Life Cycle Assessment of Rice Cultivation in Acid Sulfate Tidal Swamplands: A Case Study from Barito Kuala, South Kalimantan, Indonesia
本研究は、インドネシアのバリト・クアラにおける稲作のライフサイクル温室効果ガス排出量を評価しており、低投入のバイオ炭管理は面積あたりの排出量を最小化する一方で、堆肥を施用した慣行は収量あたりの排出強度を最も低くすることを示しているが、いずれの結果も窒素利用効率および適用される特定の機能単位に大きく依存している。
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米は数十億人の主食ですが、その栽培には深刻な環境コストが伴います。穀物を育てるために田んぼを冠水させると、水浸しになった土壌が、大気中に熱を閉じ込める強力な温室効果ガスであるメタンを生成する細菌を生み出す環境を作り出します。同時に、農家が収穫量を増やすために使用する肥料は、窒素酸化物と呼ばれるもう一つの強力なガスを放出します。何十年もの間、科学者たちは、これらのガスをより少なく放出しながら、いかにして米をより多く栽培するかを理解しようと試みてきましたが、ほとんどの研究は、水位が慎重に管理された灌漑水田に焦点を当ててきました。これにより、潮の満ち引きによって水位が上下し、土壌の化学組成が独特な酸性を示す潮汐湿地に関する知識には、大きな空白が残されています。こうした条件は、異なる種類の農業上の課題を生み出します。つまり、潮の自然なリズムが土壌の挙動を決定する環境でありながら、これらの特定の田畑が具体的にどれほどの温暖化ガスを排出しているのかを正確に測定した研究者はほとんどいないのです。
インドネシア、南カリマンタン州のバリト・クアラ地域では、農家がまさにこのような条件下で米を栽培しています。そこは日々の潮の影響を受け、空気に触れると酸性化する可能性がある硫黄に富んだ土壌の上にあります。ランブン・ムンガマティ大学の研究チームは、ここでの米栽培が気候に与える影響を調査することにし、農家が行っている4つの異なる管理方法を比較しました。彼らは単に最終的な収穫量を見ただけではありません。肥料や燃料が作られた瞬間から米が収穫される時点まで、プロセス全体を追跡しました。これはライフサイクルアセスメントとして知られる手法です。彼らの目的は、どの管理スタイルが温室効果ガスを最も少なく排出するかを、フィールドあたりの総量と、生産された米1トンあたりの両方の観点から明らかにすることでした。彼らは、地元の農家が用いている現在の手法、化学肥料のみを使用する標準的な手法、堆肥を加える改良された手法、そして稲わらから作られた炭の一種であるバイオ炭を使用する低投入型の手法を調査しました。
研究者たちは、成功をどのように定義するかによって、どの手法が最適かという答えが変わることを発見しました。もし、単一のヘクタールあたりの総ガス放出量に着目するのであれば、バイオ炭を用いた低投入型の手法が最もクリーンであり、全体的な温室効果ガスの放出量が最も少なくなりました。しかし、この手法は米の収穫量も最も低かったため、食品1キログラムあたりの環境コストは実際にはかなり高いものとなりました。対照的に、わら、雑草、および牛糞から作られた堆肥を混ぜ合わせた改良型の手法は、最も高い米の収穫量を生み出しました。研究者が生産された食品量に基づいた排出量を計算すると、この堆肥ベースの手法が最も効率的であり、収穫された米1トンあたりのガス放出量が最も少ないという結果になりました。新鮮なわらや雑草を直接田んぼに投入する地元の農家の現在の慣行は、最も汚染の多い選択肢となり、総放出量および米1トンあたりの放出量の両方において最も高い数値を示しました。
この研究は、汚染の源が米の栽培方法によって変化することを明らかにしました。地元の農家によって管理されている田んぼでは、新鮮な有機物が土壌に添加されることで、ガスを生成する細菌の餌となり、メタンが急増したことが最大の懸念事項でした。化学肥料が使用された田んぼでは、主な問題は窒素酸化物と、肥料の製造に要するエネルギーへとシフトしました。このことは、すべての農家に適用できる単一の魔法のような解決策は存在しないことを示唆しています。もし、特定の土地からの総排出量を可能な限り低く抑えることが目的ならば、たとえ収穫量が少なくても低投入型の手法が適しています。しかし、もし食事一食あたりの気候への影響を最小限に抑えつつ、より多くの人々に食べ物を提供することが目的ならば、堆肥が正しく作られているという条件下において、堆肥ベースの手法が優れています。研究者たちは、堆肥による恩恵は、堆肥の作り方によって変動し得る窒沢含有量に大きく依存すると指摘しています。
最も重要な教訓の一つは、土壌に添加される有機物の質が極めて重要であるということです。新鮮で未分解の植物材料を添加していた農家では、メタン排出量が大幅に跳ね上がりました。これは、新鮮な材料がメタン生成菌にとって容易な食物源を提供したためと考えられます。対照的に、改良型の手法では、すでに分解が進んだ堆肥を使用したため、メタンレベルは大幅に低くなりました。また、本研究は、単に肥料の量を減らすことが必ずしも正解ではないことも強調しました。肥料を使用するシナリオにおいては、肥料自体の製造と土壌からの直接的な排出が、主要な汚染源となっていました。このことは、窒素が効率的に使用されるよう管理し、空気中への無駄な放出を減らすための、より良い窒素管理の必要性を指し示しています。
研究者たちは、彼らの知見はこの特定の場所で行われた処置に特有のものであり、さらなる研究なしにこの地域のすべての農場に自動的に適用できるものではないという点に注意深く留意しました。また、一部のガスの計算は、土壌のあらゆる変動を直接測定したものではなく、標準的な推定値に基づいているため、数値には依然として不確実性が残っていることも指摘しました。しかし、異なる手法間の比較は明確です。この研究は、これらの複雑な潮汐湿地において、管理戦略の選択が、土地からの総排出量と食品生産の効率との間のトレードオフを伴うものであることを示しています。新鮮な有機物の添加から、適切に管理された堆肥へと移行すること、あるいは窒素の利用方法を改善する方法を見出すことが、これらのユニークかつ重要な生態系における米農業の気候フットプリントを大幅に削減できる可能性があることを示唆しています。
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