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日本農学会シンポジウム

コロナ禍のその先へ～農学のチャレンジ～コロナ禍で見えたホリスティックで学際的な土壌科学
波多野隆介*〔キーワード〕：土壌科学，土壌の健康，飢餓，炭年 3 月と比較して，1 年後には小麦の価格が 8％上素隔離，循環経済昇し，米の価格が 25％上昇し，貧困層に大きな影響を与えた．世界の飢餓人口は 2005 年の 8 億 1070 万

1．はじめに人（全体の 12.4％）から漸減し 2019 年には 6 億 5000

COVID-19 パ ン デ ミ ッ ク に よ る 食 料 サ プ ラ イ万人（8.4％）となっていたが，2020 年は 7 億 6800

チェーンの分断による飢餓の増加，教育機会の低下万人（9.9％）に一気に増加した．これらはアジア（4は，社会システムの見直しと SDGs 達成の重要性を億 1800 万人）とアフリカ（2 億 8200 万人）で 90％改めて気づかせた．生命を支える要である土壌を考以上を占める［2］．また，COVID-19 パンデミックにえるとき，健康な食料を高度な方法で生産するだけよる学校閉鎖により，ピーク時には 16 億人が教育でなく，水質，エネルギー利用，温室効果ガス排出，機会を失い，この世代には将来最大 10 兆ドルの収炭素隔離，生物多様性保全など環境への配慮の重要益損失があると見積もられている［3］．

性にも気付かされる．パンデミックの克服は土壌科

人の健康は片方で COVID-19 パンデミックに接し，学の最重要課題であり，持続可能な地域社会形成のもう一方では土壌の健康と機能に接している（図 1）．

ために必要な取り組みとその実行方針の提示に貢パンデミックにより人の生活が脅かされると，適切献しなければならない．

な土壌管理ができなくなり，土壌の健康と機能が劣

本稿は，国際土壌科学連合（IUSS）の理事メンバー化する．そして，環境負荷が増加し，気候変動の影が取りまとめた総説［1］を中心に，必要に応じて関響を回避できないという危険性が高まる．

連するトピックスを補足したものである．

COVID-19 パンデミックは，飢餓を助長し，生態系

2．COVID-19 パンデミックと土壌科学
COVID-19 パンデミックのために食料価格は 2019

サービスを損ない持続可能性を脅かす．その意味で
コロナ禍は土壌科学が配慮すべき最大の懸念である．

教育とコミュニケーションの強化
COVID-19パンデミック

人間の健康と福祉

土壌の健康と機能• 食料サプライチェーンの分断• 労働力不足• 経営悪化• 主食および高付加価値産物生産の停滞• 買い占め• 廃棄物の増加• 不安定な食糧供給• 農業生産• 非感染性疾患の増加• 生態系のレジリエンス• 環境汚染• 土壌有機物の回復とリサイ
クル• 新しい技術• 適切な土壌管理• 循環経済科学的な行動を実装するための方針
図1

人の健康は片方で COVID-19 のパンデミックに接し，もう一方では土壌の健康と機能に接している
Lal ら［1］から作成．

*北海道大学（Ryusuke Hatano）

0369-5247/22/\500/1 論文/JCOPY

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農業および園芸第 97 巻第1号

（2022 年）COVID-19 パンデミックからの回復を確かなものなり，土壌の健康と生態系サービスが劣化し，食料にするには，地域の食料システムのストレスからの生産量を低下させ消費活動を衰退させ，水質汚濁を回復力－すなわちレジリエンス－の強化が不可欠引き起こし漁業，生活用水，飲用水を悪化させ，人である．新しい農業技術の開発により適切な土壌管間活動に悪影響を及ぼす．このように COVID-19 パ

理と循環経済の確立を進めていくことが肝要であンデミックは人間活動に負のフィードバックを及る．土壌科学は教育とコミュニケーションを通してぼしている．

科学的な行動を社会実装する方針を確立していこ健康な土壌は，高いレジリエンスを持つ．土壌のうとしている．本稿では土壌の健康，土壌ウイルスレジリエンスが，持続可能な土地利用を可能にし，と人間の健康，食料安全保障，循環経済，COVID-19

