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3.下水汚泥由来肥料の利用促進連絡会

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(社)日本下水道協会では、平成22年度に複数の緑 農地利用に関する連絡会を統合し、下水汚泥由来肥料 の利用促進連絡会を設置しました。下水汚泥由来肥料 の利用促進のためには、農業や緑地関係者の理解やア ドバイスが必要なことから、委員の約半数は、農業系 の研究機関等の関係者であり、下水道関係者と農業関 係者が意見交換できる場としても貴重であると考えて います。本連絡会では、主に下水汚泥由来肥料や他の 有機質堆肥の施用試験を継続実施しており、下水汚泥 由来肥料の優れた特徴を化学的に説明するための貴重 な知見が得られています。

(1)下水汚泥由来肥料等の施用試験の目的の変遷

(社)日本下水道協会では、下水汚泥由来肥料の利 用促進連絡会にご参画いただいている、(財)日本土 壌協会の協力により、平成16年度から、下水汚泥由来 肥料をはじめとした有機質堆肥を使用した各種施用試 験を継続実施しています。平成16年~20年度までは、

下水汚泥由来肥料の利用量拡大を目指し、より高品質 な製品の製造と施用調査を目的としました。表−2に 示すように、下水汚泥由来肥料は、窒素やりんが豊富 な反面、カリウムが少ないという特徴があります。し たがって、牛糞や生ごみなどとの融合コンポストを試 験製造し、その効果を施用試験により検証しようと試 みました。

しかしながら、対象作物によって施用効果が変化す ること、降雨状況により結果が変化することなどか ら、コンポストから土壌、さらに作物中へ、どのよう に栄養素(主に窒素分)が移行するのか、整理された 知見が必要と考えました。

これを受けて、平成21年度以降は、各種有機質資材 の窒素化合物画分と肥効との関係について、複数の作 物で調査を開始し、現在も継続しています。

(2)窒素化合物の粗分画法による各種コンポストの形 態別組成と作物収量について2)

ここでは、主に平成21~22年度に実施した調査内容 について報告します。

① タンパク態窒素の分析方法と分析結果

堆肥に含まれるタンパク態窒素の形態分析は、

図−2のように、リン酸緩衝液、80%エタノールに よる抽出およびケルダール分解により図中のA~F の値を出し、非タンパク態窒素(A)、可溶性タン パク態窒素(B=E−A)、膜結合性タンパク態窒素

(C=F−E−D)、細胞壁構成タンパク態窒素(D)

の含有量を測定するものです。

非タンパク態窒素(A)は、硝酸性窒素やアミノ 酸などを示し、作物に最も早く吸収される形態の窒 素です。可溶性タンパク態窒素(B)は、非タンパ ク態窒素(A)には劣るものの比較的早く作物に吸 収されると考えられます。膜結合性タンパク態窒素

(C)は、土壌中である程度の分解を受け、可溶性 タンパク態窒素や非タンパク態窒素に分解されてか ら、作物に吸収されると考えられます。したがっ て、肥効が現れるのは、非タンパク態窒素(A)や 可溶性タンパク態窒素(B)に比較して遅いと考え られます。一方、細胞壁構成タンパク態窒素(D)

は、難分解性であり、分解され作物に吸収されるま でには、相当な時間が必要であると推定されます。

このように、コンポストに含有する窒素分を作物 表−2 各種有機質堆肥の成分組成(平成16・17年度融合下水汚泥コンポストの施用試験報告書より)

Vol. 36 No. 135 2012/4 下水汚泥有効利用に関する(社)日本下水道協会の取り組み

への吸収されやすさで4つに区分(画分)し、その 結果が、作物収量にどのような影響を与えるのか調 査しました。

次に、各種コンポストのタンパク態窒素を分析し た結果を図−3に示します。図−3に示しましたと おり、下水汚泥コンポスト(高分子系未消化汚泥の コンポスト)の特徴は、非タンパク態窒素(A)や 可溶性タンパク態窒素(B)という、比較的早く作 物に吸収される窒素が多いことにあります。生ごみ

堆肥などと比較すると、その特徴がよく分かりま す。一方、乾燥汚泥肥料(嫌気性消化汚泥の乾燥肥 料)は、下水汚泥コンポストに比較して易分解性の 窒素が少なく、嫌気性消化の有無による差ではない かと推測されます。樹皮等を原料としたバーク堆肥 については、細胞壁構成タンパク態窒素(D)が 2/3程度を占め、繊維質が多く難分解性の原料であ ることが良く現れています。

図−2 タンパク態窒素の分析手順

図−3 原料別コンポストの窒素画分の比較(%)

