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家畜糞堆肥による土作りは、土壌の硝酸態窒素濃度を高め、作物の生育に悪影響を与える。高濃度の硝酸態窒素は根の成長を阻害し、土壌のヒビ割れを引き起こし、根へのガス障害も発生しやすい。結果として、作物は亜鉛などの微量要素を吸収できず、硝酸イオン濃度が高い葉を形成する。このような野菜は栄養価が低く、健康効果は期待できないばかりか、高濃度の硝酸イオンと不足する抗酸化物質により、健康を害する可能性もある。葉のビタミンCが硝酸イオンの影響を相殺するという意見もあるが、酸化ストレスの高い環境ではビタミンCも期待できない。適切な施肥設計で硝酸イオン濃度を抑制し、健康的な野菜を育てることが重要である。
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硝酸イオンを過剰に含む野菜は、人体への影響が懸念される。硝酸イオンは唾液中で亜硝酸イオンに変換され、これが体内でアミンと反応しニトロソ化合物を生成する。ニトロソ化合物の一部は発がん性を持つ。アミンはアミノ酸から生成され、タンパク質摂取により体内に存在する。胃の低pH環境がニトロソ化合物生成を促進する。硝酸イオン過剰摂取によるニトロソ化合物増加量は不明だが、リスク軽減のため葉色の薄い野菜を選ぶのが望ましい。これは栽培者の利益にも繋がり、社会全体の健康増進に貢献する。
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硝酸イオンの過剰摂取は健康に悪影響を与える可能性があります。植物は光合成にマンガンを必要とし、マンガン不足になると硝酸イオンが葉に蓄積されます。人間がこれを摂取すると、体内で硝酸イオンが亜硝酸イオンに変換され、さらに胃酸と反応して一酸化窒素が生成されます。一酸化窒素は少量であれば血管拡張作用など有益ですが、過剰になると炎症悪化や発がん性も示します。したがって、硝酸イオンを多く含む野菜の摂取は控えるべきです。タンパク質が豊富で硝酸イオンが少ない野菜を選ぶことで、必要な一酸化窒素は摂取できます。
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野菜の硝酸イオン濃度が高いと、体内でニトロソ化合物という発がん性物質に変換される可能性がある。日本では、特に葉物野菜の硝酸イオン濃度が高い傾向にある。これは、過剰な肥料施用や吸収によるものである。家畜糞堆肥は、熟成するほど硝酸イオン濃度が上昇する。そのため、過剰施用が日本各地の畑で問題となっている。ベテラン農家の場合、一時的に栽培が順調に見えるため、牛糞の使用を推奨することが多いが、その影響で硝酸イオンが蓄積され、植物のストレス耐性が低下する可能性がある。したがって、野菜の硝酸イオン濃度は低い方が望ましいとされる。その実現には、肥料の適切な施用や、家畜糞堆肥の過剰施用を避けることが重要である。
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森林生態系の窒素・リン酸循環に着目し、家畜糞堆肥の散布が森林生産性に与える影響について考察している。窒素は森林生産性の制御要因であり、堆肥は窒素供給源となり得る。しかし、落葉分解における白色腐朽菌とトリコデルマの競合への影響や、土壌養分が急に豊かになった場合の樹木への影響は不明である。記事では、落葉の分解遅延による断熱効果の可能性にも触れつつ、堆肥散布のメリット・デメリットを比較検討し、最終的な判断は保留している。
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葉の色が濃い野菜は硝酸態窒素濃度が高く、秀品率が低下する。牛糞堆肥中心から植物性堆肥に変えることで、ミズナの葉の色は薄くなり、秀品率は向上した。硝酸態窒素は植物体内でアミノ酸合成に利用されるが、その過程はフィレドキシンを必要とし、光合成と関連する。硝酸態窒素過多はビタミンC合成を阻害し、光合成効率を低下させる。また、発根量が減り、他の栄養素吸収も阻害される。結果として、病害抵抗性も低下する。葉の色は植物の健康状態を示す重要な指標であり、硝酸態窒素過多による弊害を避けるため、植物性堆肥の利用が推奨される。
