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日本農学会シンポジウム

カーボンニュートラルの達成にむけた農学研究

地域バイオマスを活用した堆肥づくりと除染後農地土壌の肥沃度向上
溝口〔キーワード〕：地域バイオマス，堆肥，除染，土壌肥沃度，福島国際研究教育機構
1．はじめに2011 年 3 月の原発事故では放射性セシウムに勝*
解除後に村に戻ってきた村民には精神的な重荷になっていた．そこで，村と環境省は除染土をセシウ
ム濃度で分別し除染土を帰還困難区域にしてされている長泥地区に埋設し，そこで花卉などを栽培する実験を進めている（環境省，2020a）．

よって山林・農地・海洋等が広範囲に汚染された．

除染土の地中埋設に関しては様々な議論があっ

特に，汚染された農地では数年間にわたる除染工事た（環境省，2020b）．しかし，溝口は独自の現地実の結果，被災地域の農家がようやく農業再開のス

験により埋設した除染土からほとんど放射性セシタートラインに立てるようになった．筆者は原発事

ウムは漏洩しないこと，現在は理論曲線の通りに自故の 3 か月後から福島県飯舘村の現地に入り，NPO然崩壊の過程にあることを実証し，今では埋設除染法人と協働（田尾，2020）で農民自身が実施できる

土から環境中への二次汚染はほとんどないと考え農地除染法の開発やイネの栽培試験を重ね，避難指ている（溝口，2020a）．

示解除後の農業再生の方策を探り続けてきた（溝口，（2）排水不良2016）．そんな中，2020 年 6 月に浜通り地域で農業除染工事では先の技術書に従い重機で表土を剥復興に関して研究してきた研究者を中心に「復興農ぎ取り，その上に汚染されていない山土（真砂土）学会」が設立された（復興農学会，2020）．一方，を客土して低くなった地盤高を戻す公共工事が行

復興庁は福島県浜通り地域に福島国際研究教育機われた．このため重機の踏圧によって客土直下 5cm

構 2）（以降，機構）を新設する準備を進めている．くらいの深さに硬盤層が形成され，水を貯めるため機構では農林水産業分野の参画も期待されている．に 20cm くらいの深さに人工的に作られる水田硬盤

農業の基本は土づくりにある．本論では，除染後のと二層で透水性が低下し，農地全体の排水性が悪く農地土壌の課題をレビューし，課題解決のための土なった（溝口，2017）．上部の硬盤は耕作時に破砕

壌再生とカーボンニュートラルの達成にむけた復すれば透水性は戻るので問題はないが，重機による興農学研究のシナリオについて述べる．
2．除染後の農地土壌の課題（1）除染土の処理
農林水産省は原発事故から 1 年半後に農地除染対作業で水田の 50-60cm の深さにあった暗渠が壊れ，それも農地の排水不良の原因になっているようである．こうした農地では改めて暗渠の埋設工事が必要である．また公共の除染工事では空間線量率を短期間で低下させることを優先したために水田の畦策の技術書（農林水産省，2013）を公開した．この畔は除染されなかった．

技術書では農地の汚染程度に応じて，①表土剥ぎ取（3）土壌肥沃度の低下

り，②水による土壌撹拌・除去，③反転耕による対営農的には除染工事によって肥沃な栄養分を含策工法が推奨された．しかし，避難区域の一部ではむ表土が失われたことが最大の問題である．除染後

主に表土剥ぎ取りが行われ，汚染土が詰め込まれたの農地土壌では有機物の含有量が低下し，作物の健黒いフレコンバックが“仮仮”置場と呼ばれる農地全な生育が望めない．このため土壌中の有機物含有に山積みになった．福島県飯舘村ではこの除染土を量を増やす必要がある．

中間貯蔵施設に運び込む予定で除染工事を進めた

土壌の有機物は生態系の中で多くの重要な役割が，工事完了後も順番待ちの状態が続き，避難指示を果たしている（松中，2018）．土壌の化学的緩衝*東京大学大学院農学生命科学研究科（Masaru Mizoguchi）

