農業 と 科(5)学喝11111・ ，・"，， 1同
阿川 1，，，，，
喝司 1111川H・.
.
.
，，1川
".
.
，
....11....・ 1・・""'111・"
0・.
.
"
，.
川l・ー
・川
川
1'1 1000"・
・1・ .......11"・""・aμ11"1111""1111"，
1
1
""
，
"，
"
・，U.
.
.
"
川111.1..圃
噂
川・・ .1..，
‑
.
・ Ih，
I'I
I
I.
I
‑
.
'I"・
I
・
1
1
''''四 "
.
.
1.
.
1
1'"

平成 2
2年 6月 1日

・司0I
I
HII.
.
.
.

10".
.

嗣

温度反応特性を考慮 した水稲用被覆肥料 の選定法
岡山県農業総合センター農業試験場

森 次 真，.はじめに

一[反応速度論的解析ト‑

被覆肥料の最大の特徴は温度依存性にあり，温度条件に応じて肥料成分の溶出がコントロールさ~I 水稲の感温特性，パ)
1/ 4' . ~~~~;~~~~ IlI〆
I (発育特性) I(窒素溶出特性)I ，~ ~ ~ ~ ̲ o~ ~， Il

概尿素の七感温特性れる。そして，対象とする作物の養分吸収パター

J‑I0

温度反応の比較￨

ンや栽培時期に合わせて肥料を選択すれば，追肥作業の省略や無駄のない施肥が可能となる。この‑窒素溶出開始期予測.窒素溶出率予測
・水稲生育予測ため，被覆肥料を用いる栽培ではその溶出特性を把握しておくことが極めて重要といえる。その反面，デメリットとして気象条件による肥効の不安定さを指摘する声も多い。
近年，水稲栽培で、は従来の穂肥時期に窒素成分の溶出が始まるシグモイド溶出型被覆尿素を配合した被覆複合肥料を基肥として利用することが多くなった。安定生産のためには気象条件が変動しでも穂肥時期に安定して窒素溶出が始まるシグモイド溶出型被覆尿素の導入が必要である 。被覆(GISを活用した広域的な解析)

図， .感温特性を基にした被覆肥料の広域判定法の概要

肥料の選定にあたって各地で窒素溶出特性を考慮した検討が行われているが，実際の栽培では肥料

ド溶出型被覆尿素，エムコー ト S60H， S80H，の溶出だけでなく同時に水稲の生育も温度に反応S100H)を供試しすることを考慮しなければならない。

た。窒素溶 出特性値とは被覆肥料の導入にあたってはの感温特性を明らかにし窒素溶出特性値を明らかにし被覆肥料と水稲いつから溶出が始まり， どの程度の割合で溶出が進むのかを計算する

両者を比較するとともための係数であるが，肥料によって異なり，このに，さらには広域的な産地への適合性や気象変動数値が肥料の種類毎の温度反応特性を把握するのに対する適応性も把握しておくことが望ましい。
そこで，両者の感温特性の比較や広域的な適合性35Cの温度別培養試験を行いの判定を行う手法を検討したので紹介する(図 1)02. 方法，)被覆尿素の感温特性(窒 素溶出特性)

解析対象とした岡山県中北部地域で作付けが多いコシヒカリに適する全量基肥用被覆肥料の選定を行った。候補として 3種類の被覆尿素(シグモイに重要な値となる 。窒素溶 出特性値は， 15・25・0

石橋ら (1992)

i一(式 1)
N=A{l‑exp[‑k(t‑T AU)]}

ただし ，t=~ exp[Ea1(T‑Ts)/RXTXTsJ.
TAU=~ exp[Ea2(T‑Ts)/RX TX Ts]

N :窒素溶出率(%)， A :最大溶出率(%)， k:溶出速度定数(日 ‑1，)t:温度変換日数(日)， T AU :溶出開始までの日数(日)， R:気体定数，
T:地温(絶対温度 K)，Ts:標準温度(絶対温度 K)，
1)
Eal :kに対する見かけの活性化エネルギー(J.
mol‑，Ea2:TAUに対する見かけの活性化エネルギー(J.moP)

