肥効調節型肥料の活用で効果的に肥料削減！持続可能な農業を目指す

近年、鉱物などが原料で化学的に合成される化学肥料が資源枯渇の傾向にあり、将来的な安定供給や価格の高騰が心配されています。また、環境に配慮した農業が意識されるなか、持続可能な農業を行っていくために、⼟壌養分のバランスを考えた肥料の選択や、生産者の労力・費用の負担を減らす効率の良い農業生産が求められています。
本記事では、作物にとって必要な元肥・追肥といった従来の観点から、無駄なく肥料を与え、肥料成分の流亡を防ぎ、品質・収量ともに充実した農作物の生産を可能にする「肥効調節型肥料」について紹介します。

本記事は、現在「伝統農法文化研究所」で代表を務め、数多くの栽培方法や農業技術の書籍を執筆されている農学博士の木嶋先生に監修いただきました。

なぜ肥効調節型肥料が求められるのか？肥料の施用における問題点

ここでは元肥・追肥に限らず、肥料を与える際に懸念すべき問題について説明します。

1. 肥料成分の流亡

栽培作物に必要な肥料を土壌に施しても、肥料成分のすべてが作物に吸収されるというわけではありません。

露地栽培の肥料成分の流亡

施肥直後に雨が降ると、水溶性の速効性肥料は土壌から肥料成分が溶出してしまいます。 特に窒素質肥料に関しては、脱窒や流亡によって土壌から成分が失われやすくなります。
※脱窒とは大気中に窒素ガスとして放出されること。

肥料成分流亡の問題
作物に吸収されなかった（主に）窒素質肥料は、その形を変え、降雨によって川や地下水に流入します。この余分な栄養素が、自然の調和が保たれている中に流入し、湖や海でプランクトンなどのエサとなって大量発生につながります。その後、海では赤潮が発生して、魚や貝が酸素不足になって死んでしまう環境問題が懸念されています。
※肥料のほか、リン酸系農薬や洗剤なども原因の一つです。

▼速効性や緩効性など肥料の効果発現の種類と特徴についてはこちらをご覧ください。

▼窒素質肥料など肥料法における肥料の種類のことならこちらをご覧ください。

ハウス栽培の肥料成分の流亡

ハウス栽培では、土壌に含まれる水分が肥料成分を溶かしながら地表面へ移動した後、水分のみが蒸発し、肥料成分が土壌表面に集まりやすくなります。そのため土壌表面に蓄積した肥料成分によって、塩類集積やアンモニアなどのガス障害が起きやすくなります。このときのアンモニア揮散や、急激な硝酸化成によって肥料成分が失われてしまいます。
※塩類とは肥料に含まれ土壌中に溶出したナトリウムやマグネシウムなどの成分のことで、塩類集積とは肥料の中の塩基類が土壌表層に蓄積されて根の働きを弱めること。電気伝導度（EC）を測定することで土壌中の塩類濃度の指標とすることができます。
※硝酸化成とは微生物の作用によってアンモニアから亜硝酸や硝酸を生じること。

2. 肥料にかかるコスト

作物によって肥料を要求する量やタイミングが異なるにもかかわらず、栽培に必要な肥料を元肥だけで補おうとすると、濃度障害を引き起こしたり、生育不良になったりします。そのため、追肥を組み合わせた施肥計画になり肥料代もかかります。

3. 肥料散布にかかるコスト

肥料の散布には大変な手間がかかるので、効率のよい散布機を購入したりするなど、作業時間だけでなく、機械購入のコストもかかります。

4. 肥料成分の過剰による土壌バランスの崩れ

土壌の状態を把握することなく肥料が施された結果、特定の物質が過剰になったり、反対に不足してしまったりするなど、近年では農耕地の地⼒が低下傾向にあります。特定の肥料成分が過剰になると、土壌のバランスは崩れ、塩類集積やガス障害の発生、また土壌病害を助長してしまいます。

