菌根となった根は親指のように太く短くなるが、縦横に伸びた菌糸が細根の代わりをします。樹木に共生(マッタケ、本シメジなど)。

内生菌根菌
 根の表面に菌糸がドグロを巻かず、菌糸は皮層細胞の中に入り込み、コイル型をしている。ラン、ツツジ、リンドウ科の植物に共生。

VA菌根菌
 アブラナ科、タデ科、アカザ科、カヤツリグサ科以外の陸生の植物や樹木に共生します。外生菌根菌とは異なり、根表面でドグロを巻くことなく根に侵入して、皮層の細胞間隙に侵入します。菌糸の一端は皮層細胞の細胞壁を内側に押し込んで、菌糸の先端を木の枝のように分岐させた樹枝状体を伸長させる。菌糸は細胞壁の外側にあるので内生菌根菌にはなりません。菌糸の別の一端は細胞間隙でふくらみ、のう状体(小胞)を形成する。のう状体(Vesicle)と樹枝状体(Arbuscule)を形成するのでVA菌根菌といいます。
 VA菌根菌の大部分は農作物に共生できます。特に可給態リン酸レベルの低い土壌でVA菌根菌が共生していると、作物の生育が2倍以上違うことも珍しくありません。但し、VA菌根菌が収集できるリン酸は可給態リン酸のみで難溶化したリン酸は吸収できません。可給態リン酸が蓄積した土壌では、根自体も可給態リン酸を吸収できるので、VA菌根菌からのリン酸は活用されず、かえって有機物を菌が取る分だけ収量は低下してしまいます。可給態リン酸の少ない土壌でこそ、菌根菌による生育促進が顕著とんります。このことはVA菌根菌に捉われず全ての菌根菌に共通していえることです。菌根菌は数センチの菌糸を伸ばし、根が届かずに吸収できない離れた場所のリンを根に供給し、やせ地で植物生育を旺盛にします。

根粒菌
 根粒菌はマメ科植物の根に共生して、空気中の窒素ガスをアンモニア態窒素に固定する細菌です。マメ科の作物に根粒菌が付着すると根が湾曲し、薄くなった根の表面から内部に侵入します。菌の侵入に対応して、根毛は感染糸と呼ばれるセルロース製の細い管を作ります。菌は増殖しながらその管の中を通って、皮層細胞の中に侵入します。侵入を受けた皮層細胞は直ちに分裂を開始して、こぶ状の根粒が作られます。根粒の中の根粒菌は、通常のものとは違い、外側の厚い細胞壁をもたず、増殖力も低下しています。このような状態の根粒菌をバクテロイドといいます。
 根粒と中心柱の間は管でつながっており、中心柱から送られる光合成産物である糖をエネルギー現にして、バクテロイドは窒素ガスをアンモニウムイオンに変えて、これをグルタミン酸に変換して、中心柱に送り返します。このように根粒菌は作物から糖を貰い、作物は窒素化合物をもらいなす。

土壌伝染病菌
 作物は微生物の侵入を防ぐ防御機能をもっていますが、これを突破して作物に侵入してそこから栄養を吸収して増殖する微生物がたくさんいます。このなかに作物に害を与える病原菌がいます。

未分化寄生菌:
 防御機能の弱い苗や根端の若い部分や老衰期の根に侵入して寄生する菌を未分化寄生菌といいます。防御機能の弱いところの部位なので腐生菌と競争しながら新鮮有機物を利用して増殖するもので、ピシウム菌、リゾクトニア菌などがあります。

分化寄生菌:
 寄生が一段と進み、腐生菌との競争が弱くなり、土壌での増殖能力は低下するが、寄主範囲を特殊化して狭くしつつ、生きた根に寄生して増殖する菌を分化寄生菌といいます。フザリウム菌、バーティシリウム菌などの多くの土壌伝染性病原菌がこのタイプで、さらに分化寄生菌のうち、生きた植物の中でのみ増殖でき、寄主の死後は耐久体で生きのびる病原菌は絶対寄生菌であり、根こぶ病菌がそうである。
 植物病原菌のうち土壌に生存し、植物と土壌の接した部分から根に侵入して、病気を起す菌が土壌伝染病菌です。土壌伝染病の病気の症状から三つに大別される。
柔組織病:
 皮層などの柔らかな細胞組織を壊死させ、苗でなら苗立枯病、生育した作物では根腐病を起します。
導管病:菌が導管に侵入して水の上昇を妨げて、地上部を萎ちょうさせます。
肥大病:感染組織の細胞を異常に分裂、こぶ状に肥大させて、導管をを圧迫して水の上昇を妨げて、萎ちょうなどを起させます。

