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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」

食料生産と気候変動緩和の一石二鳥～土壌は地球を救う！～
白戸康人*〔キーワード〕：土壌炭素貯留，緩和策，温室効果ガス，気候変動，ゼロエミッション
1．はじめに～2050 カーボンニュートラルと，土壌炭素貯留への期待
気候変動が進行しつつあり，既にさまざまな影響が出始めていて，その影響は将来いっそう大きくなると予測されている．そんな中，世界中で，脱炭素社会の実現に向けた動きが急速に進んでおり，多くではなく，農地土壌への炭素貯留にも大きな期待が寄せられている（さらには，陸地だけではなく，藻場などの海も！）．土壌への炭素貯留など，自然を活用した脱炭素技術は，他の工業的な方法や技術と比べて有利な点が多く，今後，期待はどんどん高まるだろう．我々農学者の出番である．
2．土壌炭素と気候変動緩和
農地を含む陸域の生態系では，植物が光合成をしの国が野心的な温室効果ガス（Greenhouse Gas：GHG）て CO2 を吸収し，その植物体が土壌に還り，土壌中の排出削減目標を公表している．日本政府も，2050の微生物により分解されて CO2 が大気に出る，とい年にカーボンニュートラル（CO2 排出の実質ゼロ）うように，大気，植物，土壌の間で炭素（C）が循を目指すことを宣言した．
それまでも，2050 年に 80％環している（図 1）．このうち「陸上植生」について減など大きな削減目標を掲げてはいたが，「80%減」は，例えば森林では長期的に量が増加していってと「実質ゼロ」の違いは非常に大きい．80％減は省「吸収源」となることがあるが，イネやムギなど農エネなどの努力を進めた先にたどり着ける可能性も地の作物の多くは単年性のため，作物体に存在するあるが，いくら省エネを進めても完全に排出ゼロにC の量は長期的に変わらないとみなせる（短期的な，はできないため，「実質ゼロ」とするには，CO2 を吸例えば季節変化はするが）．従って，土壌有機炭素収する「吸収源」が必ず必要になる．吸収源と言え（SOC）が減少するなら大気 CO2 が増え，SOC がば京都議定書において日本の削減目標の多くを担っ増加なら大気 CO2 が減る勘定になる．このことから，た森林を思い浮かべる人が多いと思うが，森林だけ土壌の管理を工夫し，SOC を増やすことが気候変動

図1

土壌を中心とする農地の炭素（C）循環C は大気中の二酸化炭素（CO2），植物体中の C，土壌中の有機炭素（SOC）と姿を変えながら循環しており，農地で SOC が増えることは，大気 CO2 の減少を意味する．

*農研機構 農業環境研究部門（Yasuhito Shirato）

0369-5247/23/\500/1 論文/JCOPY

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農業および園芸

第 98 巻

緩和につながるといえる．

第1号（2023 年）

肥や緑肥など有機物の投入量を増やすか，不耕起・しかも，地球全体でみると，SOC 量は，大気 CO2省耕起栽培に切り替えるなど土壌有機物の分解をの 2 倍，陸上植生の 3 倍以上あると推定されており遅くする管理が有効である．図 2 は，世界で最も古（IPCC 2021），非常に多量なので，その量の変化がい長期連用試験（同じ圃場で長期間同じ管理を継続

地球全体の C 循環に及ぼす影響は大きい．実際，過する試験）として有名な英国のローザムステッド農

去に人為により失われた土地由来の C 量はこれまで

業試験場のデータで，堆肥を施用した畑では土壌 Cの産業革命以降の化石燃料消費の C 総量を大きく上量が増加し続けることを示している．ただし，堆肥回るとの見積もり（Lal 2004）もある．これまで土地は製造にも散布にも労力がかかるので，園芸など，から放出した量が多いということは，土地を過去の小面積で高収益が見込める労働集約的な品目に向状態に戻すことによる吸収源としてのポテンシャルいているが，大面積の土地利用型農業には向かないも大きいことを意味する．すなわち，世界中のあちという見方もある．また，堆肥の総量が同じであれ

こちの農地で SOC を少しずつ増やせば，「チリも積ば，投入を増やした畑があれば投入量が減った畑ももれば山となる」で非常に大きな吸収源となる可能あるはずで，前者だけを評価して C 貯留を主張する性を秘めている．2015 年にパリ協定と同時に立ち上のは認められない（つまり，堆肥が移動しただけで，がったフォーパーミル（4/1000）イニシアチブは，「全新たな大気 CO2 の吸収は起きていない）ので注意が世界の SOC 量を毎年 0.4％（つまり 4‰：4 パーミル）必要である．一方，緑肥なら堆肥ほどの労力はかかずつ増加させることができたら，大気 CO2 の増加をらないので，イネ，ムギ，ダイズなど土地利用型のゼロにすることができる」という試算（Soussana et al.