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牛糞堆肥による土作りは、一見効果があるように見えても問題が多い。牛糞は肥料成分が多いため、過剰施肥やマンガン欠乏を引き起こし、長期的に見て収量や品質の低下につながる。他人の助言を鵜呑みにせず、その人の栽培実績や、より高い品質を目指す視点があるかを見極めることが重要。例え牛糞堆肥で収量が増えても、それは潜在能力の一部しか発揮できていない可能性がある。真に質の高い野菜を作るには、土壌や植物のメカニズムを理解し、適切な栽培方法を選択する必要がある。農薬回数が増えるなど、問題が生じた際に外的要因のせいにせず、根本原因を探ることが重要である。
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作物のストレス軽減は、収量や品質向上に繋がる重要な要素である。葉面散布によるアミノ酸や微量要素の供給は、葉の艶や病害虫耐性を向上させ、トウ立ちを遅らせる効果がある。これは、植物がストレスを感じにくい健全な生育環境を肥料で整えることで実現できる。トウ立ちの遅延は、収穫期間の延長や栄養価の高い状態の維持に貢献する。植物のストレス理解には、プロリン合成、光合成、病害虫、発根、アミノ酸・タンパク質の役割を学ぶことが重要となる。土壌環境の改善や適切な水管理もストレス軽減に不可欠で、鉱物の風化による土壌改良やスプリンクラーによる水管理、マルチ栽培による土壌保護が有効な手段となる。
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植物の成長促進における枯草菌の役割に着目し、みすず書房「これからの微生物学」の記述を基に考察。枯草菌は植物ホルモンのオーキシンやブタンジオールを産生し、成長を促進する。また、納豆菌（枯草菌の一種）はフィチン酸分解酵素を分泌し、有機態リン酸を分解できる。このことから、家畜糞堆肥施用土壌で腐植主体に変えるとリン酸値が上昇する現象は、枯草菌による有機態リン酸の分解・可給化が要因だと推測される。この作用は、リン酸施肥量削減の可能性を示唆する。
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未熟な鶏糞に含まれる尿酸は強力な抗酸化作用を持つ。これは活性酸素であるヒドロキシラジカルを除去する働きがある。しかし、活性酸素は成長にも必要なため、過剰な抗酸化作用はフェントン反応による土壌消毒などの効果を阻害する可能性がある。つまり、未熟鶏糞の施用は、土壌中の活性酸素のバランスを崩し、意図しない悪影響を与えるかもしれない。活性酸素の適切な量は状況によって異なり、自然のバランスを尊重することが重要である。
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鶏糞堆肥の多用は、高EC、高石灰、高リン酸を引き起こし、植物のミネラル吸収を阻害する。特に高石灰は鉄の吸収を妨げ、光合成の質を低下させる。石灰質土壌では、イネ科植物は鉄不足に対抗するため、植物シデロフォアを分泌して鉄を吸収するストラテジーⅡ型を持つ。鶏糞堆肥とイネ科緑肥の組み合わせは、緑肥が土壌中の鉄を有効化し貯蔵することで、鶏糞堆肥のデメリットを補う有効な手段となる可能性がある。つまり、イネ科緑肥は過剰な石灰による鉄欠乏を防ぎ、健全な生育を促進する役割を果たす。
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微細藻類は飼料、燃料、健康食品など様々な可能性を秘めている。特に注目すべきは、鶏糞を利用したニゴロブナの養殖事例。鶏糞を水槽に入れると微細藻類が増殖し、それをワムシ、ミジンコが捕食、最終的にニゴロブナの餌となる。この循環は、家畜糞処理と二酸化炭素削減に貢献する可能性を秘めている。微細藻類の増殖サイクルを工業的に確立できれば、持続可能な資源循環システムの構築に繋がる。
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植物は細胞壁の強化にカルシウムを利用するが、イネ科植物はカルシウム含量が低い。これは、ケイ素を利用して強度を確保しているためと考えられる。細胞壁はセルロース、ヘミセルロース、ペクチン、リグニンで構成され、ペクチン中のホモガラクツロナンはカルシウムイオンと結合しゲル化することで、繊維同士を繋ぎ強度を高める。しかし、イネ科植物はケイ素を吸収し、細胞壁に沈着させることで強度を高めているため、カルシウムへの依存度が低い。この特性は、カルシウム過剰土壌で緑肥として利用する際に有利となる。
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日本の畜産は、狭い国土に多くの家畜を飼育しているため、糞尿処理が大きな問題となっている。土壌は比較的肥沃なため肥料には困っていないが、飼料は輸入に頼っている。結果、家畜糞堆肥の量は畑の受け入れ可能量を大幅に超え、過剰な窒素は土壌を酸性化させる。美味しい国産牛乳を飲み続けるには、消費者も処理コスト負担の覚悟が必要だ。窒素肥料は麻薬のようなもので、家畜糞堆肥はその安価な代替として使われ、土壌にパワーを与えるが、それは麻薬的な効果と言える。