病原菌のライフサイクル
 病原性菌のライフスタイルは様々であるが、感染源のありから2通りに分類されます。一つは耐久対として寄主の死後も土壌に残れるように耐久性の体に変化させ、次の寄主が現れるまで休眠します。しかし、それまでには腐生菌の攻撃を受けたり、他の微生物の餌になったりして、大半は消滅していきます。その中で生き残った耐久体が次作の感染源になります。もう一つの耐久体を形成しない病原性の細菌は、寄主となる作物のいない間は、雑草の根圏で増殖を繰り返しながら生き残っていきます。
 それではそのような病原性菌があるのでしょうか?
青枯病菌:シュウドモナス属の細菌で、寄生性の異なる三つのレース(分化型)があります。レース1はトマト、ナス、タバコなど、レース2はバナナやヘリコニア属植物、レース3はジャガイモを病気にします。病原菌は非耐久体で雑草根圏で増殖し、地温13度以上で作物の根に侵入し、21度以上で発病、21度以上で劇症になります。侵入は根の傷口から入り、導管を伝わって地上部まで蔓延し、水の流れを阻害します。その結果、茎葉部は水分不足となり緑色のまま萎ちょうし枯れます。発病した根からは、さらに病原菌が排出され土壌に蔓延します。

軟腐病菌:
 エルビニア細菌によるもので非耐久体です。寄主作物の根圏や外葉が接触した土壌から増殖し、作物の根圏のみならず植物体表面でも増殖します。傷口があれば、そこから侵入し植物細胞の間を埋めているペクチンを分解して組織をふにゃふにゃに腐敗させます。播種から40、50日後から発病し、多湿な土壌でよく増殖します。

放線菌 :
 ジャガイモそうか病を起すストレプスミセス属の放線菌で、土壌や雑草向根圏で増殖し、感染適温は20度、生育適温は27度です。生育したジャガイモには侵入できず、若いうちに侵入して表面に溝を作り、その周囲が黒褐色のかさぶた状にコルク化します。弱酸性からアルカリ性の土壌で被害を出すので、ジャガイモの産地では土壌を酸性化しています。またジャガイモのみならず大根や人参にも発病します。酸性土壌でも類似症状がでることがありますが、これは異種の菌によるものでそうか病ではありません。

ピシウム菌:
 下等なカビの一種で、箱育苗のイネ苗立ち枯れを起します。ほかにも麦類の
褐色根腐病、こんにゃくや牛蒡などの根腐病、ホウレン草などの立ち枯れ病もおこします。伝染主は耐久体で地温が上昇して多湿になると発芽し、根に定着します。根では菌糸で増殖し、胞子のうや卵胞子をつくります。水分の多い土壌では胞子のうから多数の遊走子が放出されて、水を媒介に急速に伝播します。根のないときでも水溶性の糖を多量に含む新鮮有機物の施用直後では爆発的に増殖します。

疫病菌(フィトフトラ菌):
 下等なカビのフィトフトラ菌による病気が疫病と総称されています。野菜や果樹の根、茎(地際部)、果実、茎葉を侵し、青枯れや立ち枯れ、軟化や腐敗などの症状を起します。土壌水分の多い条件で多発蔓延し、跳ね水などで地上部にも感染します。

フザリウム菌:
 フザリウム菌には、多種類の分化型があります。分化型は多数ありますが、その中から特定の種類の作物に寄生するように特殊化しています。特定の作物を侵す分化型は別の作物を侵すことはできません。フザリウム・オキシスポルムの分化型はサツマイモやウリ類のつる割病、トマト、ホウレン草などの萎ちょう病、大根、キャベツ、イチゴなどの萎黄病、などを起します。フザリウム・オキシスポルムは根の根冠から侵入して、導管に到達します。銅管内で菌糸を伸ばすとともに分生胞子を形成して、作物体内の水の流れに乗っていたるところで定着します。このため菌糸よりも早く茎葉の導管に広がります。フザリウム・ソラニーはインゲン、エンドウなどの根腐病、ウド萎黄病、コンニャクやサトイモの乾腐病を起します。フザリウム・ソラニーは導管に侵入せずに柔組織を侵します。

