小柳・村松・小橋：分解特性からみたバイオマスおよび堆肥の利用方向分解特性からみたバイオマスおよび堆肥の利用方向小柳渉・村松克久’・小橋有里現所属：’新潟地域振興局農業振興部 RecommendationofEffectiveUtilizationofBiomassandCompostsBased onOrganicMatterDecompositio、Property ＷａｔａｒｕＯＹＡＮＡＧＩ,ＫａｔｓｕｈｉｓａＭＵＲＡＭＡＴＳＵａｎｄＹＵｒｉＫＯＢＡSＨＩキーワードバイオマス，堆肥，分解特性，利用方向要約酸性デタージエントリグニン（ADL）が難分解性有機物（土壌中３年間で残存する有機物）の指標になることを、ガラス繊維浦紙法を用いて確認した．さらに，易分解性有機物の指標として酸性デタージエント溶液可溶有機物（ＡＤ可溶有機物)，難分解性有機物の指標としてＡＤＬを用い，さまざまなバイオマスや堆肥の有機物分解特性を評価し，分解特性からみた望ましい利用法について提案した． (1)食品残さやエタノール発酵残さの乾燥物（DDGS）等易分解性有機物が多く難分解性有機物が少ないバイオマスは飼料利用やメタン発酵利用に向く．土壌改良資材として利用した場合は有機物を有効に利用できない． (2)林業残さ等難分解性有機物が多く易分解性有機物が少ないバイオマスは，土壌改良資材としての利用や炭素貯留（二酸化炭素固定）に向く． (3)各バイオマスについて無機成分も考慮した利用案を示した． (4)生ごみコンポストや豚ぷん堆肥（副資材なし）等難分解性有機物が少なく易分解性有機物が多い堆肥は，分解しやすいという特性を考慮した利用が望ましい． (5)パーク堆肥や牛ふん堆肥等難分解性有機物が多く易分解性有機物が少ない堆肥は，土壌改良的利用や炭素貯留に向く．わが国では，年間２億8000万ｔと推定される（農林水改良効果をもたらすと考えられる（西尾2007)．さらに産省，1999)，家畜ふん尿，農産廃棄物，汚泥，食品廃棄近年注目されている有機物施用による土壌での炭素貯留物，生ごみ等のバイオマスが大量に発生しており，その（二酸化炭素固定）もこの難分解性有機物によるものと有効利用が課題となっている．これらバイオマスそれぞ考えられる．このように有機質資材の農地施用においてれに適した利用を促進するためには，水分や無機成分だも分解特性の評価は重要である．けではなく，有機成分の性質すなわち分解特性も考慮す有機物共通の易分解性有機物の指標としては酸性デることが重要である．具体的には，分解されやすく生物タージェント溶液可溶有機物（以下ＡＤ可溶有機物）に利用されやすい易分解性有機物と，分解されにくく残含量が有用と考えられている（小柳ら2010)．難分解性りやすい難分解性有機物がどの程度含まれているかを評有機物の指標の候補としては一般的に分解しにくい成分価することが，各バイオマス中の有機物（炭素）を有効とされているリグニンが有望であると考えられる（志賀に利用するために必要と考えられる． 1985)．そこで，酸‘性デタージェントリグニン（以下農地施用の視点からみると，堆肥等有機質資材に含ま ADL）が有機物共通の難分解性有機物として適切かどうれる易分解性有機物は土壌微生物を活‘性化させる一方，かを検証し，さらに易分解性有機物の指標としてＡＤ可急激な分解に伴う作物の生育障害の原因ともなる（原田溶有機物，難分解性有機物の指標としてＡＤＬを用い， 2004)．