農 業 と 科 学(6)平成 22
年 6月 1日

司1 ・，.，， 1111" 司川川 10".""" ， 111" 円四川 11 ， 11 11 " 司川1 川，，'...・.1. 11111' ，.. ...I'I.lr'tU...~'.IIIII'fl 司 ~.IIII'II"" ・川川|川恒』川 '1' ・，，，..，.11"1'''.''....川".."， ...."I""'II..~" ・"，， 11... .，川，，，， 111""''' ，，， 1 ・ 1 ，，，，. II It Ælllh"."' ， ...hll'''' 田川 11 ，， 11' '9の方法に準じて温度別の窒素溶出曲線を基に反応対象地域の標準的な田植え時期である 5月 15日

速度論的手法の 1次 反 応 式 ( 式 1)により求めとし，被覆尿素の窒素溶出開始期については積算た。ここでは特に溶出開始までの日数(以下，溶出率が 5 %を超えた日とした。また，気象変動

TAU) 及び， TAUに対する見かけの活性化エネ
ルギー Eaを被覆尿素の感温特性値とした。この場合の Eaは溶出開始までの期間に対する温度のの影響を明らかにするために，低温年 (1993年)
象条件の違いが両者の関係や窒素溶出パターンヘ影響の大きさを数値化した値である。

及ぼす影響を解析した。

2) コシヒカリの幼穂形成期の感温特性

3. 結果及び考察

被覆尿素の感温特性と同じ尺度で水稲の生育ス

及び高温年(1994年)の気象データを用いて気，)被覆尿素の感温特性(窒素溶出特性)ば，両者の比較が可能となる。このため，幼穂形供試した 3種類のシグモイド溶出型被覆尿素のTAU及び、TAUに対する Eaを表 1に示した。求め成期の感温特性についても被覆尿素と同様の解析られた Eaは， 60タイプ (S60H)が約 70，300J.
mol‑1，手法を用いた。つまり幼穂形成

80タイプ (S80H)が約 77，000J.mol‑，1 100タイプ1(S100H) が 77，200J.
mol‑であった。また，標準得られた結果を式

温度 25Cにおける TAUは，それぞれ 35，47，53

テージの進み方に対する感温特性を評価できれ異なる温度条件(異なる作期)でコシヒカリを栽培し，移植期期までの日数と地温を測定し0Eを用いた温度変換日数法(金野ら， 1986) で解日であった。

析し，移植期2) コシヒカリの幼穂形成期の感温特性幼穂形成期までの日数及び見かけはの活性化エネルギー(以下 Ea) を求めた。 Ea

地温を用いた温度変換日数法によって求めた幼生育ステージの進み方に対する温度の影響の大き900J.
mol‑1であっ
穂形成期の感温特性値 Eaは 88，さを数値化した値でありた。また，標準温度 25Cにおける移植 幼穂、形こ之では幼穂形成期の0)
成期の所要日数は 46日であった(表 1。

感温特性値とした。
(式II)

DTS=exp[Ea(T‑Ts)/RXTXTsJ
DTS:温度変換日数(日)， T:地温(絶対温度K)，
Ts:標準温度(絶対温度K)，R:気体定数，Ea:見かけの活性化エネルギー(J.
mol‑1)

3) 地理情報システム (GIS) を活用した広域的表， • コシヒカリの生育ステージ(移植期 幼穂形成期)及びシグモイド溶出型被覆尿素の窒素溶出開始期までの感温特性，標準温度変換日数(J.
mol‑1)

Ea

標準温度変換日数Z (日)88，903

46

コシヒカリ

0

域間差が大きい。加えて，東西に約 100km，南北に約 50kmと広範囲であり

70，28876，986
77，
153

門

0"
‑'14.
5Cと地が複雑であり，年平均気温も約 1

S60H
S80H
S100H

iqu

陵地から中国山地にかけての中山間地で気象条件

エムコート

FhU

解析対象とした県中北部地域は吉備高原等の丘

q U 4ム ﹁ Dな判定z地温 25Cの温度変換日数0

術轍的に対象地域を捉えるために 1X 1kmメッシュ単位で解析を供試した被覆尿素の TAU
対する Eaは約 70，000

ヒカリの感温特性値を基にして 1kmメッシュ単"‑'77，
OOOJ.
mol‑1であったのに対し，コシヒカリ
000J.mol1で、あの幼穂形成期に対する Eaは約 89，位で窒素溶出開始期やコシヒカリの生育ステージった。両者の Eaはともに地温に対する窒素溶出毎の窒素溶出率等を算出した。本解析では，アメ開始期あるいは幼穂形成期の温度反応性を示してダス 1kmメッシュ気象データ(清野， 1993) のいるため，両者の比較が可能であり，コシヒカリ

