骨とリン鉱石－近代の肥料革命（２）
植物の肥料の三大要素はチッソ（Ｎ）、リン（Ｐ）、カリ（Ｋ）です。今回は、この中のリンを取り上げます。
リンの身近な例としてはマッチがあります。マッチ箱の側面の赤黒い部分は赤リンが主成分になっています。この赤リンはリンの単体ですが、リンは酸化されやすく、自然界のほとんどのリンは酸素と結びついたリン酸として存在しています。そして、植物が根から吸収する時も、このリン酸の形で吸収します。
カリは比較的土壌に多く含まれているし、チッソはマメ科の植物に付く根粒細菌などによって土壌に供給されることがありますが、土壌中のリン酸はそれほど多くなく、自然に供給されることもないため、しばしば枯渇してしまいます。そのため、リン酸を含む肥料は非常に効果がある肥料として利用されてきました。リン酸が主成分の肥料は「花肥」や「実肥」と呼ばれ、花や実のつきが良くなることが知られています。
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リン酸を含む肥料の始まりは動物の骨と言われている。骨の主成分はリン酸カルシウムで、リン酸とカルシウムが結合したものだ。骨を土の中に埋めると、リン酸が徐々に溶け出して、植物の成長を促すのである。
ローマ時代から、戦場などの人や馬などがたくさん死んだ土地では植物がよく育つことが知られていた。このため、動物の骨が肥料として使われ出したのはかなり古くからと考えられているが、製品として売り出されるようになったのは18世紀のことである。そのエピソードとしてよく語られるのが、次のようなお話だ。
イギリスのシェフィールドという街は古くから刃物産業が盛んだった。刃物の柄には動物の骨が使用されていて、骨を加工する時に大量の骨のけずりカスが出た。そのけずりカスは空き地に捨てられていたのだが、ある人がけずりカスが積まれた周りでは雑草がよく育つことに気が付いた。そこで、けずりカスを畑にまいてみたところ、作物がよく育ったのだ。こうして、骨のけずりカスはごみから肥料へと生まれ変わって、売り出されるようになった。
19世紀になって、ペルーからの輸出が始まったグアノにもリン酸が大量に含まれていて、大変良い肥料として引っ張りだこになったが、骨の利用も引き続いて行われていた。ところが、骨の主成分であるリン酸カルシウムは水に溶けにくく、肥料としての即効性に欠けるという大きな欠点があった。これを克服したのが近代科学の力だ。
折しも近代科学が発展し、無機化学の知識が蓄積されてきた時代である。チッソ・リン・カリが植物にとって必須の栄養素であることを見出したドイツの天才化学者のリービッヒは1840年に、骨粉を希硫酸で処理するとリン酸が溶け出し、即効性の肥料になることを発表した。
同じように、イギリスのローズも骨粉を硫酸で処理することで良い肥料になることを見つけ、ロンドン近郊に肥料を製造する工場を設立した。こうして、「過リン酸石灰」として知られる世界初の人工肥料が市場に出回るようになったのである。
なお、19世紀後半になると、リン酸カルシウムを主成分とする鉱石である「リン鉱石」が見つかった。そして次第に、リン鉱石は手に入りにくい動物の骨に代わって過リン酸石灰の原料となって行く。
さて、リン鉱石は現代でも肥料の必須の原料となっていて、その主要な産出国は中国である。ところが、中国は最近になって肥料の輸出を停止しているらしく、その結果、国際的にリン酸肥料の不足が生じているという。そして、この状態が続くと、近いうちに日本を含め多くの国々で農作物の生産量が大幅に減少する可能性があると危惧されている。
そもそも、リン鉱石の埋蔵量には限りがあり、人類存続を脅かす大きな問題と考えられてきた。中国の思惑がどのようなものか私にはわからないが、中国からの輸出が再開されることを願っている。
最後に、リン酸不足を補う技術を２つ紹介しておこう。
一つ目は、下水施設でリンを回収する技術だ。神戸市では、下水汚泥にリン酸が大量に含まれていることに目を付けて、リン酸を回収し、肥料を作る事業を行っている。これまでは廃棄されていたリンを再利用するという画期的な試みだ。
なお、この技術の詳細については以下のサイトを参照してください（クリックしてください）。
もう一つは「アーバスキュラー菌根菌」を利用した農法だ。アーバスキュラー菌根菌は植物の根に共生しており、リン酸や窒素を土壌から吸収して宿主植物に与える役割を果たしている。アーバスキュラー菌根菌はほとんどの植物と共生関係を結ぶことができると言われている。すなわち、アーバスキュラー菌根菌を活用すれば、土壌中のリン酸が少なくても、作物を効率よく育てることができると考えられるのだ。
最近になって、アーバスキュラー菌根菌を大量に培養する画期的な技術が開発された。この技術を活用すれば、アーバスキュラー菌根菌を肥料として利用することが可能になる期待されている。
なお、この技術の詳細については以下のサイトを参照してください（クリックしてください）。