窒素の無機化・有機化・硝化

概要

窒素の無機化・有機化・硝化
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谷 昌幸
ニューカントリー
67
5
58-59
2020-05
http://id.nii.ac.jp/1588/00004639/

中 で の 形 態 に つ いて 説明 し

前 回は 窒 素 の 役 割 や 土 の
に 変 化するこ とを無機 化と

素 で あ る ア ン モ ニア 態 窒 素

の微 生 物 に よ っ て 無 機 態 窒
素の比 率である。

有機 物に 含まれる 炭 素と窒

に よる 分 解 の しやす さと、

り 、 窒 素 の 無 機 化 や 有機 化

て 利用 しに くい有機 物であ

性 で あ れば 、 微生 物 に と っ

が起こりにくい。

た 。窒 素 は土の 中 で 微生 物
H

有機

進め ば 、土の中 から 無機 態

増 える の に 対 し 、 有機 化 が

が 吸 収で き る 無 機 態 窒 素 が

る。無 機 化 が 進め ば 、 作 物

が 生 じ て い る よ う に見 え

い れ ば 、見 掛 け 上 は 無 機 化

機 化が 有機 化より 優 先して

り 、 そ の バ ラ ン スの 中 で 無

有機 化 は 同 時 に 起 こ っ て お

土の中で窒素の無機 化と

土の中 に 存 在す る 有機 態

ンな ど は難分 解 性 であ る 。

る の に 対 し 、 脂質 や リ グ ニ

粉は微生 物に 易分 解 性 で あ

な 有 機 物 の 中 で 、 糖や で ん

物遺 体に 含まれる さまざ ま

で も 説 明 し た が 、 例え ば 植

決ま る 。2017 年 5月 号

しにくいか

（
難
分 解 性 ）で

す い か （ 易 分 解 性 ）、 分 解

が 微生 物に とっ て 分 解 しや

れ ば 、微生 物はど ち ら も 余

イ スの 比 率 が ち ょう ど 良 け

カ レー が 窒 素 。カ レ！ と ラ

考え る と 、 ラ イ ス が 炭 素 、

の で あ る 。 カ レー ラ イ スで

素 は「 おかず 」 の よう な も

物 の 炭 素 は 「 ご は ん 」、 窒

土の 微生 物に とっ て 有機

は C／ N （ シ l エ ヌ ） 比 と

含 ま れ る 炭素 と 窒 素 の 比 率

な 影 響を 与 える 。 有 機 物 に

違いが有機 物の分 解 に 大き

無 機 化進 めば 作 物 が
吸収 可能 な無 機 態 増 加

中に酸素が十分にある環 境

畑や 草 地 の よ う に 、 土 の

つ の イ オンに は大き な 違い

い無機 態窒素だ が、こ の2

ず れ も 吸 収し て 利 用 し や す

態窒素と硝 酸態窒素は、 い

に 変 化する際、水素イオン

ニウ ム イ オ ン が 硝 酸 イ オ ン

ま た 、 硝 化に より ア ンモ

き 起 こ す 可 能性 が あ る 。

に 流れ込み、水質 汚染を引

う と 、 雨が 降 っ て 硝 酸 態 窒

播で 早 め に 肥 料 を ま い ち ゃ

窒 素 が 入っ て いる から 、 直

て ん菜 用 の 肥 料 に は 硝 酸 態

て い る んだ よ ね 。 で も さ 、

んな て ん菜 用 の 肥 料 を 使 っ

ンを 引き 付 け

おり 、 陽 イ オ

電 ） を 帯び て

の電 気（負荷

面に マ イ ナ ス

を 知 り 、 必 要以 上 の 窒 素 を

変 化 が 士 の 中 で 起 とる こ と

は 、 こ の よう な 窒 素 の 形 態

窒 素 で も あ る。 大切 な の

作 物 が 吸 収し や す い 無 機 態

自然 の 摂 理、 硝 酸 イ オ ン は

が 生 き て い く た め に 必 要な

う ？」

思う んだ け ど 、 先 生 ど う 思

わ っ て 吸 える よ う に な る と

こ り始めて 硝 酸 態窒素に 変

ち ょう ど 硝 酸 化成 作 用 も 起

菜 が 生 育 を 始 め る頃 に 、

