畜産環境技術情報
乳牛ふん尿メタン発酵消化液の特性（独）土木研究所

寒地土木研究所

資源保全チーム上席研究員

横濱充宏

する。
）
。別海プラントは成牛換算で1,000頭の、湧別

1．はじめにプラントは同200頭の乳牛ふん尿の処理が可能である。

近年、温室効果ガスの発生抑制の観点から、再生可能エネルギーが注目されるようになる一方で、乳両プラントにおける原料スラリーと消化液の一般性

牛ふん尿に由来する環境汚染が問題視されるように状および肥料成分の分析結果を表１、２に示す。表中

なってきた。これらの問題を同時に解決する手段とのSDは標準偏差を表す。受入槽は原料スラリーを投して、乳牛ふん尿をメタン発酵させてバイオガスを入する槽、発酵槽は原料スラリーをメタン発酵させ消発生させ、エネルギーを得るとともに、同時に発生化液を生成させる槽、殺菌槽は生成した消化液を加熱する乳牛ふん尿のメタン発酵処理液（以下、消化液）

殺菌処理する槽、貯留槽は加熱殺菌後の消化液を液肥を液肥として利用するバイオガスプラントがドイツ、として圃場散布するまで一時的に貯留しておく槽であデンマーク、スウェーデンなどで実用化されるようる。受入槽から原料スラリーを、発酵槽〜貯留槽からになった。

各槽中の消化液を採取し、各項目の分析を行った。各

バイオガスプラントにおいては、原料となる乳牛槽の各項目の分析値は危険率 5 ％でｔ検定により有意の液状ふん尿（以下、原料スラリー）をメタン発酵

差検定を行った。いずれのプラントとも、各槽からのすることにより、バイオガスだけでなく、原料スラ採取液の分析試料数は33検体である。各槽からの採リーとほぼ同量の消化液が発生する。この消化液は取液の分析値の右にアルファベットが表示されてい液肥としての利用が可能であり、バイオガスプラン

るが、これらが各槽からの採取液なる槽の間で、分析トの導入は乳牛ふん尿のエネルギー・肥料としての値に有意差があることを示している。

複合的な有効活用と、化学肥料の節減を通して化石受入槽から採取した原料スラリーと発酵槽から採取

燃料使用量の削減に寄与することが可能である。こした消化液の性状比較により、両液の性状差を検証でのような背景から、近年、乳牛ふん尿を主原料とし、きる。比較の結果、固形物の分解によって乾物含量の消化液を液肥として圃場還元するバイオガスプラン

減少と窒素の無機化が生じ、窒素の無機化によって増トの建設が進んでいる。

加したアンモニウム態窒素によりpHが上昇するというバイオガスプラントがエネルギー・環境問題の解傾向が生じていることが判明した。これらの結果か決に貢献するには、その主原料となっている乳牛ふ

ら、消化液は原料スラリーに比べて、乾物含量が少な

ん尿から生成した消化液の液肥利用の推進が重要でいために流動性が高く散布作業性に優れ、即効性窒あるが、一度メタン発酵処理を受けることから、そ素としてのアンモニウム態窒素に富む液肥として評の特性が通常の乳牛ふん尿とは異なる可能性がある。

価できる。

そこで、筆者らの研究で明らかとなった、乳牛ふ

メタン発酵処理によって生じたバイオガスプラント

ん尿をメタン発酵させた消化液の特性について紹介の消化液は、即座に農地へ施用されることは稀で、通する。

常は施用まで貯留槽に貯留される。両プラントとも貯留槽は無蓋型であるが、貯留槽における全窒素およびアンモニウム態窒素の減少が顕著である。これらの減2．消化液の一般性状と肥料成分

少は灰分のそれを大きく上回っているので、雨水によ

筆者の所属する寒地土木研究所は、北海道東部のる希釈の影響ではなく、アンモニアの空中揮散による

別海町および湧別町に実験用バイオガスプラントを

窒素成分の損失によるものと考えられる。アンモニア

保有している（以下、別海町のバイオガスプラントの空中揮散は消化液の窒素肥料成分の損失をもたらすを別海プラント、湧別町のそれを湧別プラントと称

だけでなく、酸性雨の原因ともなるので、今後、バイ11

畜産環境技術情報

オガスプラントの建設を考えている諸氏には有蓋型

酵処理および殺菌槽における加熱処理が原料スラ貯留槽の導入を推奨する。

リー中の雑草種子の発芽率におよぼす影響を検討するため、北海道の牧草地における代表的な雑草であるエゾノギシギシの種子を用いた室内試験を行った。

3．消化液中の重金属含量

中温発酵処理、高温発酵処理によりエゾノギシギシ

発酵処理、殺菌処理、貯留による重金属含量の変の無休眠種子は全く認められなくなった。しかし、化は生じなかった。乳牛ふん尿を原料にしている限中温発酵処理30日間で36％、高温発酵処理 20日間でり、重金属含量は非常に少なく、肥料取締法上の許14％、同30日間で 9 ％の二次休眠種子が残存し、完容上限値を大幅に下回った（表３）。しかし、重金属