平 年 値 (1971"‑'2000年)を基に地温を推定しの幼穂形成期は(森次ら， 2003)，計算に用いた。計算開始日は，素溶出開始期よりもやや敏感に反応するものと推行った。つまり本試験で求めた被覆尿素とコシ【

温度変化に対して被覆尿素の窒平成 22年 6月 1日

農 業 と 科 学

(7)

-則川川 100 圃司川 1111.. ， .9 ‘，，，， 1..11 町四 "1 "'IIII ~" IIIII ，1I 1 ・ ....・ .1川" 1 1 """'1 1 111 11 ・・ ""111 11 ・ l' ・ ・・ 4 川仰 11" ー・川川l 川園 ~III ・ V ・ -・ ，， ~ II'II"III ・ " "11 ・.，川 ..... '11" ・ hll "， "'U'II"" ， ...，川'川 100 回噂川 h ll... ...P II"'I. ， h......111 ・ .1111 1 --' 四 1 11111111' "岡山県中北部の主な解析対象地域<低温年， 60日型 >く平年値， 60日型>

く高温年， 60日型>(対象地域は年平均気温 14SC以下)
叫}ぜ

く低温年
， 80日型>b〆~~堤<平年値， 80日型>

く高温年， 80日型>
差=溶出開始日一幼穂形成 期

自一
2
5日
"'‑
' ‑20日置"'‑' ‑15日置 "'‑' ‑10日•"'‑'‑5日0日5日10日"'‑'く低温年， 100日型> く平年値， 100日型> く高温年， 100日型>

橿 "'‑'

図2. シグモイド溶出型被 覆尿素の窒素溶出開 始日とコシヒカリの 幼穂形成期の差(気象データ;平年値 1971"'2000年，低温年 1993年 ， 高 温 年 1994)察された。さらにこ の点については，実 際の温度れが大きく，幼穂形成期の 20日 以 上 前 か ら 窒 素条件によって評価す ることが重要である と 考えら溶出が始まる地域が 中国山地沿いの気温 が低い地れ，次節で検討した 。また，標準温度25Cにおけ域 を 中 心 に 全 体 の 約 3割 程 度 に 分 布 し た 。 こ れる温度変換日数は 80タイプの窒素溶出開 始期がは，コシヒカリの移 植

幼穂形成期の標準温 度変

コシヒカリの幼穂、形成期と同等の値を示した。

換日数と被覆尿素の 施肥

窒素溶出開始期の標 準3) GISを活用した広域的 な判定

温 度 変 換 日 数 の 差 が 11日 あ る こ と に 加 え て ， 両0

岡山県中北部地域を 対象にコシヒカリの幼穂、

形 成 期 と 各 被 覆 尿 素 の 窒 素 溶 出 開 始 期 を 1kmメッシュ単位で、予測し1と大きいことによ者の Eaの差が約 19，000J.
mol‑るものと考えられた 。

両者の差(ずれ)の 分布状

況を図 2に示した。 両 者の 差 は 80タ イ プ が 最 も

表2. 出穂期における被覆 尿素の窒素溶出率の 分布割合 Z

小さく，平年，低温 年，高温年ともほとんど の地窒素溶出率(%)

湾出タイプ気象"‑'30% "‑'40% "‑'50%"
‑
'60%"
‑
'70%"
‑
'80%"
‑
'90% "‑'100%

域 で 土 5日 以 内 で あ った。こ れに対して，60タ
イプは幼穂、形成期よりも約 2週間前，

低温年
高温年

100タイ プ

低温年は約 1週間後から溶出がS80H平 年始まる地域が多く分 布し

0.
47.
8

高温年
低温年

た 。 特 に 60タ イ プ で は

S100H平 年

低温年において窒素 溶出

高温年開始期と幼穂形成期 のず

87.
798.
399.
5S60H平 年

0.
00.
298.
599.
518.
797.
792.
198.
412.
31.70.
51.90.
11.6

1.50.
381.3

z対象地域における 全水田メ ッシュ数に対する該当メ ッシュ数の割 合 (%)

農 業 と 科 学(8)

(毎月 1日発行)平成 22年 6月 l日 第 619号

-則自"川 1.. 圃喝川川 1・".."，・E・， 1・川岡田・・， 111111' 噂司川t 川 01'"''・ .1......' ，. ...1'1111 1 ・ H ・..，j lll ， II'lf''''' ，lI f 川1・・ー‘川川l 川副 ...III'U.II.....II I " ・ 1111 ・ a 川I'''" ， .....''I'''' ， 'I''''~II'''''" ，...，川， ".h ，園町.