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京都農販は、京都市肥料講習会で農家・職員向けに肥料の勉強会を実施しました。昨年は堆肥の土作りについて、今年はアミノ酸肥料を中心とした基肥設計と予防対策について講演しました。秀品率向上のため、基肥設計で丈夫な株を作り、酸素供給剤とアミノ酸肥料で病原菌抑制と免疫向上を図る手法を解説。農薬防除の回数を減らすための施肥設計の見直し、酸素供給剤の効果、葉物野菜の甘味向上など関連情報も紹介しました。
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植物ホルモン、サイトカイニンはシュートの発生を促進し、根の周辺に窒素系の塩が多いと発根が抑制される。これは、植物が栄養豊富な環境ではシュート形成を優先するためと考えられる。 農業において初期生育の発根は追肥の効果に影響するため、発根抑制は問題となる。慣行農法のNPK計算中心の施肥設計は、水溶性の栄養塩過多になりやすく発根を阻害する可能性がある。牛糞堆肥は塩類集積を引き起こし、特に熟成が進むと硝酸態窒素が増加するため、発根抑制のリスクを高める。 結局、NPK計算に基づく施肥設計は見直しが必要であり、牛糞堆肥の利用は再考を促す。
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有機態窒素とは、肥料中の炭素(C)と窒素(N)を含む有機化合物、主にタンパク質、ペプチド、アミノ酸です。植物は窒素を無機態で吸収すると考えられていたため、有機態窒素は土壌中で無機化される過程でゆっくりと肥効を発揮するとされていました。家畜糞堆肥にも、未消化の飼料や微生物の死骸などに由来するタンパク質が含まれるため、有機態窒素を含んでいます。
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関東中心に牛糞堆肥が良いとされる理由を、土壌の特性から考察した記事です。関東に多い黒ボク土は、アルミニウムイオンが溶脱しやすく根の伸長を阻害する一方、アロフェンによるAECで硝酸イオンなどを吸着します。牛糞堆肥はリン酸がアルミニウムを無害化し、硝酸塩もAECが吸着するため、黒ボク土の欠点を補う効果があります。また、牛糞堆肥の腐植はアロフェンと結合し土壌に残ります。つまり、黒ボク土と牛糞堆肥は互いの短所を打ち消し、長所を引き立て合う関係です。この相乗効果は北海道東部、東北東部、関東一帯、九州中南部といった黒ボク土地域で有効ですが、他の地域では牛糞堆肥の負の側面が目立ち、特にハウス栽培で顕著になります。加えて、牛糞堆肥は窒素肥料代替として減肥率向上にも貢献します。
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京都市農業青年クラブ主催の肥料講習会で、京都農販技術顧問として土壌分析や肥料のメリット・デメリットについて講演しました。特に家畜糞堆肥の注意点として、鶏糞堆肥に含まれる炭酸石灰によるカルシウム過剰、牛糞堆肥の窒素肥料としての側面が強い点を挙げ、思わぬ落とし穴になりうることを説明しました。安価な窒素源として利用する場合、土壌への影響を理解した上で使用することが重要です。肥料のメリット・デメリットを理解し、労力削減と収量向上に役立ててほしいと考えています。詳細は京都農販日誌の記事をご覧ください。関連として、施肥設計見直しによる農薬防除回数削減、畜産と栽培における糞詰り問題についても触れています。
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ヒマワリは土壌のリン酸吸収力を高める緑肥として有効です。リン酸を吸収したヒマワリを土にすき込むことで、土壌のリン酸過剰状態を改善できます。特に家畜糞堆肥の使用でリン酸値が高くなった土壌で有効です。ヒマワリは大きな根を張り、土壌深くのリン酸も吸収します。地上部はカリウムを多く含み、すき込みによりカリウムも土壌に供給できます。リン酸過剰でカリウム不足になりやすい土壌で、ヒマワリはバランスを整える効果を発揮します。ただし、ヒマワリは土壌の水分を多く吸収するため、乾燥に注意が必要です。