食料供給とその他の生態系サービスを可能にし，高パンデミックを超えた土壌管理と土壌科学，およびい人口扶養力を発揮する．土壌は，生物生産を維持

土壌科学の社会実装について述べる．

し，環境の質を維持し，植物，動物，人間の健康を促進するシステムである．その土壌の能力を持続す

3．土壌の健康

るには，土壌が健康でなければならない．

FAO は「土壌の健康とは，生態系や土地利用の区土壌の健康の科学はまだ開発途上であるが，土壌切りにおいて，植物と動物の生産性を維持し，水と特性のうち生物性と生態性を中心に評価すること空気の質を維持または向上させ，植物と動物の健康［5］が提案されている（図 3）．土壌の質は土壌の物を促進する，生きたシステムとして機能する土壌の理性，化学性，生物性および生態性により特徴づけ能力」と定義している［4］．土壌の健康は人間活動にられ，土壌の機能と生態系サービスを決定づけてい強く影響を受ける一方，人間活動は COVID-19 パン

る．土壌の機能が相互作用する因子には，1）土壌デミックに大きな影響を受けた（図 2）．そのために固有の内因的特性，2）気候，景観，その他生物的・パニック買いや市場閉鎖などサプライチェーンの非生物的要因に関連する外因的要因（外因性），3）混乱が生じたのである．そして，食料生産活動と消干ばつ洪水に関わる土壌の水関連の問題，4）社会，費活動の両者を低下させた．農地管理がおろそかに

経済，環境および利用可能性に関わる人間的な側面

COVID‐19
⼈間パニック買い、市場閉鎖、失業、出稼ぎ、⾷事の質、⻘果物の品質、ネットショップ購⼊、廃棄物輸
送、フードマイレージ
消費
農地
耕うん／播種
施肥／農薬散布
有機性廃棄物
農地⾯積

図2

⼟壌有機物
構造
侵⾷
⽣物多様性
栄養状態

化⽯燃料

農産物／畜産物

⼟壌の健康
⽣態系サービス

⽔質
アオコ・⾚潮デッドゾーン
地下⽔
地表⽔

COVID-19 パンデミックの人間活動への影響は，土壌の健康，生態系サービス，水質へ影響し人間活動へフィードバックする
Lal ら［1］から作成．

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波多野：コロナ禍で見えたホリスティックで学際的な土壌科学

土壌特性

透水性・保水性・通気性・熱伝導
土性、表面積、構造、侵食性、容積重、孔隙率、孔隙分布、浸透能、有効水分、有効土層

化学性

生物性

肥沃度・毒性・塩類・酸・アルカリ
土壌pH、電気伝導率(EC)、陽イオン交換容量(CEC)、栄養元素、重金属、炭酸塩

生態性

生物活動・有機物
腐植、微生物
バイオマス、代謝回転速度、ミミズ、土壌酵
素、線虫、菌
根菌、細菌

物質循環・生物多様性
炭素循環、窒素循環、水収支、エネル
ギー収支、侵食、景観

土壌の機能

生態系サービス

物理性

土壌の健康
土壌の質

図3

土壌の健康は生物性と生態性に特徴づけられ，生態系サービスと土壌の機能へ影響する
Lal ら［5］から作成．

がある．これらの因子のいずれかが引き金となって，炭疽症の原因であることを示し，Luis Pasteur（1880）

土壌の機能に影響すると，すべての因子にその影響が，ミミズが炭疽菌胞子を土壌表面に運ぶことを示が及ぶ．とくに土壌有機物は保水性，透水性を高め，したことが，土壌が人間の健康を害することがある

化学性を安定にし，大気から炭素を隔離し，植物栄ことを示した最初の発見であったとされる．肝炎，養を貯蔵し供給するなど土壌の機能の重要な要と胃腸炎，呼吸器疾患，ポリオ，髄膜炎，天然痘などなっている．のさまざまな病気を引き起こすウイルスはすべて

土壌有機物は，植物の光合成と微生物の分解によ生物性廃棄物を介して土壌から発見されている．土る炭素収支の結果として生じる．すなわち土壌有機壌におけるウイルスの生存は，土壌温度，含水量，物の消耗を回復し増加させるためには，土壌への有土壌粒子へのウイルス吸着，水溶性リン，交換性ア機物投入量を増加させることと過度の有機物分解

ルミニウム，土壌 pH に影響を受けことが知られてを抑止することが必要である．このためには，不耕いる．一般に土壌ウイルスは乾燥に強く，ほこりに起やマルチなどの保全農法の適用，有機質肥料やバ吸着し呼吸器疾患を増加させる．モンモリロナイト