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農業および園芸

第 98 巻第1号（2023 年）

材となり，植物栄養を供給し，土壌の物理性（土壌開するためには，他の都道府県にはない独自の視点

硬度・排水性・保水性）を改善し，土壌微生物の餌での土づくりが求められている．となる．地元農家は有機炭素などの栄養分を多く含（4）耕作放棄と獣害

む家畜糞尿と稲わらから堆肥を作り，土に鋤き込ん

原発事故による避難区域では，一時的に人間が住で何世代にわたり土づくりをしてきた．しかし，原んでいなかったために深刻な獣害（イノシシやサル発事故後に畜産業が再開できたところが少なく，家による農業被害）が顕在化している．藤本は，獣害畜糞尿の供給量も少ない状況にある．

があくまで「人間活動の低下」による動物の行動変

伊井らは，2013 年と 2014 年に農家と NPO 法人が化が原因であり，避難区域で営農を再開せずに耕作自分たちで除染した飯舘村の実験水田で収穫され放棄地が増えると野生動物にとって生活しやすいた玄米と稲わらの放射性セシウム濃度を継続的に環境が生まれ，残された農地での獣害リスクが高ま測定した結果，2015-2019 年の 5 年間で指数関数的るという悪循環が起きることを指摘している（藤本，に減少していることも明らかにした（Ii ら，2021）．

2016）．浜通り地域ではこれらの点を考慮して耕作

八島らは，福島県川俣町山木屋で家畜糞尿の堆肥放棄問題と共に総合的な獣害対策を考える必要がの代わりに緑肥を使った栽培実験を行った結果，除ある．

染された農地ではより多くの有機物を土壌に施用（5）森林から農地への放射性セシウムの流入リスする必要があること，土壌に化学肥料を施しても健ク

康な植物が育ちにくいこと，牛糞を施用することで浜通り地域の内陸部には森林が多い．原発事故で植物の根や地上部のバイオマスが増加することを汚染された森林は，宅地や道路などの林縁から 20m報告している 3）．

だけしか除染されなかった（環境省， 2020c）．そ

福島県農業総合センターは「除染後農地での地力のため，せっかく農地を除染したのに台風や大雨に回復マニュアル」の中で，牛糞堆肥を補てんした時よって森林から放射性セシウムが河川や農業用水の地力回復データを示しながら保肥力の改善と肥を経由して農地に流入し，再汚染されることが懸念料分の補てんの重要性を指摘し，作物の生育ムラをされた．

少なくするために丁寧に耕うんするよう注意している（福島県農業総合センター，2018）．

しかし，これまでの研究で放射性セシウムは森林内を循環していること（環境省，2020c）が明らかに土づくりは農業の基本である．そのため農林水産なった．山崎らは GIS を用いて飯舘村の森林からの省は農業生産力の増進と農業経営の安定を図るこ

土壌流出量をシミュレーションした結果，森林内のとと目的にした地力増進法（昭和 59 年法律第 34 号）

土壌流出源は水流の近くに限定され，森林外への流などに基づき，全国の農地の土壌改良資材と肥沃度出量がきわめて小さいことを報告している（山崎ら，に関する調査を長年実施してきた（農林水産省，2019）．

2019）．最近では内閣府が推奨する Society5.0 戦略

水文学の分野では流域の水の動きを追跡するトに相まって，長年蓄積してきた土壌データをデジタレーサーとして放射性セシウムが使われていた．浜ル化してスマート農業の推進に活用するために，農通り地域の森林には図らずも原発事故によりこの林水産省生産局が 2019 年に土づくりコンソーシアトレーサーがばらまかれたことになるが，逆に流域ム（農林水産省生産局，2019）を設立し，土壌デー内のいたるところで放射性セシウム濃度を長期的タの収集・蓄積・利用を通じて農家が土づくりを実にモニタリングする観測点を設置すれば世界の研践できる環境を提供し始めた．

究者がうらやむ森林水文学の実験フィールドにな

しかし，福島県浜通り地域では除染と客土により表土の性質が大きく変化してしまったために土壌ると思われる．
（6）農業基盤の整備と農村コミュニティの崩壊

データベースを単純には利用できない．また，堆肥農業に水は不可欠である．そのため土地改良や圃を作る過程や堆肥を土壌に鋤き込む過程でその地場整備事業によって山に降った雨や雪がダムやた域に存在する放射性セシウムがどのように挙動すめ池に貯められ，農業用水として農業用水路を経由るのかも解明されていない．浜通り地域で営農を再して農地に届けられる．また，大雨の際には余分な溝口：地域バイオマスを活用した堆肥づくりと除染後農地土壌の肥沃度向上