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日本の栽培と畜産は肥料飼料を海外に依存している。食品残渣由来の有機肥料ですら、海外工場産のため輸入品。化学肥料も輸入燃料使用。飼料もトウモロコシ主体で輸入頼み。特に鶏は消化効率が悪く、鶏糞堆肥は実質輸入資源の塊。だからこそ、貴重な海外資源を日本で有効活用すべき。イネ科緑肥と組み合わせ、土壌へ確実に固定し、地下水汚染を防ぐことが重要。これが真の意味でのいいとこ取りであり、持続可能な農業への道。
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家畜糞堆肥は、土壌改良に有効な成分を含む一方で、過剰な硝酸態窒素や石灰、有機態リン酸の蓄積による問題も引き起こす。これを解決する手段として、イネ科緑肥の活用が有効である。イネ科緑肥は、これらの過剰成分を吸収し、土壌への悪影響を抑える。また、緑肥の生育状況から次作に必要な肥料を判断できる利点もある。耕作放棄地に家畜糞堆肥と緑肥を用いることで、新規就農者の初期費用を抑えつつ、安定した収量と品質を確保できる可能性がある。研修生への暖簾分けのような形で畑を提供する仕組みが確立されれば、耕作放棄地の減少、家畜糞処理の効率化、新規就農者の独立支援に繋がる。実際に、鶏糞堆肥とエンバクを用いたカボチャ栽培で無肥料・無農薬ながら高い秀品率を達成した事例も紹介されている。
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畜産における糞尿処理は大きな課題であり、発酵処理には費用と場所が必要となる。養鶏農家を例に挙げると、1ヶ月の糞尿処理費用は100万円に達する可能性がある。発酵処理により体積は1/3に減少するが、それでも保管場所の確保や施設維持費は負担となる。理想的には一次発酵後の未熟な堆肥を全て引き取ってくれる栽培者がいれば良いが、現実的には難しい。栽培者にとっては未熟な堆肥は品質が悪いため、二次〜四次発酵まで行う必要がある。しかし、畜産農家は費用負担を軽減するため、未熟な堆肥であっても土作りに大量に使用することを推奨する。しかし、自然界では動物の糞が土壌に大量に存在することは稀であり、過剰な家畜糞堆肥の使用は土壌環境を悪化させ、農薬の使用量増加につながる。解決策として、熟練した栽培者は家畜糞を適切に活用することで秀品率を向上させている。この技術は畜産だけでなく、栽培側にとっても有益となる。また、糞尿処理は発酵だけでなく乾燥処理も選択肢の一つである。
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畜産における家畜糞尿の処理は、家畜排せつ物法により義務付けられており、畜産農家にとって大きな負担となっている。処理施設の建設・維持、発酵に伴う硝石蓄積への対策、処分費用など、コストがかさむ一方で収益には繋がらない。この負担は廃業に繋がる可能性もあり、畜産業のみならず、肥料として家畜糞を利用する栽培側にも影響を及ぼす。特に、品質低下という形で米作への影響が出始めており、規模拡大を目指すアグリビジネスへの影響も懸念される。
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養鶏農家からの鶏糞堆肥の成分分析値のばらつきに関する質問に対し、C/N比を熟成度の指標として使い分ける方法を解説。C/N比が低い②はアンモニア態窒素が多く速効性があり稲作向け、C/N比が高い①③は畑作向けと判断できる。また、熟成が進むとリン酸値が減少する傾向がある。鶏糞中のリン酸は、餌由来の有機態リン酸とリン酸カルシウムで、熟成中に分解される。鶏糞使用時は、含まれる炭酸カルシウムとリン酸カルシウムによるカルシウム過多に注意し、石灰の使用は控えるべきである。成分を理解せず土作りに使用するのは避けるべき。
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堆肥の悪臭、特にアンモニア臭を鉄で消臭する方法について解説しています。アンモニアは鉄イオンと反応し、アンミン錯塩という錯体を形成、沈殿することで揮発を防ぎます。記事では二価鉄の使用が前提となっていますが、堆肥中の酸化還元反応により三価鉄も生成されるため、どちらにしろアンモニアを捕捉すると考えられます。つまり、鉄を加えることでアンモニアが堆肥内に封じ込められ、悪臭を抑制できるということです。
