肥料は穀物生産の基盤ですが、従来の化学肥料の大量使用は、資源の無駄につながるだけでなく、土壌の質の低下や環境汚染を引き起こし、現代農業におけるグリーンで安全、無公害な開発という概念の実現に深刻な影響を与えます。天然有機物であるフミン酸は、独特の物理的および化学的特性と生物学的活性を持ち、高い商業的価値と良好な開発見通しを持っています。フミン酸を他の肥料と組み合わせて使用することで、コストを削減し、経済的利益を向上させるだけでなく、肥料の効果を高め、作物の生育を促進し、土壌特性と生態環境を改善することができます。

化学肥料は穀物の食料であり、現代農業における重要な生産手段です。化学肥料は、植え付けの過程における炭素排出量の最大の原因であり、投入リンクにおける総炭素排出量の約60％を占めています。フミン酸は、土壌の物理的および化学的特性の改善、作物の生育と発達の促進、作物による栄養素の吸収と利用の促進、作物のストレス耐性と収量の向上、作物の品質の向上、省エネと排出削減などの効果があり、農業生産や環境保護などの重要な分野で広く使用されています。

1. フミン酸による肥料からの栄養素の保持と放出

   従来の化学肥料は栄養素を急速に放出します。肥料中のほとんどの栄養素は、浸出、揮発、固定を起こしやすく、利用効率が低く、環境汚染を引き起こします。フミン酸の分子構造には、ヒドロキシル基やフェノール性ヒドロキシル基などの豊富な官能基が含まれています。これらは尿素中のアミド基と反応してフミン酸-尿素複合体を形成することができます。この複合体は高い安定性を示し、尿素の分解を抑制し、窒素利用効率を向上させ、尿素の徐放性と持続性を実現します。

   フミン酸は特別な有機コロイド物質です。酸化アルミニウムや酸化鉄などの物質の表面に保護膜を形成し、鉄やアルミニウムの水酸化物によるリンの吸着を遅らせ、リンの利用可能性を高めるのに役立ちます。

   フミン酸中の酸性官能基はカリウムイオンを吸着し保持し、土壌カリウムの損失を防ぎ、粘土鉱物によるカリウムの固定を減らすことができます。さらに、フミン酸は優れたキレート能力を持っています。肥料中のカチオン（カルシウム、マンガン、亜鉛イオンなど）と結合してキレートを形成します。これにより、肥料栄養素の損失と浸出が減少し、栄養素の放出速度が遅くなり、植物に徐々に供給され、栄養素利用効率が向上します。

2. フミン酸による肥料栄養素の変換と利用

   豊富な酸性官能基と高い陽イオン交換容量（CEC）により、フミン酸は土壌改良剤として機能し、土壌の物理化学的特性を改善し、土壌の栄養イオン保持能力を高めることができます。NPK栄養素との結合、リン酸との競合、カリウムの吸着を通じて、肥料中の栄養素を保持し、動員します。これにより、肥料の効果と徐放性が向上し、肥料利用効率が向上します。

3. フミン酸による土壌微生物活性の調節

   フミン酸は、土壌微生物に豊富な炭素源を提供する有機高分子です。土壌微生物の栄養には、主に炭素（C）、酸素（O）、窒素（N）、および必須のミネラル栄養素が含まれます。フミン酸は、吸着、錯化、キレート化、イオン交換、酸化還元反応の機能により、固定された栄養素を利用可能な形に変換し、これまで利用できなかった土壌栄養素の利用可能性を高めることができます。このプロセスは、土壌微生物に十分な栄養を供給します。

   トウガラシ作物の根圏土壌微生物の豊富さと多様性に対するフミン酸肥料の効果を調査するために、圃場試験を実施しました。その結果、フミン酸は土壌を活性化し、微生物の豊富さと多様性を高め、土壌微生物群集構造を最適化することが示されました。処理の中で、6％フミン酸複合肥料の施用が最適な効果をもたらしました。

   

4. 無機肥料とのフミン酸の併用

   フミン酸は、肥料効率を高めるための最適なグリーン相乗剤として機能します。フミン酸を肥料の減量（10％〜30％削減）と併用すると、土壌の質が改善され、作物の収量と品質が向上し、単一栄養素肥料と複合肥料の両方に普遍的な有効性が示されます。このアプローチは、肥料の効果を大幅に高めると同時に、栄養素の損失と固定を減らし、土壌の物理化学的特性を改善します。

   窒素肥料への影響

   窒素肥料とフミン酸の組み合わせは、徐放性窒素肥料を形成し、植物によるアンモニアの吸収を促進し、窒素肥料の損失とそれに伴うアンモニア汚染を減らし、硝化を抑制し、それによって窒素肥料の利用率を高めることができます。

   リン肥料への影響

   フミン酸の活性酸素含有官能基は、リン肥料と効果的に結合してフミン酸-リン酸複合体を形成し、一部の水溶性リンを可給態リンに変換します。一方では、これは土壌中のリンの固定を減らし、リン肥料の季節的な利用率を大幅に向上させることができます。他方では、フミン酸は土壌に固定されているリンを活性化し、土壌のリン供給能力を高めます。

   カリウム肥料への影響

   フミン酸は水酸化カリウムと反応して、新しいタイプのカリウムフミン酸肥料を形成し、Kと結合して作物の吸収を促進し、肥料効果を長く持続させます。フミン酸と窒素、リン、カリウムの複合反応によりフミン酸複合肥料が生成されることは、複数の栄養素の「複合効果」に繋がり、窒素、リン、カリウムの利用効率を向上させ、作物のストレス耐性を高め、作物の生育を促進し、それによって作物の収量を増加させます。

5. 有機肥料へのフミン酸の応用

   有機肥料へのフミン酸の応用は、単にキャリアまたはフィラーとして使用するのではなく、家畜や家禽などの有機物の分解と発酵にフミン酸が関与し、発酵材料中の炭素-アンモニア比を調整し、発酵プロセスを理想的な状態に近づけることです。

   鶏糞に添加すると、堆肥化のプロセスを加速し、堆肥化に必要な時間を短縮し、それによって生産効率を向上させ、より多くの利用可能な窒素を維持し、鶏糞の肥料効果をさらに高めることができます。さらに、分解プロセス中のアンモニアはフミン酸アンモニウムを形成します。それ自身のペプチドとタンパク質も低分子量のアミノ酸に分解され、土壌中の微生物と作物の吸収を促進します。

簡単なまとめ

フミン酸肥料は、農業生産において幅広い応用展望を持っています。フミン酸肥料の使用は、土壌肥沃度の向上、肥料利用の改善、作物の抵抗力の強化、作物の収量の増加、作物の品質の向上、土壌の活力の向上、環境汚染の削減、炭素隔離、省エネと排出削減など、一連の包括的なメリットをもたらしますが、フミン酸肥料の応用にはまだいくつかの問題があります。

たとえば、フミン酸肥料は、他の肥料と併用すると、肥料の効果に影響を与えるいくつかの悪影響または相互作用を引き起こす可能性があります。たとえば、酸性フミン酸肥料は高カルシウムマグネシウム肥料と混合され、酸塩基中和反応が発生します。一緒に使用する場合は、肥料間の適合性と比率の関係に注意し、栄養素のバランスの取れた供給を確保するために、土壌の性質に注意を払う必要があります。