バーティシウム菌:
 導管病を起すカビで、日本ではバーtィシウム・ダーリエという種が問題で、白菜の黄化病、ナス・トマト・スイカ・メロンなどの半身萎ちょう病とアルファルファバーティシウム萎ちょう病を起こします。病気の進行は緩慢で収穫時期近くになって全滅することが多い。

リゾクトニア菌:
 リゾクトニア・ソラニーに代表されているが、多種に渡るもので広範に及ぶ祝物を侵す多犯性のカビです。ソラニーは地際部や根の柔組織に侵入して、苗立枯れや根腐れを起こします。また、胞子は風で運ばれ地上部に病気が広がさせます。レタスすそ枯病やショウガ紋枯病などがあります。このほかにも根が侵される病気にテンサイや人参の根腐病、ジャガイモや牛蒡の黒あざ病などあります。

 根こぶ病:白菜、カブ、キャベツ、大根などのアブラナ科の根にこぶをを作って、導管を圧迫して送水を妨げて萎ちょうさせてしまいます。病原菌は根こぶ病菌で絶対寄生菌です。変形菌と呼ばれるカビの仲間で、カビでありながら菌糸を作りません。こぶの中身は休眠胞子が詰まっています。

土壌伝染性ウイルス:
 国内では24種のウイルスが確認されており、ウイルスは寄生細胞の代謝系を利用して自己複製をします。複製されたウイルスの殆どは生物による媒介ですが、媒介生物なしで土壌伝染するものは2種類あります。これはタバコモザイクウイルスとキュウリ緑斑モザイクウイルスの2種です。センチュウで媒介されるウイルスとしては、トマトやタバコの輪点ウイルスなど8種あります。

土壌微生物 根圏の微生物

目次を作りました。順番に見てね
土壌のしくみ
土壌微生物
根圏の周りの微生物
根の構造と働き
 作物は根から養分や水分を吸収するとともに、微生物に餌を提供しています。根を理解するためにまず、根の構造をみてみましょう。

中心柱 :
 作物の体を支える骨格で硬く、根の吸収した養分を地上部に運ぶ導管と、光合成物質を根に運ぶふるい管があります。
皮層組織:表面の表皮組織と中心柱との間が皮層組織で細胞は大きく、細胞間には比較的大きな隙間が開いています。ここではでん粉や吸収した養分を貯留し、細胞間の隙間では上部から根へ酸素を運びます。
根冠  : 
 根冠は、その後部にある生長点を保護する役割をもっており、生長点で細胞分裂が活発に行なわれ、中心柱、皮層、表皮、根冠となり根は先へ伸びていきます。根の伸長にともなって古い根冠は、そのまま根から脱落していきます。そして根冠からはムシゲルという粘性の高い多糖類が分泌され、土壌に根の貫入をスムーズにします。ムシとは粘性という意味でムシゲルと呼ばれる。ムシゲルは根冠部で最も厚く、根の側の根毛が活発に生長する部分までおおっています。
根毛  :
 根毛は一番外側の表皮が成長したもので、通常根冠には根毛はなく先端から5ミリ程度の位置から形成され始める。根毛によって根の表面積は3倍くらいまで増加します。このため水分や養分の吸収には重要な役割を果たします。

根圏
 根の周囲の水分や養分は、根の活動によってが吸収され減少します。減少した分は根から離れた場所から補給されてきますが、補給が追いつかないと養水分の欠乏地帯が生じます。特にリン酸のように土壌粒子に吸着されやすい養分は、土壌中の移動速度が遅いので施肥量が少ないと欠乏状態が長く続き、作物の生長も中断してしまいます。
一方、根冠からは細胞が脱落しムシゲルが分泌され、ムシゲルは根自体によって合成され微生物が共存するとその量は増えます。根冠よりもやや上部位でも表皮細胞が老化し死んだ細胞が剥離され脱落してきますし、根自体からも糖・アミノ酸・ビタミンなども分泌され、これらもムシゲルと一緒になります。さらに土壌の粘土鉱物や微生物菌体もムシゲルと一緒になっています。また、ムシゲルがない根冠から離れた古い根の部分ででは、老化した脱落細胞や根からの分泌物が直接土壌に放出されます。このように根からはいろんな形で有機物が放出され、有機状態では作物が光合成で同化した炭素の12〜40%が根から放出されると言われており、土壌中の微生物にとって絶好の餌場であり、根の防御機構を破れる菌にとっては、さらに根の内部は餌の空間となります。
このような養分範囲と微生物範囲の両面から根圏という。根圏とは根そのものと、根の影響のおよぶ根の周囲の土壌から成り立っています。