なたね粕等の有機質肥料では,易分解性有機物のさまざまなバイオマスや堆肥の有機物分解特性を評価し，分解により無機態窒素を供給する．難分解性有機物は土分解特性からみた望ましい利用方向を示した．壌に残留・蓄積することにより団粒形成等いわゆる土壌新潟畜セ研報Ｎｏｌ７(2011）：９−１４９小柳・村松・小橋：分解特性からみたバイオマスおよび堆肥の利用方向 (mg/g乾物)とADF(mg/g乾物)を差し引き算出した.さら材料と方法に酸性デタージェント溶液で煮沸後の乾燥残さ中ならび１．供試試料に硫酸処理残さ中の炭素を乾式燃焼法により測定し，ケバイオマスは，新潟県内から収集した食品残さ２９点，イ酸含量を考慮してＡＤＦならびにＡＤＬとして有機物中に含まれる炭素含量（それぞれＡＤＦ−Ｃ，ＡＤＬ−Ｃ）生ごみ３点，活性汚泥１点，農産副産物８点，バイオエタノール発酵残さの乾燥物（DDGS）４点，家畜ふん４点，を求めた．キノコ廃菌床１０点，果樹勢定枝２点，林業残さ（竹１点， 2）無機成分葉部５点，枝５点，樹皮５点）を用いた．評価にあたっ全窒素含量は乾式燃焼法で測定した．リン酸含量は湿ては，食品残さは原料，キノコ廃菌床は培地基材で分別式灰化後，バナドモリブデン法で測定した．カリウム（カリ）含量は湿式灰化後，原子吸光法で測定した．塩した．堆肥は，主に新潟県内から収集した生ごみコンポスト素含量は堆肥をアルカリ含浸一灰化溶解（石橋2001）後，６点，キノコ廃菌床堆肥２点，豚ぷん堆肥５７点，鶏ふん青山(1992)の手法で間接吸光イオンクロマトグラフィー堆肥１４点，牛ふん堆肥５９点，パーク堆肥２０点を用いた．を用いて測定した．評価にあたっては，豚ぷん堆肥は副資材の有無，牛ふん堆肥は畜種で分別した．供試したバイオマスおよび堆肥は、いずれも凍結乾燥結果と考察または風乾後，１ｍｍ以下に粉砕し，試料とした．１．難分解性有機物の指標、および分解性とデタージェント分析値の関係２．ガラス繊維漁紙法による３年間炭素残存量（難分解性有機物）の測定難分解性有機物は微生物には分解されにくい有機物で供試試料の中から牛ふん堆肥１０点，豚ぷん堆肥６点，あるので，ガラス繊維瀧紙法で測定した３年間土壌中に鶏ふん堆肥２点，家畜ふん３点，なたね粕１点，米ぬか残存する炭素量を本稿での難分解性有機物とした．図１ 1点，パーク堆肥１点，スギの葉１点，腐葉土１点，桜に３年間炭素残存量（難分解‘性有機物）と，ＡＤＦ−Ｃチップ１点を用いた．（ADFとして含まれる炭素）およびＡＤＬ−Ｃ（ADLと風乾した黒ボク士の乾士20g相当量に試料を４９混合して含まれる炭素）の関係を示した．３年間炭素残存量し，ガラス繊維円筒浦紙（ADVANTECj35×120mm）とＡＤＦ−Ｃの関係（図1-A）では，相関関係は認められに入れ，防虫網に包み，新潟県農業総合研究所畜産研究るもののすべての有機物でＡＤＦ−Ｃは３年間炭素残存量センターの黒ボク土土壌の１０ｃｍ深に３連で３年間埋設しより大きく，ＡＤＦは難分解性有機物の指標としては過大た．取り出し後風乾し，重量と乾式燃焼法（スミグラフ評価になり不適当であると考えられた．それに対して NC-90A)で求めた炭素含量から混合物中の全炭素量を定ＡＤＬ−Ｃの関係（図１−B）では，相関係数がＡＤＦ−Ｃ量し，対照（士のみ）の全炭素との差し引きから混合物より高く，またプロットはｙ＝ｘ直線上にあり，３年間中に残存している試料由来の炭素量を求めた（土壌環境炭素残存量とＡＤＦ−Ｃはほぼ等量の関係であった．こ分析法編集委員会編1997)．