全死滅には至らなかった。中温発酵処理後の加熱処が多いとされる下水汚泥や水産廃棄異物等を副原料理により、二次休眠種子率は4〜11%に低下した。しとして使用する場合は事前にこれらの副原料候補のかし、中温発酵後の加熱温度および加温時間の違い

重金属含量分析を行い、副原料としての採用の可否の影響は判然としなかった。いずれにしても、中温を検討する必要がある。

発酵と加熱処理の組み合わせないし高温発酵処理により、エゾノギシギシ種子の約９割を死滅させ、二次休眠種子を１割前後に抑えることが可能であり、

4．消化液中の雑草種子の発芽率

これらの処理により原料スラリー中に混入したエゾ
ノギシギシ種子の生存率を効果的に低下できること

メタン発酵の方式として、低温発酵（発酵温度が明らかとなった（表４）。

20℃前後）、中温発酵（同37℃前後）、高温発酵（同55℃前後）が知られている。著者らは中温・高温発

12畜産環境技術情報

アンモニア揮散が多いという結果となった。
しかしながら、圃場へ施用した場合、結果は全く逆

5．消化液の圃場散布に伴うアンモニア揮
散特性となり、消化液で原料スラリーよりアンモニア揮散率

表１、２に示すように、消化液は原料スラリーに合、施用された供試液は下方へ浸透することが可能

比べて、pH、全窒素に占めるアンモニウム態窒素含であることから、実際の圃場での施用の場合、液の量の割合ともに高く、アンモニアの揮散が生じやす

浸透性がアンモニア揮散を決定する主要因であり、い性状を有しているといえる。この性状を反映して、消化液の方が乾物含量が低い（表１）ため、原料スラステンレスバット上への施用、液の下方浸透が許さ

リーより浸透しやすく、アンモニア揮散率が低くなる

れない土壌薄層への施用ともに、消化液の方が原料と推察される。

が小さいという結果となった（図２）。圃場施用の場

スラリーより、施用したアンモニウム態窒素量に対40.0

する揮散したアンモニウム態窒素量の割合（以下、揮散率（％）

アンモニア揮散率）が高かった。しかし、ステンレ
スバット上への施用と土壌薄層上への施用ではアン
モニア揮散率が大きく異なり、後者で大幅に抑制さ1（ｔ/10ａ）
3（ｔ/10ａ）
5（ｔ/10ａ）

30.0

20.0

10.0

れた（図１）
。
100.0

0.0

原料スラリーステンレス板上施用
土壌薄層上施用

揮散率（％）80.0

消化液

図２ 圃場試験でのアンモニア揮散率（５月）

60.0

40.0

6．消化液の草地圃場散布による土壌改善
効果

20.0

消化液を散布している圃場および散布していない圃

0.0
原料スラリー

消化液場を４圃場ずつ、各圃場６箇所から土壌試料を採取・

図１ 室内試験でのアンモニア揮散率

分析し、危険率 5 ％でｔ検定により消化液施用圃場とこのことから、消化液を液肥として施用する場合、

非施用圃場の各分析値の層差（層差＝１層目：深さ

液と大気との接触を極力抑え、土壌との接触を図る

0 〜 5 cmの分析値−２層目：深さ 5 〜 1 0 cmの分析

ことが、アンモニア揮散による窒素損失を防ぐ上で、値）での有意差を検証した。

原料スラリーを施用する場合以上に、重要であるこ（１）腐植の集積とがわかった。

腐植物質の増加は土壌の団粒化を介して保肥力の増

前述のように、下方浸透を抑制した状態で土壌薄加、土壌の膨軟化、孔隙特性の改善に関与するとされ層へ施用した場合、消化液の方が原料スラリーより

ている。
13

畜産環境技術情報（３）排水性の改善

別海プラントで生成した消化液の非散布圃場では、腐植含量は１層目が２層目より平均で2.56％多粗孔隙は土壌の排水性を改善し、余剰水を迅速にい程度であったが、散布圃場では、１層目で２層目排除する働きがあり、この孔隙が増加すると圃場内より平均で4.14％多くなっており、消化液散布により、の余剰水が迅速に排除され、植物の根に十分な空気

表層の深さ 0 〜 5 cmで腐植含量の増加が統計的に有を供給することが可能となる。消化液非散布圃場で意に生じていた（図３）。このように、今回の調査には、１層目が２層目より平均で8.7（Vol.％）多い程

