調査研究報告

No. 408

RESEARCH REPORT 2020. 3

道内リン循環利用に向けた地域需要供給の実態解明
Field based study on supply and demand balance of phosphorus
for its circulation and utilization in Hokkaido

長谷川 祥樹 1)、牛島 健 2)、岡村 篤 3)
Yoshiki Hasegawa 1), Ken Ushijima2), Atsushi Okamura3)

地方独立行政法人北海道立総合研究機構
建築研究本部
北方建築総合研究所
Northern Regional Building Research Institute
Building Research Department
Local Independent Administrative Agency Hokkaido Research Organization
1)

北方建築総合研究所地域研究部地域システムグループ研究主任

2) 同主査3) 同研究職員

1) Researcher of Regional System Group 2) Chief of Regional System Group 3) Researcher of Regional System Group,

Regional Building Research Institute (all above)

Northern目次

１．はじめに（１）研究の背景と目的 .............................................................. 1（２）研究項目 ...................................................................... 1２．モデル地域内外におけるリン需要／供給の把握（１）モデル地域の選定 .............................................................. 1（２）現状把握 ...................................................................... 1（３）リンの需要／供給バランスの分析 ................................................ 2
３．リンの循環利用におけるボトルネックの解明（１）需給アンバランス解消の諸条件の解析 ............................................ 3（２）循環利用に必要なコストの評価 .................................................. 4
４．リンの循環利用による間接的な費用削減効果の評価（１）畜産農家（供給）側の視点による評価 ............................................ 8（２）畑作農家（需要）側の視点による評価 ............................................ 8
５．まとめ .......................................................................... 9

１．はじめに技術研究論文集，Vol.5, pp.106-113(2008)（１）研究の背景と目的
三大肥料成分の一つであるリンは、食糧生産に欠２．モデル地域内外におけるリン需要／供給の把握

かすことができない物質であり、リン（リン酸）を（１）モデル地域の設定

肥効成分とする肥料が従来から大量に生産・消費さ

リンのフローが大きいと考えられる畜産系（家畜1)

れている 。リン肥料の原料であるリン鉱石は枯渇

ふん尿としての放出）と畑作系（肥料成分としての性の資源であり、我が国は全量を輸入に頼っている

施用）での循環利用を検討するにあたり、畜産系と2)。そのため、廃棄物からのリン回収技術、各種産

畑作系の距離に着目した。畜産地帯と畑作地帯が明業のリンのマテリアルフローについて、多くの研究

確に分かれており、長距離の輸送が必要な地域（X3)

がなされているが、現実にはリンの再利用は進ん

町（畜産）・Y 町（畑作））を「長距離輸送モデル」

でいない。

とし、地域内に畜産系と畑作系が混在し、比較的短リンの潜在的な需要と供給の間には、空間的、時距離で輸送が可能な地域（Z 町）を「地域内輸送モ

間的、質的（リンの形態や混合物等）なミスマッチ

デル」として設定した。

ングが存在すると考えられ、これらが再利用を進め

X 町が位置する道東（酪農）地域は、気候が冷涼る上でのボトルネックになっていると想定される。

で、泥炭地などの特殊土壌が多いため牧草地が中心

本研究では、北海道におけるリンの循環利用におで、これを活かした大規模な酪農経営が行われていけるボトルネック、費用削減効果を明らかにし、今る 1)。Y 町が位置する道東（畑作）地域は、大規模後の取り組み方針（リンの質変換技術や、輸送のしな畑作経営により麦類、豆類、てんさい、ばれいしくみ、価値連鎖など）を示すことを目的とする。

ょ、たまねぎなどの生産が行われている 1)。Z 町は
道東（畑作）地域に位置し、畑作のみならず中・大（２）研究項目

規模な酪農経営が展開されている。

研究項目は以下の１）、２）、３）である。
１）モデル地域内外におけるリン需要／供給の把握（２）現状把握

いくつかの代表的なモデル地域を選定し、畜産農営農現場における家畜ふん尿の取り扱いの実態を家、畑作農家を始めとする農業関係者に聞き取り調

把握するため Z 町において、行政・農協・畜産農査を行い、リンを含む家畜排せつ物の発生・堆肥化

家・畑作農家等への聞き取り調査を実施した。

過程における状態の変遷や施肥等による利用の実態調査の結果、Z 町において家畜ふん尿の散布は、を把握する。また、統計資料を用いてモデル地域に投棄的な意味合いが強く、多くのケースで未熟状態おけるリンの需要供給のバランスを分析する。

のまま発生個所近傍の牧草地や飼料作物畑に散布さ２）リンの循環利用におけるボトルネックの解明れていることを確認した。その主な原因として、畜輸送によって需要/供給の空間的偏在を解消する

