土壌燻蒸剤は本当に皆殺し剤なのか
国立大学法人

東京農工大学大学院

農学研究院

豊田剛己

Koki Toyota

１．はじめに
土壌燻蒸剤（＝消毒剤）は我が国の農業におい２．
消毒剤の土壌微生物に及ぼす影響―室内試験―
１）微生物数に及ぼす影響てなくてはならない重要な農薬である。臭化メチル

10 年以上も前になるが、“燻蒸剤は皆殺し剤”との全廃が確定した今日、主要な消毒剤としてクロルいう表現に影響を受け、本当にそうなのか、農薬でピクリン、1,3- ジクロロプロペン（DD）、ダゾメッ

はないがクロロホルムを使って調べてみた。結論かト（バスアミド）などが挙げられる。消毒剤は病原ら言うと、どうやってもすべての微生物を殺すこと微生物だけでなく有用微生物も選択性なく殺してしはできなかった。1990 年代の実験なので希釈平板まうため、一部の消費者が嫌悪感を抱いているのも法を用いて完全に密閉できる室内実験で消毒し、細事実で、エコファーマーの認定に際しては土壌消毒菌数や糸状菌数を測定したのだが、糸状菌は1％弱、剤を使用しないことを条件にしている。

細菌は約 5−10％がどれだけ消毒時間を長くしてもDD の出荷量は年々減っているため、消費者の意

生き残った（図 3；Toyota ら、1996）。特に、細菌向を配慮してか生産者が使用を控えていると考えらに関しては、芽胞を作るバチルス属には全く効かな

れる（図1）。しかし、これは非燻蒸タイプの有効ないようで、消毒後の平板培地に生えてくるコロニー殺線虫剤が増えてきているからであり、殺線虫剤のは大半がバチルス属菌であった。幸い、バチルス属出荷量総量は必ずしも減っていない。一方、クロル菌には植物病原菌は知られていないので、消毒剤はピクリンやダゾメットは出荷量が増える傾向にあ

大半の植物病原菌を殺すには有効であると結論できり、現代農業が消毒剤を必要としていることがわかるが、すべての微生物を殺す訳ではないことは明らる（図 2）。

かであった。

図１ 殺線虫剤出荷量の経時的変化（農薬要覧より）
1,3-D：1,3- ジクロロプロペン（DD）
非燻蒸剤はホスチアゼート、カズサホス、オキサミルの総和

図２ 土壌消毒剤クロルピクリンとダゾメット出荷量の経時的変化（農薬要覧より）

─22─

一部の微生物が生き残ったので、生き残った微生により全滅し、消毒終了後 105日間経ってもまった物がどれくらいの期間で回復してくるのかに興味をく回復しなかった。つまり、一部の微生物に対して持った。結果は、直接顕鏡法で求めた全菌数、希は壊滅的な影響をもたらすことを再認識できた。

釈平板法で求めた培養可能な細菌数のどちらも消燻蒸タイプの消毒剤はガス状となって土壌孔隙を毒終了後 2 〜 3 週間程度で元通りになった（図 4：

拡散していくので、粗孔隙には素早く拡散するが、Toyotaら、1999）。平板に生えてきたコロニーを顕細孔隙への拡散には時間がかかると予想される。つ

微鏡観察することで簡便にバクテリアのグルーピン

まり、消毒剤に触れると死滅する芽胞形成菌以外のグをしたところ、中身はかなり違うことがわかった微生物でも、土壌中で消毒剤が届きにくいところに（図5）が、何はともあれ、数の上では数週間という生育していれば生き残ることができるのではないか短期間で元通りになったことは衝撃的であった。一と考えた。つまり、消毒により死滅しやすい微生物方、これで本当に病原菌に対して効くのだろうかと

は主に粗孔隙を住み場所に、死滅しにくい微生物はいう不安も生じた。硝化菌は環境ストレスに弱いこ細孔隙が主な住み場所と考えられる。4 種類の細菌とが一般に知られるので、最確値（MPN）法を用をオートクレーブ殺菌した土壌に1種類ずつ接種し、いて調べてみた。すると、アンモニア酸化菌は消毒2 週間培養することで土壌に定着させた。その後、

