バイオ肥料

バイオ肥料は生きた微生物を含む物質で、種子、植物表面、または土壌に施用されると、根圏または植物内部に定着し、宿主植物への主要な栄養素の供給または利用可能性を高めることで成長を促進します。 ^{[1]バイオ肥料は、}窒素固定、リンの可溶化、成長促進物質の合成による植物の成長の刺激という自然のプロセスを通じて栄養素を追加します。バイオ肥料中の微生物は、土壌の自然な栄養サイクルを回復し、土壌有機物を構築します。バイオ肥料の使用により、土壌の持続可能性と健康を高めながら、健康な植物を育てることができます。バイオ肥料は合成肥料と農薬の使用を減らすことが期待できますが、まだそれらの使用に取って代わることはできません。2024年現在、米国では340を超えるバイオ肥料製品が商業的に使用することが承認されています。^[2]

バイオ肥料は「環境に優しい」有機農業資材を提供します。リゾビウム、アゾトバクター、アゾスピリリウム、藍藻（BGA）は長年使用されてきました。リゾビウム接種剤はマメ科作物に使用されます。アゾトバクターは小麦、トウモロコシ、マスタード、綿、ジャガイモ、その他の野菜作物に使用できます。アゾスピリリウム接種は主にソルガム、キビ、トウモロコシ、サトウキビ、小麦に推奨されます。一般的なシアノバクテリア属、Nostoc、Anabaena、Tolypothrix、Aulosiraに属する藍藻は大気中の窒素を固定し、高地と低地の両方の条件で栽培される水田作物の接種剤として使用されます。アナベナは水生シダのアゾラと共生して、1シーズンあたり最大60 kg/haの窒素を供給し、また土壌を有機物で豊かにします。^{[3] [4]}海藻はさまざまな種類のミネラル元素（カリウム、リン、微量元素など）が豊富であるため、沿岸地域の人々は肥料の代替として広く使用しています^{[引用が必要]}。海藻肥料は粘土の分解にも役立ちます。^{[引用が必要]}ヒバマタはアイルランド人によってバイオ肥料として大規模に使用されています。^{[引用が必要]} 熱帯諸国では、藍藻類を豊富に含む干上がった池の底泥が畑のバイオ肥料として定期的に使用されています。^{[引用が必要]}

植物成長促進微生物:

• 根粒菌：根粒菌とマメ科植物の共生による窒素固定は、総窒素固定に大きく貢献しています。根粒菌の接種は、十分な窒素を確保するためのよく知られた農業慣行です。 ^{[5] [6]}最も広く分布している種の1つはR. leguminosarumです。
• Bradyrhizobium属（特にBradyrhizobium japonicum） ^[7]
• バチルス属（特にB. amyloliquefaciens、B. mojavensis、B. thuringiensis、B. licheniformis、 B. subtilis）。 ^[7]
• プリースティア・メガテリウム
• アゾトバクター属（A. クロオコッカム、A. ヴィネランディ）^[8]
• シュードモナス（P. fluorescens）
• ストレプトマイセス属
• アゾスピリリウム
• ストレプトマイセス・グリソフラバス^[9]

菌根菌の例:

• グロムス属
• リゾファガス・イレギュラーリス
• ギガスポラ属（特にG. margarita） ^[10]
• トリコデルマ属。 ( T. viride、T. harzianum、T. reesei、T.longibrachiatum、T. atroviride、T. koningiiなど)
• エピクロエ属

• Nitrososphaerota ^[11] (特にNitrosocosmicus oleophilus ^[12] )
• ユーリアキオータ^[11]

• 堆肥はバイオ肥料としてよく使用されます。土壌に直接使用することも、堆肥を発酵させて作った抽出物や堆肥茶などの堆肥由来製品を使用することもできます。パーマカルチャー法、韓国自然農法、JADAM ^[13]で提案されているミミズ堆肥ベースの接種剤はバイオ肥料の例です。福岡方式で提案されている粘土と堆肥の混合物を使用した「シードボール」もバイオ肥料と見なすことができます。堆肥とキトサン(植物の防御力を高めるのに役立ちます) ^{[14]などの他の有機物、または}モンモリロナイト-イライト粘土や珪藻土などの非有機物との混合物も、生物の成長をサポートするミネラルを増やすためによく使用されます。
• 肥料
• ウキクサ^[15]

海藻と藍藻類：

• 昆布（特にアスコフィラム・ノドサム）
• クロレラ・ブルガリス
• ナンノクロロプシス
• セネデスムス

シアノバクテリア:

• スピルリナ^[16]
• ノストック
• トリポトリックス
• アウロシラ
• アナベナ

バイオ肥料は複数のメカニズムを通じて作用する。植物成長促進根圏細菌（PGPR）と菌根は、一般的に大気中の窒素固定を増加させ、^[17]土壌中のミネラルのバイオアベイラビリティを高め^{[18] 、}ジベレリンやオーキシンなどの成長を促進する植物ホルモンを合成すると考えられている。^{[7] [11]}提案されている別のメカニズムは、バチルス属のAACデアミナーゼ産生であり、さまざまなストレス条件下でエチレン合成の過剰な増加を防ぐ。^[19]

バイオ肥料は費用対効果が高く、環境に優しく、継続的に使用すると土壌の肥沃度が高まることがわかっています。^[20]バイオ肥料は、複数のメカニズムによって成長を促進するだけでなく、植物病原体を抑制し、植物を非生物的および生物的ストレスから守り、地下の汚染物質を解毒する物質を生成します。^[21]農業慣行における農薬の大量使用は、環境撹乱や公衆衛生上の危険を引き起こし、農業における食糧安全保障と持続可能性に影響を与えることが判明しています。 ^[22]バイオ肥料は、そのような農薬の代替ソリューションを提供し、タンパク質含有量、必須アミノ酸、ビタミンの増加、および窒素固定により、最大約10〜40％の収量増加を示します。^[20]

バイオ肥料は厳密に言えば生きているため、植物の根と共生することができます。関与する微生物は、複雑な有機物を簡単な化合物に簡単かつ安全に変換できるため、植物が簡単に吸収できます。微生物の機能は長期間持続し、土壌の肥沃度の向上をもたらします。土壌の自然な生息地を維持します。作物の収穫量を 20～30% 増加させ、化学的窒素とリンを30% 置き換え、植物の成長を刺激します。また、干ばつや土壌由来の病気に対する保護も提供します。また、より多くの作物を生産するには、窒素固定とリン可溶化の能力を持つバイオ肥料が最大の効果をもたらすことが示されています。^[23]これらは、対照群と比較して多くの作物のシュートと根の成長を促進します。^[24]これは、新しい種子の成長を実施する際に重要になります。

^{バイオ肥料は、}異なる環境では、また同じ環境内でも、さまざまな効果を発揮することがわかっています。これは多くの科学者が取り組んでいることですが、現時点では完璧な解決策はありません。しかし、バイオ肥料は乾燥した気候で最も大きな効果を発揮することがわかっています。^[23]将来的には、バイオ肥料の効果があらゆる環境でより適切に管理および規制され、特定の種を対象とした分析が行われることが期待されます。

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