産農家の経営規模拡大に伴いふん尿処理量が増加ための諸条件を解析し、リンを循環利用するためにし、従来の堆肥舎では処理に必要な面積が確保でき必要となるコストを評価する。

ないこと、堆肥化等にかける労力が確保できないこ

３）リンの循環利用による間接的な費用削減効果のとなどが挙げられる。Z 町の平成 28 年度家畜排せ

評価

つ物利用促進計画によると、家畜排せつ物の約

リン含有資材の価値（堆肥価格、肥料成分として86％が畜産農家の経営内利用で処理されており、畑の機能など）およびそれがもたらす効果（化学肥料

作農家や肥料製造業など畜産農家の経営外での利用の削減など）を畜産農家側・畑作農家側それぞれのは約 14％に留まっていた（湿潤重量ベース）。

視点から評価する。

一方、畑作農家の中には、積極的に堆肥を利用する農家がいるものの、品質への不安、運搬・散布の[参考文献]

手間、入手の不安定さ等の理由で利用を敬遠する農1) 露巻峰夫，吉田綾子，星山英一：リン資源循環を実現するシス家も多く、堆肥を施用する農地は限定的であった。

テム構築のための基礎的条件に関する検討，環境システム研

ここで、畑作農家の経営耕地（牧草地・飼料作物以究論文集，Vol.36，pp.217-225(2007)

外の農地）について、全面積のうち何割に堆肥を施

2) 農林水産省：肥料原料の安定確保に関する論点整理，2010

用するかを表す指標を畑作利用率とし、現状の畑作

3) 例えば，松八重ら：廃棄物からの人工リン資源回収技術，社会利用率を推計した結果を表 2-1 に示す。Z 町の平成
1

28 年度家畜排せつ物利用促進計画に記載されてい単位面積当たりのリン投入上限量を求め、作物種ごる「家畜ふん尿の経営外での利用量」のうち、肥料とのリン需要量とした。それらの値に農業集落ごと

製造業者および地域外耕種農家での利用分を除いたの作物種毎の作付面積 5)を乗じて当該集落における量を畑作農家における家畜ふん尿の利用量とし、そリン需要量とした。なお、前項で記述したとおりすの値に堆肥化による重量の減少率 を乗ずることでべての畑作農家が堆肥を利用することは想定できな堆肥相当量に換算する。堆肥換算量を北海道施肥ガ

いため、畑作農家の経営耕地（牧草地・飼料作物以イドに記載されている普通作物畑における標準的な外の農地）については、畑作利用率として一律

堆肥施用量 で除すことによって得られる堆肥施用

40％を乗ずることで需要量を算出した。需要／供給

面積と、Z 町の普通作物の総作付面積の関係から畑バランスは農業集落単位で分析し、集落内のすべて

作利用率は約 40％と推計された。

の供給と需要が各集落の地理的な重心に集中してい2)

3)ることとした。
表 2-1 Z 町における畑作利用率の推計
項目

表 2-2

Z 町の家畜

畜種

N

P

K

排せつ物利

乳用牛

227.9

32.5

135.8

用促進計画

肉用牛

116.7

13.8

55

①畑作農家における家畜ふん尿の利t37,567

用量②堆肥化による重量の減少率③堆肥換算量④標準堆肥施肥量⑤堆肥施肥面積⑥普通作物の総作
付面積⑦畑作利利用率

t
t/10a
ha
ha
-

0.57
21,413713.7

単位:g/day/head

乳用牛の推
計値 2)

3

発生原単位 4)

備考

推計値等

表 2-3

①*②

堆肥の肥料成分含有量と肥料換算係数 3)
項目

N

P2O5

K2O

5

5

4

0.2

0.6

1

3

4

普通作物畑

成分含有量

kg/t

の基準 3)

肥料換算係数-③/(④*10)

有効成分量

kg/t

1

1,779.5
40.1％

Z 町提供資
料より

表 2-4

⑤/⑥

堆肥施肥上限量 3)と成分需要量
成分需要量

堆肥施肥
作物種

上限量

N

P2O5

K 2O

t/10a

kg/10akg/10akg/10a

牧草

4

4

4

12

飼料畑

3

3

9

12

（３）リンの需要／供給バランスの分析
１）分析方法表 2-2 に家畜ふん尿に含まれるリンの発生量を求めるための基礎データを示す。発生量は、発生原単位と家畜飼養頭数から求めた。発生原単位は、家畜の飼養形態や家畜年齢などによって大きく変動する
ため、いくつかの数字が提案されている。本研究で

