福岡県農業総合試験場研究報告 26（2007）75

家畜ふん堆肥の腐熟度判定における根長測定試験法と発芽インデックス法の精度比較＊

池田加江 ・小山太（福岡県農業総合試験場畜産環境部）

家畜ふん堆肥における腐熟度判定法である発芽インデックス法の判定精度について，根長測定試験法と比較した。
堆肥の腐熟度に影響を及ぼすとされる酸素消費量，アンモニア態窒素含量，水素イオン濃度（以下 pH），電気伝導度（以下 EC），硝酸態窒素含量と発芽インデックス法により求めた発芽インデックスとは有意な相関（P＜ 0.01）が認められたが，根長測定試験法により求めた根長指数は EC とのみ有意な相関（P＜ 0.01）が認められた。酸素消費量あるいはアンモニア態窒素含量を指標として，腐熟が進んでいると判定した堆肥の 80％を根長測定試験法および発芽インデックス法で腐熟が進んでいると判定した。酸素消費量で未熟と判定した堆肥の約 40％を根長測定試験法で，約 90％を発芽インデック
ス法で未熟と判定した。アンモニア態窒素含量で未熟と判定した堆肥の 40％を根長測定試験法で，60％を発芽インデックス法で未熟な堆肥と判定した。
これらのことから，発芽インデックス法は，堆肥の腐熟度に関する生物学的・化学的判定法と有意な相関があり，酸素消費量やアンモニア態窒素含量を指標としたときの判定精度が根長測定試験法に比べ高く，特に未熟な堆肥の判定に優れている。
[キーワード：発芽インデックス法，根長測定試験法，家畜ふん堆肥，腐熟度判定法，茎長，根長]
Comparison of Accuracy Between Root Length Measurement Method and Germination Index Method for Determination ofCompost Maturity. IKEDA Kae and Futoshi KOYAMA (Fukuoka Agricultural Resarch Center, Chikushino, Fukuoka 818-0004, Japan)
Bull.Fukuoka Agric.Res.Cent. 26:75-78 (2007)
The accuracy of germination index method which evaluate maturity of compost made from livestock feces was compared with thatof root length measurement method.
The germination index was significantly correlated (P＜ 0.01) with oxygen consumption, ammonium nitrogen content, pH, EC
which are considered to affect compost maturity. On the other hand, the index of root length showed a significant correlation onlywith EC (P＜ 0.01). 80% of compost determined matured as per oxygen consumption or ammonium nitrogen content was determinedmatured by means of root length measurement method and germination index method. 40% of compost determined immatured fromoxygen consumption was determined immatured through root length measurement, and about 90% was determined immatured
through germination index method. 40% of compost determined immatured from ammonium nitrogen content was determined
immatured using root length measurement method; as to 60%, immatured using germination index method.
Thus, germination index method has a significant correlation with biological/chemical method as regards compost maturity, and has
higher accuracy than root length measurement method when oxygen consumption and ammonium nitrogen content are used asindicators. It is excellent in terms of evaluating the level of immature compost in particular.
[Keywords: germination index method, root length measurement method, livestock Feces, compost, maturity,
stem length, root length]緒

言

家畜ふん堆肥は地力の維持・増強に有効であるが ９），
未熟堆肥施用による作物への生育阻害の懸念により，多くの耕種農家で利用されているとはいえない。また，畜産農家においても，堆肥化の処理方法や期間などにより堆肥の成分が変わるので，熟度の判断が難しい。作物に対し安全で腐熟の進んだ堆肥の生産が行われるためには，簡便で精度の高い腐熟度判定法が必要である。
腐熟度判定法は様々な方法が報告されているが２）５）９），
生物学的・化学的判定法では酸素消費量やアンモニア態窒素含量を指標としたものが一般的に用いられており，酸素消費量は 3µg/g/分以下のものを ５），アンモニア態窒──────────────────────────
＊連絡責任者（畜産環境部）

素含量は 0.1DM%未満のものを作物に対し安全で腐熟が進んでいる堆肥と判定している 10）。これらの指標は，堆肥化期間が様々な堆肥の易分解性成分の分解程度を測定することができるが ３）５）14），手技が煩雑で高価な機器等が必要である。一方，植物を用いた判定法は，堆肥中の植物に対する生育阻害物質の有無が直接確認でき ７）11），手技が簡便なものが多い。
植物を用いた腐熟度判定法として，コマツナ種子の発芽率で腐熟度を判定する発芽試験が広く用いられているが，判定精度が低い。このため，発芽試験よりも判定精度が高い方法として，コマツナの根長を測定して堆肥の腐熟度を判定する根長測定試験法が一般的に用いられている 11）。
最近，下水汚泥堆肥や食品汚泥堆肥を対象としてコマツナの発芽試験に茎長を加味した発芽インデックス法が

