化成肥料を堆肥で代替すると、飼料畑で発生する温室効果ガスを大幅に削減できる

要約

イタリアンライグラスとトウモロコシの二毛作において、施肥基準を基礎に堆肥、スラリー、メタン発酵消化液を施用した場合の乾物収量当たり温室効果ガス発生量は、堆肥施用の場合が最も少ない。堆肥を施用した飼料畑は、炭素投入量が最も多く、一酸化二窒素の発生量が最も少ない。

• キーワード:温室効果ガス、飼料畑、スラリー、堆肥、メタン発酵消化液
• 担当:畜産研究部門・畜産飼料作研究領域・省力肉牛生産グループ
• 代表連絡先:
• 分類:研究成果情報

背景・ねらい

都府県の飼料畑では、家畜排せつ物を施用した二毛作が広く行われている。堆肥施用は土壌への炭素蓄積を促進することが広く知られているが、処理方法が異なる家畜排せつ物を施用した飼料畑の乾物収量、炭素収支、メタン及び一酸化二窒素の発生量を総合評価した研究は少ない。
本研究は、堆肥、スラリー、メタン発酵消化液(以下、消化液)を最大限に施用した飼料畑で、地域の施肥基準を基礎に、イタリアンライグラスとトウモロコシを二毛作で栽培し、化成肥料を堆肥で代替すると、飼料畑で発生する温室効果ガスを大幅に削減できることを明らかにする。

成果の内容・特徴

• 本成果は、地域の施肥基準を基礎に、イタリアンライグラスとトウモロコシを二毛作で3年間栽培した場合の温室効果ガス発生量の評価結果である。
• 家畜排せつ物のカリウム濃度を基礎に、堆肥、スラリー、消化液を最大限に施用したうえで、カリウムの施肥を省略し、不足する窒素とリン酸を施肥で適切に補うと、化成肥料のみを単独施用した場合と同等の乾物収量を得られる(図1)。
• 施用した家畜排せつ物に含まれる炭素量(炭素量×44/12で二酸化炭素等量に換算した値)は、堆肥区>スラリー区>消化液区の順に多い(図2)。
• 土壌に鋤き込んだ作物残渣に含まれる炭素量(同上)は、堆肥区が他区より多い(図2)。
• 一酸化二窒素の発生量は、スラリー区≧消化液区≧化成肥料区≧堆肥区の順に多い(図2)。
• 以上から、堆肥区は他区より飼料畑の単位面積当たり温室効果ガス収支が小さい(図2)。
• 温室効果ガス収支(図2)と乾物収量(図1)から求めた乾物収量当たり温室効果ガス発生量は、堆肥区が他区より少ない。化成肥料を堆肥で代替すると、飼料畑で発生する温室効果ガスを大幅に削減できる。
• 一酸化二窒素の排出係数は、家畜排せつ物のC/N比と負の相関を持つ(図4)。堆肥はC/N比が最も大きく、排出係数が小さい傾向にある。

成果の活用面・留意点

• 飼料畑の温室効果ガス収支を改善する観点から、堆肥施用の優位性を示す科学的根拠となる。化成肥料を堆肥で代替することによる温室効果ガスの削減量は、乾物収量1 Mg当たり0.666 Mg-CO₂-eqである。
• 圃場条件:農研機構那須塩原研究拠点内の褐色低地土に立地する飼料畑。
• 施肥条件(N-P₂O₅-K₂O):栃木県の農作物施肥基準を基礎に、イタリアンライグラスに130-120-250 kg ha^-1、トウモロコシに220-200-350 kg ha^-1を毎年施用。
• 家畜排せつ物の施用量(現物):イタリアンライグラスに堆肥(副資材はオガクズ)19-24 Mg ha^-1、スラリー 63-89 Mg ha^-1、消化液 68-86 Mg ha^-1、トウモロコシに堆肥29-43 Mg ha^-1、スラリー 95-106 Mg ha^-1、消化液 90-103 Mg ha^-1を毎年施用。家畜排せつ物の肥効率は「家畜ふん尿処理・利用の手引き」に基づく。

具体的データ

その他

• 予算区分:交付金、農林水産省(畜産分野における気候変動緩和技術の開発)
• 研究期間:2017～2021年度
• 研究担当者:森昭憲
• 発表論文等:
  • Mori A. (2021) Sci. Total Environ. 792:148332
  • 森(2022)畜産技術、800:39-42