水稲

1

1

3

4

普通作物

3

3

9

12

果樹

3

3

9

※牧草の有効成分量(kg/t)は、N：1，P2O5：1，K2O：3

は中央農業総合研究センターがまとめた畜種毎の平均値 4)を用いた。家畜飼養頭数は農林業センサスの

12
3)

を使用

２）分析結果と考察

農業集落単位の集計値 5)を用いて、農業集落ごとに

図 2-2 にモデル地域における農業集落単位の需要リンの発生量を推計し、これを当該集落におけるリ／供給バランスの分析結果を示す。需要／供給バラ

ン供給量とした。なお、本研究では、モデル地域にンスは集落毎に供給量から需要量を差し引くことでおいて集計値が存在した乳用牛と肉用牛のみを対象求めており、当該集落における収支が正の値の場合とした。

は供給超過を、負の値の場合は供給不足（需要超

表 2-3 および表 2-4 に家畜ふん尿を堆肥化して利過）を表している。長距離輸送モデルにおいては、用する際のリン需要量を求めるための基礎データを供給側の X 町において供給超過集落が多数見られ、示す。北海道施肥ガイドにおける作物種毎の堆肥施供給超過量の合計値を示す余剰量は 62.8tP/年であ用上限量および同ガイドに記載されているリンの肥った。一方、地域内輸送モデルにおいては、Z 町全料換算係数等 3)を参考に、標準的な堆肥施用による体の余剰量は 49.8tP/年であった。
2

ここで、前項の聞き取り調査結果等をもとに、畜https://www.naro.affrc.go.jp/project/results/laborator

産農家の経営耕地が畜産農家近傍すなわち同一集落

y/narc/2001/narc01-49.html

内に存在しているとすると、現状では集落外への持

5) 農林水産省：2015 年農林業センサス(2015)

ち出しはほとんどないといえる。また、今回のモデル地域において、同一集落内に大規模な畜産経営と３．リンの循環利用におけるボトルネックの解明

畑作経営が同居しているケースがほとんどみられな（１）需給アンバランス解消の諸条件の解析

かったことを考慮すると、リンの需給バランスをと

１）解析方法って余剰を解消するためには、集落外への輸送が不輸送によって需要/供給の空間的偏在を解消する

可欠であると言える。

ために、供給超過集落から供給不足（需要超過）集落への輸送問題として解析を行った。解析は、柚山らの提唱したリソースマイル 1)の考えに基づき、輸送費用を最小化するために輸送距離と輸送量の積の最小化を目的とする線形計画法にて行った。以下に計算の概略を示す。
最小化

Y町
X町

・

条件

(3-1)
，
，

，

，

xij：供給地 i から需要地 j への輸送量
kij：i から j への輸送距離(a)長距離輸送モデル

ai：供給地 i の供給量
bj：需要地 j の需要量

Z町

uij： i から j への輸送量上限※ツール：Excel ソルバー
※解法：シンプレックス法
解析条件として最大輸送距離と畑作利用率を可変とした。すなわち輸送可能な集落の組み合わせと輸送先の集落における需要量を変化させることで各条件において供給量から輸送可能量を差し引いた余剰

図 2-2(b)地域内輸送モデル量を求めた。余剰量が 0 以下になる条件のうち、加リン需給バランスの分析結果

重平均距離が短い条件を余剰解消条件とし、加重平均距離が同等の場合は、最大輸送距離が短く畑作利[参考文献]

用率が低い条件を採用した。加重平均距離は輸送距

1) 農林水産省北海道農政事務所：センサスからみた北海道農業

離と輸送量の積の総和を総輸送量で除することによ(2017)，北海道農政事務所 HP，り求めた。集落間の輸送距離は基本的に集落重心間

https://www.maff.go.jp/hokkaido/toukei/kikaku/gurafu_gaの距離の 1.5 倍とし、長距離輸送モデルにおいて輸