76

福岡県農業総合試験場研究報告 26

考案され 12），著者らは家畜ふん堆肥を対象とした発芽インデックス法の改良法について報告した 10）。この改良法は，酸素消費量やアンモニア態窒素含量と相関があり，発芽試験よりも判定精度が高い。
そこで，同じ植物を用いた腐熟度判定法として，根長測定試験法と発芽インデックス法の判定精度の比較を行った。

材料および方法
１

供試材料
県内で平成 16～17 年に生産された堆肥 80 点（牛ふん堆肥 58 点，豚ふん堆肥 16 点，鶏ふん堆肥 6 点）を供試した。
２

植物を用いた腐熟度判定法
植物を用いた腐熟度判定法として，根長測定試験法，発芽インデックス法を用いた。
根長測定試験法で用いる堆肥抽出液は，現物堆肥 10gに蒸留水を 100mL 加えて振とう機で 30 分間振とう後，ろ紙（No.3）を２枚重ねてろ過したものとした。シードパック（富士平工業社製）の折り目にコマツナの種子 10粒を並べ，堆肥抽出液を 20mL 加えて 30℃，3 日間恒温器内で静置した。３日後の根長を測定し，蒸留水で同様に栽培した根長との比率割合を根長指数（％）とし，100％以上を作物に対して安全で腐熟が進んでいる堆肥と判定した 11)。
発芽インデックスに用いる抽出液は，乾物 5g 相当量の現物堆肥に沸騰蒸留水を加えて 100mL 容量とし，振とう機で 30 分間振とう後，30 分間静置して得られる上澄液とした。発芽インデックス測定キット（ジェイペック社製）に抽出液を 40mL 入れ，コマツナの種を 30 粒播種し25℃の恒温器内で静置した。発芽インデックスは，播種5 日後の茎長を測定し以下の式により求め，150 以上を作物に安全で腐熟が進んでいる堆肥と判定した 10)。
発芽インデックス＝(G/Gc)×(L/Lc)×100
G：堆肥抽出液での発芽数 Gc：蒸留水での発芽数
L：堆肥抽出液での茎長Lc：蒸留水での茎長３生物学的・化学的腐熟度判定法
生物学的・化学的腐熟度判定法として，酸素消費量，アンモニア態窒素含量，硝酸態窒素含量，pH，EC を用いた。
酸素消費量はコンポテスター（富士平工業社製）を用（2007）

いて採材後速やかに測定した。供試堆肥の水分が 50％以下のものは，50％以上になるようにイオン交換水を加え，一晩室内静置した後測定した。pH および EC は現物 10gにイオン交換水 50mL を加えて 30 分間浸とうし pH メーター，EC メーターで測定した。窒素含量はケルダール法によって測定した。アンモニア態窒素含量，硝酸態窒
素含量は現物 5g に 10%塩化カリウム水溶液を 45mL 加えて 30 分振とうし，3,000rpm，10 分間遠心分離した上澄液を供試し，ブレムナー法 １） で測定した。

