有機農業における土壌保全と土壌健康管理の実践
米国農務省天然資源保全局（NRCS）は、米国の環境保護活動で重要な役割を果たしています。NRCSが最近発表したテクニカルノート 12は、有機農業での環境保護プログラムの運営に役立つ指針です。この文書は、有機農家が必要とする情報をわかりやすく提供しています。
テクニカルノート 12 は、有機農業生産に関連するすべての情報を提供することを目的としています。有機基準に適合する保全活動に関する詳細なガイダンスを提供し、保全活動がどのように実施されているかを示す実際の例を示します。
今回はテクニカルノート12の土壌について書かれた部分を紹介します。
システム
有機農業分野の先駆者たちは、持続可能な農業が健全な土壌に依存していることを認識していました。土壌の健康を維持するには、生産中に消費された土壌有機物（SOM）と収穫によって除去された栄養素を補充する必要があります。¹ 主要な実践方法には以下が含まれます：
・ 土壌に栄養を与え、土壌から作物に栄養を与える
・すべての堆肥やその他の農場で生成された残渣を土壌に還元する。
・堆肥を作り、使用して土壌の健康と肥沃度を高める。
・輪作と農場経営を多様化する。複数の目的のためにカバークロップを植える。栄養循環を最適化するために、畜産と作物生産を統合する。
NOP（国家有機プログラム）の土壌肥沃度と作物栄養管理の実践基準は、これらの活動に関する基準を提供しています（表2）。水資源と土壌資源を保護するためのNOP § 205.203の基準では、以下のように述べています：
「生産者は、輪作、カバークロップ、植物および動物性材料の施用を通じて作物の栄養素と土壌の肥沃度を管理しなければならない...これは、作物、土壌、または水を植物栄養素、病原体、重金属、または禁止物質の残留物によって汚染することなく、土壌有機物含有量を維持または改善する方法で行わなければならない。」
堆肥と堆肥作り
可溶性肥料が発明される何世紀も前から、農家は土壌の肥沃度を維持するために、家畜の糞尿や作物残渣を畑に還元していました。これらの材料は多くの場合、次の作付け時期まで貯蔵され、分解が進んで散布しやすくなるのを待っていました。20世紀初頭、有機農業運動の創始者たちが堆肥化プロセスを改良しました。彼らは、有機廃棄物を価値ある土壌改良材に変え、糞尿やその他の農場由来の残渣中の作物栄養素を保持・安定化し、病原体、害虫、雑草の種子を死滅させるために堆肥化を推奨しました。
これらの先駆者たちは、完熟堆肥が有益な土壌生物と植物栄養素を含み、土壌有機物（SOM）を構築し、土壌構造の維持を助け、土壌の陽イオン交換能と保水能を高め、生の糞尿よりも溶解性栄養素をより緩やかに放出する（浸出や揮発による損失が少ない）ことを理解していました。その結果、堆肥の製造と使用は有機農業の特徴となりました。
堆肥作りには以下のステップがあります：
栄養豊富な「緑色材料」（糞尿、屠殺廃棄物、食品スクラップ、多汁質植物など）と炭素豊富な「茶色材料」（わら、茎葉、落ち葉、チップ化した枝など）を組み合わせて、多様でバランスの取れた有機物の混合物を作ります。
必要に応じて材料を細かく刻み、混ぜ合わせ、ウィンドロー、静置型堆積、または容器やその他の容器に入れます。
オプションとして、完熟堆肥や健康な表土（全体積の最大10％まで）、バイオダイナミック調剤、堆肥スターター、またはその他の市販の微生物製品を接種材として加え、生物学的プロセスを加速または最適化します。
微生物活動が加速し、混合物の温度が上昇したら、定期的な切り返し（ウィンドローの場合）または強制通気（静置型堆積や容器内システムの場合）により好気的条件を維持します。
温度、水分、場合によっては酸素と二酸化炭素レベルをモニタリングします。最適な温度（54℃から66℃の間）、水分（重量比40-60％）、十分な酸素を維持するために、必要に応じて堆肥化材料を切り返し、水を加えます。
堆肥化の高温段階が終了し、中心部の温度が38℃以下に下がったら、堆積物やウィンドローを数週間から数ヶ月間熟成させます。この期間中に栄養素が安定化し、堆肥には多様な有益生物群集が形成されます。
