窒素飢餓現象とは
窒素飢餓現象（ちっそきがげんしょう）とは、土壌中の微生物が有機物を分解する際に、作物が利用できる無機態窒素を取り込み、一時的に作物への窒素供給が不足する現象です。
稲わら、麦わら、未熟な木質系資材、作物残さなどを土壌へ施用した際に、原料の性質や施用条件によって発生する場合があります。
窒素は作物の葉や茎の生育に必要な養分です。窒素供給が不足すると、葉色の低下や生育停滞などが生じ、程度によっては収量や品質にも影響します。
ただし、窒素飢餓現象と窒素欠乏は同じ意味ではありません。
窒素飢餓現象は、微生物による窒素の取り込みが関係する現象です。一方、窒素欠乏は、作物が必要とする窒素を十分に得られていない状態を指します。
窒素飢餓現象が発生する仕組み
土壌中では、細菌や糸状菌などの微生物が有機物を分解しています。
微生物は有機物に含まれる炭素をエネルギー源などとして利用するとともに、増殖に必要な窒素を取り込みます。
有機物から得られる窒素が不足すると、微生物が土壌中のアンモニウム態窒素や硝酸態窒素などを取り込む場合があります。
この働きは窒素の有機化（窒素の固定化・immobilization）と呼ばれます。
土壌中で窒素の有機化が無機化を上回り、作物が利用できる無機態窒素が不足すると、窒素飢餓現象が生じることがあります。
なお、ここでいう「固定化」は、マメ科植物の根粒菌などが大気中の窒素を利用可能な形に変える「窒素固定」とは異なります。
窒素の有機化と無機化の違い
土壌中では、微生物による窒素の有機化と無機化が同時に進んでいます。
窒素の有機化
微生物が無機態窒素を取り込み、菌体などの有機態窒素へ変える働きです。
この反応が活発になると、作物が利用できる無機態窒素が一時的に減少する場合があります。
窒素の無機化
有機物や微生物の遺体などに含まれる有機態窒素が分解され、アンモニウム態窒素などの無機態窒素へ変化する働きです。
有機化された窒素も、その後の微生物の死滅や分解などを経て再び無機化される場合があります。
したがって、窒素飢餓現象では、窒素が必ず土壌の外へ失われているわけではありません。
ただし、無機化によって窒素が再び供給される時期や量は、資材や土壌条件によって異なります。
窒素飢餓現象が発生しやすい条件
窒素飢餓の発生には、有機物の種類、分解性、施用量、土壌中の窒素量などが関係します。
炭素率（C/N比）が高い有機物の施用
炭素率（C/N比）は、有機物中の炭素量を窒素量で割った比率です。
炭素率が高い有機物では、微生物が利用できる窒素が炭素に対して少ないため、分解過程で土壌中の無機態窒素が取り込まれる場合があります。
ただし、C/N比が20以上、30以上などの数値だけで、窒素飢餓の発生を断定することはできません。
分解されやすい有機物の多量施用
有機物の分解速度は、炭素率だけでなく、糖類、セルロース、リグニンなどの成分にも影響されます。
分解されやすい有機物を多量にすき込むと、微生物の増殖に伴って窒素の取り込みが増える場合があります。
一方、木質系資材には難分解性の成分が多く、炭素率が高くても急激な分解が起こりにくいものがあります。
作付け直前の有機物施用
有機物をすき込んで間もない時期に作付けすると、微生物による窒素の取り込みと、作物の窒素要求が重なる場合があります。
特に、初期生育で窒素を必要とする作物では、生育への影響に注意します。
すき込みから作付けまでの適切な期間は、原料の種類、分解の進行、地温、水分などによって変わります。
堆肥・バーク堆肥と窒素飢餓の関係
堆肥は、原料や腐熟状態によって土壌中での分解性が異なります。
未熟な堆肥や、分解されやすい有機物が多く残った資材を施用すると、窒素飢餓が発生する場合があります。