iyou/tokutyou/tokutyou.html

送経路が限定される峠道に該当する部分についてのみ実距離で置き換えて計算した。

2) 望月康平：家畜排せつ物法施行前後における堆肥流通の変化，システム農学，Vol.25(1), pp55-62, 2009２）解析結果と考察

3) 北海道農政部：北海道施肥ガイド 2015, 2015

解析結果を図 3-1 に示す。長距離輸送モデルで

4) 中央農業総合研究センター：家畜排泄カリウムの原単位試算

は、最大輸送距離を 60km に延伸することで、現状と活用例(2001)，農研機構 HP

3

の畑作利用率のままでも余剰が解消する結果となっるスペースと労力が不足しているため、共同利用のた。一方、地域内輸送モデルでは、最大輸送距離を

堆肥化施設を新たに建設することにより余剰分の家15km に延伸し、かつ畑作利用率を 70％に向上する

畜ふん尿を堆肥化することを想定する。堆肥化施設

ことで余剰が解消する結果となった。すなわち、今の設置箇所や堆肥の生産能力を変化させ、施設建設

回パラメータとした最大輸送距離と畑作利用率は、費と輸送費への影響を評価した。

単純なトレードオフの関係ではないことを意味している。

２）堆肥化施設の設置箇所の設定

いずれのモデルにおいても、輸送距離の延伸は必堆肥化施設の設置箇所について、図 3-2 に示す 3

要と考えられたが、長距離輸送モデルでは、現地調

通りのパターンを設定する。まず、地域全体で家畜査において言及されていた輸送距離である 20km 程

排せつ物を輸送し拠点施設で集約処理をする「拠点度を大幅に上回る輸送が必要であり、大幅な輸送コ集中型」を設定する。次に地域を 3 つのエリアに分

スト削減もしくは別の処理方法の検討が必要と思わ

けてエリア毎に一つの拠点施設で処理をする「拠点れる。一方、地域内輸送モデルでは、輸送距離の延分散型」を、最後に供給側の各集落に一つ施設を建伸と、畑作利用率の向上による両側面の対策が必要

設し、集落毎に処理を行う「集落個別型」を設定すであるものの、現地調査で確認された内容と照らしる。一般的に施設規模が大きくなるほど、規模の効合わせたとき、対策に必要とされる変化は比較的現果によって単位生産能力あたりの建設費は低くなる

実味のある範囲であることから、次項以降では地域ため、対象地域内の総建設費は安価な順に「拠点集内輸送モデルを対象として詳細な検討を行った。

中型」、「拠点分散型」、「集落個別型」となると想定できる。一方、堆肥化施設の数が多いほど、供給点

80

現状

から需要点までの総輸送距離が短くなることから、

輸送推進

畑作利用率
40%

余剰量 [tP/年]

60

輸送費は安価な順に「集落個別型」、
「拠点分散

50%

型」
、
「拠点集中型」となると想定できる。すなわち60%

この 3 つのパターンにおいて施設建設費と輸送費は

70%

40

80%

トレードオフの関係となる。

余剰解消条件20

平均32.8km

３）堆肥生産能力の設定

平均31.8km
0
0

10

20

30
40
50
最大輸送距離 [km]60

単位面積当たりの堆肥生産能力は、堆肥の貯留期

70間（発酵期間）によって変動するため、堆肥の貯留(a)長距離輸送モデル
60

現状

輸送推進

余剰量 [tP/年]

50

期間に応じて次の 3 通りの条件を設定した。まず生産効率を重視し短期間の貯留で堆肥の回転率を上げ

畑作利用率
40%

る「短期貯留」条件を設定した。次に品質を重視し

50%

40

畑作利用率
向上

30

貯留期間を長くして堆肥の完熟化を図る「中期貯

60%

70%

留」
、
「長期貯留」条件を設定した。貯留日数は、堆80%

肥の堆積期間が半年と 1 年で事例が多い 2)ことか

20

余剰解消条件10

平均7.8kmら、「中期貯留」を 180 日、「長期貯留」を 360 日に設定した。敷料が混合した乳牛ふんの堆肥化には少平均7.8km

0
0

5

10
15
最大輸送距離 [km]20

なくとも 3 か月必要 3)なことから、「短期貯留」は25

90 日とした。
一般的に貯留期間が短いほど単位量の堆肥を生産(b)地域内輸送モデル
図 3-1

するのに必要な面積が小さくてすむため、単位生産

リンの余剰解消条件の解析結果

能力当たりの建設費は安価になる。一方で、貯留期（２）循環利用に必要なコストの評価

間が長くなるにつれて堆肥が完熟化し、水分量など

１）評価概要の低下により減量化が進むため、輸送費は安価になる。つまりここでも施設建設費と輸送費のトレード

畑作農家での利用拡大を促すためには、堆肥化にオフの関係を扱うこととなる。

よって、畑作農家が望む品質の堆肥を供給する必要がある。前述したように畜産農家では堆肥化にかけ
4４）堆肥生産能力の入力データ

乾物と水分の減少量を用いて堆肥化前後での減量化

堆肥化の処理方式として大きく分けて堆積型と撹率（生産した堆肥の重量／原料と敷料の重量の和）拌型があり、本研究では屋根掛け構造物と隔壁の他を求めた。減量化率は短期貯留条件で 0.75、中期に追加の設備を必要せず、維持管理費を抑制するこおよび長期貯留条件で 0.55 となった。中期貯留条