より消化液の散布が、表層の深さ 0 〜 5 cmの領域に度であったが、散布圃場では、１層目で２層目よりおいて、腐植物質の増加を生じさせることが明らか

平均で14.1％多くなっており、消化液散布により表となった。

層の深さ 0 〜 5 cmで粗孔隙の増加が統計的に有意に生じていた（図５）。今回の調査により、消化液の散布

ｔ検定：危険率5％が、表層の深さ0 〜 5 cmの領域において、土壌の排

a

4.00

水性の改善をもたらしていることがわかった。
3.00

粗孔隙量の層差（1層目―2層目）（Vol.％）

腐植含量の層差（1層目―2層目）
（％）

5.00

b
2.00
1.00
0.00

非散布

図３

散布

消化液の散布が土壌表層の腐植集積におよぼす影響（２）膨軟化
図４に示すように、消化液散布がなされていない圃

16.0
ｔ検定：危険率5％

a

12.0

b

8.0

4.0

0.0
非散布

散布

図５ 消化液の散布が土壌表層の粗孔隙増加におよぼす影響

場の容積重は深さ 0 〜 5 cmで 5 〜 1 0 cmに比べて殆ど変わらず、深さ 0 〜 5 cmで- 0.16（g/cm3）程小さい程度であったが、消化液散布圃場では表層での容積

7．まとめ

重 の 低 下 が 顕 著 で 深 さ 0 〜 5 c m の容積重が 5 〜
10cmの容積重に比べて、0.27（g/cm3）程度小さく

乳牛ふん尿をメタン発酵処理した消化液は、以下なっていた。このように、消化液散布圃場では非散布のような特性を有すると考えられる。

圃場に比べて表層での容積重の低下つまり、土壌の膨①消化液は原料スラリーに比べて、乾物含量が少容積重の層差（1層目―2層目）（g/cm3）

軟化が顕著に進行していた。
非散布

0.00

ないために流動性が高く散布作業性に優れ、即効性窒素としてのアンモニウム態窒素に富む液肥として散布評価できる。

−0.05②原料が乳牛ふん尿である限り、消化液の重金属−0.10

含量は極めて微量で、肥料取締法上の許容上限値を大幅に下回っている。

−0.15

b

③加熱処理をせずとも、メタン発酵処理のみによ−0.20

り、消化液中の雑草種子発芽率は大幅に低下する。
−0.25
−0.30

ｔ検定：危険率5％④消化液は原料スラリーに比べ、圃場施用に伴うa

アンモニア揮散が少なく、窒素肥料成分の損失が小
図４

消化液の散布が土壌表層の容積重低下におよぼす影響

さい。
⑤消化液の施用は、草地圃場の表層の腐植を増加

消化液の長期的散布は営農機械の走行による土壌表させ、表層の膨軟化と排水性の改善をもたらす。

層の堅密化を防ぐだけでなく、膨軟化をもたらし、牧草の根の伸長にとって良好な土壌環境の形成に役立っているといえる。

14

畜産環境技術情報
乳牛ふん尿メタン発酵消化液の草地への効果的施用法
北海道立根釧農業試験場

主任研究員

三枝俊哉

表１は、スラリーの基準肥効率である。スラリーの

1．はじめに

養分含量にこの係数を乗じることにより、化学肥料に

家畜ふん尿のメタン発酵処理は、再生可能エネル換算する。たとえば、現物 1 tにカリウムが 5 kg含まギーを産出するふん尿処理法として注目され、北海道

れるスラリーの場合、表１のカリウムの値0.8を掛けでも2000年以降、乳牛ふん尿を主体としたメタン発

算し、5 kg×0. 8kg kg −1 = 4 kgの値を得る。この時、酵処理施設の建設が進んでいる。

このスラリー1 tは化学肥料のカリウム 4 kg分に相当

メタン発酵処理施設では、発酵後のふん尿処理物ですると評価される。リン酸の肥効も同様に評価されるあるメタン発酵消化液（以下、消化液）が生成される。

が、窒素については、スラリーの品質と施用時期によ消化液は、原料のスラリーよりもアンモニウム態窒素って肥効が異なるため、基準肥効率に対し、さらに、含量が高まるなど、有機質肥料としての高い有効性を補正係数を乗じる仕組みになっている（表 2、3）。

示すことが知られている。広大な草地を保有する北海⴫㧞㧚ࠬ࡜࡝࡯ຠ⾰ߩ㆑޿ߦࠃࠆ⓸⚛ߩ⵬ᱜଥᢙ

道の酪農地帯にメタン発酵処理施設を導入する際には、消化液を適切に草地に還元し、利用することが不඙ಽ可欠である。そのためには、消化液の肥効を正確に把⢈ലᄢ握する必要がある。
そこで、本稿では、北海道の代表的な草種である