▼農耕地の地力を上げる新たな肥料「混合堆肥複合肥料」のことならこちらをご覧ください。

塩類集積やガス障害の発生

例えば、ハウス栽培のような閉鎖された空間では、作物に吸収されずに残った肥料が降雨によって流亡することはありませんが、土壌に含まれる水分が肥料成分を溶かしながら地表面へ移動した後、水分のみが蒸発し、肥料成分が土壌表面に集まりやすくなります。そのため土壌表面に蓄積した肥料成分によって、塩類集積やアンモニアなどのガス障害が起きやすくなります。

▼ハウス栽培で起こる塩類集積のことならこちらをご覧ください。

土壌病害の発生を助長

土壌にリン酸が過剰に蓄積すると、アブラナ科作物の根こぶ病や、ジャガイモのそうか病などの発生を助長してしまいます。

▼リン酸障害についてはこちらをご覧ください。

▼根こぶ病やそうか病についてはこちらをご覧ください。

肥効調節型肥料の種類と特徴

肥料の散布にかかる労力やコストを削減し、環境の負荷軽減にもつながる「肥効調節型肥料」が注目されています。この肥効調節型肥料は緩効性肥料の一種で、長期的な肥効を可能にしてくれます。そのため、施肥作業の省力化と肥料コストの削減を可能にできる肥料として注目され、導入が進められています。

化学合成緩効性窒素肥料

水に溶けにくい肥料で、土壌で加水分解や微生物による分解によって徐々に効果を発揮します。降雨による流亡も少ないことから、水田や露地栽培に使用されることが多く、濃度障害が現れやすい作物の元肥としてもおすすめです。
主な化学合成緩効性窒素肥料の種類には、イソブチルアルデヒド縮合尿素（IBDU）、アセトアルデヒド縮合尿素（CDU）、ホルム窒素、ホルムアルデヒド加工尿素肥料（UF） 、オキサミド、グアニル尿素などがあります。粒の大きさによって分解の速さが調節されており、水分や温度、pHなど多くの環境条件によって差があります。
参考：平成30年12月13日 「肥料制度に係る意見交換会」資料（農林水産省）

主な化学合成緩効性窒素肥料	分解について
IBDU	加水分解
CDU	加水分解と微生物分解
ホルム窒素、オキサミド、グアニル尿素	微生物分解

※加水分解とは、水によって分解反応すること。

化学合成緩効性窒素肥料の連用の注意点
微生物によって分解される化学合成緩効性窒素肥料は、油かすや米ぬかなどの有機物を添加すると、それだけ分解も早くなります。また、多数年に渡り化学合成緩効性窒素肥料を使い続けた水田または圃場では、分解にかかる日数についても早まる傾向があるため注意が必要です。

硝酸化成抑制剤入り肥料

土壌に施用された窒素分はアンモニア態窒素から硝酸態窒素に変化しますが、硝酸態窒素は土壌中にとどまりにくいため流れ出てしまったり、大気中に放散してしまいます。硝酸化成抑制剤は硝酸化成菌の働きを抑えることにより、アンモニア態窒素から硝酸態窒素への変化を抑える働きを持ち、それによって土壌にとどまりやすいアンモニア態窒素である期間を長くし、窒素の利用効率を上げることを目的としたものです。

アンモニア態窒素が栄養になる作物と毒になる作物
ネギ属のネギ・タマネギ・ニラや、イネ科のイネやトウモロコシなどの単子葉類は、比較的アンモニア態窒素を好んで吸収します。一方、ウリ科やハクサイ、ホウレンソウなどは、アンモニア態窒素を過剰に吸収すると、葉焼けや枯れなどの症状が現れるので、硝酸化成抑制剤入り肥料の使用には注意が必要です。