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有機配合肥料で窒素成分（N）が高い値を示すことがあり、疑問視する声がある。油粕などの有機肥料はNが7程度、皮粉でも12程度だからだ。しかし、鶏糞に着目すると話は変わる。鶏糞には尿酸が含まれ、分解過程で尿素となる。尿素肥料はNが46%と非常に高い。鶏の生糞を分離して尿酸部分を肥料化すれば、N含有量の高い有機肥料が得られる。これを配合肥料の1/4混ぜれば、全体のNは11%を超える。つまり、高N値の有機配合肥料は理論上可能である。ただし、それは実質的に尿素肥料に近いもので、有機肥料を使う本来の意義からは外れる可能性がある。
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鶏糞中のフィチン酸はリン酸源だが、強固なキレート作用でミネラル吸収を阻害する。これを解決するのがフィターゼ酵素で、フィチン酸からリン酸を切り離し、ミネラルを解放する。土壌中のアオカビがフィターゼを産生するため、鶏糞施用時にアオカビ増殖資材を併用すれば、フィチン酸問題の軽減が期待できる。アオカビ増殖を促す資材の選定が今後の課題となる。
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鶏糞のリン酸に着目した記事。鶏の餌にはフィターゼが配合されている。これは、餌に含まれるフィチン酸を分解するためだ。フィチン酸は植物の種子に含まれるリンの貯蔵形態だが、強いキレート作用を持つため、リン酸以外のミネラルとも結合し、それらの吸収を阻害する。結果、リン酸自身も吸収されず、栄養が未消化のまま排泄される。この問題に対し、フィターゼがどう作用するかは次回解説される。
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完熟発酵鶏糞は火薬臭がすると言われるが、これは火薬の成分である硝酸カリウム（硝石）が含まれるため。硝石は酸化剤として働き、飼料由来のカリウムと反応して生成されると考えられる。ただし、鶏糞全体が硝石ではなく、腐植や炭酸塩なども含まれる。発酵は一次から四次まであり、一次で尿酸がアンモニアに分解、二次〜三次で硝化と糞の分解、四次で熟成する。市販の鶏糞肥料は二次発酵終了時点で販売されることが多く、アンモニア濃度が高い場合があるので、購入時には出所や発酵段階を確認することが重要。
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二次発酵では鶏糞の冷却が行われ、特筆すべき反応は無い。三次発酵の焦点は残存アンモニアの処理。一次発酵で尿酸からアンモニアに変換されたものの、気化しきらなかったアンモニアが刺激臭の原因となるため、ミネラル欠乏を防ぐ目的で硝化細菌による酸化が必要となる。硝化細菌は1ヶ月かけてアンモニアを酸化させるため、二次・三次発酵では頻繁な切り返しは不要。土着菌である硝化細菌の活性化を促進するために、生育の良い畑の土を混ぜ込むのも有効。硝化作用以外にも反応は起こるが、詳細は後述。
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鶏糞の発酵過程における一次発酵は、尿酸の分解に焦点を当てています。緑膿菌が尿酸を分解し、尿素を経てアンモニアへと変化させます。この過程は好気的であり、水分と酸素を多く必要とするため、スプリンクラーとロータリーを用いて水分と酸素を供給します。分解に伴う発酵熱により60℃以上の高温になり、アンモニアの生成によりpHも上昇します。結果として、白い尿酸は消失し、鶏糞の体積は半分以下になります。この一次発酵は約1週間で完了します。
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未発酵の鶏糞は、約7割が尿酸、残り3割が未消化の飼料成分（トウモロコシ、魚粉など）と炭酸カルシウム、リン酸カルシウムで構成される。尿酸は化学肥料の尿素と類似しており、未発酵鶏糞は化学肥料のような速効性を持つ。鶏の餌にはトウモロコシや魚粉が含まれ、腐植の成分と類似している。また、骨や卵殻強化のために添加される炭酸カルシウムとリン酸カルシウムは、土壌の緩衝性に寄与する。つまり、未発酵鶏糞は化学肥料的な効き目に加えて土壌改良効果も期待できる。乾燥鶏糞とほぼ同質だが、乾燥により消毒されていると考えられる。
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ホームセンターで売られている牛糞堆肥、鶏糞堆肥（火力、乾燥、発酵）の違いは説明不足で分かりにくい。特に鶏糞堆肥は、発酵の有無で見た目が大きく変わる。発酵していないものは白っぽく、発酵したものは黒く土のよう。発酵処理は肥効に大きく影響するが、必ずしも発酵鶏糞が優れているわけではない。成分構成によっては、未発酵鶏糞の方が適している場合もある。それぞれの成分や用途については、次回の記事で解説する。