有機農家は完熟堆肥を以下のような方法で使用します：
野菜の苗やその他の植え付け用株を育てるための培土の材料として。
植え穴や種まき溝に入れる肥料として。
土壌表面から数インチの深さにまいて混ぜ込み、シーズンを通じて緩やかに栄養を放出し、作物の病気を抑制し、有機物を補給し、土壌の生物学的活性を高めるために。
枯渇した土壌を回復させるために、厚く（1-4インチの深さ）散布してA層に混ぜ込むために。
適切に管理された堆肥化プロセスは、有益な土壌改良材を作り出すだけでなく、有害なガス排出や悪臭も最小限に抑えます。効果的な高温段階（約60℃で数日間以上）は、ほとんどの病原体、害虫、寄生虫、雑草の種子を死滅させ、製品をより安全なものにします。しかし、堆肥化には慎重な管理が必要です。不完全な堆肥化や「低温」堆肥化は、人間の食中毒病原体や植物の害虫、病原体、雑草の種子を含む可能性のある、あまり有益でない製品を生み出す可能性があります。
したがって、NOP § 205.203には、動物性および植物性材料の管理に関する以下の基準が含まれています：
生の動物性糞尿は、以下の場合を除いて堆肥化しなければならない：
人間の消費を目的としない作物に使用される土地に施用される場合；
食用部分が土壌表面や土壌粒子と直接接触する製品を収穫する少なくとも120日前に土壌に混合される場合；または
食用部分が土壌表面や土壌粒子と直接接触しない製品を収穫する少なくとも90日前に土壌に混合される場合；
「堆肥化された植物性および動物性材料は、以下のプロセスを通じて生産されなければならない：
初期C:N比を25:1から40:1の間に設定すること；そして
容器内システムまたは静置通気型堆積システムを使用して、3日間55℃から77℃の間の温度を維持すること；または
ウィンドロー堆肥化システムを使用して15日間55℃から77℃の間の温度を維持し、その間に材料を少なくとも5回切り返すこと。
「堆肥化されていない植物性材料は、制限なく圃場に施用することができる。」
一部の有機農家、特に作物と畜産を統合した経営を行っている農家は、自家製の堆肥を農場で生産しています。他の農家は、有機材料審査協会（OMRI）、州農務省、その他の資格のある機関、またはNOP自体によってUSDA認証有機農業に使用可能と認証された製品を持つ施設やベンダーから堆肥を購入しています。ベンダーは、堆肥の原料がNOPで禁止されている物質を含まないこと、および堆肥化プロセスが上記の基準を満たしていることを証明する文書を提供しなければなりません。
農場内の堆肥化プロセスがNOPの基準を満たさず、その混合物に糞尿、その他の動物由来材料、または消費後の食品廃棄物が含まれている場合、その製品は生の糞尿として扱わなければならず、上記の施用から収穫までの待機期間を遵守する必要があります。同様に、農場外から調達した動物由来の改良材で、NOPの堆肥化基準を満たさないものは、生の糞尿として扱わなければなりません。
落ち葉腐葉土や庭の刈り込み屑のような純粋な植物性材料は、NOPで禁止されている物質（芝生用農薬や除草剤など）にさらされていない限り、制限なく圃場に施用できます。有機農家は、新鮮な、熟成した、または低温堆肥化された落ち葉や細かく刻んだ枝を、自治体から低コストまたは無料で入手できることがよくあります。ただし、その製品がNOPで禁止されている物質を含んでいないことを確認し、使用前に有機認証機関に相談する必要があります。
研究によると、堆肥は鶏糞のような濃縮有機栄養源よりもはるかに効果的に土壌の生物学的機能と栄養循環を向上させることができることが示されています。堆肥は、被覆作物や多様な輪作と相乗的に作用して土壌の健康を構築します。同様の有益な相互作用が、糞尿や鶏糞と被覆作物の組み合わせでも観察されています。
堆肥は特に、有機物、生物活性、リン（P）、その他の栄養素が不足している低降水量地域での生産に効果的である可能性があります。例えば、ユタ州では、完熟堆肥の1回の大量施用（1エーカーあたり22トンの乾燥重量）により、土壌有機炭素（SOC）、土壌P（これまで制限要因だった）、および乾地小麦の収量が15年間で2倍になり、その大きな効果は施用後少なくとも26年間持続しました。