さらに試料４９中の全炭素での結果と一般的にＡＤＬは分解しにくい成分より成って除して残存率を求め，試料の炭素含量を乗ずることにいると考えられていることを併せると，ＡＤＬは様々な有よって乾物あたりの炭素残存量を算出した．機物共通の難分解性有機物の指標となり，その含量で難分解性有機物を評価できると考えられた．３．成分分析易分解性有機物については，ＡＤ可溶有機物がその指 1）ＡＤ可溶有機物，酸性デタージェント繊維（ADF)，標となることが小柳ら（2010）により示されている．こＡＤＬのことと上記の結果を併せると，さまざまな有機物の分デタージェント分析の手法（自給飼料品質評価研究会解特性はデタージェント分析により統一的に評価でき、編2001）で酸性デタージエント繊維（ADF)，ADL，ＡＤその概念は図２のように整理できる．なお，易分解性有可溶有機物を測定した．有機物をlOO倍量の酸性デター機物とＡＤ可溶有機物との回帰式は約200ｍｇ/gＤＭでｘジェント溶液(O5molL-l硫酸lOOOmlに臭化セチルトリ軸と交差している（小柳ら，2007:小柳ら，2010)．これメチルアンモニウム２０９を溶解したもの）で1時間煮沸は,ＡＤ可溶性有機物が200ｍｇ/gＤＭ以下であれば易分解後浦過ｐ洗浄・乾燥・秤量(a)し，さらに７２％硫酸で処性有機物がゼロと評価できることを示している．実際に理し水を加え煮沸後，漉過・洗浄・乾燥・秤量(b)し，灰ＡＤ可溶有機物で易分解性有機物を評価するにあたって化後秤量(c)した．ｃはケイ酸であり，ＡＤＦはａとｃの差，は，ゼロを最小値とした方がわかりやすいので，本稿でＡＤＬはｂとｃの差で求めた.ＡＤ可溶有機物はＡＤＦ以外はＡＤ可溶有機物−２００（ｍg/gＤＭ）を易分解性有機物のの有機物であるので,乾物重'０００(mg/g乾物)より粗灰分指標とした．なお，数値がマイナスとなるものもあるが新潟畜セ研報Ｎｏｌ７(2011）：９−１４ 1 ０小柳・村松・小橋：分解特性からみたバイオマスおよび堆肥の利用方向Ｂ・ＡＤＬ−ＣＡ，ＡＤＦ−Ｃ 400 300 200 鼠』塞ぎ亀 100 ４００︵尋墾仰浬駐余識︶三島通Ｅ噸仲諜牒追糎叶飼︵尋懇拝趨駐余熱︶室ロ靭勘Ｅ噸件諜僻巡腫叶 500 300 200 １００ 4 懲奏 ” ‐Rこ＝０F くり〕０００１００２００３００４００５０００１００２００３００４００ＡＤＬ−Ｃｍｇ/gＤＭ ADF-Cmg/ｇＤＭ ◇牛ふん堆肥■豚･鶏ふん堆肥△その他有機物◇牛ふん堆肥■豚･鶏ふん堆肥△その他有機物図１ADF-C，ADL-Cと３年間炭素残存量の関係無機物謹議簿蕊蕊蕊蕊難織蕊蕊蕊J蕊 §;蕊難戦 I 蛸蕊 i i i ; 識デタージェント分析値 I獅蕊鎧『鱒・・出茎竺 4､ザ , 4 ’ " 1期．､L：滋.鐙･蕗！..．一，｜，。﹀鋪，．⋮︲崎，．尚︲。．”、 5'｡,占部.:碑５，'一? 一軒一撫蝿 .､4,房 ,:,!,ｆｌｒ‐，,-Lqf'F:Ｈ鋤。←．．．，ｊ、︲、︲，︲︲〃灰分ふ︲。・非．畦。眼醍・・・ぜぇ︲、。グ．豚︲・も︲．。概念的分画重い相関関係有機物の分解性顎韮風￨土ほぼ一致騒謹識静易分解性有機物：ＡＤ可溶有機物含量−２００指標（mg/gＤＭ）難分解性有機物：ＡＤＬ含量（mg/gＤＭ）図２有機成分，デタージェント分析値，分解性相互の関係いう我が国の現状を鑑みると，できるだけ飼料利用するこの場合はゼロとする．最大値は800であり，この数値ことが望ましい．堆肥化等の処理後土壌改良資材としての有機物は成分すべてが易分解性有機物であるとした．