「 おっ しゃる通 りです」

とができ る。

て 保 持するこ

と し か答 え よ う が な い ほ
ど 、 完壁 な 説 明 で あ る 。 窒

施 肥 す る の を 避 け 、 家畜 糞
尿を 施 用 した場合 に は窒素

素の形態変化を知ること

つまり、アン
モ ニウ ム イ オ

施 肥を減ら すこ とである。

ある。

図

つ た め に 必 要不 可 欠な の で

は 、 作 物 が 必 要な 窒 素 を 適

ンは陽 イ オン
な ので負荷電

切 に 与 えて 最 適 な 生 育 を 保

に 保 持される

十 勝 地域のとあ る生 産者

直播 てん菜 の肥 料は
てん菜 用より 小麦 用？
のに 対し、硝
酸 イ オンは陰

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2020.5
ー

呼 ぶ 。 簡単 に 言 えば
物が無機 物に 変 化す る

炭素 と窒 素 の比 率 、
か
分解 しや す さに影 響
土に 入れ る 有機 物が 易分

窒素が減っ て 作 物が窒素を

窒 素 を 含 む 物 質 で 比べ る

す こ と な く 食べ る 。 ラ イ ス

（
窒
素 ）の ち ょう ど 良

このライス

で は、 土 の 中 の 微 生 物 に

が あ り 、 ア ン モ ニウ ム イ オ

（ 山口） が 生 じ る 。 そ の た

素 が 流 れ ち ゃ っ て 、 結 果的

いやあ、 最近 にな っ て
「

て しまい、 そ の ラ イ スを 食

よ っ て ア ン モ ニア 態 窒 素 が

ン は プ ラ ス の 電 気 を 帯び た

め 、 土の酸 性 化を 引き 起 こ

る んだ よ ね 。 だ っ た ら さ 、

に 窒素が途中で足 りな くな

て ん菜 の 直 播 を や っ て る 生

べ るために 土の中に あ っ た
硝 酸態窒素 に 変 化する。こ

陽 イ オン、 硝 酸 イ オンはマ

す こ と に な る（図 2 ）
。水

小麦 用 の ア ン モ ニア 態 窒 素

産 者 が 増 えて る け ど さ 、 み

カ レ l（ 窒 素 ） が 微 生 物 に
の変 化を 硝 酸化成 作 用 （硝

イ ナ ス の 電 気 を 帯び た 陰 イ

あ たかも 硝 化や硝 酸イ オン

質 汚染や酸性化と聞くと、

最 終 的 に は 地 下水 や 河 川水

取り 込ま れ て 有機 化され る
化 ） と 呼 ぶ （ 図 2 ）。 硝 化

オンで あ る 。

溶 け た ま ま 下層 へ移 動し 、

（
。
1下 ）
図

は ア ン モ ニア 酸 化 細 菌 と 亜

が 入っ た肥料 を ま いて おけ

作 物 に と っ て ア ン モ ニア

つ ま り C／ N比 が 低 い 易

硝 酸 酸 化 細 菌と い う2種類

が 悪 い よ う に 聞 こ える か も

起 こ して い る に す ぎな い 。

分 解 性 有機 物を 土に 入れた

う に、 土の中に 含まれる粘

ばさ、 地温 が 上が っ て て ん

酸性化
水質汚染

い と ラ イ ス（ 炭 素 ） が 余 っ

場合 に は 、無機 態 窒 素 を 放
の 細 菌 に よ っ て生 じ る。 細

しれ な い が 、 硝 化は微生 物

”
アンモニア態窒素 ー→硝 酸態窒素 白
.
N0 3 NH 4+
硝化

水素イオン
H+

ω年 3月 号で 説明 し た よ

出する ので窒素肥料 として

土鉱 物や腐 植 物質 はその表

一一一...Jllll

ニュ ー カントリ

に よっ て さま ざ ま な 形 態 に

変 化 し て お り 、 そ の 形 態変

と が 無 機 化 で あ る。 反 対
有機 態 窒 素 を 含 む 代 表的

微 生物 が利 用しや す い
有 機 物 は 易 分解 性

化が 作 物に よる 窒素 の 吸 収

に 、無機 態窒素であ る ア ン
な 物 質 が タ ン パ ク質 や ア ミ

こ

は も ち ろ ん 、 農業 を 取 り 巻
モ ニア 態 窒 素 や 硝 酸 態 窒 素

N

く 周 辺 の 環 境に も 大 き な 影