イオチャーの施与，荒廃地の修復，作物栽培と家畜はプリオンの伝染性を高めることなども知られて飼養，樹木生産，都市生態系保全，バイオ燃料生産

いる．の複合システムなどの構築が有効である．これらの土壌とそれに接する環境媒体における COVID-19

実践のために有機農業，アグロフォーレストリー，ウイルスの潜在的な生存性と伝染性，および土壌の生態系修復，基盤整備などの技術が開発されてきた．

特性や環境条件との関係評価は，人間の健康と土壌土壌有機物の消耗を修復することで，土壌の健康の健康の連関について認識を高め，土壌を管理するを増進しレジリエンスを高めようとしているので方法を構築するために重要であり，今後の課題であある．COVID-19 パンデミックによる不適切な人間る．

活動が土壌の健康を阻害し土壌のレジリエンスを劣化させる．そのことが人間の健康と福祉を劣化させることを認識しなければならない．
4．土壌ウイルスと人間の健康
Robert Koch（1870）が，土壌に生息する炭疽菌が5．食料安全保障
FAO は「食料安全保障とはすべての人々が常に，活動的で健康的な生活をするために必要な食事を，十分に嗜好を満たし安全で栄養価の高い食品に物理的，社会的，経済的にアクセスできる状況を保障

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農業および園芸

第 97 巻第1号（2022 年）すること」と定義している［6］．

6．循環経済COVID-19 パンデミックは，移動制限や国境閉鎖のために地域の食料の生産と消費を著しく制限し循環経済は，資源の減価償却を最小限に抑え，資食料安全保障を損なわせた．さらに土壌の健康と生源の回収，再利用，または転用を通じて環境への排態系サービスに影響を及ぼし，人間の健康に影響を出を減らすことにより，資源の利用を最大化するも及ぼしている．工業先進化による都市化はパンデのである［9］．

ミック以前から農地を減少させ人口を増加させる

COVID-19 パンデミックによるパニック買いや流ことによる飢餓の大きな原因であり，サプライ通制限は，生産物の品不足と廃棄物の潜在的増加をチェーン由来の温室効果ガス排出が増加し，気候変引き起こしており，循環経済の強化が必要である．

動にも大きな影響を及ぼすまでになっている［7］．

すなわち，地域の食料生産システムのレジリエンス

COVID-19 パンデミックはあらためて地域の食料安をどのように向上させるか？食料および生産資源全保障の構築の重要性を気付かせている．の外部依存を減らし自給率をどのように上げる

作物生産には栄養元素の確保が必須である．
COVID-19 パンデミックによる国境閉鎖は肥料の輸か？食品ロスによる廃棄物をどのように減らすか？に答える必要がある．

入を制限するため，その利用効率の向上が不可欠で有機性廃棄物，作物残渣を栄養元素の資源としてある．このことは，地域における利用可能なすべて有機肥料にして地域農業に適用し循環経済を確立の有機肥料の持続的な利用が環境保全とともに食する．これにより化学肥料の施与量を削減し，有機料安全保障の達成に重要であることを示している．

性廃棄物を減らして環境負荷を抑制する．循環経済

高度に品質管理された有機肥料は，広範な循環経済により肥料の外部依存度を下げ，サプライチェーンに貢献する．リン肥料の輸入を削減することは，土の混乱や価格変動に対する養分供給に関する脆弱壌への有害重金属汚染防止にも役立つ．過剰な窒素性を軽減する戦略である．

化学肥料施与を削減することは，硝酸塩の溶脱によ生態系サービスの維持の観点からは，多様性の無る飲用水汚染や水圏の富栄養化，大気圏へのアンモい工業型農業からより多様な自然生態系を重視す

ニア揮散とその降下物による土壌の酸性化，窒素酸る農業へのパラダイムシフトが必要である．持続可化物排出による光化学スモッグや，亜酸化窒素排出能性における経済的，環境的，社会的側面を調和さによる温暖化や成層圏オゾン層の破壊を抑制する．