結果

第１表に腐熟度判定の指標となる分析値と発芽インデックスおよび根長指数との相関について示した。発芽インデックスは硝酸態窒素含量との間に有意な正の相関（P＜0.01）が，酸素消費量，アンモニア態窒素含量，pH，EC とは有意な負の相関（P＜0.01）が認められた。
一方，根長指数は EC との間のみに負の相関（P＜0.01）が認められた。
第１図に酸素消費量と根長指数および発芽インデックスとの関係を示した。酸素消費量が 3µg/g/分以下を示した堆肥で根長指数が 100％以上を示した堆肥は 52/68 検体，発芽インデックスが 150 以上を示した堆肥は 53/68検体であった。酸素消費量が 3µg/g/分を上回った堆肥で根長指数が 100%未満を示した堆肥は 5/12 検体であったが，発芽インデックスが 150 未満を示した堆肥は 11/12検体であった。
第２図にアンモニア態窒素含量と根長指数および発芽インデックスとの関係を示した。アンモニア態窒素含量が 0.1％未満を示した堆肥で根長指数が 100％以上を示したのは 47/59 検体，発芽インデックスが 150 以上を示したのは 46/59 検体であった。アンモニア態窒素含量が0.1％以上を示した堆肥で根長指数で 100％未満を示した
堆肥は 9/21 検体，発芽インデックスが 150 未満を示した
堆肥は 13/21 検体であった。
第３図に酸素消費量およびアンモニア態窒素含量によって腐熟度を判定した堆肥を，根長測定試験法と発芽インデックス法で再判定した結果を示した。腐熟の進んでいる堆肥の 80%は根長測定試験法および発芽インデックス法で腐熟が進んでいると判定した。一方，酸素消費量で未熟と判定した堆肥の約 40％を根長測定試験法で，約 90％を発芽インデックス法で未熟と判定した。また，アンモニア態窒素含量で未熟と判定した堆肥の約 40％を根長測定試験法で，約 60％を発芽インデックス法で未熟第1表 各腐熟指標の分析値と発芽インデックスおよび根長指数との相関関係
発芽ｲﾝﾃﾞｯｸｽ 根長指数ｐHEC
酸素消費量 NH4-N
酸素消費量NH4-N
0.46**
発芽ｲﾝﾃﾞｯｸｽ-0.48**-0.56**
根長指数
0.01
-0.08
0.18
0.09ｐH0.030.06-0.24*-0.36**-0.37**-0.27*
EC0.200.23*
NOx-N-0.33**-0.33**
0.33**-0.05-0.56** 0.211) 家畜ふん堆肥80検体
2) ＊＊：P＜0.01，＊：P＜0.053) pH：水素イオン濃度，EC：電気伝導度，NH4-N：アンモニア態窒素含量，Nox-N：硝酸態窒素含量

Nox-N

-

77350300
250200150100500

発芽インデックス

根長指数（％）

家畜ふん堆肥の腐熟度判定における根長測定試験法と発芽インデックス法の精度比較

0369121518350300
25020015010050003691215
酸素消費量（μg/g/分）

350
350 第1図 酸素消費量と根長指数および発芽インデックスの関係
300300250250200200150150
1001005050000.00.10.20.30.40.50.00.1
0.20.30.4
0.50.6アンモニア態窒素含量（DM%）
アンモニア態窒素含量（DM%）

第２図

0.6

アンモニア態窒素含量と発芽インデックスおよび根長指数との関係と判定した。
第 4 図に EC が 10mS/cm 以上を示した堆肥の腐熟度を根長測定試験法と発芽インデックス法で再判定した結果を示した。酸素消費量やアンモニア態窒素含量で腐熟が進んでいると判定した堆肥の約 60％を根長測定試験法，発芽インデックス法で腐熟が進んでいると判定した。酸
素消費量で未熟と判定した堆肥の 50％を根長指数で，100％を発芽インデックス法で未熟と判定した。また，アンモニア態窒素含量で未熟と判定した堆肥の 60％を根長測定試験法で，80％を発芽インデックスで未熟と判定した。
未熟と判定
腐熟が進んでいると判定

100%

考

察

今回，腐熟の指標として用いた酸素消費量は，好気性微生物が堆肥原料中の易分解性有機物を分解する際に消費する酸素量で，堆肥化が進むにつれ減少する。堆肥中のアンモニア態窒素含量は，家畜ふん中の易分解性有機窒素が微生物により分解されると急速に増加するが，堆肥化が進むにつれ減少する ６）８）15）17）。これらは，家畜ふん堆肥中の易分解性成分の分解程度を測定する一般的な指標である。
未熟と判定
腐熟が進んでいると判定

100%

80%

80%

60%

60%

40%

40%
20%

20%

0%

0%
根長測定試験法
発芽インデックス法
酸素消費量
酸素消費量

根長測定試験法
発芽インデックス法
酸素消費量
酸素消費量

根長測定試験法
発芽インデックス法
アンモニア態窒素含量
アンモニア態窒素含量

根長測定試験法
発芽インデックス法
アンモニア態窒素含量
アンモニア態窒素含量

未熟な堆肥

腐熟の進んでいる堆肥1)

2)