4)とが可能 な堆積型を前提に施設建設費を算出し件と長期貯留条件で減量化率に差がないのは、乾物た。前述した通り、堆肥の貯留期間によって単位面の分解が 40％で飽和すること 7)を条件としている

積当たりの堆肥生産能力が変動するため、貯留期間ためである。なお堆肥の減量化は水分と易分解性有に応じて堆肥生産能力を設定した。

機物の減少によるものであり、リンの正味含有量は堆肥生産能力の入力データを表 3-1、表 3-2 に示変化しない 6)ものとした。すなわち、減量化率によす。堆肥化施設での処理による家畜ふん尿の性状のって単位堆肥重量あたりのリン含有率が増加するた

3)

変遷について、堆肥化施設設計マニュアル を基にめ、減量化が進むほどリンの輸送効率が良くなるこ

して計算を行った。原料としてふん尿分離後の乳用とを意味している。

牛のふんを、敷料として麦稈を想定した条件とし、堆肥化過程における平均重量を堆肥化前後の水分

原料と敷料の重量と水分率は文献値 3),5),6)を参考に率から想定される平均容積重で除して貯留日数を乗設定した。原料と敷料の混合物の乾物分解率を 1 日

ずることで 1 頭あたりに対する必要容量を求めた。

あたり 0.25％とすると、貯留日数経過後における必要容量を貯留期間によって可変にした平均堆積高

原料・敷料それぞれの乾物分解量を求めることがでさで除して得られる 1 頭あたりに対する施設面積ときる。それらの乾物分解量から乾物分解発熱量の総1 頭あたりから生産される堆肥重量との関係から単量を求め、その発熱がすべて水分蒸発に使われる仮位面積あたりの堆肥生産能力が求められた。

定で水分蒸発量を求めた。以上によって求められた（a）拠点集中型(b) 拠点分散型（c）集落個別型

余剰量が最も多い集落（1 か各エリアで余剰量が最も多い所）で集約処理集落（3 ヶ所）で集約処理

堆肥化施設
の建設箇所
（円の大きさは施設規模）

収集

図 3-2

各集落（12 か所）で処理堆肥化施設の設置箇所の設定

表 3-1

堆肥化の共通条件

項目

設定値

文献

表 3-2

貯留期間毎の単位面積当たり堆肥生産能力
貯留条件

項目

原料重量

kg/day/head

45.5

5)

原料水分率

％

85

6)

貯留日数

day

90

180

360

敷料重量

kg/day/head

3.8

6)

乾物分解率

％

22.5

407)

407)

敷料水分率

％

10

3)

減量化率

-

乾物分解率

％/day

0.25

3)

乾物分解
発熱量(原料)
乾物分解
発熱量(敷料)
水分蒸発熱量kcal/kg

4,500

平均容積重

3)

必要容量

3)

短期

3,000

施設面積

3)

単位面積あたり
kcal/kg

900

3)

堆肥生産能力

5

長期

0.75

0.55

0.55

3

840

835

835

m /head

4.61

8.22

16.45

m

1.5

2.0

2.5

m /head

4.00

5.35

8.55

t/year/m2

3.36

1.84

1.15

kg/ m
3

平均堆積高さkcal/kg中期

2５）施設建設費の入力データ
堆肥化施設の建設費は、堆肥舎等建築コストガイ

式 3-2 によれば、輸送距離が 2km のとき輸送回数

8)ドライン の堆肥舎の項目を参考にして、基準床面

は 1 日 27 回、4km のとき 20 回、15km のとき 8.5 回

積 500 m2 における単位面積あたりの建設費 36 千円となり、聞き取り調査の結果と概ね整合した。

/m を基準として算出した。規模の効果として伊運搬作業時間単価、積込み作業時間単価および実2

9)藤・中田 の方法を参考に、堆肥生産量に対して建作業時間から求めた 1 日あたりの輸送費は 12 万円

設費が 0.7 乗で増加する関数を設定した。前項で設となった。また、輸送回数にトラック積載量を乗ず定した単位面積あたりの堆肥生産能力および単位面ることで 1 日あたりの堆肥輸送量が輸送距離ごとに積当たりの建設費から図 3-3 に示すとおり貯留条件求められるため、輸送距離に応じて単位輸送量あたごとに単位生産能力あたり建設費の関数が設定されりの輸送費は変動し、その関数は次式で設定された。

た。
C = 68L＋256

建設費 (円/(t/year))