せる農業が望まれる．その例として「テラプレタ」

地域における肥料の利用効率の向上は環境負荷の（人為的黒土）がある．テラプレタは熱帯雨林にお低減に寄与する．

ける風化が進んだフェラルソル地帯に点在する黒現在の食料システムは温室効果ガス排出，土地利色土壌である．その成因は，無機物（灰，骨）およ用，水利用，窒素施肥，リン施肥を通して地球環境び有機物（有機性廃棄物，堆肥，バイオ炭など）のに大きなインパクトを与えている．とくに温室効果施与によるフェラルソルの改良であり，厚い A 層がガス排出，窒素施肥，リン施肥はすでに地球の環境形成されている．テラプレタは陸域生態系の長期的容量（Planetary Boundary）を超えており，なにも対な炭素隔離の例として，その管理は持続可能な農業策を行わなければ，そのインパクトは 2050 年までのモデルとして参考になる［10］．に現在の 150-190％に増加する．その改善には食品

土壌は物質循環過程において腐植と粘土鉱物がロスと廃棄物の削減，食料生産技術の向上，食餌改自生することで生成される．腐植と粘土鉱物は塩基善が有効であり，それらを同時に行った場合には現置換容量（CEC）を持ち，塩基性陽イオンを吸着し，在の 50-90％にまでインパクトを軽減できると予想

粒団を安定にする．すなわち土壌の養分供給，保水されている［8］．と透水，通気を良好にし，土壌微生物活動と植物生地域の食料安全保障を確固たるものにするには，育を良好にする．とくに腐植の CEC は酸を緩衝し，地域の循環経済の確立に知恵を絞る必要があるこ

土壌の酸性化を防ぐ．土壌の酸性化は，植物栄養供とは明らかである．

給のアンバランス，有害物質の溶出がよく知られている．化学肥料のみで栽培すると，経年的に土壌 pH

波多野：コロナ禍で見えたホリスティックで学際的な土壌科学

37の低下が起こるが，堆肥を施与した土壌では pH 低していく必要があろう．科学者のグローバルな協力下は見られない［11］．窒素施肥した土壌は pH が 5.5関係が必要である．

以下になると亜酸化窒素排出量が増加することもパンデミック下の学校教育のために，オンライン認められている［12］．堆肥のペレット化によりハン教育教材を充実することも大事である．土壌調査，ドリングを向上させることができるが，ペレット化

土壌分析実習のエキスパート養成のための実践的は亜酸化窒素排出量を増加させることがジレンマな訓練と経験をより効率的に向上させるプログラであった．窒素付加した堆肥ペレットは亜酸化窒素ムの開発を進めていく必要がある．

排出をペレット化していないレベルまで軽減できることも報告されている［13］．
7．COVID-19 パンデミックを超えた土壌管理

9．土壌科学の社会実装
COVID-19 パンデミックは土壌の重要性を改めて気付かせた．気候変動の影響が拡大するなか，世界人類は気候変動，環境汚染による複合的な問題に的に土壌の劣化を食い止め土壌のレジリエンスをより生態系サービスが劣化あるいは消失するとい向上させるための国連の取り組みが進められていう世界的危機に直面している．それに加えてる．すなわち，ⅰ）パリ COP21 における地球温暖COVID-19 パンデミックが問題を拡大させた．これ化を緩和のための土壌炭素隔離「4 パーミル」グロー

らの危機は（i）土地利用方針の断片化，（ii）環境バルイニシアチブ，ⅱ）マラケシュ COP22 におけ問題と農業問題への対応の連携不足（iii）土壌特性るイニシアチブ「アフリカ農業の環境変動への適とプロセスに関する地理空間的知識不足により助応」，ⅲ）マドリッド/チリ COP25 における農業にお長されてきた．地域の生態系サービスを維持するにける気候変動取り組みプラットホーム（PLACA），は，環境保全するべき土地と持続可能な生物生産をⅳ）グラスゴーCOP26 における家庭菜園と都市農業行う土地の利用計画と管理を一元的に行う必要がに基づく食料生産システムの強化である．これらにある．EU では，そのことを可能にする Web ベース呼応して，合衆国では“reThink Soil”：米国の土壌の地理空間意思決定支援システム（S-DSS）の開発の健康のためのロードマップ，イングランドでは土を進めている．我が国でもデジタル土壌図が整備さ

壌の健康行動計画（SHAPE），欧州では グリーン・れ，スマートフォンを利用して，地域の土壌と作物ディールの成果として EU 行動計画「大気・水・土に適量な施肥管理を地図上で検索できるなどの技

