令和４年5⽉21⽇
2022年度「⼟と肥料」の講演会

有機農業や減化学肥料栽培に貢献する
有機質資材窒素肥効⾒える化の取り組み

農研機構 九州沖縄農業センター
暖地畜産研究領域 飼料⽣産グループ
古賀伸久

みどりの⾷料システム戦略と有機物施⽤
４つの柱（2050年までに⽬指す姿）
⽬標

KPI（重要業績評価指数）

１．温室効果ガス削減

2050年までに、CO2ゼロエミッション化

２．化学農薬の使⽤量低減（リスク換算）

2050年までに、50％低減

３．化学肥料の使⽤量低減

2050年までに、30％低減

４．有機農業の取組⾯積拡⼤2050年までに、耕地⾯積に占める有機農業の取組⾯積の割合25％（100万ha）

温室効果ガス削減での農地炭素貯留や、化学肥料使⽤量低減、有機農業取組⾯積拡⼤での化学肥料の代替肥料として、みどり戦略では有機物施⽤は重要な役割。

1

有機物施⽤拡⼤のポイント
1. 品質（窒素肥効、ミネラルバランス）の把握と品質に応じた施⽤
2. 施肥コスト（肥料費、輸送費、加⼯費など）の低減

窒素肥効の⾒える化平成28年から研究を開始

3. 連⽤効果の解明と利⽤（総合的な⼟壌改善、地⼒窒素など）

2私たちの取り組み
１．有機質資材特性データベースの構築

・約500点を収集。
・含⽔率、全炭素・全窒素、C/N⽐、ADSON（酸性デタージェント可溶有機態窒素）、無機態窒素、無機元素などのデータを収録。
・ADSON、全窒素、C/N⽐は、⼟肥誌（2019年90巻p107-115で発表）
180
156

160
140

128

点数

120
100
8060
40
20382119914
3

22590

２．有機質資材窒素無機化予測モデルの開発
3

有機質資材と窒素無機化
作物により利⽤

⼟壌中で分解１.家畜ふん堆肥

無機態窒素（硝酸イオン、アンモニウムイオン）

２.市販有機質資材（植物油粕、⿂粕、⽶ぬか等）①

気象条件（気温、降⽔量など）②

⼟壌条件（地温や⼟壌⽔分、⼟壌タイプ、化学性、物理性、⽣物性）③

有機質資材の質（分解しやすさ）

３.緑肥

４.作物残さ！有機質資材の⼟壌中での分解による窒素無機化には、多くの要因が関与
4窒素無機化予測の研究スキーム

１.家畜ふん堆肥

約500点

２.市販有機質資材（植物油粕、⿂粕、⽶ぬか等）
32点

３.緑肥

①資材の特性分析
無機態窒素、全炭
素・全窒素、⽔分含有率、酸性デター
ジェント可溶有機態窒素（ADSON）等③統計モデル開発
ベイズ推定によるパラメータ推定を⾏い資材種類ごとの窒素無機化予測モデルを開発②室内⼟壌培養実験
資材を⼟壌に混和して培養。⼟壌の種類（4種類）⼟壌温度（10℃、20℃、30℃）⼟壌⽔分（3⽔準）で⼟壌中の無機態窒素含量を測定

窒素無機化量推定式： 𝑁𝑚𝑖𝑛

新しいモデル予測
施用後日数、環境条件、資材特性により変動

肥効

栽培期間

𝑓 𝐴𝐷𝑆𝑂𝑁 ・𝑁𝑖𝑛 1

温度依存性

水分依存性

易分解性

地温

土壌水分ADSON値

肥効𝑒···新規性！
分解のしやすさを示す酸性デター
ジェント可溶性有機態窒素量を利用

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ADSON（酸性デタージェント可溶性有機態窒素）とは
ADSON（酸性デタージェント可溶性有機態窒素）とは、有機質資材中の有機態窒素のうち、AD溶液（0.5 mol L-1の硫酸１Lに対して20gの臭化セチ
ルトリメチルアンモニウムを溶解させた溶液）に可溶な窒素成分
全窒素
無機態
無機態

有機態
AD可溶有機物窒素（ADSON）

AD不溶窒素（ADIN）

有機態だが、AD溶液に溶ける窒素（これに注⽬）
 有機質資材のADSON含量は、⼟壌中での分解によって⽣成する窒素無機化量と⾼い正の相関（⼩柳ら、2016︔⼩柳、2017）
 ADSONが10 mg/g 乾物以下の資材（C/N⽐では20以上の資材）は、無機化しないとされている。

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ADSON値とC/N⽐との関係• ADSONが⾼いと、C/N⽐は低い。
その逆も然り。
• しかし、家畜ふん堆肥（特に鶏ふん堆肥）やカニガラでは、C/N⽐が低いのにADSONも低い。

ADSON (mg N g‐1 乾物)

