(4)

農 業 と 科 学

第三種郵便物認可

平成 13
年 2月 1日

司い '101111"司 "11111. 11-.'" ・ 11 ，，"同"'"・1\"..'"司 111'11""._..'.11.'.'，.....，\111刊"..岨1. ，川市‘・・ 4 川 11'11"" ‘"， 11 \1 川副 ~II川0・111""仰"‘，"， .""11"""""園川 1'".II""'''''".n. .，.""‘ 1011 ，， 111・“ hll'..I~~ 川川Ilhll-"“， ..h.・'"'1 ""1011111 1 '"5

歴史の中の肥料ーグアノ物語

京都大学名誉教授

高 橋 英
な肥効を現したであろう。

グアノラッシュは何故起こったか
アメリカで異常これらの肥料鉱物資源の導入に先立つ 1
8世紀後なグアノブームが起こった。これは時を同じくし

半，ヨーロッパとくにイギリスでは骨粉の肥料価てカリフォルニアで始まった「ゴールドラッシュ」

値が注目を浴び，リンの肥効を高めるために硫酸Iグアノラッシュ」と呼ばれた。

で処理した過リン酸石灰が登場したが，この背景ブームは 19世紀末には終わったが，アメリカが海には耕地にリン不足が広がっていた可能性がある。

外ヘ領土拡張に乗り出すきっかけをつくるなど，

18世紀までのヨーロッパの農業は，輪作方式の多くの影響をあとに残した。南海の孤島に堆積し改良を中心に地力の維持向上を図ってきた(図 6た鳥の糞が，何故このようなインパクトをもたら参照)。栽培の過程で土壌中にあった N ， P， K ，したのか，これからそれについて考えてみたい口は作物によって吸収され，収穫物とともに耕地の1850年台から 60年台にかけてになぞらえて，耕地におけるリン不足の進行外に持ち出される。またこれらの養分は，雨によ

19世紀は肥料鉱物資源が相次いで発見され，作って溶脱あるいは流亡する。したがって失われた物への N，P，K，の供給が，有機物依存の束縛を養分を補給しなければ脱した時代であった。すなわち 1
9
世紀前半のグアする。

ノ，チリ硝石(中南米)，後半のカリ鉱石(ドイ

地力が衰え生産性は低下

そのため収穫物を利用後土壌から持ち去られツ)，リン鉱石(北米)の発見である。吋その中た養分を堆厩肥や尿尿などの形で耕地に返すことで Pと Nの 2成分を含んだグアノは，とくに顕著が一般に行われてきた。しかしこの場合 P は N，

図6
. 各農法段階における土地利用方式(加用信文日本農法論 8頁御茶の水書房より引用)
封建的農法段階

過渡的農法段階

三圃式(主穀式)

穀草式(輪換式)‑四割仲寸静近代的農法段階
輪栽式

信田嶋田嗣‑‑

農耕は次第にヨーロッパ全土にひろがっていったが，アルプスの北は南の地中海沿岸地域にくらべると湿潤であった。 8世紀の中頃になると，土地の利用率を高める必要がでてきたため，二圃式は次第に三圃式に移行していった。
これは耕地の 3分の 2を利用するもので， 3分したはじめの一つに，秋にライムギやコムギなどの越冬作物を作付けし，春になるとつぎの 3分の lに夏作物のカラスムギやオオムギ ときにはインゲン豆 レンズ豆 エンドウ豆などの英物を栽培し，残りの 3分の lは休閑する。この三岡式は播種の時期が秋と春の 2回に分れるので，農作業の均分化と凶作の危険分散というメリットがあった。また農耕具をひかせる家畜として馬は牛よりすぐれているが，草を食べさせておればよい牛とちがって，馬は飼料として穀物が必要なため簡単ではなかった。しかしカラスムギの栽培の普及によって馬の使用が一般化されるようになった。その後休閑地に飼料用の作物が栽培されるようになり(穀草式ある18世紀)に及んで，輪作農法は一応完成する。
いは輪換式)，休閑をやめて耕地のすべてを利用する輪栽式に到達する (農 業 と 科 学

平成 13
年 2月 1日

第三種郵便物認可(5)"11・川川1".. 司・ 11 ， ..1・"."・ lutl..11周回・ ..11"..'司四 11111.........・ .1 ，“ 11 1 ，，. ...1..11' ・ H ・"""'1" 川・ l'・・・4 川 '''11''ー‘川川l 川恒..."・・ 11 ・・・・....."・1刊川‘園川4・ 1.. 1 1...."1. 1 ・・・ '1....." 川川1 ，.....刊 ."110.... ，，，，， .1 ，，，..，，・H・ H・巾 1'-."1..1・ .II~"'I"II.. ，.'.