利用しても，有機物のほとんどを占める易分解性有機物２．各バイオマスの分解特性と利用方向が堆肥化中あるいは施用後に微生物により分解され，わ易分解性有機物の指標としてＡＤ可溶有機物含量，難ずかしか含まれていない難分解性有機物が残るのみなの分解性有機物の指標としてＡＤＬ含量を用い，図３に各で，有機物を有効には利用できない．稲わらや麦かん等バイオマスについて有機物分解特性の特徴を示した．食の農産副産物は食品残さにくらべて易分解性有機物が少品残さやDDGS等は易分解性有機物が多く難分解性有機なく難分解性有機物が多いが，飼料自給率向上の観点か物が少ない．このようなバイオマスは，有機物の分解率らできるだけ飼料利用することが望ましいと考える．林（消化率）が高いほど望ましい飼料利用やメタン発酵利業残さや果樹煎定枝は難分解性有機物が多く易分解性有用に向くと考えられる．特に飼料自給率が極めて低いと機物が少ない．このようなバイオマスは，土壌により多新潟畜セ研報Ｎｏｌ７(2011）：９−１４ 1 １小柳・村松・小橋：分解特性からみたバイオマスおよび堆肥の利用方向三島通Ｅ０００００００００８６４２飼料利用･メタン発酵利用に向く ITiⅢmILi 処Ｑ：堕しＤ米ＤをＤＤ − 回ＡＤ可溶有機物-200(易分解性有機物の指標）■ＡＤＬ（難分解性有機物）００００００００６０８４２三口函へ即Ｅノコ廃菌床図３各バイオマス中ＡＤ可溶有機物−２００(易分解性有機物の指標）とADL(難分解性有機物）くの難分解性有機物を供給できるという観点から土壌改キノコ廃菌床，カリ肥料には農産副産物類がそれぞれ適良資材としての利用や土壌での炭素貯留（二酸化炭素固している．ただし，土壌改良資材としての利用適‘性を含定）に向く．めてこのような農地での利用には，植物病原菌や雑草種子が付着している恐れがあるものや施用により生育阻害３．その他の成分を考慮した各バイオマスの利用方向の恐れがあるものは堆肥化等により植物に対する安全性上記に示した利用方向はあくまでも分解特性からみたを高める必要がある．また水分が多いものは乾燥や堆肥方向であり，実際の利用にあたっては水分や無機成分等化等によりハンドリングを改善する必要がある．の要因も考慮する必要がある．そこで，無作為に抽出し燃焼し燃料として利用する場合は，水分が少なく，肥た各バイオマスついてＡＤ可溶有機物とＡＤＬの他に全窒料成分，灰分，塩素が低いものが適する．これには林業素，リン酸，カリ，粗灰分，塩素を測定し，各成分の含残さや果樹勢定枝が適している．量とこれらの成分をもとに整理した利用適性(案)を表ｌなお，表ｌに示した値はあくまでも分析例であり各成に示した．なお，水分は概ねの区分で示した．分値は個々のバイオマスによりばらつくことと，実際の易分解性有機物と安全性が高いほど適性が高い飼料利利用にあたっては地域での発生量や利用設備等の要因も用には，上記に示したとおり食品残さや一部の農産副産考慮する必要がある．物が適している．易分解性有機物が高く肥料成分（特に窒素）が低いほど適‘性が高いメタン発酵利用には，デン４．各堆肥の分解特性と利用方向プン系の食品残さや生ごみが適している．特に安全性に各堆肥についての有機物分解特性の特徴を図４に示し難がある場合が多い生ごみについては，その高い易分解た．生ごみコンポスト，豚ぷん堆肥(副資材なし)は易分性有機物を生かすためにメタン発酵利用が最適だろう．解性有機物が多く難分解性有機物が少ないという特徴が肥料的利用には有機物分解特性よりも，肥料成分含量ある．