根の微生物の定着
 根は微生物の攻撃から身を守るため抗菌物質を保持しており、抗菌物質に耐性のない菌は根面に定着しても数日で消滅してしまいます。耐性のある非病原性のカビの場合、根面で菌糸を伸ばし2ヶ月目あたりから根の内部へ侵入をし始めます。しかし、その能力には差があり、表皮組織や皮層組織までしか侵入できないカビと、中心まで侵入できるカビとがあります。細菌はカビに比べて表皮を構成している高分子物質を分解する能力に劣り根の内部に侵入することはできません。しかし、センチュウや土壌害虫が破いた穴や2次根が形成されるときにつくられる付け根にできる穴、古くなって崩壊した表皮組織の穴などからは侵入できます。若い根には抗菌物質も多いので、生育後期から細菌の侵入が活発になってきます。

根圏の微生物
 根圏に定着する微生物の種類は非根圏土壌のものとは若干異なっています。定植後2,3ヶ月の間で細菌とカビ菌糸の量を比較すると、非根圏土壌ではカビ菌糸の重量の方が細菌よりも3、4倍多いのに対して、根圏では細菌の重量がカビ菌糸の重量と同等か多い。これは根から低分子の有機物が供給される結果、細菌の増殖速度が速くおこなわれる為である。しかしこれは連作してない作物で2ヶ月目まで、連作すると前作で集積したカビの非建研土壌での密度が高く、当初から根圏でのカビ菌糸が多い。また連作してないものであっても2,3ヶ月以上たつと、カビが根に侵入して、根からの養分を直接吸収して著しく増殖することでカビ菌糸の重量が増すことになります。

非病原性微生物の役割
 無菌状態で植物を栽培すると、有菌状態よりも根の長さ、量、分岐が多くなり根が広範に広がります。しかし、自然界では無菌状態はなく、無菌状態に病原性微生物を接種すると、ほぼ全部の固体が病気になってしまいますが、非病原性微生物を同時に接種すると病気になる固体が激減します。これは非病原性微生物と病原性微生物の間で競争が起きて、素早く増殖できる非病原性微生物が、病原性微生物を排除することで、病気の抑制効果を発揮しています。病原性微生物のレベルが高くなると非病原性微生物でも病気を抑えることができなくなります。

根圏でのpH
 根圏では根によって養分・水・酸素が吸収され、有機物や二酸化炭素が放出され、根に集積した微生物によって物質代謝が営まれており、この結果として根圏の環境は非根圏とは異なっています。その一つとして水素イオン濃度(pH)があります。
 根は自ら有機酸を分泌していますが、その量は作物によって異なります。分泌量の多い作物には大豆があり、分泌量の少ないものにはレタス、カボチャ、シソ、小麦などがあり、その中間としてキャベツ、ホウレン草、白菜、ナス、胡瓜、トマト、とうもろこしなどがあります。有機酸の分泌量の多い作物ほど、根圏のpHが低く酸性を示しています。
 根圏のpHは施肥いよっても変わりアンモニア態肥料(硫安)と硝酸態肥料(硝酸カルシウム)を施した場合では、アンモニア態肥料では酸性へ、硝酸態肥料ではアルカリ性へと向き、場合によってはpHで1以上の差がつく場合があります。pHが1違うと水素イオン濃度は10倍違うことになり、微生物の活動にも大きく影響を与えることになり、病原性微生物に対しても病気の出方に変化がでてくることになります。酸性土壌で猛威をふるう病原菌、胡瓜・メロン・スイカのつる割病、トマト・牛蒡の萎ちょう病などのフザリウム病、リゾクトニア病や菌核病ではアンモニア態肥料で病気が激化し、硝酸態肥料では軽減されます。アルカリ性土壌で猛威をふるうコムギ立枯病、ジャガイモそうか病、タバコ黒根病などでは硝酸態肥料では病気は激化し、アンモニア態肥料で軽減されます。

