米は土で作り、麦は肥料で作る。水稲栽培における土つくりの重要性を端的に表現した言葉です。無施肥で水稲を栽培しても、土壌と灌漑水から供給される養分のみで、水稲は想像以上によく生育することができます（農業共済新聞）。
戦後、化学肥料の多投を前提とした水稲栽培理論が脈々と築き上げられてきました。生産現場では相変わらず土つくりの重要性が認識されてきたものの、アカデミアでは化学肥料の絶大な効果の前に土つくりが蔑（ないがし）ろにされ、研究対象して大きく脚光を浴びることはありませんでした。ところが、社会情勢や自然環境が劇的に変動する昨今、食料システムにおける化学肥料への依存から有機肥料への大転換が迫られています（特別講演「土壌肥料学会中部支部会」）。
有機肥料の養分は土壌微生物による分解を経て作物へ供給されるため、土壌微生物をはじめとする土の機能をよく理解しなければ、新たな水稲栽培理論を構築することがでない状況です。まさに「土つくりを科学する」ことの重要性が認識され始めていると言えます。
また、激動の時代に象牙の塔へ閉じ籠っていては、現実と研究がこれまで以上に乖離し、研究成果が生産現場に適用されないという二の舞を繰り返すだけになる可能性があります。生産現場で直接的な調査・研究活動を展開することで、現場の課題を現場で解決し現場に適用させることが可能になるはずです。
そうした信念のもと、私たちは京都府与謝野町の生産者水田（880ha）を対象に可給態窒素の空間分布を調査しました。可給態窒素とは土壌が潜在的に供給しうる窒素を定量化したものです。灌漑水によりカリウム（灌漑水と一緒に圃場内へ流入）とリン酸（湛水により土壌から溶出）が供給される水田においては、窒素を供給する潜在能力が狭義の地力を示していると言えます。可給態窒素は、化学肥料にしろ有機肥料にしろ、水稲栽培の肥料設計には必須情報であり、「土つくりを科学する」ための基礎情報になります。
調査の結果、立地や地形によって可給態窒素の値が類似することに加えて、可給態窒素の変動に強く影響する土壌管理要因が明らかになりました。これは、施肥量や施肥法が地域一律で設計されてきた従来の方法（例：与謝野町全体で一つの施肥設計）では不十分で、地域内でも立地や地形を考慮した局地的な施肥設計が必要であることや、さらには適切な土壌管理技術で地力を増進できる可能性を示した重要な成果だと言えます。本成果は2024年11月13日にSustainability誌にて掲載されました。
“Rice is grown with soil, wheat is grown with fertilizer.” This saying succinctly expresses the importance of soil fertility in rice cultivation. Even without fertilizer application, rice can grow surprisingly well using only nutrients supplied from the soil and irrigation water.
After World War II, rice cultivation theory was built on the premise of heavy chemical fertilizer application. While the importance of soil fertility continued to be recognized in farming practice, academia largely neglected it in favor of the overwhelming effects of chemical fertilizers, and it rarely received significant research attention. However, with dramatic changes in social conditions and the natural environment in recent years, food systems are being forced to transition from chemical fertilizer dependence to organic fertilizers.
Since organic fertilizer nutrients are supplied to crops through decomposition by soil microorganisms, it’s impossible to establish new rice cultivation theories without a good understanding of soil functions, including soil microbes. We can say that the importance of “scientifically studying soil fertility” is beginning to be recognized.
Furthermore, remaining isolated in ivory towers during these turbulent times risks widening the gap between reality and research, potentially repeating past failures where research results weren’t applicable to actual farming. By conducting direct research and investigation on-farmer, it should be possible to solve practical problems on-site and apply solutions directly where needed.
With this conviction, we surveyed the spatial distribution of available nitrogen in producer rice fields (880 ha) in Yosano Town, Kyoto Prefecture. Available nitrogen quantifies the soil’s potential nitrogen supply capacity. In paddy fields where potassium (flowing in with irrigation water) and phosphoric acid (released from soil during flooding) are supplied through irrigation, the potential ability to supply nitrogen represents soil fertility in a narrow sense. Available nitrogen is essential information for fertilizer design in rice cultivation, whether using chemical or organic fertilizers, and serves as fundamental data for “scientific soil building.”
The survey revealed that available nitrogen values are similar based on location and topography, and identified soil management factors that strongly influence available nitrogen variation. This important finding suggests that conventional methods using uniform fertilization designs for entire regions (e.g., one fertilization design for all of Yosano Town) are insufficient, and that localized fertilization designs considering location and topography within regions are necessary. It also indicates the possibility of improving soil fertility through appropriate soil management techniques. These findings were published in the journal Sustainability on November 13, 2024.
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