生ごみコンポストの易分解性有機物が多いのは原がポイントとなる．窒素肥料には全窒素含量が高いタン料である生ごみ中に多く含まれていること(図３)や堆肥パク質系食品残さやＤＤＧＳが，リン酸肥料にはDDGSや化ではなく乾燥法で製造されている場合が多いことが要新潟畜セ研報Ｎｏｌ７(2011）：９−１４ 1 ２小柳・村松・小橋：分解特性からみたバイオマスおよび堆肥の利用方向表１各バイオマスの成分と利用適性（案）利用適性（案）成分含量（mg/gＤＭ）多多多中多中中多多中中へへへ多多多中多多多多一少一へ一へ少少へ一少少中へ少少少中少少中中少少 △ △ △ ○△ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○○○○ ○ ○ △ △△○○△○○ ○○○○○○○ ○△ ・各日乃・４■巳−４■巳､.t,：データなし ○○○ ● ● l）エタノール発酵残さ（乾燥前） ○ ○○△○△ もみがら果樹勇定枝林業残さ竹林業残さ葉林業残さ枝林業残さ樹皮 ○○○○○○○○○○○△ キノコ廃菌床オガクズ系 ■ キノコ廃菌床コーンコブ系弼羽６旧０００崎２３２７刻皿５６１０１１２１０１麦かん腿弧Ⅳお判刀削皿刃釘闘卯耐幻”お恥判脳刀脇棚鵡刃大豆皮稲わら ①■ １４１１崎ｕｌ３加巧、ｎ％Ⅳ創り川９３，６ｍｍ６スイカ収穫残さ ●●■ ７３２３７刀Ⅱ４４飢幻叫箪４２９型ｎＯｍｌｎｎｎ生ごみ０ DGSl）精白米 ■■ 卯塑Ⅱ塑侶刈糾粥Ⅲ茄乃犯茄型９５腿旧３８２９，， DDGＳトウモロコシ２３６剥妬釘叩６㈹刀師お婚姻駈兜幽酌動狐獅狐峨食品残さ麺類食品残さ米菓など食品残さパン系食品残さ豆腐粕食品残さ酒粕類食品残さビール粕食品残さ醤油粕ハネ出いも穏砺fADL皐種カリ息塩素飼料驚繍醗脆蕊織０１刀０乃７⑲ ８斜６里２お５氾３剥７砧３別７諏８羽５刀乃お５創２測０ Ⅳ７０３旧９旧４犯５旧４４食品残さタンパク系３４ｍ２３２３１２２４３１２１１７３１２１５５５、数水分 ○：適する△：やや適する因としてあげられる．豚ぷん堆肥(副資材なし)についてがその要因であると考えられる．これら難分解性有機物は，モミガラや林業残さなど副資材が使われていないこが多い堆肥は，土壌中に有機物が残存するため土壌改良とや，急速な堆肥化(密閉縦型方式)で製造されている場資材として優れており，また易分解性有機物が極めて少合が多いことが要因としてあげられる．これら易分解性ないので，水田における異常還元（いわゆる「湧き｣）有機物が多い堆肥は，大量に施用しなければならない土のリスクが小さいと考えられる．壌改良資材としての利用よりも，分解しやすいという特キノコ廃菌床堆肥，汚泥堆肥，豚ぷん堆肥（副資材あ徴を考慮した利用が望ましい．具体的には，一時的ではあるが施用により土壌微生物が増殖するので，土壌の生り）は，両グループの中間的な特徴を持つので，易分解性有機物と難分解性有機物両方を考慮した利用が望まし物性の改善や有用微生物の増殖資材としての活用である．い．鶏ふん堆肥は，易分解性有機物は比較的少なく，かさらに土壌の還元消毒等による土壌病害等の抑制（新潟つ難分解性有機物も少ないという特徴をもつ．これは他農総研2009）にも利用できる可能性もある．また豚ぷんの堆肥に比べて有機物としての施用効果は低いというこ堆肥は比較的窒素が多く含まれているので，地力窒素をとを示す．なお，以上に示した利用方向はあくまで分解特'性から底上げする資材としての活用も期待できる．