学叶沖lとfzT業

農

昭和 53年 5月 1日

第三種郵便物認可(3)

土壌中の有機態窒素の無機化と緩効性窒素の活用法
北海道農業試験場畑作部
作付体系第一研究室主任研究員

金野隆光
図 1 Lineweaver‑Burk plot

昭和 39
年以降，北海道農業試験場畑作部では 3 主要畑

CDU) の肥効特性並び作物に対する緩効性窒素肥料 (1に，その施用法について検討してきた。その概要につい1 ，kml一一一←一‑V'VS
V =3.0(mg/day)3~ Km=83mgvて述べる。

CDU‑Nの無機化パターンの推定法
含窒有機物が土壌に施用された際に，いつ頃，どのくらいの量が無機化してくるかを知ることは 3 含窒有機物の1/υ2

作物に対する肥効を考える上で，最も重要なことである。

1一番良い方法は， 15Nでラベルした含窒有機物を施用

0.
050.
1l/S

して，その無機化を測定するか，または，作物がどのくらい吸収するかを測定することである。しかしその方法

表1 理 論 式

は，材料を作るのに 3 あるいは分析に多大の費用がかかる。そこで，培養実験と地温測定値から推定できないか・…・・という発想で，CDUに つ い て 検 討し，ほぼ妥当な方法を考案した。

①一次反応式
N=No(1‑e‑kt).
・ ・(1) N:N~!\li機化量
No:可分解性 N量1n(‑NEOLN)=kt・. .(・1) k:速度定数t:
11
寺問(EI)
HH

CDUで得られた方法が，各種の含窒有機物(堆肥，緑肥等)の無機化に，適用できるか否かについては，今後の検討にゆだねられているが，筆者はかなり有望であろうと考えている。そこで以下の文章
は，やや一般論的に記述する。
まず，含窒有機物中の Nが，どのような反応式に②MichaeVlsis一Menten式
v=一一一一 ……… (2) Ea:見かけの世"1凶エネルギー
Km +s\-，~-初速 JJE
1 1 ， Km1'n¥'::一=~+古\T ~・ H ・..… (2) V:最大速度v v V S
Km:ミカエリス定数
s:CDU添加量

従って無機化するか 3 その画数型を見出すことが第③アレニウスの式
k=Ae‑Ea/RT ・・・'(3) A:定数
Ea TI‑R:気休定数
lnk=lnA‑…(3) T:~~色刷J支HHR

1段階である。
石橋等や尾和等は緩衝液中で 3 また尾和等は水田土壌中で，CDUの分解が 1次反応の速度式に従って分解することを見出した。
その後，筆者等は，畑土壌での CDUの 無 機 化 はMichaelis‑Menten
式に従うことを見出した。この式は，酵素反応の基本的な速度式であり，CDUの添加量が少式が，あてはまるか否かを検討して，活性化エネルギー1，OOO~を求める。 CDUの緩衝液中の分解については 221，900カロリーが得られている(石橋等，尾和等)。畑
4，000カロリーを得た(斉藤等〉。
土壌については 2
さて， CDU‑Nの無機化の反応式が見つかり，温度ない時は一次反応式で近似できるので，過去の知見と矛との関係が定量的に数式化されたので，これらの式と地CDUにお温の測定値とを用いて，無機化パターンを作成する。図推定する根拠2は，十勝の地温データを用いて推定した，無機化パタ盾しない。またこの式が適用できることは，いて微生物分解が律速反応である…・・と3ーンである。の 1つとなる。
図 1は CDUの無機化が，Michaelis‑Menten式に従うことを証明するグラフである。

CDU添加量 Sの逆数と初速度での逆数をプロットすると直接的関係があり，2)式が適用できることがわかる。
表 1の理論式 (次に，無機化速度と温度との関係式を，定量的に求めるのが第 2段階である。表 1の理論式(3)のアレニウスの46年は低温年，昭和48年は高温年であり，
昭荊]

5月 1日施肥と 6月 1日施肥の場合の曲線である。 5割以上無期化される時期は，7月中 下旬であることがわかる。

推定無機化パターンが，妥当か否を検討する。てん菜ととうもろこしを用い，共通肥料としてリン酸とカリを与え，速効性 N肥料で、栽培した場合と，CDU‑Nのみ

(4)