40,000
長期貯留条件

L：輸送距離（片道）（km）

y = 2.1E+05x-3.0E-01

30,000

中期貯留条件

ここで、現状の輸送必要量（余剰量）はリン重量

y = 1.5E+05x-3.0E-01

20,000（3-3）

C：単位輸送量あたりの輸送費（円/t）

短期貯留条件をベースに与えられているため、これを堆肥重量に

y = 9.9E+04x-3.0E-01

換算した。前述したふん現物およびリンの発生原単10,000位の関係から減量化率ごとの単位堆肥重量あたりのリン含有量を次式により求めて堆肥重量に換算し

0

た。
0

5,000

10,00015,00020,000堆肥生産能力 (t/year)

図 3-3

p= 0.1743D-1

堆肥生産能力あたり建設費の関数（3-4）

p：単位堆肥重量あたりのリン含有量（kg/t）
D：堆肥の減量化率

６）輸送費の入力データ
輸送費は、Z 町で家畜排せつ物の運送委託を受け

表 3-4ている業者および各畜産農家との連絡調整を行って項目

いる農協直轄コントラクターへの聞き取り調査に基

輸送条件
設定値

1 日あたり実作業時間h

8.0

平均走行速度km/h

40

1 台と運送用トラック 2 台で実施されていた。堆肥

積込み・積み下ろし作業時間

min/回

12

舎から運搬先の圃場までの距離によって決まる 1 日

トラック積載量t11あたりの概ねの運搬回数および積込み・積み下ろし

運搬作業時間単価

円/h

7,000

作業時間などから設定した輸送条件を表 3-4 に示

積込み時間単価

円/h

8,000

づき設定した。Z 町での堆肥運搬の基本作業形態
は、3 人一組となり堆肥積込み用のホイールローダ

す。これらの輸送条件を基にしてトラックの走行時間の合計と積込み・積み下ろし時間の合計を代表的

７）ケース設定

な距離について見積もり、両者の合計が 1 日あたり

３．
（２）２）で設定した堆肥化施設の設置箇所の実作業時間に近づくように輸送回数を調整した。

3 パターンついて、３．
（２）３）で設定した貯留輸送距離に応じた 1 日あたり輸送回数の関係から回期間 3 条件を組み合わせた合計 9 つのケースで施設

帰式を求め、次の通り関数を設定した。
N = -9.1ln(L)＋33

建設費と輸送費を試算した。施設建設費の減価償却
期間を 15 年、金利は 2％とし、年間費用を算出し（3-2）

た。なお人件費を含む施設の維持管理費は評価対象

N：輸送回数（回/日）

外とした。輸送費は供給点から堆肥化施設までの輸

L：輸送距離（片道）（km）
6

送費と堆肥化施設から需要点までのそれぞれについ点までの輸送費が大きくなることが要因であると考て３．
（１）と同様に加重平均距離を求め輸送距離えられた。また、今回の試算では「中期貯留」とL とした。また、畜産農家の経営内での輸送（集落「長期貯留」で減量化率に差がなかったことから、内における輸送）の輸送距離を一律 2km として、現

