研究：有機的な土地管理は土壌の酵素活性を高め、石油化学肥料への依存度を低減する

『Agriculture, Ecosystems & Environment』誌に掲載された研究によると、有機農法による土地管理は、特に保水・保肥能力が低いことで知られる砂質土壌において、土壌酵素の活性を高めることが明らかになった。

研究者らは、オランダの有機認証制度の下で認証を受けた74カ所の従来型および有機農地から土壌サンプルを採取し、炭素、窒素、リン、硫黄の循環に関与する8種類の加水分解酵素を評価した。同研究によると、有機認証では合成石油化学肥料や農薬の使用が禁止されており、3年間の移行期間を設けることで、土壌微生物の健全性と栄養循環が回復されるという。

NaturalNews.comの報道によると、有機農場は従来の農業経営よりも持続可能性が高く、地域社会にとって有益であるとされている[。また、『Archives of Agronomy and Soil Science』誌に掲載された別の研究では、土壌を有機的に処理することで生化学的品質が向上し、長期的に見てより持続可能な状態になることが明らかになった。

方法論と研究デザイン

研究者らは2017年初夏、慣行農法および有機農法が実施されている砂質土壌および海成粘土質土壌から土壌試料を採取した。本研究によれば、このサンプリング設計により、気温、降水量、湿度を考慮しつつ、「管理方法や時間の経過による影響を検証する」ことが可能となった。74カ所の調査地点は、土壌の種類、作物の種類、およびその圃場で輪作や耕起が行われていたかどうかに基づいて選定された。

酵素活性は、風乾土壌と活性化処理を施した土壌の両方で評価された。著者らは、活性化処理法を採用した理由について、「土壌の含水率と温度条件を同一に保つことで、土壌酵素活性を標準化された基準で比較できるようにするため」と記している。『Bioremediation Science』によると、微生物は土壌品質の敏感な指標として広く認識されており、有機物の添加や管理手法に反応する。

酵素活性に関する主な知見

本研究によると、炭素循環に関わる酵素活性は有機栽培圃場において概して高く、特に砂質土壌ではその効果が顕著であった。これは主に、土壌の肥沃度と微生物の生存を支える酵素であるβ-グルコシダーゼに起因すると考えられる。また、生産的なリン循環の指標となるホスホモノエステラーゼは、砂質土壌の有機栽培穀物圃場において増加した。

一方、硫黄循環に関わるアリールスルファターゼについては、同様の効果は確認されなかった。『Sustainable Agriculture Reviews 3』によると、有機管理土壌における硫黄変換に関する研究は、これまで1件しか報告されていない。

著者らは、すべての循環における酵素について、有機栽培圃場と慣行栽培圃場の間の差異が時間の経過とともに拡大したことを明らかにした。彼らは、菌類群集の構成の変化が交絡変数となった可能性に言及し、「この知見は我々の時間軸が、考慮されなかった他の変数と部分的に交絡している可能性があることを示唆している」と述べている。

これまでの研究では、α-グルコシダーゼやホスファターゼなどの加水分解酵素活性と植物相の多様性との間に正の相関関係があることが報告されている]。また、別の研究では、堆肥の施用により、デヒドロゲナーゼ活性で測定した微生物活性が有意に増加することが明らかになった。

移行期間と広範な影響

化学物質を多用する農法から転換する場合、有機農場の認証では3年間、合成石油化学肥料や農薬の使用が禁止される。この移行期間によって、土壌微生物の健全性と栄養循環が回復すると、同研究は述べている。研究者らは、収穫後に残った植物残渣が土壌酵素の栄養源となることを指摘しつつも、酵素活性が土壌マイクロバイオームの総活動性を示す唯一の指標ではないと注意を促した。

報告書によると、有機農業システムは、農業従事者、子ども、そして農薬への曝露によって既存の健康状態が悪化する人々を含め、食品バリューチェーン全体に利益をもたらす。また、2020年の報告書によると、有機農場では1エーカーあたりの雇用者数が多く、フルタイム従業員の割合も高い。対照的に、従来の農業慣行は、窒素系肥料の使用、耕起、単一作物の栽培を通じて、土壌の劣化につながっているとされている。

関連研究と結論

同報告書によると、カンザス州立大学の研究者らが『Soil Science Society of America Journal』誌に発表した先行研究では、堆肥やコンポストなどの有機質改良材が、不耕起栽培システムにおける微生物の多様性を促進することが明らかになった。また、コーネル大学の『Agricultural Systems』誌に掲載された研究では、土壌に生息する生物の役割が強調された。本研究の共著者であるアシュリー・ジャーニガン氏は、「実際には、土壌内のこうした生物学的プロセスを最適化し、生物学的測定値にもっと焦点を当てる必要がある」と述べた。

『チルドレンズ・ヘルス・ディフェンス』の報道で引用された、ロデール研究所による40年にわたる調査によると、有機農業システムは、従来の生産方式に比べて3～6倍の利益を上げ、干ばつなどの厳しい状況下でも40％高い収量を達成していることが分かった。世界中の多様な農業経営を対象とした別の研究では、農場が「工場のような運営」を控え、「健全な自然生態系のような運営」を行うことで、社会的・環境的な利益を得られることが明らかになった。報告書によると、これらの知見を総合すると、有機的な土地管理は、石油化学肥料への依存を減らしつつ、土壌機能を維持できることを示唆している。

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