温帯の有機農業における十年の低耕起、堆肥およびマルチ施用後の土壌有機炭素貯留

足元の土が重要な理由

土壌は静かに世界中の植物と大気を合わせた量よりも多くの炭素を抱えています。その炭素は作物の生育を助け、水を蓄え、気候を温める二酸化炭素を大気から遠ざける役割を果たします。本研究は、意味深い問いを一つ投げかけます。耕起の減少、定期的な堆肥投入、植物マルチといった「再生型」有機農法を十年間続けた後、どのくらいの追加炭素が実際に農地の土壌に固定され、どの深さまで達しているのか？

農場は隠れた炭素銀行

研究者たちは1980年代後半から厳格な有機規則に従っているドイツ中部の有機農場で作業しました。彼らは従来の鋤耕と、再生型としてよく推奨される一連の実践――低耕起（浅めで土を反転させない耕うん）、高品質の庭園廃棄物堆肥の反復投入、ジャガイモ畝に敷かれた刻み被覆作物の時折のマルチ――を比較しました。ほぼ同一の二つの長期圃場試験で、作物収量を追跡し、堆肥とマルチが加える炭素と窒素を測定し、作物自身が残渣、根、根の分泌物を通じて土壌に戻す炭素量を推定しました。十年後、彼らはどこに炭素が蓄積したかを調べるために一メートルまで土壌を採取しました。

炭素が土に入って動く仕組み

チームは、土壌に入る炭素の大部分がトラックで運ばれた堆肥やマルチから来たのではなく、圃場で育った植物から来ていることを発見しました。十年の間に、作物や被覆作物の純植物生産――穀粒、わら、根、根分泌物――に含まれる炭素が新しい土壌炭素の主要な供給源でした。堆肥とマルチは追加の炭素と窒素を与えましたが、その役割は主に間接的でした：土壌の肥沃度と構造を改善することで植物の成長を支え、結果として植物由来の炭素供給を増やす、というものです。気候政策に現実的な評価を与えるため、著者らは追加された有機物が原理的に農場の境界内で生産可能かどうかも検討し、家畜糞を「閉じた」養分循環のベンチマークとして用いました。

地表で効果が出たもの

最も明確な増加は土壌の上層30センチで見られました。低耕起は単独でも鋤耕と比べて土壌有機炭素量を高め、総収量を下げることはありませんでした。定期的な堆肥も同様のプラス効果を示しました。低耕起と堆肥を組み合わせると、表層の炭素貯留が最も大きくなり、堆肥やマルチのない鋤耕区画と比べて（深さ1メートルまで）総炭素量が約16％高くなりました。土壌の炭素と窒素含有量はともに増加し、より健康で肥沃な土壌を反映していました。驚くべきことに、マルチは比較的大きな炭素を供給したにもかかわらず、土壌炭素量を測定上有意に増やさず、場合によってはやや負の影響を与えるように見えました。これはマルチの豆科中心で窒素に富む組成が分解を速め、炭素を大気へ戻しやすかったためと考えられます。

深部では変化がなかったもの

30センチより下では話が異なりました。十年にわたる異なる耕作と施肥の管理にもかかわらず、深層では処理間に統計的に明確な差は見られませんでした。より高い総炭素投入がサブソイルの炭素をわずかに高めた兆候はありましたが、主な変化は表層に留まりました。これは気候に関して重要です：深い土はより頻繁に撹乱されず、炭素をより長く保持する傾向があり、真に長期的な貯留には重要だからです。結果は、ここで行われたように堆肥を加え耕起を減らすだけでは、深い「炭素の金庫」を満たすには不十分であり、深根作物、混合した多様な被覆作物、あるいは意図的に炭素を鋤深より深く移す実践といった追加の戦略が必要であろうことを示唆しています。

今後の農業への示唆

日常的な観点から、この研究は再生型有機手法が上層土をより豊かで肥沃にし、作物の根や土壌生物が最も活発な場所で炭素と窒素を高められることを示しています。低耕起と堆肥の組み合わせは表土の健全性を築くのに特に有効です。しかし、これらの手法だけでは、特に農場外から持ち込まれた有機物に大きく依存する場合、深部での大規模で長期的な気候効果をもたらす可能性は低いでしょう。農場をより信頼できる自給自足的な炭素銀行に変えるには、穏やかな土壌管理とともに深根性の作物や被覆作物を組み合わせ、水利用と収量のバランスを取りつつ気候変動下で運用することが必要です。

引用: Niether, W., Leisch-Waskönig, S., Finckh, M.R. et al. Soil organic carbon stocks after ten years of reduced tillage, compost and mulch application in temperate organic agriculture. Sci Rep 16, 8260 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42050-9

キーワード: 土壌有機炭素, 再生型農業, 低耕起, 堆肥とマルチ, 有機農業