土壌微生物9  

目次を作りました。順番に見てね

土壌のしくみ
土壌微生物
新鮮有機物がもたらす三つの害
1、ピシウム菌による苗立枯れ
   新鮮有機物の施用後、10日以内で急増し、幼根に侵入して根を壊死させ、苗立枯れを起こします。通常は3週間以内で爆発的な増殖は完了するので、3週間経過してからの播種をすればピシウムの害は回避できます。
2、有害物質の生成
   成熟した植物体は有害成分を持っており、植物体の中では他成分と結合して無毒化されているが、腐植の段階では結合が切られ有害化します。代表的なものはフェノール性酸でベンゼン環をもった低分子物質です。新鮮有機物の分解過程で生じたフェノール性酸は、多くの菌によって分解され消失されますが、蓄積は新鮮有機物の周りに限定され、その害は新鮮有機物と根の接触部分であらわれます。症状は根が褐色になって生長しなくなります。施用後40日経過すると有害物質は分解され問題はなくなります。

3、窒素飢餓
   C/N比の高い有機物を施用すれば窒素飢餓になります。(前述済み)
  
堆肥化の目的(微生物からみた)
 堆肥化することで上記三つの新鮮有機物の障害を少なくすることが目的とされる。
新鮮有機物を堆積した場合の分解過程は、水溶性成分(単糖類やアミノ酸)  セミロース・ヘミセルロース   リグニンの順で行なわれます。これは土壌中でも同じように行なわれます。但し土壌中では有機物の分解過程で温度の上昇はそれほど見られません。発熱は、微生物が有機物を餌としてエネルギーをATPに蓄積し、そのATPを用いて代謝や運動を営む際に、ATPが分解してかなりの部分が熱エネルギーとして逃げることで起こります。堆肥化では狭い体積のなかに活動が限定され、大量の餌を多量の微生物が一斉に分解をし始める為に一気に温度が上昇します。土壌でも実際は発熱しているのですが、土壌に対して発熱量が小さいので、温度の上昇は感じられません。また、堆積による発熱で病原菌や雑種子は死滅します。堆積物の外側と中心部では大きな温度差があり、温度分布に応じた菌が同時に活動しています。このため分解のむらをなくして、酸素を補給するために切り返しを行ないます。

有機物の連用
 稲わらの堆肥を施用したとき、最初の1年間で放出される窒素は、堆肥に含まれる窒素の20%にしかすぎない。残り80%の窒素はそのまま堆肥に残りたり、菌体に保持されたままになっている。堆肥の連用を毎年続けていくと、5年目には施用した堆肥中の窒素の40%、10年目には50%、20年目には70%、50年目には90%が無機態として放出される。これは施用後に有機態として残った窒素の一部が翌年、さらに翌々年と送れて無機化されて、その年に施用された堆肥から無機化されてくる窒素に加算されるので、堆肥の連用による窒素の無機化量の変化を考慮した堆肥の投入を行なわなければなりません。
試験データーによると「堆肥を毎年一定量連用していく場合、はじめのうちは堆肥からの窒素の無機化量が少なく、化学肥料を上積みしたぶんだけ収量も向上します。過度の堆肥を連用し続けると7年目以降ぐらいから窒素の無機化量が多くなりすぎて、倒伏し、収量は化学肥料のみの場合と等しいか、それ以下にもなりえます。長期的に土壌からの窒素供給量を高めて、生産を高位かつ安定に保つためには、10アール当たり堆肥1,2tが適量であり、不足する分を化学肥料で補うのがよい。」となっています。

  堆肥施用における土壌窒素の無機化

有機物のリン酸効果
 堆肥に含まれるリン酸は窒素の約半分で、きゅう肥では窒素と同量かそれ以上です。平均的な堆肥1tには2kg、牛ふんきゅう肥には7kgのリン酸が含まれていると言われています。堆きゅう肥中のリン酸の利用率は10〜20%で、化学肥料によるリン酸の利用率は5〜15%となっている。これはリン酸が堆きゅう肥に保持されているので、土壌に直接触れるのが少ないので難容化しにくく、根が直接堆きゅう肥に侵入して無機化されるリンを直接吸収されるためと考えられています。土壌中でリン酸が難容化する理由は、リン酸がカルシウム、鉄、アルミニウムなどと結合している為で、特に黒ボク土には活性のアルミニウムが多いので難容化しやすい。
 リン容解菌にはクエン酸、乳酸などの有機酸を分泌する細菌やカビなどで、土壌に広く分布している平凡な菌です。リン容解菌は有機物を餌にして増殖する際に、有機酸を多く分泌します。この有機酸がリンと結合しているアルミなどの物質と結合して、リン酸を遊離させます。遊離されたリン酸は再び難容化する前に他の微生物に吸収されて菌体に取組まれます。菌体の死滅によって菌体から無機態として放出され作物に利用されます。