図３ 異なる消毒時間がバクテリア数（A）および糸状菌（B）に及ぼす影響（Toyota et al., 1996）

図４ 消毒が土壌中（神奈川県三浦土壌、三重県津土壌）のバクテリア数に及ぼす影響（Toyota et al., 1999）

─23─

農薬時代

第194号 （2013）

３）微生物機能に及ぼす影響

異なる時間消毒することでどれくらいの細菌数が生き残るかを評価した。その結果、死滅しやすさは用

土壌微生物の重要な働きは物質循環機能である。

いた菌種毎にかなり違っていたので、微生物の種類

95 ヶの異なる基質を含むバイオログプレートを用毎に土壌中での住み場所が異なることがわかった

いて 土 壌 微 生 物 群 集 機 能を評 価した（ 伊 藤ら、（Toyota & Kimura、1996）。植物病原細菌であるト2000）。消毒していない対照区の土壌は変動はある

マト青枯病菌は消毒で死滅しやすい、つまり粗孔隙

ものの 61 〜 88 ヶの基質を資化できた。一方、消毒を主な住み場所とするタイプであったのに対し、直後では微生物数が 10％以下まで減少した影響もPseudomonas fluorescens や P. stuzeriは死滅しづらく、あるが、まったく基質を分解できなくなり、微生物細孔隙を主な住み場所としていると考えられた。カ

数が回復した 105日後でも18 〜 50 ヶとかなり分解

ビやセンチュウに関しては実験していないが、体の能が低下した。

サイズが大きいため粗孔隙を主な住み場所としてい土壌微生物の有機物分解能の指標として、キチると考えられ、これらの生物も消毒により死滅しやンとグルコース分解能に及ぼす影響をクロルピクリ

すいタイプの生物である。後述するが、室内試験でンとキルパー（カーバムナトリウム塩）で比較した

は消毒剤の殺菌効果は高いが、実際の圃場試験で（Wada and Toyota、2007）。どちらの薬剤の場合では室内試験のようには微生物は死滅しない。その理も、消毒直後の有機物分解能は顕著に低下した。一由は消毒剤が拡散していかないところを住み場所と方、その後の回復度合いは薬剤により異なり、キルしているからだと考えられる。この点でも消毒剤はパーではグルコース分解能は 4 週間後、キチン分解皆殺し剤ではないといえる。

能は 2 週間後と比較的速やかに回復したのに対し、クロルピクリンの場合には回復まで 10 〜 12 週間を２）線虫数に及ぼす影響要した（図 6）。また、グルコース分解に寄与する微土壌 20g 当たり 20 〜 200 頭の線虫が生息する 11生物群は、無処理区ではカビとバクテリアの比率が種類の土壌を用いて、燻蒸剤による消毒の影響を見1:1 であったのに対し、消毒はバクテリアよりカビたところ、8 土壌で全く検出されなくなった（Fujino

に対する殺菌影響が大きいため、消毒処理によりこら、2008）。残りの 3 土壌でも 90％以上密度が減少の比率はかなりバクテリア型となった。キルパー処したため、上述のように線虫は消毒で死滅しやすい

理では時間の経過とともに回復し、12 週間後では対生物であることが再確認できた。

照区と有意差がなくなったの対し、クロルピクリン

図５ 消毒が培養可能な細菌フローラに及ぼす影響（Toyota et al., 1999）
平板上のコロニーをランダムに50 株程度鉤菌し、グラム染色と細胞形態に基づきグルーピング

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処理の場合には、12 週間後もかなりバクテリア型であるなど、カビに対する致死効果がかなり長期にわたって見られた。