ਛ

チモシーを基幹とする採草地を対象とし、乳牛ふん尿

ዊ

ੇ‛ᒰߚࠅ
䍏䍻䍱䍤䍑䍯ᘒ⓸⚛ g kg-1

⵬ᱜଥᢙ

35 䌾
15 䌾35
䌾15

1.2
1.0
0.8

を主原料とする消化液の肥効評価法と効果的な施用法

⴫㧟㧚ᣉ↪ᤨᦼߩ㆑޿ߦࠃࠆ⓸⚛ߩ⵬ᱜଥᢙ

について紹介する。

ᣉ↪ᤨᦼ
⵬ᱜଥᢙ
9᦬਄ᣨ䌾㪈㪇᦬ਅᣨ
0.8

2．北海道におけるスラリーの肥効評価法㪋᦬䌾㪌᦬਄ᣨ

消化液の肥効評価法について述べる前に、消化液の㪌᦬ਛᣨ

原料である乳牛スラリー（以下、スラリー）の肥効評㪈⇟⨲෼ⓠᓟ

価法について、北海道で推奨されている方法を紹介す

1.0
0.8
0.9

る。消化液の肥効は、以下に述べるスラリーの肥効評

表 2 のように、スラリーの品質は乾物当たりのアン価法を基本とし、消化液の化学的特性をふまえて評価

モニウム態窒素含量で評価される。アンモニウム態窒される。

素の多いスラリーの肥効は、高く見積もられる。また、スラリーの養分含量は、乳牛の飼養体系やふん尿の表３の施用時期では、早春の雪解けまたは土壌凍結の管理体系等の条件によって、酪農家ごとに大きく異な融解直後に相当する 4 月〜 5 月上旬の施用が最も効果る。そこで、事前に分析を行って養分含量を測定し、的であり、前年秋と当年の 5 月中旬では、2 割ほど肥

この値に肥効率と呼ばれる係数を乗じて化学肥料に換効が低下する。チモシーを基幹とする採草地で 5 月の算する。

窒素吸収量が不十分な場合、1 番草で穂を出す茎の数が十分に確保されず、穂を持たない軽い茎の数が相対⴫㧝㧚ࠬ࡜࡝࡯ߩၮḰ⢈ല₸
⓸⚛

0.4

࡝ࡦ㉄

0.4

(kg kg-1)

的に増えるので、乾物収量が低下する。秋施用の場合、

ࠞ࡝࠙ࡓ

養分吸収は翌春の萌芽直後から可能となるが、越冬前

0.8後の流亡等で窒素が失われるので、5 月の窒素吸収量が抑制される。また、5 月中旬の施用では、6 月以降
15

畜産環境技術情報に吸収される窒素の割合が相対的に高まり、やはり5
窒素吸収増加量の比
2番草／1番草

2.0

月の窒素吸収量が抑制されることになる。このため、
本来は、4 月 〜 5 月上旬にスラリーを施用したいところであるが、慣行のスラリー散布機は重いので、融雪や融凍直後の地盤のゆるい時期には牽引できない。こ1.5
1番草：2番草

1.0

1：1

0.5

2：1

0

のように、現在の機械体系では、早春のスラリー施用

化学肥料
ふん尿

が 5月中旬以降になりやすいので、前年の秋施用とほ

有 無
堆肥

有 無
スラリー

有 無
尿液肥

有 無
消化液

図１. 異なる有機物施用時の1番草と2番草における窒素吸収増加の割合

ぼ同等の施用効果を得ることが多い。

堆肥、スラリー、尿液肥：根釧農試、天北農試、畜試、2000〜2003年平均、消化液：根釧農試2003〜2004年平均
化学肥料 有：施肥標準の半量を化学肥料で施肥
１：標準偏差いずれも前年秋または早春に27−66t/ha全量施用

3．消化液の肥効評価法

施用すると、いずれも年間の窒素吸収量が増加する。

消化液の基準肥効率を表 4 に示す。全窒素に占め

それらを１番草における増加量と２番草における増るアンモニウム態窒素の割合が半分に満たない場合、加量に分け、両者の比を縦軸に示した。１番草と２その消化液の基準肥効率はスラリーの評価法（表 1）番草で窒素吸収量が同じ量だけ増加すると、この値に従う（表 4 脚注 2 ）。この時、窒素については、表 2は１となる。0.5では、１番草と 2 番草で 2：1 の割合を参照し、アンモニウム態窒素含量を指標とする補正