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水を農地から排水路に流すことで水田などの水管がら伝統的な農業と新しい農業の融合技術の開発理が行われている．日本の農村ではこうした農業水が必要である．

利施設と農地がセットで整備された農業基盤に

図 1 は，こうした背景を踏まえて筆者が試作した

よって農業生産が支えられ，洪水などの災害から農「土壌再生研究に基づく福島の農業復興シナリオ」

村地域が守られている．しかし，原発事故により農である．以下ではこの図の内容を具体的に説明する．

業水利施設も放射性セシウムに汚染された．森林に（1）土壌再生技術の開発

降った雨は森林の放射性セシムを泥と一緒にダム

これは，表土剥ぎ等の除染工事で失われた地力をやため池に運び，水底に堆積させた．また，除染工回復するために，地域内で産出・排出される落葉・事の際に発生した汚染土は雨水と一緒に農業用水木材・稲わら・家畜糞尿などのバイオマスを活用し路や排水路の底に溜まった．農地の除染工事は終了て堆肥をつくり，農地の初期栄養分や作目に応じてしたものの農村地域内の農業用水路や排水路には土壌に鋤き込み，最適な土壌（テーラーメイド土壌）

大雨のたびに土砂や泥が溜るリスクがある．自然減をつくる技術である．堆肥づくりでは，どのような衰で濃度が低下したとはいえ，泥には放射性セシウ有機質資材を，いつ，どのくらい，どのような方法ムを固定した粘土分が多く含まれる．毎年春先に農で土壌に投入するかなどの因子に基づき，どのよう家は自分でこの泥上げ作業をしなければならない．

な機能や土壌改良効果を期待するのかを明確にす

原発事故前には農業用排水路の泥上げ作業や畦ることが必要である（谷，2013）．それを具体的に畔の草刈り作業など，農業基盤を含む農村地域の環実現する方法として，IoT 土壌センサを用いた堆肥

境は集落単位の共同活動により保全管理されてきの熟度診断技術を開発することを提案したい．すな

た．しかし，原発事故で避難生活が続き，避難指示

わち，堆肥づくりのノウハウを持つ農家を「堆肥ソ解除後も戻らない農家がいるために，何世代にもわムリエ」として認定し，そのソムリエが持つ経験知たって形成された農村コミュニティが崩壊してし（水分量や温度，堆肥を混ぜ合わせるタイミングなまった．近所に共に頑張る仲間がいることは農業復ど）を IoT センサで数値化し，データを蓄積し，そ興には不可欠である．農業の担い手の問題も含めての経験知とデータを融合し，AI などの最先端技術農業基盤の維持管理と農村コミュニティの維持をと組み合わせて堆肥生産を自動化するシステムをどのように再構築すべきか頭の痛い問題である．

開発する．

3．土壌再生研究に基づく福島の農業復興シナリオ

図 2 は堆肥の熟成過程の温度と水分量を IoT セン
サで遠隔モニタリングした一例 5）である．IoT セン

農業の基本は土づくりにある．福島県には会津農サを活用することにより堆肥の温度と水分量が可書（1684 年）に基づく堆肥づくりを実践するなど，視化され，非専門家でも切り返しのタイミングを判伝統的な現場知を持つ農家も多い．また，最近は世断できる可能性があることを示している．

界的に有機栽培に対する消費者の関心も高く，そう（2）中山間地域の小規模スマート農業技術の開発した時代の流れを酌んで農林水産省も 2006 年に有農林水産省と内閣府はこれからの日本の農業を機農業推進法（農林水産省，2006）を制定し，日本展開するための切り札として大規模な土地の集約

国内における有機農業の推進を図り，堆肥による土とスマート農業を推進している．しかしながら中山づくりを推奨している．2021 年 5 月には 2050 年ま間地の多い日本国内の一般農地では大規模なスでに有機農業の取組面積の割合を 25％に拡大するマート農業を展開するのが難しい（溝口，2020b）．という「みどりの食料システム戦略 4）」を策定した．