Kに 比 べ て 戻 り に く い 傾 向 が あ る 。 何 故 な ら作物の輸送は，何によって行われているのだろうか。の利用者である人間も家畜も脊椎動物であるた

反重力方向へのリンの輸送

め ， 食 物 や 飼 料 中 の Pは骨の中にリン酸カルシウ

海水中の Pは先ず光合成を営む植物プランクト

ムとして固定されてしまうからである。

ンによって取り込まれる。しかし光の届かない深そのPの量は，例えば生体重 200キログラムの大海部にある Pは利用されない。そのため外洋の光00頭 で 1 トン近くになる。このようにし型 家 畜300メートル以内)の P合 成 が 可 能 な 有 光 層 ( 水 深1て骨の中に固定されてゆく Pは長年の聞には少な

濃度は20ppb以 下 と 深 海 部 よ り 著 し く 低 く な っ て8
世紀に骨粉肥料が
それは 1からざる量になるが登場するまで，耕地に返されることはなかった。士2
これに対して， Nは大気中の窒素ガスが空中放電によって酸素ガスと結合して硝酸となり，雨に。
)いる(図 7図 7.海水中に溶存しているリンの垂直分布(Gifford1970)。

柳哲雄海の科学 91頁 恒 星 社 厚 生 閣 (1988)

溶けて地表にもたらされ，また土壌中の窒素固定
微生物によってアンモニアに変えられる。その量は，海への溶脱と大気への脱窒による損失にほぼ

3 Pの場合このよう見合うと推定されている o *相対的に P不 足

環境中のリンの動き

AUAUAUになり易いと思われる。

(自)約縦一な天然供給は期待できないので500

地球上の物質はすべて重力の作用を受ける。陸地の養分も高所から低所ヘ移動し，最終的には河川等によって海ヘ運び去られる。

1500

一年間に河川によって海ヘ運ばれる Pの量について次のような推定がある (R.W.
Howarthetal:

200
常150Transportt
oandprocessingofPinnearshor
eandoceanicwaters，p324 inPhosporusintheGlobal
Environment.JohnWiley& Sons 1995による)。
粒子状 P2000万トン肯+溶存 P100万トン =2100

る沿岸部や，湧昇流によって深海部にあった栄養万トン

塩 が 表 層 に 運 ば れ て く る 海 域 の P濃 度 は 数 倍 高士懸濁物量 17.
5・10 g/yX懸 濁 物 の P含 有 量15

これに比べると河川による栄養塩の供給があい。それを反映して単位面積当たりの年間一次生

1.15mg/g

産量は，大洋域に比べて沿岸域，湧昇域で著しく一方陸地の土壌中に含まれている Pの量として，高くなっている。表 1に見られるように，湧昇域

1.6.10 tという推定値がある。この値を一年間は全海洋面積の 0.
1パ ー セ ン ト に 過 ぎ な い が ， 魚.
1・10 t/yで、割るに陸上から失われる Pの 推 定 値2類の総生産量の半ばを占めている。

117.
8・10 y，すなわち現在土壌にある Pは8000年と04で海ヘ流れ去ってしまう計算になる。
陸上では岩石の風化による新たな土壌生成があ0.
04ppm) は，植物プランクトン
海水中の P ((p :0.4%)によって 10万 倍 に 濃 縮 さ れ ， こ れ を捕食する魚類(P:1.8%) によってさらに 5倍 近るものの，土壌の P肥沃度は徐々に低下してゆく

く濃縮される。この魚を海鳥が捕食し，魚に含ま傾 向 に あ る 。 そ の 一 方 海 底 に は 莫 大 な 量 の Pが堆積してゆく。官 4れていた Pは営巣する岩礁上に排泊され，グアノそれにもかかわらず陸上の植物生態系が繁栄しこうして海の中にあった Pは陸上へもたらされ海から Pの供給があったことるが，この反重力方向ヘ Pを運ぶ原動力は湧昇流続けていることはを示唆している。ではこの重力の反対方向への P(p :5‑10%) として堆積する。と鳥の飛朔力である。

(6)

平成 1
3
年 2月 1日
農 業 と 科 学
I
，，，，，
阿'
司
川111111I.
.
，d.III."，
..
.
.
'I，.
I
I
I
I
".
.
.
.
.
.
.
'.
.
川
市
・司・4川
'''
1
1''ー
川11'1'1'ー'‑111・'I'
I
I
.
.
.
.
.，
I
I
U'I
I.
.
.
.
.川1・11111.
.
.
.
.
"II
I，.
.
'I.
.
.
""
U・
10，11.
.
.
.
.
.
.
川1
"園町.
川htl・.
.
.
.
.
llh.
llllhl.
.
.
.・
1
11.
1.
.
11..，四 .
".
1
1
1
"'"

第三種郵便物認可

‑
明
川
川 ・司

1.
11".
. 1
11.
.1..
.
.
911
，，1四 四 1
01
1

表 1闘 海 域 三 区 分 の 生 産 量

わが国でも，昔北海道のL
alli，C.M .
andP
arsons，T.R.
(1993)