で窒素吸収量が増加したことになる。結果を見ると、を確実に行う。これに対し、全窒素に占めるアンモ堆肥とスラリーの肥効は、1 番草と 2 番草に 2 対 1 のニウム態窒素の割合が半分以上の場合には、表 2 の品割合で発現し、尿液肥の肥効は、ほとんど１番草でし

質による補正は行わず、含まれるアンモニウム態窒素

か確認できなかった。これに対し、消化液は、スラの全量を化学肥料の窒素と当価と見なす基準肥効率

リーと尿液肥の中間的な性質を示し、その肥効は１（表 4 脚注 3）を採用する方が正確である。なお、い番草と2 番草に 5 対 1 程度の割合で発現した。このこずれの場合にも、施用時期の違いによる窒素肥効の補とから、消化液を前年秋や早春に施用した場合、2 番

正はスラリーと同様に行う。

草までの持続効果はかなり小さく、実用上、消化液の⴫㧠㧚ᶖൻᶧߩၮḰ⢈ല₸

ో⓸⚛2)

0.4

⓸⚛
㨻㩧㩝㩐㨽㩛ᘒ⓸⚛3)

1.0

肥効評価に基づく化学肥料施肥量の調節は、1 番草ま(kg kg-1)

࡝ࡦ㉄

ࠞ࡝࠙ࡓ

0.4

0.8

でを対象とすれば良いと判定した。この知見に基づ
き、消化液の施用に伴う施肥対応は、消化液を施用す
る番草のみを対象とすることが推奨されている。

1) ⢈ല⹏ଔߪᶖൻᶧࠍᣉ↪ߔࠆ⇟⨲ߩߺࠍኻ⽎ߣߔࠆ‫ޕ‬2) 㨻㩧㩝㩐㨽㩛ᘒ⓸⚛฽㊂ / ో⓸⚛฽㊂ < 0.5ߩᶖൻᶧߦㆡวᕈ߇㜞޿‫࡯࡝࡜ࠬޕ‬ߩ⵬ᱜଥᢙࠍ↪޿ߡຠ⾰ߣᣉ↪ᤨᦼߦࠃࠅ⵬ᱜߔࠆ‫ޕ‬3) 㨻㩧㩝㩐㨽㩛ᘒ⓸⚛฽㊂ / ో⓸⚛฽㊂ ҈0.5ߩᶖൻᶧߦㆡวᕈ߇㜞޿‫࡯࡝࡜ࠬޕ‬ߩ⵬ᱜଥᢙߢᣉ↪ᤨᦼߦߟ޿ߡߩߺ⵬ᱜߔࠆ‫ޕ‬

4．消化液の効果的分施法

表 4 のように、消化液の肥効評価にスラリーの肥効

これまで、消化液を前年秋または当年の早春に年 1評価法がおおむね適用できたことは、消化液の原料が回施用した場合の肥効について述べてきた。一方、スラリーであることを考えれば理解しやすい。さらに、スラリーでは、前年秋と早春に分施することによっ

消化液の場合には、アンモニウム態窒素含量が一般的て、肥効の高まることがすでに知られている。そこなスラリーよりも高いことが多いので、そのような場

で、図２では、消化液における前年秋と早春の分施合に適合性の高い評価法として、アンモニアウム態窒効果を検討した。年間40 t ha−1程度の消化液施用量で素を直接評価する基準肥効率が追加されている。

は、前年秋と当年春の等量分施区で最も高い収量がこのように、消化液では、全窒素に占めるアンモニ得られた。施用量が前年秋に偏ると、越冬前後の養ウム態窒素の割合が一般的に高いので、その肥効は、分損失量が多くなり、早春に偏ると吸収の遅れる養

スラリーよりも速効的になることが多い。図１では、分量が多くなるものと思われる。このため、秋春均

前年秋または当年春に施用した消化液の１番草と２番等分施が、越冬前後における窒素の損失を少なくし、草に対する窒素の肥効を、スラリーや堆肥などと比較高収を維持する効果的な施用方法と結論された。厳した。堆肥、スラリー、尿液肥（尿溜の尿）、消化液を密には、前述した肥効率や施用時期の補正係数など

16

畜産環境技術情報
ࠞ࡝࠙ࡓ

4

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ᶖൻᶧᣉ↪㊂㧔について、秋春分施の場合の係数を設けることが可࿑㧟㧚ᶖൻᶧࠍ↪޿ߚᣉ⢈⸳⸘ߩ⠨߃ᣇ