そこで，大規模なスマート農業ではなく中山間地で2．（3）で指摘したように，浜通り地域の農地ではも適応できる小規模なスマート農業技術の開発が除染工事により表土の栄養分（肥沃度）が失われた．

必要である．幸いなことに，機構の設置に先立ち，この肥沃度を化学肥料で回復するには限界がある

南相馬市では福島ロボットテストフィールドの整ため長期的に地域内で発生する家畜糞尿と稲わら備が進められている．そこで，ロボット分野と農業による堆肥の投入が不可欠である．また，福島県は分野とが連携して中山間地域にロボットテスト

地形的に中山間地が多いという土地柄を考慮しなフィールドを展開し，ここで小規模スマート農業を

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農業および園芸

SDGsはもう古い！

第 98 巻第1号（2023 年）

環境再生型農業（Regenerative Agriculture）① ⼟壌再⽣技術の開発②中⼭間地域の⼩規模スマート農業技術の開発○ 農地除染で失われた地⼒を回復するために地域バイオマスで堆肥を作り、現場に適した肥沃⼟壌（テーラーメイド⼟壌）を作る技術○ ⼩規模家族農家のためのスマート農業⽀援技術（中⼭間地域ロボットテストフィールド拠点）○ 畜産ふん尿と稲わら等を活⽤した有畜複合農業技術○ ⼟壌炭素貯留による地球温暖化対策技術（4パーミル・イニシアティブ）○ IoT⼟壌センサによる堆肥の熟度診断（堆肥ソムリエ）技術

除染で劣化した農地の再⽣写真：
www.facebook.com/watch/?
v=1054291244592879

有畜複合農業
地球温暖化対策に資する有機物循環型農業の開発と実践

⼈材育成
現場のニーズに的確に応えられる「⼟壌医」の活⽤

有機物循環

農作業アシストスーツ

完熟した堆肥
写真kanefarmcompany.com/compost/

期待される成果

写真
www.youtube.com/watch?v=S51DkRIr0kk

農×ロボット連携

4パーミル・イニシアティブ

写真：www.nature.com/articles/s41598‐019‐
55835‐y/figures/1

中⼭間地域で動くアグ
リロボット技術の開発

研究拠点と⼤学との国際的連携による卓越した研究と教育、および研究を⽀える規制緩和
国際教育研究国内外の⼤学復興農学分野堆肥の熟度診断と放射性Csの作物吸収抑制技術に基づく有畜循環農業システムの構築

研究交流・⼈的交流

⼟壌科学分野⼟壌の物理・化学・微⽣物の基礎に⽴脚したテーラー
メイド⼟壌の作出と応⽤技術の開発

復興農学会参画⼤学アメリカの⼤学との連携
・ワシントン州⽴⼤学
・オクラホマ州⽴⼤学
農村再⽣研究所（Rural Renewal Institute）

国内外の研究所
連携

農研機構の各研究所
⽇本型シリコンバレー企業

篤農家・企業・NPO等

規制緩和環境

省庁間の縦割り撤廃に期待

みどりの⾷料システム戦略（農⽔省）との差別化を図る★電波特区を活⽤してデジタル⽥園都市国家構想の実現通信インフラ・地域バイオマス循環・獣害対策を完備した地⽅創⽣★短半減期放射性物質を利⽤した放射線育種フィールド 新機能をもつ⼟壌微⽣物・農作物・薬草・⼭菜きのこ等の探索と作出等

図1

土壌再生研究に基づく福島の農業復興シナリオ（文献 1 の図を一部改変）

図2

堆肥の熟成過程の堆肥中の温度と水分量の遠隔モニタリング例 5）

支援する技術を開発してはどうだろうか．の多い浜通りで 5G などの高速大容量のインター

浜通り地区の中山間地には携帯電話すら入らなネットサービスは使えない．そのために，木などのい地域も多い．総務省は日本国内のすべてに 10km

障害物があっても通信ができる補助的な技術開発グリッドで 5G 基地局設置を展開しているが，山林が必要である．例えば，圃場整備事業の際に農業用

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排水路に光ケーブルを敷設し，あるいは浜通り地域に基づく「新産業創出等研究開発基本計画 2）」（令で電波特区を申請して山林でも利用可能な周波数

