ポット栽培レタスにおける醤油粕の施肥効果

醤油の製造では、「もろみ」を圧搾して布でろ過した後に多量の固形残渣が生じ、これを醤油粕（soy sauce cake）と呼ぶ。醤油粕はタンパク質濃度が高く、植物養分も相当量含む（本稿では乾物基準で概ね N 4%、P2O5 2.1%、K2O 1.2%と報告）ため、有機肥料としての利用価値が見込まれる。一方で、塩分含量が高い（論文要約では NaCl 約13%；分析値としては元の粕で Na が約 50 mg/gDW）ことから、多量施用により作物に塩ストレスを与え、土壌に塩が蓄積する懸念がある。そこで本研究は、ポット条件下で、乾燥醤油粕の施用量の違いがサニーレタス（赤葉レタス；Lactuca sativa var. crispa）の生育および無機成分／窒素状態に与える影響を評価することを目的とした。さらに、粕を洗浄（脱塩）して Na を除去する一方で他の可溶性無機成分も変化させた場合に、塩害の緩和によって生育が改善するのか、あるいは意図しない副作用が生じるのかを検証することも目的とした。

実験1（砂質土；2つの灌水条件）では、1日1回灌水の条件下で、醤油粕の中程度の施用がレタスの生育を促進した。すなわち、1ポット当たり 5 g および 25 g は 0 g と比べて地上部・根の新鮮重を増加させた一方、50 g と、とくに 100 g では生育が大きく低下した。1日2回灌水では、100 g 処理は1日1回灌水時より成績が良く、著者らはこれを塩の洗い流し（salt washout）がより速いことと整合的だと解釈している。しかしそれでも、25 g と 50 g は対照区より生育が低く、灌水増加が養分の溶脱を促進した可能性、または過湿条件を生じさせた可能性が示唆された。1日1回灌水での組織分析では、地上部 N は 0～25 g の施用で増加し（76 から 130 mgN/gDW）、地上部 Na も施用量に比例して上昇した；100 g では地上部 Na は 60 mgNa/g DW に達した。地上部の nitrate-N は 0 g から 25 g の間で 87 から 639 μmgN/gFW へ急増し、分解中の粕が植物が利用可能な N を供給したことを示唆したが、50–100 g では nitrate が低下し、ストレス下で生育と吸収が阻害されたことと整合的であった。実験2では、予想に反して、脱塩した醤油粕は同程度の施用量で元の粕よりもレタスの生育をより強く抑制し、とくに 50 g と 100 g で生育不良が顕著であった。表層土壌（0–5 cm）の含水率は粕の施用量とともに増加し、脱塩粕で一貫して高く（100 g で最大 20%）、著者らは、脱塩粕でより強い生育抑制が生じた主因を Na ストレスではなく、過湿条件とそれに伴う根機能低下（例：低酸素および／または有機酸の蓄積）にあると帰した。

本研究は、醤油粕の化学的特性評価と、レタスを用いた温室ポット試験2件を組み合わせて実施した。醤油粕（新潟の工場由来）は 60 C で3日間オーブン乾燥し、粉末化した。実験室規模の脱塩処理は、粕粉末に水を加えて粉砕し、遠心分離を行い、洗浄を繰り返す手順で行った。実験2の大規模洗浄では、1 kg の粕を 4 L の水に入れて 12-hr 浸漬し、水を交換した後、60 oC で6日間乾燥し、粉砕した。養分組成は Kjeldahl 分解により測定し（アンモニウムとリン酸は indophenol 法および ammonium molybdate 法により比色測定）、また HNO3–HClO3 分解後に原子吸光で Na、K、Ca、Mg を測定した。保水性は、乾燥したシート状または粉末 1 g を水 50 mL に24 hrs 浸漬し、ろ液量から保持水量を算出して定量した。ポット試験は新潟大学のガラス温室で、約 3 L の砂丘砂を 1/5000 a ポットに用いて行った。両実験とも基肥の化学肥料と石灰を施用し、実験1で生育が不良だったため実験2では施肥量を増やした。処理区は、乾燥醤油粕 0、5、25、50、100 g を土壌に混和し（実験2では脱塩粕でも同様の並行処理を設定）、レタス苗を移植した（実験1：2000年7月17日に播種し 18 DAP で移植；実験2：2002年9月10日に播種）。灌水は、実験1で1日1回または2回、実験2で1日1回とした。収穫は灌水条件により概ね 50–57 DAP で行い、地上部と根を分けて新鮮重・乾物重を測定し、分解処理した組織から無機成分／N 濃度を測定した。実験2では、収穫後に表層土壌（0–5 cm）の含水率を測定した。

