圃場栽培バレイショにおける醤油粕の施肥効果

醤油粕（soy sauce cake）は醤油製造の副産物で、タンパク質含量が高く、多量の窒素（N）を含むことから、肥料および飼料資源としての利用が期待される。一方で、食塩（NaCl）濃度が高いことが大きな制約であり、多量に施用すると作物に塩ストレスを与えたり、土壌への塩類集積を促したりする可能性がある。砂丘砂土でレタスを用いて行われた先行のポット試験では、低施用量では生育促進が示唆された一方、高施用量では生育抑制がみられ（さらに「脱塩」粕への反応は複雑であった）。本研究は、圃場条件でジャガイモ（Solanum tuberosum L.）を用いて醤油粕を評価する。ジャガイモは土壌の塩分が高いと生産性が低下することが知られており、塩分を含む有機資材の施用に伴うリスク評価に適した作物である。本論文の目的は、砂丘畑において、醤油粕および水洗い（脱塩）した醤油粕がジャガイモに対する有効なN肥料となり得るかを検証し、さらに高施用量で生じ得る生育・収量の制限が塩ストレスに起因する可能性を特定することである。

化学分析の結果、醤油粕と脱塩粕のN濃度は同程度（約41.5–41.7 mgN/gDW）で、鶏ふん（poultry manure、42.2 mgN/gDW）と同程度であった。これに対し、両粕のP、K、Ca、Mg濃度はいずれも鶏ふんより大幅に低く、肥料としての主な機能は幅広い養分供給ではなくN供給であることが示された。水洗いによりNaは醤油粕の49.2 mg/gDWから脱塩粕の7.8 mg/gDWへ大きく低下したが、著者らは、この洗浄は先行研究と比べて不完全であったと述べている。それでも脱塩粕のNaは鶏ふん（5.2 mg/gDW）に近い水準であった。圃場では、硫酸アンモニウム（0–20 gN/m²）はジャガイモの生育、植物体の養分状態（例：地上部Nは約28 mgN/gDWのまま）、葉柄の硝酸（概ね<300 mgN/L）を改善しなかった。著者らは、この原因を砂質土壌での速い溶脱に求めている。これに対して、醤油粕、脱塩粕、鶏ふんの施用量を増やすと、植物乾物重と塊茎収量が増加する傾向がみられ、同時に地上部／根のN濃度が上昇し、葉柄の硝酸も大幅に高くなった。これは、これら有機資材からのNの速やかな無機化と吸収と整合的である。しかし、醤油粕の最も高い施用量（50 gN/m²）では、開花期の乾物増加はみられず、収穫時の塊茎乾物重も増加しなかった。著者らは、これを塩ストレスの影響である可能性が高いと解釈している。一方、脱塩粕は50 gN/m²でも塊茎乾物重を増加させた。Na濃度は、地上部（約0.25 mgNa/gDW）と塊茎（約0.2 mgNa/gDW）では処理間で低く安定していたのに対し、根でははるかに高く（約2–3 mgNa/gDW）、粕の高施用量で増加する傾向があった。ただし、収量が低下した条件（醤油粕50 gN/m²）でも、塊茎のNaは増加しなかった。

本研究は、資材特性の評価と、反復を伴う圃場試験を組み合わせて実施した。圃場は新潟大学の砂丘畑（37.8701oN/138.9438oE）である。醤油粕シート（新鮮物の含水率28%）を60 Cでオーブン乾燥し、粉砕して粉末化したうえで、そのまま用いるか、または反復水洗（約10 kgの粕に対して水40 L、12 hの間に水を3回交換）で脱塩した後、乾燥（60 C、6日）および粉砕を行った。鶏ふんも同様に乾燥・粉砕した。養分組成は、Kjeldahl分解後にアンモニウムとリン酸を測定（インドフェノール法およびリンモリブデン酸アンモニウム法による比色）し、Na、K、Ca、MgはHNO3–HClO3分解後に原子吸光（Hitachi Z-8200）で測定した。圃場試験では、区画面積5.4 m²（0.9 m × 6 m）に、ジャガイモ品種Danshakuの種いもを1区20個植え付けた（株間30 cm；3700株/10a）。単茎仕立てとし、無作為配置で3反復とした。全区に基肥として、過リン酸石灰（superphosphate）、熔成リン肥（fused magnesium phosphate）、硫酸カリ（potassium sulfate）、ケイ酸加里肥料（potassium silicate fertilizer）、石灰を所定量（g/m²）施用した。処理は、硫酸アンモニウムを0、5、10、15、20、25 gN/m²、また醤油粕、脱塩粕、鶏ふんを10、20、50 gN/m²とした。有機資材区には、速効性Nとして硫酸アンモニウムを10 gN/m²追加した。植物体の採取は開花期（植え付け後46日）と収穫時（96日）に行った。バイオマスは部位別に分け（開花期：地上部、根、幼塊茎；収穫時：塊茎）、乾燥、秤量、粉砕し、N、P、K、Mg、Ca、Naを分析した。開花期の葉柄汁液硝酸は、希釈後にRQ flex（Merck）で測定した。