能もあるが、施肥設計の論理を簡素にするため、係数の設定は行われていない。

肥料の併用が必要である。このように、消化液の肥効を正確に評価し、不必要な養分を施用しないことが、余剰な養分が環境汚染の原因になることを防ぎ、高品

5．化学肥料との併用方法

質な自給飼料を生産する施肥設計の基本である。

最後に、実際に消化液を用いて施肥設計を行う方法について説明する。これは消化液だけでなく、堆

6．まとめ

肥、スラリー、尿液肥など酪農家の有機物管理に共通して推奨されている北海道の考え方である。

以上のことから、消化液の施用法は次のようにまと

まず、北海道施肥標準と土壌診断の情報に基づいめられる。

て、各草地に必要な窒素、リン酸、カリウムの施肥量

事前に消化液の養分含量を分析、定量した上で、スを把握する。こうして得られた必要施肥量の内、どラリーと同じ基準肥効率と補正係数を用いて化学肥料

れくらいを消化液で賄うかを決める。前述した方法に換算する。ただし、全窒素に占めるアンモニウム態

によって消化液の肥効を正確に評価した上で、窒素、窒素の割合が50％以上の消化液では、アンモニウム

リン酸、カリウムのいずれの養分も、必要な施肥量を

態窒素含量に1.0を乗じて窒素肥料に換算する方が正越えないように、消化液の施用量を設定する。図３

確である。消化液の施用量は、窒素、リン酸、カリウの例では、必要なリン酸量を消化液で施用しようと

ムのいずれの養分も、草地に必要な養分量を超過しなすると 8ｔ、カリウムでは5ｔの施用量が算出されるが、いように設定し、不足する養分は化学肥料で補填する。

３ｔ以上の消化液を施用すると窒素が必要以上に投入

その計算は、消化液を施用する番草のみを対象とする。

されることになる。この場合、この草地への消化液

また、年間40t ha−1程度の消化液施用量では、前年秋

施用量は３ｔ以内とし、不足する養分は購入肥料で補と当年春の等量分施が、高収を確保する効果的な施用填する。また、上限量の３ｔをこの草地に施用したと法である。

しても、リン酸とカリウムは足りなくなるので、購入

17

畜産環境技術情報
牛ふん尿メタン発酵消化液の畑地への効果的施用法
北海道立北見農業試験場

生産研究部栽培環境科長

中村隆一

用区の窒素吸収量も調査して、消化液に含まれる窒1．はじめに素の肥効率を求めた。ここでいう肥効率は、消化液

家畜ふん尿のメタン発酵処理は施設建設費は高い

中の肥料成分の肥効が化学肥料の肥効の何割に相当が、悪臭の原因となるアンモニアガスの揮散を抑制するかを作物の養分吸収に基づいて算出した係数（0でき、エネルギーとして利用可能なメタンガスや、〜1、1 は化学肥料の肥効が同等を示す）である。こ肥料成分を高濃度に含む発酵残渣液（消化液）を液れら結果と、土壌化学性に及ぼす影響や施用時にお肥として利用できる利点があり普及されつつある。

ける土壌表面への滞留状況をあわせて消化液の施用

消化液は、原料であるふん尿に比べて窒素濃度は変適量を求めた。供試土壌は灰色台地土（湧別町）おわらず、炭素率が低く、発酵中に有機物が分解されよび黒ボク土（訓子府町）である。

１）

るので乾物率は低く散布作業性に優れ 、特に、本試
験で供試した密閉式の貯留槽に貯留されたものはア

3．試験結果および考察

ンモニウム態窒素濃度が高い特性を有するので、窒（１）消化液の肥料養分濃度と肥効率

素肥効が速効的な液肥として圃場への還元と、これによる化学肥料費の節減が期待される。しかし、消供試した消化液の肥料養分平均濃度は、カリウム化液はｐHが高いため土壌に浸透または土壌に被覆さはK 2 Oとして約0.51％、窒素は約0.33％、リン酸はれるまでの間にアンモニア態窒素が揮散するおそれ

P 2 O 5 として約0.14％であった（表 1）。全窒素の約

２）

がある 。

55％がアンモニア態窒素で、消化液のpHは 8 以上と北海道立北見農業試験場では畑作物を対象に消化高かった。この消化液を緑肥作物の上から追肥施用

液の施用試験を行い、望ましい利用法と施用適量をすると、液が付着した部分が枯れて生育と窒素吸収検討したので、試験結果を報告する。なお、本試験が抑制された。また、消化液を表面施用した土壌では2001年から 4 年間にわたり北海道開発土木研究所

は、施用 3 週目でも極表層にアンモニウム態窒素が集を中心に北海道内の 6 研究機関が共同で実施した積しており、作土中の無機態窒素量は土壌混和した「積雪寒冷地における環境・資源循環プロジェクト研

