家畜ふん堆肥の利用促進による四万十川流域の河川水中窒素濃度の低減効果

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要約

四万十川流域内のA地域では、化成肥料を3割削減し、これに相当する窒素分を家畜ふん堆肥の投入で補うことにより、家畜ふん尿の遊休地への未熟還元を防止し、河川水中窒素濃度を3.4～3.6%ほど低減できると推定される。

キーワード:四万十川、家畜ふん堆肥、利用促進、河川水、窒素濃度低減
担当:近中四農研・傾斜地基盤部・資源利用研究室
連絡先:電話0877-62-0800、電子メールmasanori@affrc.go.jp
区分:近畿中国四国農業・生産環境(土壌・土木・気象)、共通基盤・土壌肥料
分類:行政・参考

背景・ねらい

四万十川の良好な水質を将来にわたって維持、保全するためには、高収量、高品質生産と調和した低環境負荷型生産方式の確立が必要である。そこで本研究では、昨年度開発された窒素排出源別分離法などを利用して、家畜ふん堆肥の利用促進による河川水質の改善効果を定量的に明らかにする。

成果の内容・特徴

四万十川流域内のA地域(260km2)における主要三作目(水稲、大豆、ショウガ、いずれも露地栽培)の農地内窒素収支を評価したところ、土中収支と溶脱の量的関係がよく対応したことから、化成肥料や家畜ふん堆肥の過剰投入が溶脱など窒素流亡の要因になっている(表1)。
家畜ふん尿発生窒素や化成肥料窒素の河川への排出経路をみると、年間302tNのうち34%にあたる103tNが耕作地経由で排出されるほか、未熟のまま遊休地へ還元されるふん尿中窒素の影響も63tN(21%)と少なくない(図1)。
そこで既往の減肥試験例などを参考に、現行の肥培管理に対し化成肥料を2割削減する(シナリオ1)、堆肥投入量を2割削減する(シナリオ2)、化成肥料を3割削減しこれに相当する窒素分を堆肥で補う(シナリオ3)、の三つのシナリオを想定し、河川への窒素排出量を試算した(表2)。その結果、シナリオ1では窒素の排出量は低下するもののその度合いは小さく(94%)、シナリオ2では、堆肥の削減が未熟ふん尿の還元を促進するため (155%)、河川排出量はかえって増加する(105%)。これに対しシナリオ3では、堆肥センターへの家畜ふん尿搬出で遊休地への還元量が大幅に削減され(11%)、河川への排出量も小さくなる(81%)。
シナリオ3を実施したときの河川水中の窒素濃度は、畜産団地直下の支流河川で現行の4.99mgN/Lに対し4.0%、A地域末端の四万十川本流で現行の0.385mgN/Lに対し3.6%ほど低下すると予測され(図2)、シナリオ3による河川水中窒素濃度の低減効果が最も大きいと推定される。

成果の活用面・留意点

A地域における窒素溶脱量などは、モデル流域(815ha)での窒素排出源別分離法による評価値を適用し、河川水中の窒素濃度は、流下過程での自浄作用を考慮して求める。
堆肥からの年間窒素無機化放出量は、年間窒素投入量にほぼ等しく横ばいになった時点(現行方式で10年連用し、さらに各シナリオで10年連用後)を想定する。
シナリオ3を実施する場合、リンやカリなどの集積にともなう作物の収量、品質への影響の見極めや堆肥センターへのふん尿搬出量の増強などが要件となることから、窒素代替率等の選定は、現地の実状を踏まえ慎重に行う。
畜舎排水の浄化対策も河川の水質改善を図る上で有効であるが、高度処理のためのコストや窒素除去率との関係などが把握されていないため、ここでは考慮しない。