一方、適切に堆肥化された製品では、分解されやすい有機物が減少し、窒素の急激な取り込みが起こりにくくなる場合があります。
バーク堆肥は必ず窒素飢餓を起こすのか
バーク堆肥は樹皮を主原料とした堆肥で、難分解性の有機物を比較的多く含みます。
農研機構の「有機質資材の施用効果データベース」では、バーク堆肥は易分解性有機物がそれほど多くないため、窒素飢餓の懸念は比較的小さいと説明されています。
ただし、バーク堆肥であればすべて安全という意味ではありません。原料の配合、腐熟状態、施用量などによって影響は異なります。
未堆肥化の樹皮やオガクズと、適切に堆肥化された製品は区別して評価します。
緑肥や作物残さのすき込みによる影響
緑肥や作物残さをすき込む場合にも、窒素飢餓が問題になることがあります。
植物体は生育段階によって炭素率や繊維質の割合が変わります。
一般に、成熟が進んで茎が硬くなった植物体では、若い植物体より分解が遅くなったり、窒素の有機化が大きくなったりする場合があります。
ただし、緑肥の種類だけで窒素供給量を判断することはできません。
すき込み時の生育量、炭素率、窒素含量、後作の作付け時期などを確認します。
水田では、稲わらの分解に伴う有機酸の生成や土壌の強還元化なども生育障害の原因になります。
稲わらをすき込んだ後の生育不良を、すべて窒素飢餓と判断しないよう注意します。
窒素飢餓現象で見られる症状
窒素飢餓によって作物への窒素供給が不足すると、一般的な窒素欠乏に似た症状が現れる場合があります。
- 葉色の低下：葉の緑色が薄くなり、黄化することがあります。窒素は植物体内を移動しやすいため、古い葉から症状が現れる場合があります。
- 生育の停滞：葉や茎の伸長が鈍くなり、株全体が小さくなることがあります。
- 収量・品質への影響：窒素不足が続くと、作物の種類や生育段階によって収量や品質が低下する場合があります。
ただし、これらの症状は窒素飢餓に特有のものではありません。
施肥不足、根傷み、過湿、低温、塩類障害などでも似た症状が現れます。
葉色や生育の変化だけで窒素飢餓と診断することはできません。
窒素飢餓と他の窒素不足を見分ける方法
窒素飢餓が疑われる場合は、作物の症状だけでなく、土壌や施用資材の履歴を確認します。
- 有機物の施用履歴：稲わら、緑肥、オガクズ、未熟堆肥などを、いつ、どの程度施用したか確認します。
- 土壌中の無機態窒素：硝酸態窒素やアンモニウム態窒素の分析値を確認します。測定時期や採土位置も記録します。
- 施肥履歴：基肥・追肥の種類、量、施用時期を確認します。
- 根の状態：根の褐変、腐敗、根量の減少などがないか観察します。
- 土壌環境：過湿、乾燥、地温、pH、ECなどを確認します。
- 症状の分布：資材を施用した場所と未施用の場所で、生育差があるか確認します。
土壌中の無機態窒素が少なくても、その原因が微生物による有機化とは限りません。
作物による吸収、施肥不足、溶脱などによっても無機態窒素は減少します。
必要に応じて、施用資材の分析や対照区との比較、土壌の培養試験などで原因を絞り込みます。
窒素飢餓現象の予防方法
原料と腐熟度を確認する
堆肥や木質系資材を利用する際は、原料、炭素率、腐熟状態などを確認します。
未熟な資材を多量に使用する場合は、土壌中での分解や窒素の取り込みに注意します。
すき込み時期を調整する
緑肥や作物残さは、分解が進む期間を考慮してすき込みます。
後作までの期間が短い場合には、原料の分解性や窒素含量を確認し、栽培計画に反映します。
ただし、すべての資材に共通する安全な待機期間はありません。
土壌診断に基づいて施肥する
土壌中の無機態窒素や施肥履歴を確認し、作物の必要量に応じて施肥します。