本論文は、醤油粕はポット栽培においてレタスの養分供給源として機能し得るが、その効果は施用量と水管理に強く依存すると結論づけている。本研究条件下では、中程度の施用（とくに実験1の1日1回灌水で1ポット当たり 25 g）がバイオマスを増加させ、地上部 N と nitrate-N の上昇を伴ったことから、粕の土壌中分解を通じて N が利用可能化するという解釈が支持された。これに対し、高施用量（1ポット当たり 50–100 g）は生育を抑制し、元の（脱塩していない）粕処理では地上部 Na の顕著な上昇と、養分吸収パターンの低下が同時に見られ、塩分に関連したストレスと整合的であった。重要な点として、脱塩により Na は極めて低い水準（約 50 mg/gDW から 0.6 mg/gDW）まで除去されたが、植物の成績は改善せず、むしろ脱塩粕はしばしば生育抑制を強めた。著者らは、この予期しない結果が土壌含水率の増加（粉末材料の高い保水性を反映）と関連し、酸素供給の低下、根の呼吸および養分吸収の障害が生じた可能性があると論じている。総じて本研究は、有機副産物を肥料として評価する際には、養分供給と塩分だけでなく、土壌水分や通気性への物理的影響にも注意が必要であり、それが植物反応を支配し得ることを示している。

本研究の結果と考察から、いくつかの方向性が示唆される。第一に、醤油粕を肥料として実用化するには、（元の粕では）塩の蓄積を引き起こさず、また（とくに脱塩粕で顕著だった）過湿と通気性問題も生じさせない範囲で、栄養上の利益を得られる施用量を特定する必要がある。第二に、脱塩の洗浄により P、K、Mg が低下する一方で N は概ね維持されたため、今後は洗浄が肥料価値全体をどう変えるか、補給や別の処理で養分供給のバランスを取れるかを検討する必要がある。第三に、とくに粉末粕で高い保水性（粉末 1 g 当たり水約 6 g）が観察されたことから、土壌タイプ、気候、灌水条件によって成績が変わり得る；乾燥条件と湿潤条件の双方で試験し、水分保持の増加が有益となる場合と有害となる場合の境界を明らかにすることが重要である。最後に、著者らが、有機物の急速分解に伴う低酸素濃度および／または有機酸蓄積といった機構を提案していることから、土壌酸素状態や分解由来副生成物を測定する研究を進めることで、高施用量で生育が抑制される因果経路の解明に役立つと考えられる。

醤油を作るときは、「もろみ(大豆と小麦を麹菌や酵母で発酵させ、塩水も加えて長期間熟成させた、醤油になる前の発酵した混合物です。ここから液体をしぼって醤油を作るため、醤油製造の中心となる材料です。)」という発酵した原料をしぼって布でこします。そのときにたくさん出る固形の残りかすを醤油粕(もろみを布でこして醤油を取り出したあとに残る固形物です。タンパク質や植物の栄養成分を含むため肥料になり得ますが、塩分も多い点が問題になります。)といいます。醤油粕にはタンパク質が多く、植物の栄養になる成分も多いので、有機肥料として使える可能性があります。
しかし醤油粕には塩分が多く、たくさん入れすぎると作物が塩の影響で弱ったり、土に塩がたまったりする心配があります。
そこでこの研究では、鉢植えの条件で、乾燥させた醤油粕の量を変えたときに、サニーレタスの育ち方や、植物体の栄養成分や窒素の状態がどう変わるかを調べました。さらに、醤油粕を水で洗って塩を減らした場合に、塩の害が減って育ちが良くなるのか、それとも別の悪い影響が出るのかも確かめました。

実験1では、砂っぽい土で、1日1回の水やりのときは、醤油粕(もろみを布でこして醤油を取り出したあとに残る固形物です。タンパク質や植物の栄養成分を含むため肥料になり得ますが、塩分も多い点が問題になります。)をほどよい量（1鉢あたり5gや25g）入れるとレタスがよく育ちました。一方で、多すぎる量（50g、特に100g）では育ちが大きく悪くなりました。
1日2回の水やりでは、100gを入れた区は1日1回よりは少し良くなり、塩が水で流れやすくなったためだと考えられました。ただし、25gや50gでも対照区より育ちが悪く、水を多くやったことで栄養が流れ出た可能性や、土が水っぽくなりすぎた可能性が示されました。
植物体の成分を見ると、0～25gでは地上部の窒素が増え、醤油粕が分解して植物が使える窒素を出したと考えられました。しかし入れすぎると、塩などのストレスで吸収や生育がうまくいかなくなった様子が見られました。また、醤油粕の量が増えるほど地上部のナトリウムも増え、100gではかなり高い値になりました。

