各種元素収支とエネルギー消費量に基づく農畜産リサイクルシステムの評価

基于各种元素平衡和能源消耗的农畜循环系统评价

• 批准号: 11128227
• 负责人: 片山 新太
• 金额: $ 1.92万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11128227/
• 关键词: NPK; 各種金属元素; 循環; 微量要素; 農場; イオンバランス; 飼料; 肥料

大規模・高集約型畜産業は、高収穫量が得られる反面、多量の家畜ふん尿のために環境への負荷を増大する。これを解決するためには、家畜ふん尿を厩肥として農地還元するリサイクルシステムが試みられている。しかしリサイクルシステムにおける窒素の収支に関する知見は多いが、その他の元素、リン、カリに始まりカルシウム、マグネシウム、さらには微量要素等の各種元素の過不足に関してはデータが少ないのが現状である。また、エネルギー消費量に関しては殆ど評価されていない。そこで、本研究では各種元素の収支およびリサイクルに要するエネルギー量を求め、各種元素およびエネルギーの負荷量を小さくするリサイクルシステムを構築することを目的とした。平成11年度は、各種元素の収支を名古屋大学附属農場を対象に調査・分析した。有畜複合経営を行っている名古屋大学附属農場を対象に、リン酸、カリウムに加えてカルシウムの循環について調べた。推定には、飼料成分表および化学肥料の成分表、さらには食品標準成分表の値を用いた。飼肥料として流入する量と生産物として出荷されているものの量の差を、農場周辺環境への負荷となっている量と推定した。窒素、リン酸、カリの場合と同様にカルシウムの殆どは、農産物としては流出せず、附属農場を中心とする環境中に放出されていることが推定された。附属農場における各種元素の流出経路は、土壌環境からと考えられたので、厩肥連用圃場を対象に交換性陽イオンおよび全金属イオン分析を行った。連用圃場には、無肥料区、化学肥料区、化学肥料に厩肥を40t/ha/y施用する慣行区および厩肥のみを400t/ha/y施用する厩肥区の4つの施肥管理条件を用意した。リン酸は、トルオーグ法により抽出した有効態リン酸を比色法で測定した。交換性陽イオンはショーレンベルガー法で、全金属イオンは硝酸-過塩素酸-フッ化水素酸分解法で用意し、原子吸光法で定量した。年間1haあたりのリン施用量は、慣行区と化肥区を比べると約2.5t余分のリンを施用していることが明らかになった。しかし、慣行区ではこれとほぼ同じ量のリンが土壌中に蓄積されたので、余分に施用された殆どのリンは土壌中にとどまったものと考えられる。しかし大量の厩肥を施用する厩肥区では、系外へ流出したリンがあるものと推定された。一方、カリウムは厩肥施用に伴い、環境負荷量が増加した。各種金属元素として、Na,K,Ca,Mg,Zn,Cu,Mn,Feを測定した。厩肥区で有機物含量が増加したので、Feを基準とし濃度データを正規化した。CaやMgが、化学肥料区や無肥料区では大きく減少していることが示された。厩肥を施用した区では、減少量が小さいかまたは増加した。Zn,Cu,Mnでは、減少する割合が小さく、厩肥を施用した区では増加が見られた。また、堆厩肥施用の際にK/(Ca+Mg)比が高くなりすぎて問題となる場合が知られているが、この値は殆ど変化しなかった。これらの結果は、慣行施用での厩肥施用は硝酸溶脱量を高め環境負荷となっている(昨年までの結果)が、その他の各種元素の循環では環境負荷よりも土壌への微量元素補給となっているものと考えられた。今後、更にCoやMoを測定するとともに、次年度は厩肥リサイクルに関わるエネルギー評価を行う予定である。

规模化、高集约化的畜牧业虽然产量高，但也因大量畜禽粪便而增加了环境负担。为了解决这个问题，人们正在尝试建立一个回收系统，将牲畜粪便作为粪便返回农田。然而，尽管关于回收系统中氮平衡的知识很多，但目前关于磷、钾、钙、镁甚至微量元素等其他元素的过量或缺乏的数据却很少。此外，能源消耗几乎没有得到评估。因此，本研究的目的是确定回收所需的各种元素的平衡和能量的量，并构建减少各种元素和能量负荷的回收系统。 1999年，我们对名古屋大学附属农场的各种元素平衡进行了调查和分析。在实行混合牲畜管理的名古屋大学附属农场，除了磷酸和钾之外，我们还调查了钙的循环。为了进行估算，使用了饲料成分表、化肥成分表和食品标准成分表中的值。将作为饲料肥料流入的量与作为产品运输的量之间的差值估算为对农场周围环境造成负担的量。与氮、磷酸和钾的情况一样，估计大部分钙不是作为农产品释放的，而是释放到环境中的，主要来自附属农场。由于认为附属场各种元素的淋溶途径来自土壤环境，因此在连续使用粪便的场地上进行了交换性阳离子和总金属离子分析。连续田设置四种施肥管理条件：不施肥区、化肥区、常规施肥区（除化肥外还施40 t/ha/年粪肥）和施肥区（只施400 t）。施用了/公顷/年的粪肥。磷酸的测定使用通过Truorg法提取的活性磷酸，通过比色法进行测定。采用Schollenberger法制备可交换阳离子，采用硝酸-高氯酸-氢氟酸分解法制备总金属离子，并采用原子吸收光谱法进行定量。通过比较常规地块和化肥地块，发现每年每公顷施磷量增加了约 2.5 吨。然而，由于传统地块的土壤中积累了几乎相同量的磷，因此认为施用的额外磷大部分保留在土壤中。然而，在施用大量粪肥的粪肥区，据推测一些磷会从系统中泄漏出来。另一方面，钾的环境负担随着粪肥的施用而增加。作为各种金属元素，测定Na、K、Ca、Mg、Zn、Cu、Mn、Fe。由于粪便图中有机物含量增加，因此使用 Fe 作为标准对浓度数据进行归一化。结果表明，化肥小区和非化肥小区Ca、Mg含量显着下降。在施用粪肥的地块中，减少量较小或增加。 Zn、Cu、Mn 下降幅度较小，施肥地块有所增加。此外，已知当施用堆肥时，K/(Ca+Mg)比变得过高，导致问题，但该值几乎没有变化。这些结果表明，常规施用粪肥会增加硝酸浸出量，这是一种环境负担（截至去年的结果），但在循环其他各种元素时，向土壤补充微量元素比补充微量元素更重要。人们认为存在环境负担。未来，我们计划进一步测量Co和Mo，明年我们计划进行与粪便回收相关的能源评估。