しかし、多ければ多いほど良いというわけではないことに注意することが重要です。
堆肥はしばしば高レベルのPを含んでおり、その結果N:P:K比がこれら3つの栄養素の作物による利用パターンと一致しません。したがって、作物の窒素（N）需要を満たすために堆肥を使用すると、最終的に土壌中のPが過剰になる可能性があります。
土壌中にPが最適範囲を超えると、土壌と作物の健康に重要な役割を果たす菌根菌が不活性化し、有機生産システムの土壌健康上の利点が損なわれます。過剰な土壌Pは近隣の地表水を汚染する可能性もあり、農場がNOPの土壌肥沃度実践基準に違反することになります。
堆肥やその他の有機改良材の大量施用は、土壌の健康や作物の収量に悪影響を与える可能性のある追加的な栄養不均衡を引き起こす可能性があります。例えば、おがくずのような炭素対窒素（C:N）比の高い未堆肥化または不適切に堆肥化された改良材は、一時的に土壌Nを固定化する可能性があります。堆肥やその他の有機栄養源の適切な管理に関するより包括的な議論については、「有機農業システムにおける栄養管理」を参照してください。
多様な輪作と作物-家畜の統合
有機農業分野の初期のリーダーたちは、作物と事業の多様性、マメ科植物を含む輪作、そして作物と家畜の統合がもたらす土壌の健康とアグロエコシステムの利点を強調しました。
多くの有機農家は、複雑で戦略的かつ革新的な輪作を開発し、以下の目的を達成しています：
• 土壌被覆と生きた根系を最大化する
• 侵食を最小限に抑える
• 土壌有機物（SOM）と土壌の機能的生物多様性を構築する
• 栄養素と水の利用効率を向上させる
• 雑草と病気の圧力を軽減する
• 製品の多様化を通じて事業の財務安定性を改善する
一部の生産者は、野菜、穀物、または列状作物を放牧や干し草用の飼料作物と交互に栽培したり、収穫後の作物残渣やカバークロップを放牧したりすることで、作物と家畜の経営を統合しています。
NOP規制では、未処理の堆肥の施用と有機食用作物の収穫の間に120日または90日の間隔（それぞれ土壌との直接接触の有無に応じて）を設けることが求められています。これらの規則は、放牧家畜が排泄する糞尿にも適用されます。通常、収穫後の作物残渣、カバークロップ、または輪作の一環としての多年生草地での放牧により、生産者はNOPの基準を満たすことができます。
NOP §§ 205.205および205.2は、有機作物の輪作に関して以下の規制を定めています：
「生産者は、以下の機能を提供する草地、カバークロップ、緑肥作物、および捕捉作物を含むがこれらに限定されない輪作を実施しなければなりません： (a) 土壌有機物含有量を維持または改善する。 (b) 一年生および多年生作物の病害虫管理を行う。 (c) 不足または過剰な植物栄養素を管理する。 (d) 侵食防止を提供する。」
「多年生作物システムでは、輪作の代わりに生物多様性を導入するために、アレイクロッピング、間作、および生垣などの手段を採用します。」
有機農家は、可溶性肥料や合成農薬を使用できる慣行農家よりも、土壌の健康、栄養素、雑草、病害虫、および植物病原体の管理において、健全で多様な輪作に大きく依存しています。その結果、CPS有機管理は、CPS 328保全輪作の一般基準（2種類の異なる作物）よりも高い基準（少なくとも1つのカバークロップを含む3種類以上の異なる作物）を設定しています。輪作におけるカバークロップは、CPS 340カバークロップの基準を満たす必要があります。
カバークロップは有機栽培システムにおいて重要な役割を果たしています。調査によると、有機畑作農家の76パーセントが定期的にカバークロップを使用しているのに対し、慣行畑作農家ではわずか10パーセントにとどまっています。 ミシガン州とオハイオ州の野菜栽培者を対象とした別の調査では、有機農家の92パーセントがカバークロップを植えており、多くの場合、イネ科とマメ科の二種混合やさらに複雑な混合を行っているのに対し、慣行農家では61パーセントがカバークロップを植えており、その多くはライムギ単独で使用していました。