本研究は、醤油粕および洗浄（脱塩）した醤油粕が、砂丘畑においてジャガイモの有効なN肥料として機能し得ること、そしてN供給という点では鶏ふんと同程度に機能し得ることを結論づけている。根拠として、施用量の増加に伴う植物体N濃度の上昇、葉柄硝酸の上昇、ならびに一般にバイオマスと塊茎収量の増加が示された。同時に、両粕の養分プロファイルは（鶏ふんと比べてP、K、Ca、Mgが低いことから）本試験条件下での農業的価値が基本的にN供給に限られることを示唆し、他の養分需要を満たすには追加施肥が必要となる。重要な注意点として、醤油粕を高用量（50 gN/m²）で施用しても生育・収量はそれ以上増加せず、むしろ低下し得ることが示され、著者らはその原因を高NaCl含量に由来する塩ストレスと解釈している。さらに重要なのは、醤油粕の最高施用量で観察された収量制限が、塊茎のNa濃度上昇を伴わなかった点であり、少なくとも本実験の範囲では、収穫器官にNaが蓄積しなくても生育阻害が起こり得ることを示唆する。硫酸アンモニウムに反応がなかったことは、砂質土壌では溶脱が速いという実務上の制約を浮き彫りにしており、時間をかけて無機化が進む有機資材の方がN供給の持続に有利である可能性を示している。

著者らは、醤油粕が作物の生育・収量に及ぼす有益な影響と有害な影響の両方を評価するため、さまざまな作物を用いた追加の圃場試験が必要であるとしている。この必要性は、(i) 醤油粕の最高施用量で観察された生育・収量の抑制（潜在的な塩ストレスとして解釈）と、(ii) 高施用量における醤油粕と脱塩粕の反応の相違、に基づく。また、圃場規模で作製した脱塩粕では、先行研究と比べて洗浄によるNa除去が不完全であったことにも言及しており、今後は脱塩手順と残存Naが作物のパフォーマンスおよび土壌への影響に及ぼす作用を、実用的な施用条件下でより体系的に評価すべきだとしている。

醤油粕(醤油を作る工程で出る副産物です。タンパク質が多く、肥料としては特に窒素源として期待されますが、食塩を多く含むことが課題になります。)は、醤油を作るときに出る残りかすです。タンパク質が多く、植物の成長に必要な窒素(植物の葉や茎を作るのに重要な栄養成分です。足りないと生育が悪くなり、多すぎると品質低下などの問題が出ることもあります。)をたくさん含むため、肥料や家畜のエサとして役立つ可能性があります。
ただし、醤油粕には食塩(ここでは主に塩化ナトリウムのことです。肥料資材に多く含まれると作物や土に悪影響が出る場合があります。)が多く含まれているのが問題です。大量に畑へ入れると、作物が塩の影響で弱ったり、土の中に塩がたまりやすくなったりするおそれがあります。

この研究では、砂の多い畑でジャガイモを育て、醤油粕と、水で洗って塩を減らした醤油粕が「窒素肥料」として使えるかを調べました。また、たくさん入れたときに生育や収量が落ちる場合、それが塩ストレス(土の塩分が高いことで植物が受けるダメージのことです。水不足のような状態になったり、ナトリウムや塩素が害になったりして生育が落ちます。)のせいかどうかも確かめることを目的にしています。

醤油粕(醤油を作る工程で出る副産物です。タンパク質が多く、肥料としては特に窒素源として期待されますが、食塩を多く含むことが課題になります。)と脱塩した醤油粕は、窒素(植物の葉や茎を作るのに重要な栄養成分です。足りないと生育が悪くなり、多すぎると品質低下などの問題が出ることもあります。)の量がほぼ同じで、鶏ふん(鶏の排せつ物を乾燥などして肥料にしたものです。窒素だけでなくリンやカリウムなども比較的多く含むことがあります。)と同じくらい高いことが分かりました。一方で、リン・カリウム・カルシウム・マグネシウムは鶏ふんよりかなり少なく、醤油粕の肥料としての強みは「いろいろな栄養をまとめて与えること」ではなく、「窒素を与えること」だといえます。

水で洗うとナトリウムは大きく減りましたが、研究者は「今回は大量に洗ったため、以前の研究ほど完全には塩が取れなかった」と述べています。それでも、脱塩した醤油粕のナトリウム量は鶏ふんに近い程度まで下がりました。

畑で硫酸アンモニウム(すぐ効くタイプの窒素肥料です。砂の多い畑では流れ出やすく、効きにくい場合があります。)だけを増やしても、ジャガイモの生育や栄養状態はほとんど良くなりませんでした。砂の多い土では肥料が水と一緒に流れ出やすいことが原因だと考えられます。
一方、醤油粕・脱塩粕・鶏ふんは、量を増やすほど植物の重さやイモの収量が増える傾向があり、植物体の窒素量や葉柄(葉と茎をつないでいる部分です。ここから汁を取り、硝酸を測って栄養状態を調べます。)の硝酸(植物が吸収する窒素の形の一つです。葉柄の汁の硝酸量を測ると、作物がどれだけ窒素を得ているかの目安になります。)も増えました。これは、有機物が土の中で分解されて、窒素が植物に使える形になり、吸収されたためだと考えられます。