場合より消化 液 1 t 当 たり0.9kg少なかった（図 1）。

３）

消化液を土壌に表面施用すると窒素が揮散するとの究」 の一環として実施した。

報告も多い２）４）。以上から、畑作物に対して消化液を⴫䋱䇭ଏ⹜䈚䈢ᶖൻᶧ䈱⢈ᢱᚑಽᐔဋỚᐲ

2．試験方法᳓ಽ㫇㪟㩿㩼㪀㪐㪍㪅㪇㪌 㪏㪅㪈㪐

供試した消化液は、2001年に北海道湧別町に建設ήᯏᘒ⓸⚛㊂㩿㫂㪾㪆㪈㪇㪸㪀された共同型嫌気性発酵施設のもので、乳牛の敷料
混合ふん尿を固液分離した分離液に尿汚水を2 : 1 の体積比で混合し、30日間中温発酵後殺菌したものである。作物に対する施用試験は2001年から 4 年間、施用方法（表面施用、施用翌日土壌混和、施用当日

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併用量を変えて実施した。供試作物は、ばれいしょ、

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土壌混和）
、施用量（ 0 〜 6 t / 10a）および化学肥料

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秋まき小麦、てんさいと緑肥作物（えん麦やシロカ

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の影響を調査するとともに、無窒素区と化学肥料単18畜産環境技術情報
施用する場合、作物体への付着を避け、表面施用よりは土壌混和または土壌かん注が望ましいと考えられた。
消化液を土壌表面に施用してから土壌混和するま
での日数が養分吸収量に及ぼす影響をばれいしょで検討した結果、当日混和したほうが翌日混和した場
合より窒素吸収量は多い傾向にあった（表２）。消化液からのアンモニア態窒素揮散は、施用後 4 時間目に最大となるとの報告があることから５）、土壌混和する場合も施用後すみやかに混和した方が望ましい
写真１と考えられた。土壌混和したときの肥効率をてん
さいやばれいしょなどで求めた結果、全窒素で0.4、

かん注施用に用いたスラリータンクスプレッダーと付属のフローティングインジェクター

アンモニウム態窒素で0.7でふん尿スラリーの肥効率低下するなどの悪影響が生じることから、その成分肥（全窒素で0.25 〜 0.35、アンモニウム態窒素で0.5 〜

効率はスラリー同様に1.0と設定した。

６）（２）消化液の施用限界量0.7） と同程度であり、供試土壌で肥効率に明らかな消化液を収量や品質および環境に悪影響を与えずに差はなかった。

施用するには、その肥効率に基づいて併用する化学肥

表２ 消化液を土壌混和するまでの日数がばれいしょの収量、でん粉価、養分吸収量に及ぼす影響
消化液を土壌
に混和した日
施用当日a）
施用翌日b）
化学肥料区
b／a（ ％）

上いも収量（kg/10a）
6444
5098
4775
−

でん粉価
（％）
17.4
16.2
17.8
−

料を減肥するとともに施用上限量を設定する必要があ

吸収量（kg/10a）
P2O5
Ｎ
K2O
18.6
35.4
9.07
12.5
28.2
7.80
15.1
28.3
7.63
67
86
80

る。
消化液のみで標準施肥量を満たすための施用量は、最も多く含まれる肥料成分であるカリウム（現物当た注）消化液は5t/10a（ T−Nとして14.4kg/10a）を全面施用し、15cm深に混和した。

り約0.5％）で規定され、てんさい、ばれいしょ、緑

なお、秋まき小麦では起生期追肥として消化液を肥作物は約 3 t /1 0 a、秋まき小麦は約 2 t / 1 0 a であ

作物体上から表面施用しても生育障害は生じず、成った。消化液施用跡地土壌の交換性カリウム含量は

分肥効率は全窒素で0.7、アンモニウム態窒素で1.0と1 0 a 当 た り 3 t 施 用 で 約 3 m g / 100g 、 5 t 施 用 で 約高かった。肥効率が高い原因は、施用時期が早春で7 mg/100g、6 t施用で約10mg/100gそれぞれ増加し気温が低く土壌表面が作物体で被覆されているためた（図 2）。北海道の普通畑の交換性カリウム含量は

２）６）、消化液が根が多い表全体としては減少傾向にあるが依然として過剰な圃場層部に施用されるためと考えられる。消化液を基肥が見られるので、消化液の施用量はカリウムで施肥標として秋まき小麦に施用すると肥効率は低かった。

準量以内とするとともに、消化液施用時には含有する越冬前の窒素吸収量が少なく、吸収されなかった窒カリウム相当の化学肥料を減肥すべきである。

窒素揮散が抑えられること㪈㪉ήᣉ↪඙䈮ኻ䈜䉎㙃ಽჇട㊂㩿㫄㪾㪆㪈㪇㪇㪾㪀素は硝酸態に変化して翌春までに下層へ流亡してしまうためと考えられる。したがって、秋まき小麦に対しては消化液は起生期に追肥施用することが望ましかった。
本試験では、消化液を土壌へかん注したり（写真１）、地表面近くからじょうろで試験区全面に施用した。窒素揮散が生じやすいリールマシンやスプ