３．
消毒剤の土壌微生物に及ぼす影響―圃場試験―
各種消毒剤の土壌微生物に及ぼす影響を神奈川

ついで、上記実験においてグルコース分解を担う県三浦半島に位置する神奈川県農業技術センター

微生物群集構造を推定するために、消毒直後ならび三浦半島地区事務所内の淡色黒ボク土圃場にて実に 12 週間後の土壌にグルコースを添加し大半のグ施した。処理区は、無処理区と堆肥区、それに消毒ルコースが分解されたと予想されるさらに 2日後に区として太陽熱消毒＋堆肥区、太陽熱＋DD＋堆肥

土壌から DNAを抽出し、糸状菌あるいはバクテリ区、太陽熱＋キルパー区、太陽熱＋キルパー＋堆肥

ア由来の rRNA を PCR 増幅し変性剤密度勾配ゲル区の合計 6 つを設けた。消毒期間中の平均土壌温度電気泳動（DGGE）を行った（図 7）。消毒直後は、は地表下で対照区の 30.2℃に対して太陽熱区でコントロールやキルパー区では多数のバンドが検出

37.4℃、15cm 深で対照区 28.5℃に対して太陽熱区され、多くの微生物種がグルコースを分解したと推35.5℃と24日間の消毒期間中、約 7℃の温度上昇が定されるのに対し、クロルピクリン消毒の場合には認められた。この消毒により、三浦地域で問題になっ化学肥料区では 1 本、化学肥料＋堆肥区でも3 本とている土壌病害の1 つであるメロンホモプシス病のかなりバンド数が限定されており、クロルピクリン発病率が顕著に低下した。病原菌に対する消毒効

消毒によりグルコース分解菌の大半が死滅したこと

果は、太陽熱消毒のみよりDD やキルパーと併用しがわかった。また、消毒 12 週間後の群集構造も、た方が高く、薬剤の効果が確認できた。この時の土キルパー区は比較的コントロールと類似していたの壌微生物への影響を、全菌数、培養可能な細菌数、に対し、クロルピクリン区は依然としてかなり異Biolog プレートを用いた基質資化性から評価した。

なっており、影響が長期にわたって継続すると考え室内試験では菌数が約1ケタ低下したが、圃場試験られた。

では半減にしかならなかった。これは、閉鎖系の室

これらの結果は土壌微生物群集に及ぼす影響は内試験では消毒剤が揮発してなくなる可能性が極め

薬剤により異なり、クロルピクリンは非標的微生物て小さいのに対し、圃場ではビニールマルチをいくに対する影響がより大きくしかも持続するのに対ら素早くかけるとしてもその間に一部が大気へと揮し、キルパーは影響から回復しやすい薬剤であると発するとともに、下層土にも拡散していくために土言えた。

壌中の濃度が薄まることが原因と考えられた。とこ図６ グルコース分解能に及ぼす土壌消毒の影響（Wada and Toyota、2007）
未消毒区の分解能を100 とした相対活性─25─

農薬時代

第194号 （2013）

ろで、このときの菌数への影響は太陽熱消毒のみと、酸化菌数が減少し、他の消毒よりも影響が大きいと太陽熱にDD やキルパーを併用した処理区の間で違いう結果になった。しかしその壊滅的な影響は一時いはなかった。したがって、化学薬剤を用いない太的で、2 週目以降は無処理区と差がなくなった。室陽熱消毒であっても、化学薬剤と同程度の影響を土内試験の結果に基づくと、薬剤が確実に土壌中に拡壌微生物に対してもつことがわかった。なお、いず散した場合、アンモニア酸化菌は全滅し他からの持れの消毒区も室内試験と同様、消毒後 20 〜 30日後ち込みがない条件下では菌数の回復は見られなかっには無処理区との有意差はなくなった。基質資化性た。一方、圃場では隅々まで消毒効果が行き渡らなは、室内試験では消毒により壊滅的な影響を受けた

いこと、また、消毒をしていない外部からの移動、が、圃場での影響はマイルドであった。基質資化パ

さらには風塵が持ち込まれることなどから、すぐにターンは、無処理区と消毒区との間でわかれ、消毒菌数が回復したと考えられた。一方、土壌機能としは菌数を減らすのみでなく、その中身も変化させるてグルコースおよびセルロース分解活性を見たとこことが再認識できた。菌数の点では、太陽熱消毒とろ、室内試験同様に消毒直後は半減したが、その後化学薬剤区との間に顕著な違いはなかったが、基質回復が見られ、4 週間目以降は特に顕著な抑制効果