ただし、醤油粕を最も多く入れた条件では、途中の成長や収穫時のイモの増加が見られず、塩ストレス(土の塩分が高いことで植物が受けるダメージのことです。水不足のような状態になったり、ナトリウムや塩素が害になったりして生育が落ちます。)が原因の可能性が高いと判断されています。脱塩粕では、同じ多さでも収量が増えました。
また、ナトリウムは地上部やイモでは低いままでしたが、根では高く、粕を多く入れるほど増える傾向がありました。それでも、収量が落ちた条件でもイモのナトリウムは増えませんでした。

新潟大学の砂丘畑で、ジャガイモ（品種：男爵）を使った圃場(実際の畑のことです。ポットではなく畑で試すことで、現場に近い条件で効果やリスクを評価できます。)試験を行いました。区画ごとに植え付け数や配置をそろえ、同じ条件の区を複数用意して比較しました。
醤油粕(醤油を作る工程で出る副産物です。タンパク質が多く、肥料としては特に窒素源として期待されますが、食塩を多く含むことが課題になります。)は乾燥して粉末にし、そのまま使う区と、水で何度か洗って塩を減らした後に乾燥・粉末化して使う区を作りました。鶏ふん(鶏の排せつ物を乾燥などして肥料にしたものです。窒素だけでなくリンやカリウムなども比較的多く含むことがあります。)も乾燥・粉末化して使いました。

肥料の処理として、硫酸アンモニウム(すぐ効くタイプの窒素肥料です。砂の多い畑では流れ出やすく、効きにくい場合があります。)を量を変えて入れる区、醤油粕・脱塩粕・鶏ふんを量を変えて入れる区を用意しました。有機資材の区には、速く効く窒素(植物の葉や茎を作るのに重要な栄養成分です。足りないと生育が悪くなり、多すぎると品質低下などの問題が出ることもあります。)として硫酸アンモニウムも追加しました。
開花期と収穫期に植物を採取し、部位ごとの重さを測り、窒素などの成分を分析しました。開花期には葉柄(葉と茎をつないでいる部分です。ここから汁を取り、硝酸を測って栄養状態を調べます。)の汁を使って硝酸(植物が吸収する窒素の形の一つです。葉柄の汁の硝酸量を測ると、作物がどれだけ窒素を得ているかの目安になります。)の量も測定しました。

醤油粕(醤油を作る工程で出る副産物です。タンパク質が多く、肥料としては特に窒素源として期待されますが、食塩を多く含むことが課題になります。)と脱塩した醤油粕は、砂の多い畑でもジャガイモに対して有効な窒素(植物の葉や茎を作るのに重要な栄養成分です。足りないと生育が悪くなり、多すぎると品質低下などの問題が出ることもあります。)肥料になり得て、窒素供給の面では鶏ふん(鶏の排せつ物を乾燥などして肥料にしたものです。窒素だけでなくリンやカリウムなども比較的多く含むことがあります。)と同程度に役立つといえます。
ただし、醤油粕は多く入れすぎると、塩ストレス(土の塩分が高いことで植物が受けるダメージのことです。水不足のような状態になったり、ナトリウムや塩素が害になったりして生育が落ちます。)によって生育や収量が伸びなくなったり下がったりするおそれがあります。また、醤油粕は窒素以外の栄養が少ないため、リンやカリウムなどは別に補う必要があります。

さらに重要なのは、収量が落ちた条件でもイモにナトリウムが増えなかった点です。つまり、食べる部分に塩がたまらなくても、塩の影響で生育が悪くなることがあり得ると示されました。
硫酸アンモニウム(すぐ効くタイプの窒素肥料です。砂の多い畑では流れ出やすく、効きにくい場合があります。)が効きにくかった結果は、砂質土壌(砂が多い土のことです。水や肥料成分が流れ出やすく、肥料の効き方が変わりやすい特徴があります。)では肥料成分が流れ出やすいという現場の問題も示しており、ゆっくり分解して効く有機資材の方が窒素を持続的に供給できる可能性があります。

醤油粕(醤油を作る工程で出る副産物です。タンパク質が多く、肥料としては特に窒素源として期待されますが、食塩を多く含むことが課題になります。)には良い面と悪い面の両方があり、作物の種類によって反応が変わる可能性があります。そのため、別の作物でも圃場(実際の畑のことです。ポットではなく畑で試すことで、現場に近い条件で効果やリスクを評価できます。)試験を行い、安全に使える量や条件を確かめる必要があります。
また、今回の脱塩は大規模に行ったため塩の除去が十分ではなかったとされており、脱塩の方法や、残ったナトリウムが作物や土に与える影響を、実際に使う状況に近い形でより詳しく調べることが求められます。