② コマツナの施用試験結果

次に、図−3に示したコンポストを用いて、コマ ツナの収量調査等を行いました。コマツナへの施肥 は平成22年5月10日に基肥として施用したのみで、

その後は追肥をせずに残効を検討しました。5月10 日、6月17日、9月10日の3回播種し、それぞれ6

月10日、7月21日、11月9日に収量調査を実施しま した。栽培期間中のおもな作業経過を表−3に示し ます。

コマツナの生育期間は、各昨期とも1ヶ月前後 で、比較的生育期間の短い作物の代表と考えられま す。各作期におけるコマツナ収量は、図−4に示す 表−3 コマツナの作業経過

図−4 各作期におけるコマツナ収量の比較

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とおりです。

下水汚泥コンポストや化学肥料を施用した場合、

第1作においては比較的収量が多いですが、第2作 以降は、その減少が顕著です。これは、第1作目で コマツナに相当量の窒素が吸収されたことや、降雨 等で非タンパク態窒素(A)等が流出してしまった ことが原因と考えられます。また、乾燥汚泥肥料に ついては、各期とも安定した収量を示しています。

この乾燥汚泥肥料は、ペレット化されているため、

土壌中での肥料の分解に時間を要しており、結果と して、第1作目の収量は多くないものの、長期間安 定した肥効を示したものと考えられます。

次に、第1作目の窒素吸収量と窒素画分との関係 を図−5に示します。

当初は、非タンパク態窒素(A)の割合が多いほ ど、コマツナのような比較的生育期間の短い作物の 図−5 第1作コマツナ窒素吸収量と可溶性窒素と膜結合性窒素(B+C)分画比率の比較

表−4 長ネギの作業経過

窒素吸収量が多くなると予想しましたが、結果とし ては、可溶性タンパク態窒素(B)と膜結合性タン パク態窒素(C)の合計の割合とコマツナ第1作収 量とが、高い相関を示しました。

③ 長ネギの施用試験結果  

次に、生育期間が、約6ヶ月である長ネギへの各 コンポストの施用試験を行いました。長ネギへの施 肥は5月14日に基肥として施用したのみで、追肥は 実施せず、その後は7月15日、9月6日、10月20日 の3回にわたり、一部のネギを抜き取って、窒素の 吸収状況を調査しながら6カ月にわたる栽培を続け た後、11月16日に収量調査を実施しました。栽培期 間中のおもな作業経過を表−4に示します。

また、栽培期間中の降雨量を表−5に示します。

第1回と第2回のサンプリングの間は、極端に降雨 が少ない状況でした。

図−6に長ネギの株重変化を示します。

長ネギの栽培期間は6ヶ月に及びましたが、平成 22年7~8月の異常高温・干ばつ期を経過している ので、平均年の生育とは異なる生育経過を辿ったと 考えられます。3回の抜き取り調査における株重の 平均値をそれまでの生産量と見なすと、第1期~収 穫期までの生産量100%のうち各期における生産割 合の変化は、全コンポストの平均で24%、3%、

38%、35% の順になり、第2期(7/16~9/6)に は殆ど生産は進まず、その後の降雨により株重が増 大したことを示しています。

第1期および第2期には化学肥料区および下水汚 泥コンポストの生育が最も勝り、第3期には下水汚 泥コンポスト、乾燥汚泥肥料、融合堆肥(下水汚 泥+生ごみ)の各区の順に生育が勝り、収穫期にも 第3期と同様の傾向を示しました。バーク堆肥およ び無窒素の両区において、生育のやや劣ることが認 められました。

図−6 長ネギ収量の比較

表−5 長ネギ栽培期間中の降水量(mm、我孫子気象台)

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④ カボチャの施用試験

カボチャの場合は育苗用土壌(窒素として2gの 硫安を1kg土壌に混合)を用意してポットに充填 し、3月29日に各ポットに1粒ずつ播種して苗を育 成した。4月30日にフレームを組み立てた後、5月 19日に施肥・マルチ定植を実施しました。肥料は基 肥として施用したのみで、その後は追肥をせずに残 効を検討しました。7月21日に除草を行ない、8月 13日~14日に収量調査・糖分調査を実施しました。

栽培期間中のおもな作業経過を表−6に示します。

カボチャの収量を図−7に示します。図−7に示 すように、下水汚泥コンポストと乾燥汚泥肥料によ

る収量に大きな差が認められました。また、コマツ ナ等と異なり、化学肥料区における収量が少なく、

ほとんどの堆肥より劣った結果となりました。ま た、図−8に膜結合性タンパク態窒素(C)とカボ チャの可食部総収量指数(化学肥料による収量を 100とした場合の指数)の関係を示しました。膜結 合性タンパク態窒素(C)の割合が高いほど、収量 が高くなる傾向が確認できました。なお、可溶性タ ンパク態窒素(B)と膜結合性タンパク態窒素(C)

の和(B+C)など、他の組み合わせと収量との相 関は認められませんでした。

一方、乾燥汚泥肥料の結果は、図−8に示した相

図−7 カボチャ収量の比較 表−6 栽培期間中の主な作業経過

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