この 2 条件における輸送費は等しくなり、相対的に状の輸送費および 9 つのケースのベースラインとし

施設建設費の小さい「中期貯留」の合計費用が最もて試算に含めた。なお、最大輸送距離による輸送先安価になった。

の制約は行わず、畑作利用率はすべてのケースでしかし最も合計費用が安価な「集落個別型」パタ70％とした。

ーンにおいても合計費用、すなわちリンを循環利用するための必要コストは現状より増加することが分

８）評価結果と考察かった。この金銭的負担の増加に対して供給側であ

現状および各ケースにおける施設建設費と輸送費る畜産農家にインセンティブが働かないことが、循の評価結果を図 3-4 に示す。まず、同じ貯留条件に

環利用におけるボトルネックの一つであると考えらおける堆肥化施設設置箇所のパターンによる違いをれた。このボトルネックの解消のためには、畜産農

比較すると、合計費用は、高い方から「拠点集中

家側に循環利用によるメリットを提示する必要があ型」、「拠点分散型」、「集落個別型」の順であった。

ると考えられた。

また、すべてのケースで輸送費が支配的だった。この要因として、供給点から堆肥化施設までの輸送時[参考文献]に減量化があまり進んでいない高水分状態の家畜排

1) 柚山ら：輸送問題からみたバイオマス利活用，農業土木学会

せつ物を輸送する際の非効率性が大きく寄与してい誌，Vol.73(12), pp.1087-1091, 2004

ると考えられる。「拠点集中型」や「拠点分散型」

2) 横田ら：製造条件の異なる牛ふん堆肥の無機態リン酸組成，では、「集落個別型」に比べ供給点から堆肥化施設

日本土壌肥料学会誌，Vol.74(2), pp.133-140, 2003

までの輸送距離が長くなることによる輸送費の増加

3) 中央畜産会：堆肥化施設マニュアル, 2000

が、施設建設費のスケールメリットを上回ることを

4) 畜産環境整備機構：家畜ふん尿処理施設・機械選定ガイドブ

意味している。

ック，2005

次に、貯留条件による違いを比較すると、いずれ

5) 築城幹典・原田靖生：家畜の排泄物量推定プログラム，システのパターンにおいても合計費用は高い順に「短期貯ム農学，Vol.13, pp.17-23, 1997

留」、
「長期貯留」、「中期貯留」の順であった。
「短6) 関戸知雄，土手裕，井上雄三：畜産廃棄物の適正資源化量決定

期貯留」では堆肥生産の回転率が高いため、施設建のための窒素・リンのフロー解析，廃棄物学会誌，Vol.18(6),

設費が小さくなるものの、生産される堆肥の減量化

pp.382-391, 2007

が他の 2 条件より進んでいないため、施設から需要

7) 畜産環境整備機構：機構家畜ふん尿処理施設の設計・審査技

250
輸送費

建設費

百万円／年

200

150
100
50
0
短期

現状

中期

長期

短期

拠点集中型
図 3-4

中期

長期

拠点分散型

施設建設費と輸送費の評価結果
7

短期

中期

長期

集落個別型

「中期貯留」、「長期貯留」条件においては堆肥価格

術，20048) 農林水産省：堆肥舎等建築コストガイドライン，2015が必要コストを上回る結果となった。これは供給側

9) 伊藤吉紀，中田俊彦：家畜排泄物の地理的分布を考慮したバの畜産農家が堆肥の品質向上にコストと手間をかけイオマス利活用プラントの配置と促進方策の検討，日本エネ

ることが、自身にとってのメリットになり得ること

ルギー学会，Vol.87(1), pp.56-67, 2008

を意味している。

評価（１）畜産農家（供給）側の視点による評価
１）評価方法
堆肥化施設における堆肥化によって、熟成が進み
現状よりも堆肥の品質は向上すると考えられる。そこで、現状ではほとんど無償に近い価格で扱われている堆肥に金銭的価値が生まれることを考慮する。

250
200

現状

短期

中期

長期

建設費＋輸送費

150
100
50

0

0
50
堆肥価格

100

150

差し引き

200

堆肥単価は地域特性や品質の差異による変動幅が250

非常に大きく、品質の定義もあいまいな場合が多い。

図 4-1

本研究では、堆肥の単価を品質に応じて 3 段階に設集落個別型の必要コストと堆肥価格の比較評価結果定して販売している北海道内の乳用牛堆肥の単価を参考にした。なお、この例の 3 種類の単価は、著者（２）畑作農家（需要）側の視点による評価

らが確認できた堆肥単価（1,000 円～10,000 円/t）１）評価方法の範囲と概ね一致している。堆肥価格の違いと循環需要側である畑作農家の視点から、堆肥の肥料成利用に必要なコスト（今回の試算では施設建設費お分としての機能によって、削減できる化学肥料のコよび輸送費）の変動の関係性を評価した。

ストを評価した。評価の入力データを表 4-2 および貯留条件の違いにより堆肥の品質に差が生まれる

表 4-3 に示す。Z 町の主要作物であるたまねぎの施と仮定し、表 4-1 に示す通り各条件における堆肥単肥標準 2)を肥料成分の必要量とした。
「現状」は、普価を設定した。なお、３．
（３）４）の計算において通作物畑の全面積に肥料成分必要量相当の化学肥料

は、「中期貯留」と「長期貯留」条件の乾物分解率に（高度化成肥料）を投入する想定とした。それに対差がなく減量化率は同じであるが、実際には貯留期

して堆肥利用が促進する「個別集落型」においては、間（定期的な切り返し作業を行う期間）が長くなる

普通作物畑の 70％に堆肥化施設で生産される堆肥ことで品質に差が出ると仮定し、「中期貯留」と「長を施肥上限量まで投入し、残り 30％は全量化学肥料期貯留」条件の堆肥単価に差をつけた。前章の評価を投入する想定とした。堆肥に含まれる肥料成分のにおいて必要コストが最も安価となった「集落個別

有効成分量に相当する化学肥料量が削減可能 2)とし、型」について、必要コストと堆肥価格を比較した。
表 4-1

堆肥価格（百万円／年）

建設費＋輸送費（百万円／年）

４．リンの循環利用による間接的な費用削減効果の堆肥の施用で不足する分を化学肥料（高度化成肥料
および単肥）で賄うこととした。国内での化学肥料貯留条件と堆肥状態・堆肥単価 1)の関係の流通価格 3),4)より「現状」および各条件で必要な化