壌の汚染ゼロに向けて」を採択した．日本ではみど術開発が進められている．さらに有機物管理のアプりの食料システム戦略が計画されてきている．

リも開発されてきている［14］．地域の循環経済を進めるための技術開発が進んでいる．
8．COVID-19 パンデミックを超えた土壌科学

土壌炭素隔離「4 パーミル」は，世界中で土壌炭素を深さ 30cm まで年間 4 パーミル（0.4%）増加させると，年間大気中で増加する 4GtC の炭素をすべて吸収できることに基づいた世界規模のプロジェ

COVID-19 パンデミックは地域を分断するため，クトである．深さ 2m までの土壌炭素を年間 4 パー

小規模な家族経営の農村への影響が大きく，脆弱地ミル増加させることができれば，人為起源の年間炭帯での気候変動や環境負荷の抑制や，生態系サービ

素排出量 8.9GtC がすべて吸収できる．土壌炭素隔

スや土壌機能の修復に関する対策と支援強化が必離「4 パーミル」は，不耕起，残渣マルチ，統合栄要である．

養管理，カバークロップなどの保全農法を適用する

その適切な対策のためには，地球レベルでの地理と，保全農法の実施開始から 20 年間は 4 パーミル

空間意思決定システムを自由に利用できるように以上の土壌炭素含有率の増加が認められたことにする必要がある．地理情報およびモデルパラメータ基づいて計画されている［15］．世界各地が土壌炭素のデータベースの構築や，土壌の物理性，化学性，の隔離技術を実践することを目指している．

生物性，生態性の特性を高精度で迅速に分析するた地域では，農家への COVID-19 パンデミックの影めの手法開発も必要である．COVID-19 ウィルスの響についての注意喚起が大事である．パンデミック

伝播予測や，影響を与える土壌特性についても整備は，食料サプライチェーンを分断するため，不規則38

農業および園芸

第 97 巻

な食料生産，農産物の廃棄，日和見的な土壌管理が誘発され，土壌の健康を阻害する可能性が高く，とくに特産物に生計を頼るような小規模な農村ほど影響を受けやすいと考えられる．地域の循環経済の構築を早急に進めることが大事である．一般市民は食料の消費者であり，生態系サービスの受益者である．したがって，一般市民への土壌管理への理解を深め，パニック買いを控えて循環経済の構築に協力してもらえる情報発信を強化する必要がある．
有機肥料の利用は循環経済の構築のポイントであり，その効果がどのようなものであるかを明らかにし，社会全体の理解を得るようにしていく必要がある．有機肥料には堆肥，スラリー，消化液の 3 種があるが，いずれも温室効果ガス排出を抑制し，炭素貯留を促進し，収量を低下させることなしに化学肥料を削減できることが認められる［16］．とくに消化液はスラリーを嫌気的発酵させバイオガスを得た後の液体であり，悪臭がなく散布できる優れた有機肥料である．北海道施肥ガイド［17］には有機肥料別，作物別の施与量と施与方法が提示されている．
さらなる普及が期待される．
10．おわりにCOVID-19 パンデミックは人間活動を撹乱し，飢餓を増加させ，子供の教育機会を低下させた．飢餓の増加は，土壌の管理の不適切さによる，作物生産と生態系サービスの低下によるものであり，気候変動や水質汚濁などによる問題を増長させることが懸念される．適切な土壌管理と循環経済を土壌科学に基づいて社会実装することが大事である．その強化は SDGs2（飢餓をゼロに），3（すべての人に健康と福祉を），6（安全な水とトイレを世界中に），13（気候変動に具体的な対策を），15（陸の豊ゆたかさを守ろう），17（パートナーシップで目標を達成しよう）に直接貢献すると考えられる［18］．

第1号（2022 年）

引用文献［1］Lal, R. et al. Managing soils for recovering from theCOVID-19 pandemic. Soil Syst., 2020, 4(3), 46.
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［3］World Bank. COVID-19 could lead to permanent loss inlearning and trillions of dollars in lost earnings. PRESSRELEASE, NO: 2020/228/EDU.
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ベントリー．土壌管理アプリ集．2019．https://soilinventory. dc.affrc.go.jp/main/menu/static/［15］Minasny B. et al. Soil carbon 4 per mille. Geoderma
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pref.hokkaido.lg.jp/ns/shs/clean/sehiguide2015.html［18］Lal, R. et al. Soils and sustainable development goals of
the United Nations: An International Union of Soil
Sciences. Geoderma Regional 25 (2021) e00398.