品目にも向いているし，緑肥作物は確かにその場所2019）に基づき，世界中で土壌への C 貯留を推進しで光合成して CO2 を吸収するので上記の「堆肥の移ようという国際的な大きな動きである．

動に過ぎない」問題は生じない．

また，土壌への C 貯留は，他の（工業的な）ネガ

堆肥や緑肥の施用は，作物の生産性を高めるためティブエミッション技術と比べてコストが安いのに古くから農家が行ってきた土壌の有機物管理でも特徴である（IPCC 2022）．

ある．土壌の C 量は，大まかに言って，窒素をはじめとする作物にとっての養分の量と相関があるし，3．土壌 C を維持増進する土壌管理

保水性や排水性などの物理性の良さとも相関があ～食料生産との一石二鳥～る．つまり，土壌 C 量を増やすような土壌管理は，SOC 量を増加させるためには，土壌にすき込む堆食料生産と気候変動緩和の両方に貢献する一石二100
堆肥連用

土壌炭素量（t/ha）

8060

堆肥施用途中で中止
40
化学肥料のみ

200
1840

1880

1920

1960

2000

年
図2

英国ローザムステッド農業試験場の有名な長期連用試験の結果
土壌炭素は堆肥の施用で増加し，化学肥料のみでは横ばいになる．堆肥施用を中止すると徐々に低下して元に戻ってしまう（Coleman & Jenkinson，19965）
を改変）．

白戸：食料生産と気候変動緩和の一石二鳥鳥ということになる．

5養化，生物多様性，重金属などの有害化学物質など，堆肥や緑肥以外では，最近，バイオ炭が注目され種類の違う様々な環境へのインパクトがあり，これている．堆肥や緑肥のように土壌中で土壌に固有のらを総合評価するには，LCA（Life Cycle Assessment）プロセスで安定な有機物の腐植がつくられるのとなどの考え方を用いた総合評価の手法が必要となは違い，低酸素状態で加熱されて炭化することで炭る．地球温暖化は，これらの問題の一部に過ぎない．

素が安定化するので，C の安定化のメカニズムは全く異なるが，炭化物は非常に安定で分解を受けにくく，多量の C を貯留できる可能性があるため，注目を集めている．

5．緩和技術の普及のために土壌管理の工夫による土壌への C 貯留の効果は，同じ管理を行ったとしても気候条件や土壌タイプ

一方，C の投入ではなく分解を減らすほうの技術などの環境条件により異なる．また，前述したようでは，不耕起・省耕起栽培が有効と言われている．に他の環境負荷とのトレードオフも考慮しなけれ世界では成功事例が多く報告されているが，日本のばならない．これらのことを知り，農法と環境負荷ような高温多湿の気候では雑草対策など不利な条の関係を理解する方法の一つとして，筆者らが開発件もあり，これまでのところ日本ではあまり大きなした Web アプリケーション（白戸 2015）を紹介す広がりはみせていない．
4．トレードオフと総合評価

る（図 3）．土壌への炭素貯留量や GHG の発生量は，その場所ごとの環境条件や管理で変わるが，それを簡単に計算できる「土壌の CO2 吸収「見える化」サ

環境問題を考える際に考慮すべきこととして「トイト」を開発・公開している（https://soilco2.rad.naro.