業

農

第三種郵便物認可と科学

昭和 53年 5月 1日

図 3 作物による CDU‑N吸収量

図 2 CDU無機化パターン%100一昭和 48年

N15180ーーEEa‑
守nりag/OEK/11

UAU円

FOaaT正叫技内レU K﹁生川 UHVイl‑一P￨とうもろこ量￨しFN
一昭和 46年

てん菜の I
吸収量
ム CDUのみ，....硫安+チリ硝石

20

とうもろこしの吸収量
O CDUのみ，・硫安のみ
干一一千0ド~乙月/日‑t‑‑f

表 2 CDU‑Nの作物による刺用率で栽培した場合の N利用率を比較した(図 3，表 2) 。
速効性 Nの利用作物率は 6月27日39%， 7月19日73%に対し， CDU‑Nの利用率は 3 それぞれ推定無機化量に対して 64，72%であった。

15kg/
10a施用し，とうもろこしは NtFN::施肥窒素

注

20kg/
10a施用し，てん莱の場合は N

f5/1 6/1 7/1 8/1 9/1 10/1 月/日

5/1 6/1 7/1 8/1 9/110/1

速効性 Nの利用率は 7月25日45%， 10月 1日78%に対し， CDU‑Nの

6月27日
7月19日
5日
7月2
とうもろこし10月 1日てん莱

施肥 N利用率
CDU量
用の推率に
対定化
速効性 NI
CDU‑N 無す機る利

39%73457820%
42214364%
725859

CDU‑Nは図 2に示したように，十勝地方では 7月8，59%であ利用率は，それぞれ推定無機化量に対して 5中っナこ。

時期下旬に約 5割が無機化するので， CDUの効果が作物に表われるのは，7月下旬頃からである。他方，基肥

生物分解の速度は，土壌水分の影響を強く受けるので，の速効性 N肥料は7月下旬頃までには作物に利用され固場の土壌水分の測定値を，数式の中に取り入れれば，てしまうので，速効性 N肥料と CDU‑Nと の 肥 効 と更に良い推定法になるであろう。

は，時期が異なり，意味も異なる。

このように，ほぼ妥当な推定法であると考えるが

3

徴

CDU‑N無機化パターンの推定法は 3 各種含窒有機

CDUを施用する際に，考慮しなければならない第 1物の無機化についても応用の可能性があるので，解析手のことは， CDU‑Nを施用したからといって，基肥 Nの施用量を減らさないことである。 CDU‑Nの効果を)1買を要約して記す。
含窒有機物の N無機化の解析手順

期待するには， Nの標準施用量を減らさないで CDUー

①一定温度で，土壌への添加量を変えて，N無機化

第 2に留意することは， CDUの肥効が表われるのは量を経時的に測定する。
②を上積みして施用することである。

そのデータから初速度を求めて，表 1の理論式 (2)式(Michaelis‑Menten式〉に従うか否かを調べる。

③ 理論式に従うことが確められたら，Vおよび、仰を7月下旬頃からであるから，生育期間の短い作物(菜豆や早掘りばれいしょ〉では， CDUの 効 果 は あ ま り 期 待 で きず，生育期間の長い作物(小豆やてん菜等)で効果が期待できる。

求める。
少量添加条件で，温度を変えて N無機化量を経時第 3に，土壌 Nの無機化が，微生物の働きで分解する1)式を用いて各温度の速度定数 kを的に測定し，表 1の(時期は， CDUが無機化する時期にほぼ一致していると求める。

予想されるので 3 地力 Nの高い土壌では CDUの効果は④⑤ 表 1の(3)式を用いて kとT とが，アレニウスの式に従うか否かを調べてから，活性化エネルギー Eaを求れる。
第 4に，豆類に対する CDUの肥効であるが，生育期める。
⑥

低 し 地 力 Nの低い土壌で CDUの効果が高いと考えら

V，km，Ea，k の値は，N無機化に関する土壌間が長く，根粒固定 N依存度が比較的低い小豆について固有の性質を反映している。ただし， kmの土壌学的意

は，地力 Nの低い士壌で， CDUの肥効が期待される。

味づけは，今後の研究にゆだねられている。

ただし， CDU施用は根粒活性を低下させるが，速効性CDUの肥効の特性と活用法

N肥料の施用ほど大きな低下とはならない。