▼ネギやタマネギ、ニラ、イネ、トウモロコシの育て方ならこちらをご覧ください。

▼ウリ科作物やハクサイ、ホウレンソウの育て方ならこちらをご覧ください。

被覆肥料（コーティング肥料）

被覆肥料（コーティング肥料）とは、水溶性の化学肥料を被覆資材でコーティングして、溶け出す量や期間を調節する肥料です。このように速効性の化学肥料でも溶出を調整することで、肥料成分が長期的に徐々に溶け出すことが可能になり、速効性と緩効性の両側面を活用することができます。

被覆資材の種類

被覆肥料（コーティング肥料）は、肥料成分を被覆材で覆うことによって物理的に肥料の溶け出しを抑え、被覆の厚さや被覆材の種類の違いによって肥料が溶け出すスピードや期間を調節しています。この被覆には硫黄などを使用した無機系被覆肥料、ポリエチレン、ポリエステルオレフィンなどの熱可逆性樹脂や、アルキッド樹脂、ポリウレタン樹脂などの熱硬化性樹脂があります。

被覆肥料（コーティング肥料）の溶出の仕組み

イラスト参考：「新潟県における　土づくりのすすめ方」ー2 緩効性肥料の利用技術（肥効調節型肥料）ー（ア）溶出のメカニズム（農林水産省）

被覆肥料（コーティング肥料）の溶出の仕組みは、被覆内に土壌水分が入ることで、内部の肥料成分を溶解し、肥料溶液となったものが被覆外に溶け出して効果を発揮します。
つまり、一気に溶け出すことがないため、濃度障害を起こすことなく、作物の播種や定植が可能になります。

溶出と温度の関係

この肥料の溶け出しには、温度（地温）が影響を与えます。温度（地温）が高くなるほど被覆内への吸水が早く、肥料の溶け出しが早くなり、溶け出す期間は短くなります。つまり、作物の生育が旺盛な夏の時期に、肥料の溶け出しが多くなるので、効果的に作物へ養分を与えることができます。

溶出期間の目安は25℃
被覆肥料（コーティング肥料）は25℃においての溶出期間が記載されていますが、そのため温度（地温）が25℃以上であれば肥料の溶け出しは早くなり、溶出期間は記載より短く、25℃以下であれば溶出期間は長くなります。使用する時期によって、地温は変わり溶出期間が変わる可能性があるため注意が必要です。温度（地温）の影響の受け方は肥料の種類によって異なるため使用前に確認しておきましょう。

溶出期間

溶出の期間は、30〜360日まで幅があるので、作物や作型によっては追肥も削減することができるため、施肥にかかる作業時間を低減することができます。

被覆肥料（コーティング肥料）の溶出パターン

イラスト参考：「作物別施肥基準の利用にあたって」ー10 肥効調節型肥料の施用法ー　（農林水産省・神奈川県　環境農政局農政部 就農参入支援課）
被覆肥料（肥効調整型肥料）は被覆の厚さや溶け出しを調整する成分によって溶出パターンが異なります。作物は種類によって肥料を必要とするタイミングや量が違うため、それぞれに合わせた溶出パターンの肥料を使い分ける必要があります。このことにより、肥料成分の利用率が向上するので流亡を防ぎ、施肥量も削減することができます。

肥料の溶出タイプ	特徴
放物線型	初期の溶け出しが多く、徐々に溶け出す割合が緩やかになる
リニア型	最初から少しずつ、継続して溶け出す
シグモイド型	初期の溶け出しは抑えられ、後半に溶け出す割合が多くなる

肥効調節型肥料など緩効性肥料を活用して効果的に肥料削減

農作物を栽培する際、作物の養分となる肥料をたくさん施用すれば、品質が良くなり、収量が上がるというわけではありません。栽培する作物や時期、作型を鑑みた最適な肥料、かつ必要な量を施用することが大切です。また、作業時間の削減のためにも従来のような元肥、追肥の一辺倒な栽培スタイルから、肥効調節型肥料など長期的な効果のある緩効性肥料を活用することによって、肥料にかかる作業時間やコスト削減につながり、なおかつ環境にも配慮した栽培が可能になります。