資化性においては、太陽熱消毒区の影響はより小さは見られなくなった。これらの微生物機能では、クく、これは発病抑制能が低かった点と関係している

ロルピクリンの抑制効果が顕著に高いわけでなく、と考えられた。

DDや太陽熱消毒と同程度であった。

室内試験では消毒によりアンモニア酸化細菌が全以上、各種消毒剤の土壌微生物への影響は、消滅し消毒後 105日間経っても回復しなかったが、圃毒直後は認められるものの、時間の経過とともに回場試験でも同様の現象が起きるのか確認した（和田復し、1 作期間終了後にはほぼ無処理区と違いがなら、2008）。2 年にわたり3 圃場で D-D、クロルピクくなるケースがほとんどであった。一方、病原菌やリン、太陽熱消毒の影響を見たところ、いずれの圃線虫に対する効果は高く、効率的に消毒を行うこと場でもDD および太陽熱消毒の影響は小さく消毒直ができれば、標的微生物のみを制御し、非標的微生後でも1 〜 2 桁程度の減少で、その抑制効果も消毒物への影響はあったとしても一時的であることが確

2 週間目以降は見られなくなった。ところがクロル認できた。

ピクリンでは、2 圃場において 4 桁以上アンモニア

図７ グルコース分解微生物群集構造に及ぼす土壌消毒の影響（和田・豊田、未発表）
消毒直後は18S rRNA を標的にした糸状菌群集構造、消毒12 週間後は16S rRNA を標的にしたバクテリア群集構造を評価。

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Toyota, K., Ritz, K. and Young, I. M.: Survival

４．おわりにof bacterial and fungal populations following

我が国は単位面積当たりの農薬使用量が世界一

chloroform-fumigation: The effect of soil matricである。それが高収量、高品質の作物生産に貢献しpotential and bulk density. Soil Biology &ている反面、不必要にあるいは過度な農薬使用があBiochemistry, 28, 1545－1547 （1996）るのも否めない。消毒剤の土壌微生物への影響は想Toyota, K. and Kimura, M.: Growth of the

像以上に軽微であり、しかも一時的であることがわ

bacterial wilt pathogen Pseudomonas

かってきたが、その潜在的な危険性故かヨーロッパ

solanacearum introduced into soil colonizedには消毒剤の使用が制限されている国もある。農薬

by individual soil bacteria. Soil Biology &の必要性を科学的に診断し必要な圃場にだけ使用

Biochemistry, 28, 1489－1494（1996）

できるようにするための土壌診断技術の開発に現在取り組んでいる。

Toyota, K., Ritz, K., Kuninaga, S. and Kimura, M.:
Impact of fumigation with metam sodium uponsoil microbial community structure in twoJapanese soils. Soil Science and Plant Nutrition,

引用文献45, 207－223 （1999）
Wada, S. and Toyota, K.: Repeated application

Fujino, C., Wada, S., Konoike, T., Toyota, K., Suga,
Y. and Ikeda, I.: Effect of different organicof farmyard manure enhances resistance andamendments on resistance and resilience ofresilience of soil biological functions against soilorganic matter decomposing ability of soil anddisinfection. Biology and Fertility of Soils, 43(3),role of aggregated soil structure. Soil Science349－356（2007）
和田さと子・藤野智絵・豊田剛己・岡本保：1,3－and Plant Nutrition, 54, 534－542 （2008）

ジクロロプロペン，クロルピクリン及び太陽熱に

伊藤喜誠・豊田剛己・木村眞人: 各種土壌消毒処
理のメロンホモプシス根腐病への効果とそれによる土壌消毒がセルロース分解能及び硝化菌に伴う土壌微生物群集の変化。日本土壌肥料学雑及ぼす影響。土と微生物, 62, 21－31（2008）

誌、71（2）,154－164（2000）

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農薬時代

第194号 （2013）