土壌微生物8 窒素の無機化と有機化

目次を作りました。順番に見てね

土壌のしくみ
土壌微生物8
窒素の無機化と有機化
 窒素は、タンパク質や核酸などの形で微生物の細胞の中に存在します。アミノ酸は2〜11個の炭素に1〜4個の窒素が結合したものです。このようなアミノ酸の分子は小さく微生物でも容易に吸収できます。しかしタンパク質は数百のアミノ酸分子が結合して、大きな分子として存在し、核酸はそれ自体が大きな分子として存在します。この為、微生物は一旦細胞外酵素で分解して小さくしてから吸収します。微生物はエネルギーを得るために吸収したアミノ酸の窒素をアンモニウムと炭素に切り離し、炭素部分からエネルギーを獲得して、炭素を二酸化炭素として放出します。

 100gの有機態炭素を餌としたときの、炭素の使用
表題カビ好気性細菌嫌気性細菌
エネルギー変換50〜70%90〜95%95〜98%
細胞成分合成30〜50%5〜10%2〜5%
土壌微生物の細胞成分は平均すると、炭素1gに対して窒素0.15gの割合で構成されています。
このことから計算して、有機炭素100gに対して細胞成分の合成に必要な窒素は、
表題カビ好気性細菌嫌気性細菌
必要な窒素量4.7〜7.5g0.75〜1.5g0.3〜0.75g

 窒素含有率の高い有機物では、窒素が過剰に余まってアンモニウムとして体外に放出します。これを「窒素の無機化」といいます。また、でん粉やセルロースなどの窒素をまったく含まない物質を餌としたときには、土壌に存在しているアンモニウムなどの無機態窒素を吸収して、細胞成分を合成します。これを「窒素の有機化」といいます。
 稲わらでは、炭素に富、窒素に乏しいので、稲わら1tで約7kgの無機態窒素が有機化されます。

菌体の養分蓄積
 土壌微生物の菌体を構成する元素の割合は、菌体の水分80%を除いた乾燥体で、菌体中の炭素100gに対して、窒素15g、リン11.6g、カリウム9.8g、カルシウム1.4gの割合で存在しています。10aの畑には生菌体で約700kg、乾燥体で約140kgが存在する。この乾燥体の50%は炭素なので、上記の菌体の成分割合から換算すると、炭素70kg、窒素11kg、リン8kg、カリ7kg、カルシウム1kgが10aの畑に存在することになります。また通常作物の施肥量はN10kg、P4.4kg、K8.3kgなので、10aの畑に存在する菌体の養分は施肥量に匹敵し、植物の養分の供給源として優れていることになります。

菌体の養分放出
 菌体が飢餓状態になると、体内にある貯蔵物質を使って基礎代謝に必要なエネルギーを補給します。貯蔵物質がなくなると、当面必要のない細胞成分を利用して生命維持に必要なエネルギーと成分をつくりださなければなりません。このように飢餓状態で行なう生命維持を「維持代謝」といいます。維持代謝の過程でエネルギー獲得の為に、二酸化炭素が放出され、少量の窒素やリン酸も放出されます。菌体は死滅すると、自ら分解していきます。細胞壁の内側の成分は、低分子有機成分や無機成分に分解され、細胞外へと出て行き、細胞壁は難分解性なので、土壌に存在する難分解性土壌有機物に組み込まれていきます。
 細胞壁の外へ放出された成分は、ほかの菌体に利用されますが窒素やリン酸などは過剰となるので、再度細胞外へと放出され、他の微生物や植物に利用されます。

地力窒素
 作物を生育するときに、生育期間に吸収する窒素量(10kg/10a)を施肥するが、肥料から直接作物に吸収される窒素は4kg程度で、残りは土壌で無機化されて、その一部を作物は吸収します。土壌で無機化された窒素を総称して「地力窒素」と呼んでいます
土壌の乾燥、すりつぶし、石灰施用などにより地力窒素の放出が促進されることが知られていますが、特に有効なのがくん蒸剤による土壌消毒で、消毒により菌体の大部分が死滅し、生き残った菌により無機化がおこなわれます。他にも畑の土をからからに乾燥させて水を加えると、同じように地力窒素は向上します。これは「乾土効果」として古くから使われてきました。同じ効果では水田の方が効果が高いです。こうした土壌管理による地力窒素の放出は通常3〜4週間しか持続しません。





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