貯留条件

堆肥の状態

堆肥単価（円/t）

学肥料コストを見積った。なお、評価は主要肥料成

短期貯留

未熟

3,000

分である窒素、リン、カリウムについて行った。

中期貯留

半完熟

5,000

長期貯留

完熟

7,000

表 4-2

肥料成分必要量と堆肥による成分供給量 2)
項目２）評価結果および考察

P2O5

K2O

肥料成分必要量kg/10a

15

15

15

kg/t

1

3

4

kg/10a3

912

評価結果を図 4-1 に示す。必要コスト（施設建設

堆肥中の有効成分量

費および輸送費）から堆肥価格を差し引くことによ

堆肥施用による肥料って、いずれの貯留条件においても現状からのコス成分供給量

ト増加分をカバーできることがわかった。さらに、N※堆肥の施肥上限量：3t/10a2)とする
8

表 4-3

化学肥料の成分量および価格

５．まとめ（現物 20kg あたり）
肥料種類

成分量

高度化成肥料N、P2O5 K2O（15-15-15）

各 15％

モデル地域におけるリン需要／供給の分析およびリンの循環利用による必要コストと削減コスト等の価格（円）評価を行い、以下の知見を得た。
3,225

3)

・畜産農家の経営内利用のみでは、リンの余剰が発

窒素単肥（硫酸アンモニウム）

N 21％

1,1604)

P2O5 17.5％

1,5963)

生してしまうため、余剰を解消し循環利用を推進するためには需要側の畑作農家への輸送と堆肥施

リン単肥（過リン酸石灰）用畑面積の拡大が不可欠であることがわかった。
・余剰分のリン相当量の家畜排せつ物を堆肥化施設
で堆肥化し畑作農家まで輸送する想定でコスト評

２）評価結果および考察価を行った結果、堆肥化施設を発生地点近傍に設評価結果を図 4-2 に示す。肥料成分として堆肥を置する「集落個別型」で施設建設費と輸送費の合利用することによって、現状より化学肥料を約 3 割

計コストが最も安価になった。

削減することが可能であることがわかった。ただし、・現状と比較すると、今回試算したケースではいず

肥料成分としての機能だけに着目すると、堆肥価格

れもコストが増加してしまう結果となり、この金を合わせた合計コストは「現状」よりも増加する結銭的負担の増加に対して、畜産農家にインセンテ果となった。したがって肥料成分としての機能以外

ィブが働かないことが、循環利用におけるボトルの堆肥利用による付加価値（生育の安定、病害虫低ネックの一つであると考えられた。

減、生産物の高付加価値化など）を畑作農家に提示

・畜産農家側の視点で、循環利用に必要なコストできるかどうかが、循環利用を推進するポイントと（施設建設費および輸送費）と品質による差を見なることが示唆された。

込んだ堆肥価格の比較評価を行った結果、堆肥価格が必要コストを上回る場合があり、堆肥の品質

百万円／年

400

向上を図ることが畜産農家のメリットになり得る

堆肥

ことがわかった。

300 化学肥料

・畑作農家側の視点で堆肥利用により削減可能な化
学肥料コストの評価を行ったところ、現状に比べ200て約 3 割のコスト削減効果があることがわかっ100た。
・堆肥の肥料成分としての機能のみに着目した場

0
現状
図 4-2

短期

中期

合、堆肥と化学肥料の合計コストは現状より増加

長期してしまうため、堆肥利用による付加価値の部分

現状および貯留条件別の化学肥料と堆肥を畑作農家に提示することが循環利用を進めるうのコスト評価結果えで重要であることが示唆された。
・供給地と需要地が著しく離れている場合について[参考文献]

は、技術的な革新による大幅な輸送コスト削減も

1) 札幌市農業委員会：札幌市農業委員会だより第 2 号，pp.4,

しくは別の処理方法などの構築が必要であること

2004

がわかった。また、今回評価しきれなかった労力

2) 北海道農政部：北海道施肥ガイド 2015, 2015（再掲）の部分についてはさらなる検討を要する。

3) 農林水産省：農業生産資材（農機、肥料、農薬、飼料など）コ
ストの現状及びその評価について，pp8，2016

研究成果は、北海道におけるリンの循環利用に向

4) 農林水産省：生産資材価格の引下げに向けて，pp4，2016

けた対策検討の際に基礎的知見として活用する。
［謝辞］
本研究に伴う調査にご協力いただいた Z 町の関係者の方々に記して謝意を表します。
9