ほとんどの有機生産者は、「有機農業システムにおける栄養管理」で説明されているように、一年生または多年生のマメ科カバークロップを生産作物のN源として使用しています。
研究によると、作物の多様性は有機システムにおける土壌の健康と雑草管理に不可欠であることが示されています。
一般的な有機畑作の輪作パターンは、トウモロコシの後に冬季カバークロップを植え、次に大豆を冬季穀物と二毛作し、穀物収穫前にアルファルファ、クローバー、またはマメ科-イネ科混合を播種するというものです。多年生作物は1〜3年間栽培され、放牧や干し草として利用できます。
この輪作は土壌の健康を改善し、雑草の圧力を軽減しますが、2年間のトウモロコシ-大豆輪作では、他のすべての実践と投入物がNOP規制に準拠していても、土壌の質が悪化し、雑草の圧力が悪化します。
有機生産者が作物の多様性を通じて土壌の健康を構築するために使用するその他の戦略には以下が含まれます：
数年間の一年生作物生産と2年以上のイネ科-マメ科の草地を交互に行い、その間、輪換放牧によって土壌の健康をさらに向上させる（図1）。
間作：栄養要求、根の深さ、または成長習性が異なり、補完的な2種以上の作物を同時に交互の列に植える。
コンパニオンプランティング：間作される種を選択し、作物の害虫の天敵を育むこと、微気候を改善すること（例：部分的な日陰や防風）、または相互に有益な土壌微生物叢を支援することで直接的に助け合う。
リレー植栽：立っている生産作物の間にカバークロップを植える（図2）。カバークロップと植付日は、生産作物と過度に競合せずにカバークロップが確立できるよう、現場固有の条件に合わせて選択される。
保全耕起
一年生野菜、穀物、および列作物の有機生産では、一般的に植付けを容易にし雑草を管理するために、ある程度の耕起が使用されます。農家や研究者は、土壌構造と健康への関連する損傷を最小限に抑えるための戦略を継続的に開発しています。保全耕起の研究は当初、鋼鉄を除草剤に置き換えた不耕起システムに焦点を当てていましたが、1970年代末までにコーンベルトのほとんどの有機農家は、モールドボードプラウからチゼル、浅耕、またはリッジ耕起に切り替えていました。これらの実践は、毎年の深耕よりも土壌生物への損傷が少なくなります。
NOP § 205.203は、認証を受けた有機栽培者に注意深く耕起することを要求しています：
「生産者は、土壌の物理的、化学的、生物学的状態を維持または改善し、土壌侵食を最小限に抑える耕起および栽培の実践を選択し、実施しなければなりません。」
有機生産者は、これらのNOP基準を満たすためにいくつかの戦略を使用しています：
高速ディスク、ロータリーハロー、垂直耕起機など、浅く、低強度で、非反転の耕起用に設計された現代的な工具。
軽量ディスクハローやより低速のPTO（パワーテイクオフ）で操作するロータリーティラーなど、耕起の深さと強度を減らすように調整された従来の工具。
圃場面積の一部のみを撹乱するストリップ耕、ゾーン耕、またはリッジ耕。
ローテーション不耕起、ここではカバークロップをローラークリンパーで押し倒して商品作物を不耕起播種し、その後、必要に応じて浅い耕起を行って次のカバークロップまたは商品作物を播種します。
耕作の必要性を減らす統合的な生態学的雑草管理戦略。
精密な工具と光学ガイダンス技術を用いたタイムリーで浅い耕作により、最小限の土壌撹乱で雑草制御を最大化します。
連続的な不耕起が有機的な一年生作物システムに実用的でない可能性がありますが、最新のUSDA農業センサスに参加した有機および慣行生産者の同様の割合（約39パーセント）が、何らかの形の保全耕起を使用していると報告しています。
浅い（6インチ未満）非反転耕起の下にある耕地土壌は、従来の深い（8〜10インチ）モールドボードプラウイングの後にディスク耕を行う耕起の下にある土壌と比較して、ほぼ2倍の土壌真菌および細菌バイオマスを支持することが分かっています。連続的な不耕起は微生物バイオマスをはるかに少ない程度でしか増強しませんでした。