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古賀ら (2019)⼟肥誌

有機質資材ごとのADSON値
⾼低ADSON(mg Ng‐1 乾物)
60以上

植物油かす、⿂かす

40〜60

⾻粉、多原料混合肥料

30〜40

作物残さ（茎葉菜類）、⽣豚ぷん

20〜30

鶏ふん堆肥、緑肥（マメ科、アブラナ科、ハゼリソウ科）、⽶ぬか、下⽔汚泥肥料、乳⽜⽣ふん、肥育⽜⽣ふん、フィルター
ケーキ

15〜20

豚ぷん堆肥、緑肥（イネ科）、作物残さ（果菜類、根菜類）、⽣ごみ堆肥

10〜15

⽜ふん堆肥、畜種混合堆肥、緑肥（キク科）、飼料作物刈り株、カニガラ、稲わら堆肥、繁殖⽜⽣ふん、コーヒーかす10以下

作物残さ（穀類）、もみがら、ハカマ、バガス、せん定枝

8有機質資材の肥効⾒える化アプリの開発

⼟壌温度
⼟壌⽔分ADSON

有機質資材
窒素無機化予測モデル

窒素肥効（窒素無機化量）

有機質資材の肥効⾒える化アプリ、API

9⼟壌培養実験による窒素無機化データ収集

有機質資材
32種
（＋有機物資材なし）

⼟壌４種類
・都城0t区（⿊ボク⼟）
⼟壌温度
・都城12t区× （⿊ボク⼟） × ３⽔準（10,20,・筑後30℃）（灰⾊低地⼟）・⻑崎（⾚⻩⾊⼟）

⼟壌⽔分
３⽔準
培養期間
３⽔準
× （最⼤容×
⽔量の（1,4,1245,60,75週間）％）＝3456点農研機構職務作成プログラム（機構P‐09）：
有機質資材⼟壌培養窒素無機化データベース(九州沖縄版)

10有機質資材窒素無機化予測モデル
基本式： 𝑁𝑚𝑖𝑛

𝑓 𝐴𝐷𝑆𝑂𝑁 𝑁𝑖𝑛 1

補助式（温度依存性）：
補助式（⽔分依存性）：
⾚字：⼊⼒値
⻘字：推定されたパラメータ

𝑒𝑡𝑓
𝑒𝑚𝑓

𝑒···𝑄1011𝑏 · exp

8.5𝑉𝑤
100

出⼒値：Nmin (窒素無機化量；g/m2)
⼊⼒値：ADSON (mg N/g)、Nin (有機態窒素投⼊量；g/m2)、t (期間；⽇)、T (地温；℃)、Vw (体積含⽔率；%)、k (分解速度定数)、Q10、b
実際の計算上は⽇々変化する環境条件に対応するため、基本式を差分法にて変形することで各⽇毎の無機化量を計算して指定期間の無機化量を積算する。
国⽴環境研究所と共同で特許出願（特願2021‐023856）

11ほ場実証と改善点【ほ場実証】
現在、イノベ事業（R2〜R4年度）予算により、「有機質資材窒素肥効予測モデル」の全国検証を実施中。
⼟壌資材

⼟壌埋設

KCl抽出

【改善点】ほ場実証値とモデル予測値の現状• ADSONの⾼い資材（植物油かすなど）で、予測では無機化の⽴ち上がりが遅い。
• 最⼤窒素無機化量の予測がまったく合わない資材が⼀部ある（鶏ふん堆肥の⼀部）。
12公開された⾒える化アプリ①
アクセス⽅法検 索

⽇本⼟壌インベントリーから「⼟壌管理アプリ集へ」

クリック

クリック

図 ⽇本⼟壌インベントリーと⼟壌管理アプリ集の画⾯

13公開された⾒える化アプリ②

⼟壌図をクリック
資材の種類
施⽤量
時期
クリック

窒素肥効を提⽰

図1.1 有機質資材の肥効⾒える化サイトの画⾯

14⾒える化アプリのデータフロー
⼟壌環境データ
デジタル⼟壌図
上の地点

有機質資材の施⽤・収穫⽇

当該地点の地温・⼟壌⽔分データにアクセス

対象期間の地温・⼟壌⽔分データを抽出

資材データ
有機質資材の種類

データベースからADSONなど有機質資材の特性値を⼊
⼿

有機質資材の施⽤量

有機質資材肥効予測モデル

有機質資材からの無機態窒素量（窒素肥効）を出⼒

図 情報の⼊⼒から肥効予測までの計算フロー

15今後の展開肥効⾒える化技術の展開⽅向①⾒える化アプリの公開②営農⽀援システムへの導⼊（ITベンダー向け）③QRコードを活⽤した肥効予測サービス（肥料メーカー向け）

スマホで読み取り予測値
QRコード
栽培期間

研修会等を通じて普及活動中。

ADSON、含⽔率の代表値を使⽤しているため精度がやや劣る営農⽀援システムに、有機肥料の肥効予測機能を追加し、有機栽培や減肥栽培を⽀援。

QRコード付有機肥料

肥効予測と最適施⽤量の提⽰

メーカーの資材の特性データをモデルに⼊⼒して、⾼精度に予測。

特定の資材のADSON値や含⽔率を使⽤するため精度が⾼まる

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まとめ
１．有機質資材の利⽤拡⼤に向けて、窒素肥効⾒える化が重要であり、ADSON（酸性デタージェント可溶有機態窒素）に着⽬。
２． ADSON値は、今後の普及が期待される「混合堆肥複合肥料」や「指定混合肥料」に混合する家畜ふん堆肥や有機肥料原料の指標になり得ると考えられる。
３．⽇本⼟壌インベントリーサイトに搭載された地温・⼟壌⽔分デー
タと連動させ、ADSON値を⽤いた窒素肥効⾒える化のアプリやAPIの開発を推進。
４．有機栽培や減化学肥料栽培における肥培管理のDX化を推進し、みどりの⾷料システム戦略が⽬指す姿の実現に貢献する。

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