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ラッシュプレートで消化液を施用すると、肥効率はᾲ᳓䌎᦭ലᘒ㪧㪉㪦㪌
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スラリーの場合と同様に低下するものと考えられる。

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本試験では消化液のカリウムの肥効率を求められなかったが、ふん尿中のカリウムの形態は水溶性で消化液の施用が生育および品質に与える影響をあり、畑作物にカリウムを過剰施用すると澱粉価が調査した結果、緑肥表面に施用した場合を除くと約19

畜産環境技術情報
6 t/10aまでは減収しなかった。しかし、ばれいしょ

で、施用にあたっては分析を行うか、電気伝導度とでは、4t /10a以上の施用では無化学肥料でも窒素吸乾物率を元に成分を推定８）することが望ましい。

収量が対照区を上回りでん粉価が低下した。なお、

本試験で供試した消化液中の重金属含量は環境基てんさいでは標準窒素施肥量に対して消化液の施用

準値を大幅に下回り、衛生指標菌である大腸菌や腸量が少ないこともあり、品質に対する消化液施用の球菌、原料であるふん尿スラリーに混入する雑草種

影響は判然としなかった。

子はメタン発酵処理や加熱処理で著しく減少してい消化液は高水分で流動性に富むため施用時に表面た。ただし、水産廃棄物や下水汚泥等、重金属含量

流去しやすく、排水性の優れる黒ボク土でも5 t/10aの高い資材を混入するときは、消化液の重金属含量

施用すると表面流去が生じ凹地へ消化液が集積してを十分に監視する必要がある。

散布ムラを生じた（写真２）。一方、3 t/10aでは表⴫䋳䇭⇌૞‛䈮ኻ䈜䉎ᶖൻᶧ䈱ᦸ䉁䈚䈇ᣉ↪ᴺ䈫⢈ല₸

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の施用量は 4 〜 5 t /10a以内と指導されていることも参考にすると、消化液を均一散布するための施用上
限量は 3 t / 1 0 a と判断された。

【引用文献】

以上から総合的に判断して、消化液の施用上限量

１）松中照夫，成瀬往代，熊井美鈴：乳牛ふん尿のメタン発酵処理に伴う性状変化. 土肥誌. 73. 259-267（2002）
２）松中照夫，佐藤創一：乳牛由来液状きゅう肥から環境へ流出する窒素の牧草栽植による抑制効果. 酪農学園大
学紀要，25，83-94（2000）
３）石渡輝男，横浜充宏，小野学，栗田啓太郎，中川靖
起，大日向裕，中村和正，大深正徳，中川博敬，鵜川洋樹，
日向貴久，岡田直樹，高橋圭二，吉田邦彦，木村義彰，三枝俊哉，湊啓子，渡辺敢，今野一男，志賀弘行，古館明洋，中村隆一，中久保亮，松田従三：共同利用型バイオガスプ
ラントの利用技術. 新しい研究成果 北海道地域vol.2004：
6 -12（2005）４）徳田進一，田中康男，東尾久雄，村上健二，相澤証子，浦上敦子：メタン発酵消化液由来無機態窒素のキャベ
ツ畑土壌における動態. 野菜茶業研究成果情報.vol2007.
37-38（2008）
５）松中照夫，熊井美鈴，千徳あす香：バイオガスプラ
ント消化液由来窒素のオーチャードグラスに対する肥料的効果. 土肥誌. 74. 31-38（2003）
６）北海道立新得畜産試験場：家畜ふん尿処理利用の手引き2004. 北海道立農業・畜産試験場家畜ふん尿プロジェ
クト研究チーム. pp93.（2004）
７）横濱充宏, 中川靖起：北海道開発局土木研究所月報.
267：29-41（2005）
８）北海道施肥ガイド. pp.76. 北海道農政部.（2000）

はてんさい、ばれいしょ、緑肥作物は10a当たり約3 t、秋まき小麦は10a当たり約 2 t とした。

3ｔ/10a施用区

5ｔ/10a施用区

写真２ 消化液施用量が表面流去による施用ムラの発生に及ぼす影響注）5ｔ/10ａの施用では凹地（写真円内）に消化液が集積した。

4．まとめと課題
以上の結果を、畑作物に対する乳牛ふん尿を原料とした消化液の望ましい施用法と成分肥効率として
表 3 にまとめた。なお、消化液中の肥料成分含有率
はその原料や発酵条件、貯留条件によって異なるの

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