これらの発見は、カバークロップ、多様な輪作、および有機土壌改良剤を伴う低強度の非反転耕起の適切な使用が、最適な土壌健康と両立可能であることを示しています。
詳細については、NRCS（自然資源保全局）のガイドブック「有機農業システムにおける耕起ツールと実践：有機耕地で土壌健康を構築するための土壌撹乱の制限」を参照してください。
合成物質の不使用
NOP § 205.105は、有機作物および畜産物生産において、ほとんどの合成肥料および作物保護化学物質の使用を除外しています：
「『有機』として販売またはラベル付けされるためには、製品は.有機作物生産に使用が許可された合成物質の国家リスト］に規定されている場合を除き、合成物質および成分を使用せずに、また［国家リスト］で禁止されている非合成物質を使用せずに生産されなければなりません。」
許可された合成物質の国家リストには、これらの物質が使用できる時期に関する制限と基準が含まれています。例として、病害虫防除のための元素硫黄、過酸化水素、および特定の銅化合物（土壌中の過剰な銅の蓄積を引き起こさない割合で）、そして文書化された土壌または作物の欠乏に対する微量栄養素が挙げられます。全国有機基準審議会は定期的に国家リストを見直し、安全で効果的な天然の代替品が利用可能になったため、特定の合成物質が有機生産にもはや必要ないかどうかを判断します。例えば、火傷病防除のためのストレプトマイシン抗生物質は、効果的な生物防除剤が利用可能になったときに国家リストから削除されました。
国家リストには、毒性のために有機生産で禁止されている天然物質の短いリストも含まれています。これらには、糞尿燃焼からの灰、ヒ素、鉛塩、硫酸ニコチン、ロテノン、およびストリキニーネが含まれます。
有機農業の歴史を通じて、実践者たちは、土壌生命と健康、また花粉媒介者、天敵、野生生物、農家、農場労働者、消費者への潜在的な害の懸念から、合成肥料、農薬、除草剤、殺菌剤、およびその他の投入物を避けてきました。農薬が有益な昆虫、野生生物、水生生態系、および人間の健康に影響を与えることは長く知られていました。
最近の発見は、それらの土壌生命への影響を文書化し始めています。400の研究のレビューは、すべての種類の作物保護化学物質がミミズ、微小節足動物、およびその他の土壌無脊椎動物に害を与える可能性があることを示しました。有機的に管理された土壌は、農薬を使用する従来の管理下の土壌よりも高いミミズの個体数とバイオマスを持っています。
農薬や除草剤は、耕起よりもしばしば大きな程度で、耕地土壌の細菌、真菌、および線虫群集を変化させることが分かっています。グリホサートやその他の農薬の通常の使用率でも、菌根菌やその他の有益な微生物の活動を減少させる可能性があります。 対照的に、有機ニンジンやレタスは、合成投入物にさらされていない土壌がより病気抑制的な微生物叢を支持するため、病気が少なくなります。
中程度から高程度の可溶性窒素-リン-カリウム（NPK）肥料もまた、土壌微生物叢の機能を撹乱し、作物および残渣バイオマスの増加にもかかわらず、土壌有機物（SOM）および土壌有機態窒素の貯蔵量の減少をもたらすようです。グローバルなメタ分析により、可溶性肥料の代わりに有機栄養源を使用することで、総土壌微生物バイオマスを2倍にし、徐々にSOMレベルを構築できることが確認されています。
これらの発見は、ほとんどの合成肥料および作物保護化学物質の使用を除外する有機システムが、以下の土壌関連の利点を蓄積できることを示唆しています：
・より健康的で完全な土壌生命のコミュニティ
・ 栄養循環と作物栄養の向上、および肥料の必要性の低減。
・ より病気抑制的な土壌と病気に強い作物。
・より高いSOM
栄養、病害虫、雑草、および病気の管理のための有機的実践とNOP基準については、この技術ノートの「有機農業システムにおける栄養管理」および「有機農業システムにおける雑草、病害虫、および病気の管理」のセクションでより詳細に議論されています。
今回はここまでです。
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