吸 収で き な く な る 。 そ の た
と 、 タ ン パ ク質 は 易 分 解 性
が 少な く カ レー が 多 過ぎ れ

解 性 であ る 場合 、そ れ に 含

め無機 化と有機 化のいずれ

で 、 腐 植 物質 は難分 解 性 で

ば カ レー が 余る し 、 ラ イ ス

ノ酸 で あ る 。 有 機 態 窒 素 が

も 作 物の生 育 に 大き く影 響
あ る 。 ま た 、 家畜 糞 尿 や 生
が 多 過ぎて カ レー が 少な け

が 土の 中 の 微生 物に 取り 込

を 及ぼ す こ と に な る 。
堆肥 な ど は タ ン パ ク 質 や 尿

れ ば ラ イ スが 余 る 。

響 を 及 ぼ す 。 今 回は 土 の 中

土の 中 の 微生 物に よる 窒

素が含まれるため易分解性
レI

ま れ る 炭素 と 窒 素 の 比 率 の

素 の 無 機 化 と 有機 化 は 、 土

だ が 、 堆肥 は 発 酵 中 に タ ン

土の 中 の 微生 物に 利 用 され

の 温 度や凶 な ど さま ざ ま な
パ ク 質 が 使 わ れ 、 発 酵後 は

い 比 率 が C ／ N比 叩 1m

ま れ 、 有機 態 窒素 に 変 化す

要因 に 影 響を 受 け て 変 化 す
腐 植 物質 が多 く含まれる た

で、 ラ イ スが カ レー より 多

に あ る窒素の無機 化、 有機

る が 、 特に 大 き な 影 響を 及
め難分 解性であ る。 難分解

と て ん菜 の 直 播 栽 培 圃 場 を

る こ とを 有機 化と呼 ぶ 。

有機物に含まれる窒素

ぼ す の は 、 有機 物の 微生 物

イオンなので保持されな

見 に 行っ た 時の 話 で あ る 。

化 、硝 酸 化成 作 用 （ 硝 化）

（ 有機 態 窒素）が、土の中

ン モ ニウ ム イ オ ン を 硝 酸 イ

い 。そ の 結 果、 作 物 に 吸 収

生 産 者 が とう 語 っ た 。

る かどう かは、まず有機 物

比 が高 い場合 に は、土の 中
オ ン に 変 える こ と で エ ネル

されなかった硝酸イオン

に つ いて 詳 しく解 説す る 。

い と 同 却以 上 、 ラ イ ス が カ
に あ っ た窒 素 が 微生 物に 取
ギー を つ く り 出し て おり 、

は 、降水があ る と土の水に

呼ばれる。

レー よ り 少な い と 同 日以 下
り込まれるので、むしろ 窒
生 き る た め に 必 要な 反 応を

（
炭
素）とカ

と な る 。 C／ N 比 が 低 い と
素が不足 することに な る。

まさゆき

硝 酸 イ オ ン は降 水 で
水 質汚 染起 こす 恐れ

昌幸
たに

菌は 、 酸 素 が あ る 状 態 で ア

吸収／人吸収

上 ）。 一方 、 C ／ N 比 が 高

帯広畜産大学
グロ ー バルアグロメディシン
研究センタ ー 教授
NI

�I：：う
(C/N 比三 24)

無機化

：�：c:c う N

有機化

の 効 果 が 高 く 、 逆 に C／ N

た窒素が放 出される （ 図 1

まい、 土の中に 無機 化され

カ レl（ 窒 素 ）が 余っ て し

土の中での形態変化を知ることは適切な施肥に不可欠
C-C-C-C 、
C-C-C-CすNI 窒素の取り込
み
C-C-C-C-C-C-C-N
C-C-C C /
I陣＝N
C-C-C-C-C-C-C-C E弓
C-C C C-C-C-C-C-C

窒素が少ない有機物

窒素の放出
(C/N 比＝ 6)

＝キN N

N-C-C-C-C-C-C-C-N
C-C-C-C-C-C-C-C-N＝＝今
C-C-C-C-C-C-C-C-C-N

江口う N
窒素が多い有機物

2020.5
ー

ニュ ー カントリ

59

1995年筑波大学大学院農学研究科
修了。 博士（農学）。 同年帯広畜
産大学畜産学部助手、 2003年同大
助教授、 15年から現職。 1968年大
阪市生まれ。 ...

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