レードオフ」がある．一方を立てれば他方が立たな

go.jp/）．この Web サイトでは，地図上で計算したい

くなる，何かを達成するときに他の何かが犠牲にな場所をクリックし，作物や管理の方法を簡単な操作るということを指す言葉であるが，環境問題では，で選択するだけで，土壌への炭素貯留量を，標準的「風が吹けば桶屋が儲かる」のように，様々な事象な管理とユーザーが選んだ「あなたの管理」の場合が複雑に絡み合っているために，物事の一面だけをで比較できる 6）．このようなサイトを，意思決定を見ていると思わぬところに悪影響が出るというト支援するツールとして，生産者や行政が意思決定にレードオフが起こりやすい．

活用してくれることを望む．

例えば，前述した土壌への C 貯留を目指して農地

このサイトは，普及啓発用，教育用という意味合への有機物の投入量を増やした場合，土壌 C 貯留といを重視し，ユーザーの操作は非常に簡単であるが，いう面だけを見ると確かに土壌 C 量の増加に伴いその裏側では土壌炭素動態モデル RothC が動いてCO2 の吸収が促進，あるいは排出が削減されること土壌炭素の増減を計算する仕組みになっている．土になるが，同時に，他の GHG（メタンや一酸化二壌炭素量の変化にしても，他の GHG 排出にしても，窒素）の排出増加や，化石燃料消費による CO2 排出

最初は「まず測ってみる」ところから始まり，測るの増加を伴うこともある．よって，物事の一面だけ場所の条件（気象，土壌，土地利用，営農管理など）を見ずに，総合的に評価することが大切である．

により観測値が異なることが分かってくると，そのなお，メタンと一酸化二窒素は，気候変動への寄与関係を一般化し，モデル化しようという試みが生まとしては CO2 に次ぐ 2 番目，3 番目の気体であるが，れる．この web サイトは，そのようなこれまでのモ排出量に占める農業の寄与が大きいため，農業分野ニタリングとモデリングの両方の研究の蓄積に基においては排出削減の意義が大きい気体である．

づいたものである．モデリングの研究は，将来予測

上述したような GHG に関するトレードオフの場など実用的な利点があるのはもちろんであるが，現合には，異なる種類のガスもすべて地球温暖化係数

象のメカニズム理解にも有用であり，モニタリング（GWP：Global Warming Potential）を使って CO2 にとモデリングの両輪でこの分野の研究が進展し，脱換算することでプラスの効果とマイナスの効果を炭素社会の実現という社会問題の解決に貢献する両方同じ尺度で総合評価することができる．ただし，ことを望む．

環境問題には，地球温暖化だけでなく，水質の富栄

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農業および園芸

図3

第 98 巻第1号（2023 年）

意思決定支援のための web サイト「土壌の CO2 吸収「見える化」サイト」の概要
簡単な操作で場所や土壌の有機物管理に応じた土壌炭素量の増減を計算することができる．

6．終わりに本シンポジウムでの講演を依頼された際，「若手研究者へ有益な刺激を与える」ことを期待しているとの言葉があった．私などがそう簡単に刺激など与えられるものではないと思っているが，私たちが取り組んでいるテーマは面白いですよ．GHG のゼロエミッションを目指すこれからの社会において，吸収源は必須であり，農地の土壌炭素貯留への期待は大きい．ポテンシャルも大きいし，食料生産にも環境にも役立つ一石二鳥で，やりがいがあるテーマだと思っています．一緒に研究をしてくれる若い仲間をお待ちしています．
引用文献
Coleman, K., and D. S. Jenkinson. 1996. RothC-26.3 - A modelfor the turnover of carbon in soil. In Powlson, D. S., P.
Smith, and J. U. Smith eds., Evaluation of Soil Organic
Matter Models: Using Existing Long-Term Datasets.
Springer-Verlag, Berlin. 237-246.
IPCC 2021. Climate change 2021: The Physical Science Basis,
Contribution of Working Group I to the sixth Assessment
Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change.
IPCC 2022. Climate change 2022: Mitigation of Climate
Change, Contribution of Working Group III to the sixth
Assessment Report of the Intergovernmental Panel on
Climate Change.
Lal, R. 2004. Soil carbon sequestration impacts on global
climate change and food security, Science, 304,1623-1627.
白戸康人（2015）農地の温室効果ガス吸排出を総合評価するウェブサイト，ニューカントリー，738，42-43．
Soussana, J. F, Lutfalla, S., Ehrhardt, F., Rosenstock, T.,
Lamanna, C., Havlíkc, P., Richardsd, M., Wollenberg, E.,
Chotte, J. L., Torquebiau, E., Ciais, P., Smith, P., Lal, R.
(2019) Matching policy and science: Rationale for the ‘4
per 1000 - soils for food security and climate’ initiative,
Soil and Tillage research, 188, 3-15.