表3. 成熟期における被覆尿素の窒素溶出率の分布割合Z，，，，，.
."，.
."・H・ '1"h ，'~"""， III" "'I，.'"oI "II'"るのに対して， 100タイ
プでは年によって溶出率

窒素溶出率(%)

湾出タイプ気象
'"
"
'
30%'
"
"
'
40%'
"
"
'
50%'
"
"
'
60%'
"
"
'
70%'
"
"
'80%'
"
"
'
90%'
"
"
'
100%
100.0
100.0
100.

低温年
S60H平 年高温年が異なり，特に低温年では 40%近くの窒素が溶出せず残存すると考えら。 れた。これらから，溶出100.0
100.099.
9

低温年
S80H平 年
高温年

43.
42.
9低温年
S100H平 年
高温年

56.
697.
194.
85.
2z対象地域における全水田メッシュ数に対する該当メッシュ数の割合(%)

また，窒素溶出開始後の溶出パターンを知るた
めに，平年，低温年，高温年における出穂期及び成熟期の窒素溶出率を予測しそれぞれの生育ステージにおける窒素溶出率の分布割合を求めた(
表 2，表 3) 60タイプは，ほとんどの地域に0おいて出穂期までに 70""80% 成熟期には 90%以上の溶出率を示した。次に， 80タイプは，ほぽ全域において出穂期までに 50""60%，成熟期に80""90%の溶出率を示し 気象変動の影響はほとんどの地域で認められなかった。さらに， 100タイプでは，出穂期までに 30""50%，成熟期に60""80%の溶出率を示し 特に低温年では成熟期の溶出率が約 60""70%にとどまる地域が全体の約 4割に分布すると予測された。
被覆尿素の窒素溶出開始時期については，コシヒカリを倒伏させないことを念頭に検討する必要がある。今回供試した中では 60タイプは溶出開始時期が早く，特に低温年では溶出開始期が下位節間伸長期にあたり 倒伏の危険性が高まると考えられた。一方 80タイプでは幼穂形成期前後から溶出が始まり 100タイプでは幼穂形成期をやや過ぎた頃から溶出が始まることから，コシヒカ
リを対象とした場合は 80及び 100タイプの窒素溶出開始時期が適当であると判断された。
次に， 80及び 100タイプの幼穂形成期以降の窒素溶出パターンについてみると， 80タイプでは，気象条件に関わらず成熟期では 90%近く溶出すの安定性を考えると，今0.
1

回供試した被覆尿素の中では 80タイプが岡山県中北部地域のコシヒカリ栽培に適していると考えられた。

4. おわりに官頭述べたように，被覆肥料は多くのメリットを持つ肥料である反面 その特性として気象条件によって肥効が左右される懸念がある。しかし，実際には水稲の生育速度も気象条件によって変動するため，これらを合わせて肥効判定をすることが重要である。今回 被覆肥料を地域へ導入する際の試みとして，水稲と被覆肥料の両者の温度反応特性を考慮した肥料選定方法を紹介した。現在，岡山県中北部地域のコシヒカリ栽培においては，全量基肥施肥用の被覆肥料として，従来はシグモイド 100タイプが用いられてきたが，新たにシグモイド 80""90タイプを配合した被覆肥料が用いられるようになり 従来よりもより安定した肥効が期待できるようになった。
引用文献
石橋英二・金野隆光・木本英照 1992. 反応速度論的方法によるコーティング窒素肥料の溶出評価，土肥誌， 63，664‑668
金野隆光・杉原進 1986. 土壌生物活性への温度影響の指標化と土壌有機物分解への応用，農環研報， 1， 51‑68
森次真一・石橋英二・沖和生・山本章吾 2003.
アメダスメッシュデータによる被覆尿素からの窒素溶出予測，農業環境工学関連 5学会講要，
306
清野鈴 1
993. アメダスデータのメッシュ化に4)，379‑383
ついて，農業気象， 48 (