大大洋域

沿岸域

湧昇域

石狩川では，何千何万とい90
海の総面積に占める割合(%)
単位面積当りの年間一次生産量 (gCm‑2Y‑1) 509.
9100340120.
130036，00012

うサケが産卵後に一度に死魚類の年間平均生産量 (mgCm‑2y 1)

0.
50.
2

戸

魚類の総生産量 (106tCy‑1)*室田武:物質循環の経済学

リーピヒからの再考より

ぬと，屍で川が一杯になり，その腐臭がたまらぬほどであったそうである(末広恭雄:魚の博物事典講談社学術文庫による)。

リンの運び手としての鳥の役割
鳥 の 飛 朔 力 は ま た ， 陸 上 で Pを 低 地 か ら 高 地 ヘ運ぶのにも寄与している。熊沢蕃山はその著「大漁獲によるリンの陸への還元
漁 労 を 行 う 人 聞 に よ っ て も ， 海 の 中 の Pは陸に空を飛朔することのできる烏の989年 の 世 界 の 年 間 漁 獲 高 は 1億もたらされる。 1

糞の助けを借りて，禿山に樹々を増やすことがで000万トンとするとそトンに達したが，乾物量を 3きると次のように説いている。の 中 に は54万 ト ン の Pが含まれている計算になる。

学或問」の中で「草木なき禿山を林となす事あり。谷峯の広さによりて稗を三十石，五十石，百石づっ蒔き，そ口問

同ロ

Q u dAU
斗 Od‑‑ ハL比 室 田
d4l‑r

FO

自︿は貫斜高中af&﹃;︑白吊ー品小原には雑木の繁りと成る者也。 J(蕃山全集)

出 53456 と悶 JJJJJ こ唯 20857の臣 43221 前
荷以

二1付きてもよし。かくの如くすれば，三十年ばかりの木

4A

ヘ野坂類種木鰯年米綿慶

引木菜材干永来さんと也，その上雨にも流れず¥稗山土に生き4

ことは，ひろいにくきようにして，鳥をひさしくζ

木の実はよくはゆる者也。上に枯れ草などを置く

内てこれをひろう。鳥のおとし(糞)にまじりたる魚を肥料(干鰯)として珍重していた。

表の上に藁，草萱などをちらし置く也。諸鳥来たり

表 2に 見 ら れ る よ う に ， 江 戸 時 代 の 日 本 人 は こ の植物の種子も栄養分も，趨勢としては重力の法則に従って高所から低所ヘ落ち

陸地とりわけ高海成リン鉱石の採掘施用

鳥が沢山いると重力

海 水 中 の Pは 海 棲 脊 椎 動 物 や 湧 昇 流 の 作 用 に よ方向と逆の流れができることを蕃山は指摘していって，生物的あるいは無生物的にリン酸カルシウる(室田武:物質循環の経済学‑リービヒかムにかえられて海底に堆積し，海成リン鉱石を形らの再考

日本学術会議公開シンポジウム報告レ成する。これが海底の隆起によって陸上にもたら地は貧しくなるばかりだがジュメ

1995年 12月より引用)。

されたものを， 19世 紀 に な っ て 人 聞 が 採 掘 し ， 耕

リンの運び手としての遡上魚の役割地に施用するようになった。

い ま 一 つ の 陸 へ の Pの 運 び 子 は ， 産 卵 の た め に000万
現 在 世 界 の リ ン 鉱 石 の 年 間 採 掘 量 は 1億 5

河川を上ってくる回遊魚類である。例えば，ベーpとして 2200万 ト ン ) に 達 し て お り ( 表 3)，トン (リング海からアラスカのKodiak島 の Karluk}
11を

陸 上 か ら 失 わ れ る Pの 推 定 量 に 匹 敵 す る 値 に な っ

遡上してくるベニザケの遺体によって，へ も た ら さ れ る Pの 量 はKarl也 湖年 間 5 トンに上るという調査がある。
ま た シ ベ リ ア 沿 海 州 の A mur河 ( 黒 龍 江 ) や ア
ラスカのYukon
河で、は沢山のサケが産卵のために遡上し，これを捕食する熊や鳥が流域を肥やし，森林を育て維持してきたといわれる(室田武:
遡河性回遊魚による海の栄養分の陸上生態系への輸 送 生 物 科 学471
24，1995による)。

表 3. 世界のリン鉱石採掘量の変遷

18471850
1853
1865
1885
1928
1974
1984

500トン
5，000
10，000100，000
1，000，000
10，000，000
100，000，000
150，000，000

農 業 と 科 学

平成 13
年 2月 1日

第三種郵便物認可(7)

