小川 吉雄 (2000) 地下水の硝酸汚染と農法転換

  • 小川 吉雄, 2000: 地下水の硝酸汚染と農法転換 — 流出機構の解析と窒素循環の再生 (自然と科学技術シリーズ) 農文協, 200 pp. ISBN 4-540-99216-3.

産業革命以後の人間活動は地球環境を大きく改変している。2009年に出た、いわゆるplanetary boundariesの議論(Rockströmほか, 2009a,b)は、さまざまな側面を大まかにまとめたものだが、それによると窒素循環は、生物多様性の損失とならんで、改変の度合いを縮小しなければ人類の生存もあやういと評価された側面だ。

食料生産の必要性から、農地には窒素肥料が与えられている。それが地下水の硝酸汚染、湖や沿岸海域の富栄養化、大気中への温室効果気体NO2の排出などを引き起こしている。窒素肥料は大気中の窒素から化学合成されておりエネルギー資源として化石燃料が消費されている。これを持続可能に変えていくためには、施肥量を適正化するとともに、食物からの窒素をリサイクルすることが必要なはずだ。

そういう研究はすでにあるはずだと思ったがわたしの知識が乏しいので、非常勤講師としてかよっていた東京農工大学農学部の図書館で本をさがして数冊借りて読んだ。

その1冊めがこの本だ。著者は2000年当時、茨城県農業総合センター首席専門技術員。本の章の構成は次のようになっている。

はじめに
1. 農業と地下水の硝酸汚染
2. 畑作地帯の地下水水質と窒素流出量
3. 畑における肥料成分の動態と収支
4. 畑における脱窒の可能性を探る
5. 地形連鎖・土地利用連鎖における水田の役割
6. 水田の窒素浄化容量
7. 持続的農業生産に向けての農法転換
おわりに -循環と共生-

茨城県の農業試験場で、畑と水田の両方について、水路や井戸の水の成分を分析するなどの方法で、窒素の収支がモニターされた。それにもとづいて、何を栽培するときにはどのような種類の肥料をどのくらい入れたらよいのかの指針はだいたいできたように思われる(本書の情報だけでじゅうぶんではないが)。この知識が普及すれば、窒素肥料のむだが避けられ、地力を保ちながら農業生産ができるだろうと思う。しかし、この知識は茨城県内でさえあまり普及したようには思われない。(これは研究の前線から産業の現場に知識が伝わる時間遅れにすぎないかもしれないが。) さらに、アジアの多くの国で、このような知識を、各地の土壌・気候の事情に合わせて修正しながら広めていく仕事が近い将来に重要なのだと思う。

本書では、窒素過剰のもたらす環境問題として主に論じられているのは地下水の硝酸汚染(第1章)だ。ヒト(とくに乳児)、ウシなどに致命的な影響をおよぼすことがあるが、これは硝酸塩そのものの急性毒性ではなく、ある条件のもとで胃の中で亜硝酸塩に還元されて血液中に取り込まれ、ヘモグロビンと結合してメトヘモグロビンとなり、体内に酸素を運ぶ能力を低下させるという問題だ。また硝酸塩はアミンと反応して発ガン性のあるニトロソアミンが生じるという問題も指摘している。

第7章「持続的農業生産に向けての農法転換」では、「低投入・環境保全型農業」が提唱されている。その要点は(節の表題から書き抜くと)「有機物還元による物質循環の再生と土づくり」「作物の吸肥特性に基づいた施肥管理」「輪作体系の確立」だ。

ここで、「有機物」にはさまざまな植物・動物由来の物質を含めているが、「有機物は種類により土壌中での分解が異なる」。とくに次の知識が重要だと思った。窒素の減少(放出)の速さは、炭素と窒素の比と、リグニン含量とに左右される。C/N比が10より小さい場合は炭素よりも窒素の減少率が多い。有機物の分解(炭素の減少)速度は、リグニン含量が多いと遅くなる。

文献

  • Johan Rockström et al., 2009a: A safe operating space for humanity. Nature, 461:472-475.
  • Johan Rockström et al., 2009b: Planetary boundaries: Exploring the safe operating space for humanity. Ecology and Society, 14(2):32. http://www.ecologyandsociety.org/vol14/iss2/art32/

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