和 4 年 8 月 26 日内閣総理大臣決定）に準じて決ま帯を使って，中山間地域でも情報のやりとりができろうとしている．この基本計画には重点 5 分野の一る小規模スマート農業の基盤技術の研究開発を行つを占める農林水産業の研究開発の内容として「スうのである．そこで開発されたロボットと通信の技

マート農業やカーボンニュートラル等を通じた地術を使って，水田の水管理，畦畔の草刈り，獣害対域循環型経済モデルの構築を目指し，……」という策などができたら面白いだろう．こうした高度通信記述があるが，不思議なことに福島の農業復興にインフラが整備された新技術の開発拠点が浜通り

とって最優先課題と思われる農地土壌の肥沃度向の中山間地域にできれば，首都圏に住む若者も新し上に関する言及が一切ない．省庁間の調整の難しさい価値観と夢を求めて集まってくる可能性がある．

が伺える．

（3）国際的連携

本論で提案した農業復興のシナリオは復興農学

堆肥による土壌再生は地球温暖化対策（カーボン会誌（創刊号）に掲載された．日本農学会の皆様がニュートラル）にも貢献する．現在土壌科学の分野

省庁間の綱引きに囚われることなく，現地農家の切では土壌中の炭素蓄積に関する研究が注目されて実なる要望を素直に受け入れ「除染工事で失われたいる（白戸，2018）．「世界の土壌炭素を毎年 0.4％農地土壌の肥沃度向上×カーボンニュートラル」を増加させることができたら，大気 CO2 濃度の上昇を意識しながら，福島の農業復興を実現する新しい農止めら れる 」と い う計 算 に基 づ いて 2015 年 の学研究を創出してくれることに期待したい．

COP21 でフランス政府が提案した「4 パーミル・イニシアティブ」が採択されたからである．このように土壌再生研究には土壌科学分野との連携が不可

引用文献
本論文は復興農学会誌（電子版）に掲載された総説 1）の一部を改変し，そこに最新情報を追記したも欠である．
国際教育研究拠点（機構の前の呼称）構想ではアのである．そのため，重複した表現が多々あること

メリカのハンフォードサイトをモデルにした地域をご容赦いただきたい．また本文中で“（溝口，づくりが提案されていた．この地域には土壌浄化に2020a）”のように記した文献については 1）の引用

取り組む科学技術研究所と関連する教育機関に加文献を参照されたい．

えて，ブドウ栽培農家やワイン関連の食産業企業が集まり，それらの相乗効果で地域全体が活気づいている．同様のことを福島県浜通り地域で行うとすれ
ば，ワインに加えて，日本酒が有望である．福島県には酒蔵が多く，日本酒の品評会で毎年優勝している実績があるからである．そして，発酵醸造系の研究分野が新設される福島大学食農学類がこの地域連携に加わることで，福島はハンフォードサイト以上の「究極の地方創生モデル」になるだろう．
4．おわりに
福島国際研究教育機構は 2023 年 4 月に新設される．復興庁は 2030 年で解体されるが，機構で実施される研究開発テーマは福島復興再生特別措置法

1）溝口勝：原発事故で失われた土壌の再生に向けて－除染後農地の問題と復興農学－，復興農学会誌，Vol.1
No.1，p.28-34（2021）．
2）復興庁：福島国際研究教育機構，https://www.reconst
ruction.go.jp/topics/main-cat1/sub-cat1-21/2021020216053
5.html（2022 年 9 月 14 日閲覧）
3）八島未和・斎藤葉瑠佳・菊地悠汰：除染による土壌肥沃度低下とその回復に向けた取り組み（第 1 報）－山
木屋地区除染後農地における緑肥の分解と土壌微生物
バイオマス炭素量への影響－，復興農学会誌，Vol.2
No.1，p.11-23（2022）．
4）農林水産省：みどりの食料システム戦略トップペー
ジ，https://www.maff.go.jp/j/kanbo/kankyo/seisaku/midori/（2022 年 9 月 14 日閲覧）
5）内山健太郎・溝口勝・原拓朗：完熟堆肥製造における温度・水分・マトリックポテンシャル等の連続リモー
トモニタリングの有効性，2021 年度（第 1 回）復興農学研究会，http://fukkou-nougaku.com/conf/（2022 年 9月 14 日閲覧）．