川1"..川喝11.lut.....'h'I....四
四
川
"，'"
'.
.
.
.
'， '111""....，・1，
"
"
'.
，..
.
.
'
1
川"'U'"岨
'.
.
.
1
""
.
.
.
.
.
川 11'11"ー川
川
1
"1.
.
.
.
.
.
.
.
1
1川
I
・1.
.
.
.
.
.
.
.
.
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1・，."11川 .....'11"''''1.‑...11・
川
・1，
".
"・'"
， 11" 1'''1111川....."".1・Ihll.
.
.
.
.
・I1I1司l

園町ている。乙れは海ヘ流れ去った Pが陸上にもたら

ドイツに於ける小麦，ライ麦，大麦，燕麦，エされるルートの中で最大のものであるが，その原ンドウ等のモルゲン (0.
25ヘクタール)当たり動力になっているのは地殻変動という自然の力で収量は， 50ないし 100パ ー セ ン ト 高 め ら れ た とある。

いわれる。」(三沢巌郎:リービッヒの思想とその農業経営

リン循環の特殊性

1
9世紀後半のアメリカでグアノラッシュが起こったが，その背景の一つに， pの循環の特殊性が22‑23頁
H2号 1
951年 6月)

史上における意義

報告

農業技術研究所*
2 リーピヒはその著「化学の農業及び生理学ヘあるように思われた。
自然界における Pの働きはもっぱら重力の支配の 応 用 Jの中で次のように述べている。「ドイ下にあり，陸上の Pは次第に海ヘ失われ海底にた

ツでは人民の 3分 の lが ジ ャ ガ イ モ を 主 食 に しまってゆく。この海底に堆積した Pは地殻変動にている。

よって陸上にもたらされるがそれまで陸地は P

たら，について全体として貧栄養化してゆくことにな・・・もしジャガイモが存在しなかっドイツの農業者は骨粉に高い評価を与えざるを得なかっただろう。彼らはその価値を殆る。とすれば施肥の行われない自然の植生は，長ど理解できなかったので年の聞に何らかの影響をうけると思われるが，どの骨粉の輸出を 70年 以 上 も 傍 観 し て き た の で あうであろうか。

る。イギリス人にとって骨粉の輸入が必要であ

現在富栄養化への関心の高まりから，陸域から数百万ツエントネルったとすれば，ドイツの畑からの骨粉成分の収水域への Pの移行についての研究は多い。しかし奪が，上の疑問に答えるためには，その逆の方向すなわ十分な理由がある。骨粉がイギリスの畑で穀物ち水域から陸域への Pの働きを明らかにする必要とクローバーの収量を高めたとすれば，ドイツがある。これは今後の研究課題であろう。の畑の穀物とクローバーの収量は，イギリス人ドイツにとって不利であったと考えるにが受け取った分だけ低下したに違いな t'l" (吉おわり

田 武 彦 訳 北 海 道 農 業 試 験 場 資 料30号 22頁

っ これらは 19世 紀 半 ば か ら ヨ ー ロ ッ パ の 耕 地 に

1986) (筆者注:同一単収を得るためのジャガ
0

イモの P要求量は加速度的に投入されるようになった。
例えば，

Iザクセン王国がペルーより輸入せ匂コムギの 5分 の lですむ)

陸 上 か ら の Nの 損 失るグアノの量は， 184
2年には僅かに 5ツエント

河川を通じての海への溶脱 10~25 X106 トン/年

ネ ル (1ツエントネルニ 50キログラム)であっ

脱 窒 に よ る 大 気 へ の 揮 散100~160 X106 トン/年

たが， 1846年 に は 5，568ツエントネルに， 1850

陸上への Nの供給

年には 19，725ツ エ ン ト ネ ル に 達 し た 。 ま た ， 南

大 気 窒 素 の 放 電 等 に よ る 固 定 10X106 トン/年

米各港より積み出されたチリ硝石の総量は，大気窒素の生物による固定

1830年 に は 850トンに過ぎなかったが， 1850年(木村真人には 23，000トンに， 1870年には 132，450トンに及土の化学んだ。あるいはまたスタッスブルトのカリ坑か学会出版センター)

ら掘り出されたカイニットの生産量は， 1865年

吋

140X106 トン/年

地球上における各種元素の循環，

133‑137頁 化 学 総 説 1989No4海 に 入 っ た Pは生物的あるいは無生物的にリには 1，313トンに， 1868年には 10，463トンに，そン酸カルシウム，すなわち海成リン鉱石に変えして 1870年 に は 18，877トンにのぼった。

られ海底に堆積する。その推定量は 8 .4 X101~

これらの肥料資源の開発により，農業生産は840年より 1880年 の 聞 に飛躍的に向上した。 1ト ン に 上 る 。 こ れ は 陸 上 の 土 壌 中 の Pの 総 量1トンの五千倍である
1.6X101(木村真人同上)