実験2では、予想に反して、塩を洗い落とした脱塩(水洗いなどで塩分を減らす処理のことです。この研究ではナトリウムをほぼ取り除けましたが、他の栄養成分も一緒に減る場合があり、結果が単純にならない点が重要です。)醤油粕のほうが、同じ量でも元の醤油粕よりレタスの生育を強く悪化させました。特に50gや100gで生育不良がはっきりしました。土の表面近くの水分は醤油粕の量が増えるほど高くなり、脱塩醤油粕ではさらに高くなりました。研究者は、脱塩醤油粕で生育が悪化した主な原因は塩ではなく、土が湿りすぎて根がうまく働けなくなったこと（酸素不足や、有機物分解でできる物質の影響など）だと考えました。

まず醤油粕(もろみを布でこして醤油を取り出したあとに残る固形物です。タンパク質や植物の栄養成分を含むため肥料になり得ますが、塩分も多い点が問題になります。)の成分を調べ、次に温室でレタスを育てる鉢試験を2回行いました。醤油粕は60度で数日乾燥させて粉にしました。脱塩(水洗いなどで塩分を減らす処理のことです。この研究ではナトリウムをほぼ取り除けましたが、他の栄養成分も一緒に減る場合があり、結果が単純にならない点が重要です。)醤油粕は、水を加えて洗い、遠心分離(高速で回転させて、沈む固形物と上澄みの液体を分ける操作です。脱塩処理で、塩が溶けた水を取り除くために使われます。)などで水を捨てる操作を繰り返して塩を減らしました（実験2では1kgを水に浸して水を替える方法も実施）。
鉢には約3Lの砂質土を入れ、基本の化学肥料と石灰を入れたうえで、乾燥醤油粕を0g、5g、25g、50g、100g混ぜました（実験2では脱塩醤油粕でも同じ区を用意）。レタス苗を植え、水やり回数は実験1で1日1回または2回、実験2で1日1回としました。収穫後に、地上部と根の重さを測り、植物体の無機成分(ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウムなど、植物体に含まれるミネラルのことです。生育や栄養状態を判断するために測定されます。)や窒素の量なども分析しました。実験2では土の表面付近の水分量も測定しました。

醤油粕(もろみを布でこして醤油を取り出したあとに残る固形物です。タンパク質や植物の栄養成分を含むため肥料になり得ますが、塩分も多い点が問題になります。)は、条件が合えばレタスの栄養源として役立ちますが、入れる量と水やりのしかたに強く左右されます。この研究では、ほどよい量（特に1日1回の水やりで25g）が生育をよくし、窒素や硝酸態窒素(植物がよく利用する窒素の形の一つで、硝酸イオンとして存在します。土の中で有機物が分解されたり肥料が変化したりしてでき、増えると窒素供給が進んだ目安になります。)の増加も見られたため、醤油粕が土の中で分解して窒素を供給したと考えられます。
一方で、50～100gのように多すぎると生育が悪化しました。元の醤油粕では植物体のナトリウムが大きく増え、塩に関係したストレスが疑われました。
重要なのは、洗ってナトリウムを大きく減らしても、必ずしも生育が良くならず、むしろ脱塩(水洗いなどで塩分を減らす処理のことです。この研究ではナトリウムをほぼ取り除けましたが、他の栄養成分も一緒に減る場合があり、結果が単純にならない点が重要です。)醤油粕で生育がさらに悪くなる場合があったことです。これは、醤油粕（特に粉）が水をためやすく、土が湿りすぎて酸素が不足し、根の呼吸や栄養吸収が弱まった可能性があるためです。つまり、有機物を肥料として使うときは、栄養や塩分だけでなく、土の水分や空気の通りやすさへの影響も大切だと示しました。

醤油粕(もろみを布でこして醤油を取り出したあとに残る固形物です。タンパク質や植物の栄養成分を含むため肥料になり得ますが、塩分も多い点が問題になります。)を肥料として実際に使うには、塩がたまりにくく、また土が湿りすぎて根に悪影響が出ない範囲で、効果が出る適切な施用量をはっきりさせる必要があります。
また、洗浄によってナトリウムは減る一方、リンやカリウム、マグネシウムも減ってしまうため、洗浄が肥料としての価値全体をどう変えるか、足りない成分をどう補うかを検討する必要があります。
さらに、醤油粕粉末は水を強く保持する性質があるので、土の種類や気候、水やりの条件によって良い結果にも悪い結果にもなり得ます。乾燥気味の条件と湿り気の強い条件の両方で試験し、どこからが害になるのか境界を明らかにすることが重要です。
最後に、多量施用で根が弱る理由として、土の酸素不足や有機酸のたまりなどが考えられるため、土の酸素状態や分解でできる物質を測る研究を進めることが役立つと考えられます。