窒素飢餓が懸念される場合でも、あらかじめ窒素肥料を多量に追加すればよいわけではありません。
特に施設栽培では、前作までに残存した窒素や塩類の蓄積も考慮します。
窒素飢餓が疑われる場合の対処方法
作物に窒素欠乏症状が見られた場合、まず原因を調べます。
有機物の施用履歴があり、土壌の無機態窒素が不足しているなど、窒素飢餓を疑う根拠がそろった場合には、作物の生育段階に応じた窒素補給を検討します。
ただし、施用する肥料の種類、量、時期は、作物、土壌分析値、施肥履歴などによって変わります。
根傷みや塩類障害が原因の場合には、窒素肥料を追加しても改善しないことがあり、状況を悪化させる可能性もあります。
また、窒素の有機化が一時的なものであっても、後から必ず作物の要求時期に合わせて無機化するとは限りません。
窒素飢餓が疑われるという理由だけで、尿素や石灰窒素などの施用を一律に推奨することはできません。
施設園芸で注意すること
施設園芸では、緑肥のすき込み、堆肥の連用、作物残さの土壌還元などに伴い、窒素の供給と取り込みのバランスが変化する場合があります。
特に、緑肥を大量にすき込んでから短期間で定植する場合は、初期生育への影響に注意します。
一方、施設土壌では硝酸態窒素が多く残存している場合もあります。
そのため、有機物を施用したという理由だけで窒素肥料を増やすと、窒素過剰やEC上昇につながる可能性があります。
土壌の硝酸態窒素などを確認し、作物の生育状況と合わせて判断します。
ECは塩類濃度を把握する指標ですが、ECだけで窒素の量を特定することはできません。
窒素飢餓現象について誤解されやすいこと
- 窒素飢餓と窒素欠乏は同じ：窒素飢餓は微生物による窒素の取り込みが関係する現象です。窒素欠乏には施肥不足や根の吸収障害など、ほかの原因もあります。
- C/N比が高ければ必ず発生する：有機物の分解性や施用量、土壌中の窒素量などで発生の可能性は変わります。C/N比だけでは判断できません。
- バーク堆肥は窒素を奪うので使用しない方がよい：適切に堆肥化されたバーク堆肥は、急激に分解される有機物が比較的少ない場合があります。製品の品質と使用条件を確認します。
- 窒素肥料を追加すれば必ず解決する：窒素不足の原因が根傷みや過湿、塩類障害などにある場合は、窒素を追加しても改善しないことがあります。
- 窒素飢餓で取り込まれた窒素は消滅する：微生物に取り込まれた窒素は有機態窒素として存在し、その後の分解によって無機化される場合があります。
- 葉が黄色ければ窒素飢餓である：葉の黄化は複数の原因で起こります。症状、根の状態、土壌分析、施用履歴を合わせて診断します。
窒素飢餓現象の参考動画
窒素飢餓現象を理解するには、有機物の分解や堆肥化の工程を知ることも参考になります。
堆肥ができるまで -家畜ふん堆肥-
公開元：公益財団法人東京都農林水産振興財団
動画について：
この動画は堆肥化の工程を理解するための補助資料です。窒素飢餓現象の発生や診断方法を直接解説するものではありません。農材ドットコムが制作・管理している動画ではなく、公開状況やURLは公開元の都合で変更される場合があります。
関連する資材分類・農業用語
参考資料
- 農研機構「有機質資材の施用効果データベース（バーク堆肥）」
- 農研機構「有機質資材の施用効果データベース・指標の説明」
- 高知県「こうち農業ネット・3-2. 土づくりの基本」（窒素飢餓の説明）
- 環境省「硝酸性窒素及び亜硝酸性窒素に係る土壌管理指針について」（窒素の無機化・有機化）
- 農業いばらき「有機物の分解速度と養分供給量」（元茨城県農業総合センター園芸研究所長による解説）
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