第３図 根長測定試験法，発芽インデックス法による再判定結果
１） 腐熟の進んでいる堆肥：酸素消費量が≦3μg/g/分を示した堆肥（68検体），アンモニア態窒素含量が＜0.1DM%を示した堆肥（59検体）
２） 未熟な堆肥：酸素消費量が＞3μg/g/分を示した堆肥（12検体），アンモニア態窒素含量が≧0.1DM%を示した堆肥（21検体）
未熟な堆肥

未熟な堆肥

腐熟の進んでいる堆肥

腐熟の進んでいる堆肥

100%

100%

80%

80%

60%

60%

40%

40%

20%

20%

0%

18

発芽インデックス

根長指数（％）

酸素消費量（μg/g/分）

0%
根長測定試験法
発芽インデックス法
酸素消費量酸素消費量

根長測定試験法
発芽インデックス法
アンモニア態窒素含量
アンモニア態窒素含量

腐熟の進んでいる堆肥1)

根長測定試験法
発芽インデックス法
酸素消費量
酸素消費量

根長測定試験法
発芽インデックス法
アンモニア態窒素含量
アンモニア態窒素含量

未熟な堆肥2)

第4図 ECが10mS/cm以上の堆肥の根長測定試験法，発芽インデックス法による再判定結果
１） 腐熟の進んでいる堆肥：酸素消費量は≦3μg/g/分を示した堆肥（10検体），アンモニア態窒素含量は＜0.1DM%を示した堆肥（9検体）2） 未熟な堆肥：酸素消費量は＞3μg/g/分を示した堆肥（4検体），アンモニア態窒素含量は≧0.1DM%を示した堆肥（5検体）

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福岡県農業総合試験場研究報告 26

今回堆肥の化学的な腐熟の指標として EC，pH，硝酸態窒素含量の測定も行った。EC は，腐熟が進むにつれて安定化し，10mS/cm 以下であれば腐熟が進んでいる堆肥と判定する。pH は未熟な堆肥で発生するアンモニア態窒素の影響により上昇するが，堆肥化が進むと有機酸や硝酸態窒素が生成されて低下し，最終的に pH6～8 の間に落ち着く 16)。硝酸態窒素は検出されれば腐熟が進んでいると判定される ９）。しかし，pH，EC，硝酸態窒素含量
では，易分解性成分の分解程度を判定するのは難しいため，これらの指標は補助的に使用されている。
一方，植物を用いた腐熟度判定法は，フェノール酸や低級脂肪酸などの生育阻害物質の有無を判定できるが，易分解性成分の分解程度を判定できないといわれている 12)。
今回の試験において，根長測定試験法は，酸素消費量やアンモニア態窒素含量で腐熟が進んでいると判定した
堆肥の 80％を腐熟が進んでいると判定できたが，酸素消費量やアンモニア態窒素含量で未熟と判定した堆肥の約40％しか未熟と判定できなかった。また，化学的な腐熟の指標で根長指数と相関が認められたのは EC のみであった。この結果は，根長測定試験法の腐熟度判定要因が，主に生育阻害物質の有無により判定をおこなっていると示している。
発芽インデックス法は，酸素消費量やアンモニア態窒素含量により腐熟が進んでいると判定した堆肥の 80％を腐熟が進んでいると判定できた。また，酸素消費量で未熟と判定した堆肥の約 90％，アンモニア態窒素含量で未熟と判定した堆肥の約 60％を未熟と判定でき，根長測定試験法に比べ判定精度が高かった。また，発芽インデッ
クスは，酸素消費量，アンモニア態窒素含量，pH，EC，硝酸態窒素含量と有意な相関が認められた。この結果は，発芽インデックス法の腐熟度判定要因が，易分解性成分の分解程度や堆肥の化学的成分であることを示している。
植物を用いた腐熟度判定法は，高 EC の堆肥において腐熟が進んでいる堆肥を未熟と判定することがあるといわれている 11)。今回の試験において EC が 10mS/cm 以上を示し，腐熟の進んでいる堆肥の根長測定試験法と発芽インデックス法による判定精度は同程度であった。
これらのことから，主に生育阻害物質の有無が判定要因である根長測定試験法に比べ，生育阻害物質の有無に加え，易分解性成分の分解程度や堆肥の化学成分が判定要因である発芽インデックス法は判定精度が高く，特に堆肥成分が安定しない未熟堆肥の判定に適していることが明らかとなった。
今後は，堆肥化過程における生育阻害物質と易分解性成分の関係や，根長測定試験法と発芽インデックス法の手技の違いによる判定精度の差を検討する必要がある。

（2007）

引用文献
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