土壌学第8回第11章「作物の養分は何か」

を求めて第12章作物養分の土壌中での

働き（窒素まで）平成24年1月10日（火）担当：中嶋

第11章「作物の養分は何か」を求めて

無機物が栄養として吸収される

有機栄養説と無機栄養説の対立

リービヒによる無機栄養説

植物に吸収される栄養とは何かどのような形態で吸収されるのか

有機物も無機化されて植物に吸収される

有機物が直接吸収される可能性も

http://www.jspp.org/cgi-bin/17hiroba/question_search.cgi?stage=temp_search_ques_detail&an_id=404&category=mokuji

・オオムギはアミノ酸を直接吸収する？・ツンドラ地帯の植物等（有機物が多いことへの適応）？

アンモニア態窒素

アミノ酸

オオムギ水耕栽培 アミノ酸区の方が生育旺盛

土壌中の無機態窒素は施肥区の方が少ない

有機物が直接吸収される可能性も

有機質肥料施肥区の方が窒素吸収が大きい

有機態窒素が直接吸収されている可能性

チンゲンサイ、ホウレンソウ、ニンジンなどでも

http://repository.dl.itc.u-tokyo.ac.jp/dspace/bitstream/2261/25060/4/39-47016-4.pdf

有機物が直接吸収される可能性も

放射性同位体を使ったグルタミンのリアルタイムトレーサー実験http://www.jspp.org/cgi-bin/17hiroba/question_search.cgi?stage=temp_search_ques_detail&an_id=404&category=mokuji

第12章作物養分の土壌中での働き（窒素まで）

養分の種類

植物必須元素

・必要性それがなければいけない・非代替性代わりがきかない・直接性構成成分となるか、植物体内で生理化学反応に直接関与

植物必須元素

養分の種類

多量元素

窒素（N）、リン（P）カリウム（K）、カルシウム（Ca）、マグネシウム（Mg）、イオウ（S）

微量元素

鉄（Fe）、マンガン（Mn）亜鉛（Zn）、ホウ素（B）、モリブデン（Mo）、塩素（Cl）

窒素－はたらきと影響－

・植物体の構成要素としてのタンパク質・酵素の構成要素としてのタンパク質・葉緑体の構成要素としてのタンパク質など

硫酸アンモニウム

・窒素欠乏

窒素－はたらきと影響－

・窒素過剰

栄養生長の延長→収穫期の遅延糸状菌由来の病害や虫害窒素同化に伴う炭水化物の消費硝酸態窒素の過剰蓄積

下位葉から上位葉への窒素の移動葉の黄化が下位葉から始まり上位葉へと進行

化学肥料の窒素はほとんどが無機態窒素無機態窒素は土壌中の全窒素の1~2%以下無機態窒素は水溶性であり溶脱・揮散しやすい

窒素の給源と形態

窒素の給源 動植物、微生物などの遺体

一般の耕地土壌の窒素量 0.02 ~ 0.5 %（平均 0.15 %）そのほとんどは有機態（動植物、微生物由来）土壌有機物の約5%が窒素

窒素の給源 化学肥料

１．根粒菌などの菌による窒素固定２．大気中のアンモニアガス（NH3）が雨雪に溶解し降下３．酸性条件により粒子状、あるいはガス状となり降下２．、３．に関して、アンモニア態として5.2kg/ha硝酸態として2.0kg/ha、合計7.2kg/haの降下が記録されている

http://clover.rakuno.ac.jp/dspace/bitstream/10659/351/1/S-28-1-85.pdf

窒素の給源と形態

窒素の給源 大気からの供給

無機化の経路

有機態窒素の無機化

好気的条件（酸素十分：畑など）有機物→タンパク質→アミノ酸→アンモニア態窒素→亜硝酸態窒素→硝酸態窒素

嫌気的条件（酸素不足：水田など）有機物→タンパク質→アミノ酸→アンモニア態窒素

アンモニア化成と硝酸化成

アミノ酸→アンモニア態窒素→亜硝酸態窒素→硝酸態窒素

アンモニア化成 硝酸化成

独立栄養のアンモニア酸化性菌

亜硝酸酸化細菌硝化菌

絶対好気性菌（水田では硝化されない）

従属栄養細菌、放線菌、糸状菌など

無機化の促進・乾土効果（土壌を乾燥→水田や畑に戻す）有機物が脱水作用により易分解性Nとなる・温度上昇効果→地温上昇による微生物の活発化・酸性土壌への炭酸カルシウム施与（pH調整）

http://www.hiryou.hokuren.or.jp/qa/q03_01_01.html

無機態窒素の有機化

無機窒素を施与しても全てが利用されるわけではない（60~80%）

無機態窒素が有機化土壌中微生物が菌体タンパク質として利用

有機化と無機化の調節弁としてのC/N比

有機N 無機N

C/N比

微生物が有機物を分解する

微生物が増殖

有機物を施与する

菌体を構成するためのNが足りない

無機Nの吸収

http://www.agri.hro.or.jp/center/kenkyuseika/gaiyosho/S58gaiyo/1983999.htm

C/N比が大きくなると、有機態窒素量が増える

C/N比と無機化の３類型

１．C/N＜２０程度（短期分解型）とくにC/N＝１０までなら無機化は１０日程度で終了２．２０＜C/N＜３０（基本型）有機態窒素はゆっくりと無機化３．C/N＜３０（長期分解型）施与後３０日は無機化が行われない。むしろ無機窒素が有機化。その後、徐々に無機化。

脱窒作用－窒素が気体に変化して大気中に逃げる－

硫安（NH4-N）

酸素の残る層NH4-N→NO3-N

酸素不足の還元層 NO3-N→N2

脱窒

その他、アルカリ性条件でのアンモニアガス化NO3-Nの還元によるNO、N2O化