みた方向であり，実際の利用にあたっては無機成分（特パーク堆肥や牛ふん堆肥は難分解性有機物が多く易分に肥料成分）を考慮する必要がある．解性有機物が極めて少ないという特徴がある．パーク堆肥については原料に難分解性有機物が多い樹皮を用いて５．本研究の活用面いること，牛ふん堆肥についてはもみがらや林業残さなどの難分解性有機物が多い有機物が副資材として大量に本稿で示した各バイオマスおよび各堆肥の分解特性か用いられていること，両者については堆積方式で長時間らみた利用方向は，行政や現場における利用法策定のた堆肥化するため易分解性有機物の分解程度が大きいことめの基礎資料としての活用ができると考えている．また，新潟畜セ研報Ｎｏｌ７(2011）：９−１４ 1 ３小柳・村松・小橋：分解特性からみたバイオマスおよび堆肥の利用方向二口四へ四Ｅ０００００００００００５０４０６３２１季霊羅:蕊憲: り肥肥回ＡＤ可溶有機物-200(易分解性有機物の指標）■ＡＤＬ（難分解性有機物）図４各堆肥中ＡＤ可溶有機物(易分解性有機物の指標)とADL(難分解性有機物）本研究で分析した有機物以外にも国内にはさまざまなバ石橋晃．2001．新編動物栄養試験法．ｐｐ､512-513．イオマスが存在し，さまざまな有機質資材が農地におい養賢堂，東京．て利用されており，新たな利用方法も開発されている．自給飼料品質評価研究会編．2001．改訂粗飼料,の品未知のバイオマスや有機質資材がどういった利用に適す質評価ガイドブック．Ｐｐ・'1-12．（社)日本草地畜産るかは，今後データを積み重ねて判断していく必要があ種子協会，東京．るが，有機物（炭素）の特‘性を最大限に利用するための新潟県農業総合研究所．2009．糖蜜を用いた土壌還元消分解特‘性の把握には，本稿で示した指標すなわち酸性デ毒法によるトマト青枯病およびネコブセンチュウのタージェント分析値が広く活用できるのではないかと考防除．えている． h t t p : " w w w , a r i ､ p r e f n i i g a t a j p / n o u r i n s u i / s e i k a O 7 / h u k y u / 1 ２/070112.ｈｔｍｌ西尾道徳．2007．堆肥・有機質肥料の基礎知識．ｐｐ､40‐ ５５．農文協，東京．謝辞農林水産省．1999．平成１１年度食料･農業･農村の動パーク堆肥を提供して頂きました（NPO）日本パーク向に関する年次報告．堆肥協会に感謝申し上げます． http:"wwwma伍gojp/hakusyo/､Cu/hll/html/SB1.3.6.ht‐ ｍ小柳渉，安藤義昭，棚橋寿彦．2007．有機質資材の分解特性とその指標．土肥誌78,407-410．文献小柳渉，棚橋寿彦，村松克久，小橋有里．2010．易分青山正和．1992．間接吸光クロマトグラフィーによる土解性有機物の指標としてのＡＤ可溶有機物の有用性．壌溶液中の無機陰イオンの分析．土肥誌63,597-601．土肥誌81,383-386．土壌環境分析法編集委員会編．1997．土壌環境分析法．志賀一一．1985．施用有機物の分解様式と地力・作物へｐｐ､120-123．博友社，東京．の影響．農林水産省農業研究センター編農耕地に原田靖生．2004．家畜ふん堆肥の腐熟度．畜産環境保全おける有機物施用技術．ｐｐ､8-28．（社)農林水産技術情報協会，東京．対策大事典第２版．ｐｐ､114-120．農文協，東京．新潟畜セ研報Ｎｏｌ７(2011）：９−１４ 1 ４