Tags: Mobile edit Mobile web edit |
|
| (5 intermediate revisions by the same user not shown) |
| Line 22: |
Line 22: |
| [[:en:Birkeland–Eyde process|ビルケランド・アイデ法]]は、窒素系肥料生産開始時の競合する工業プロセスの一つであった。このプロセスは、大気中の[[nitrogen/ja|窒素]]（N<sub>2</sub>）を[[nitric acid/ja|硝酸]]（HNO<sub>3</sub>）に固定するために使用され、これは[[nitrogen fixation/ja|窒素固定]]と呼ばれるいくつかの化学プロセスの1つである。生成された硝酸は、その後[[nitrate/ja|硝酸塩]]（NO<sub>3</sub><sup>−</sup>）の供給源として使用された。このプロセスに基づく工場はノルウェーの[[:en:Rjukan|リューカン]]と[[:en:Notodden|ノトデン]]に建設され、大規模な[[:en:hydroelectric power|水力発電]]施設も建設された。 | | [[:en:Birkeland–Eyde process|ビルケランド・アイデ法]]は、窒素系肥料生産開始時の競合する工業プロセスの一つであった。このプロセスは、大気中の[[nitrogen/ja|窒素]]（N<sub>2</sub>）を[[nitric acid/ja|硝酸]]（HNO<sub>3</sub>）に固定するために使用され、これは[[nitrogen fixation/ja|窒素固定]]と呼ばれるいくつかの化学プロセスの1つである。生成された硝酸は、その後[[nitrate/ja|硝酸塩]]（NO<sub>3</sub><sup>−</sup>）の供給源として使用された。このプロセスに基づく工場はノルウェーの[[:en:Rjukan|リューカン]]と[[:en:Notodden|ノトデン]]に建設され、大規模な[[:en:hydroelectric power|水力発電]]施設も建設された。 |
|
| |
|
| <div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
| | 1910年代から1920年代にかけて、[[:en:Haber process|ハーバー法]]と[[Ostwald process|オストワルド法]]が台頭した。ハーバー法は、[[methane/ja|メタン]]（CH<sub>4</sub>）（[[:en:natural gas|天然ガス]]）と空気中の分子状窒素（N<sub>2</sub>）から[[ammonia/ja|アンモニア]]（NH<sub>3</sub>）を生成する。ハーバー法で得られたアンモニアは、[[:en:Ostwald process|オストワルド法]]で部分的に[[nitric acid/ja|硝酸]]（HNO<sub>3</sub>）に変換される。世界の年間食料生産の3分の1はハーバー・ボッシュ法によるアンモニアを使用しており、これが世界の人口のほぼ半分を支えていると推定されている。第二次世界大戦後、戦時中の爆弾製造のために増強された窒素生産工場は、農業用途に転換された。合成窒素肥料の使用は過去50年間着実に増加し、現在の年間1億[[:en:tonnes|トン]]の窒素という割合まで約20倍に増加している。 |
| The 1910s and 1920s witnessed the rise of the [[Haber process]] and the [[Ostwald process]]. The Haber process produces ammonia (NH<sub>3</sub>) from [[methane]] (CH<sub>4</sub>) ([[natural gas]]) gas and molecular nitrogen (N<sub>2</sub>) from the air. The ammonia from the Haber process is then partially converted into [[nitric acid]] (HNO<sub>3</sub>) in the [[Ostwald process]]. It is estimated that a third of annual global food production uses ammonia from the Haber–Bosch process and that this supports nearly half the world's population. After World War II, nitrogen production plants that had ramped up for wartime bomb manufacturing were pivoted towards agricultural uses. The use of synthetic nitrogen fertilizers has increased steadily over the last 50 years, rising almost 20-fold to the current rate of 100 million [[tonnes]] of nitrogen per year.
| |
| </div> | |
|
| |
|
| <div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
| | 合成窒素肥料の開発は、世界の人口増加を著しく支えてきた。現在、地球上のほぼ半分の人々が合成窒素肥料の使用によって食料を供給されていると推定されている。リン酸肥料の使用も、1960年の年間900万トンから2000年には年間4000万トンに増加している。 |
| The development of synthetic nitrogen fertilizers has significantly supported global population growth. It has been estimated that almost half the people on the Earth are currently fed due to synthetic nitrogen fertilizer use. The use of phosphate fertilizers has also increased from 9 million tonnes per year in 1960 to 40 million tonnes per year in 2000.
| |
| </div>
| |
|
| |
|
| <div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
| | 2021年の無機肥料の農業利用量は1億9500万トンの養分であり、そのうち56%が窒素であった。2021年の世界の無機肥料の総農業利用量のうち、アジアが53%を占め、次いでアメリカ大陸（29%）、ヨーロッパ（12%）、アフリカ（4%）、オセアニア（2%）であった。これらの地域の順位はすべての養分で同じである。無機肥料の主要な使用国は、降順に中国、インド、ブラジル、およびアメリカ合衆国である（表15参照）。中国は各養分の最大の使用者である。 |
| Agricultural use of inorganic fertilizers in 2021 was 195 million tonnes of nutrients, of which 56% was nitrogen. Asia represented 53% of the world's total agricultural use of inorganic fertilizers in 2021, followed by the Americas (29%), Europe (12%), Africa (4%) and Oceania (2%). This ranking of the regions is the same for all nutrients. The main users of inorganic fertilizers are, in descending order, China, India, Brazil, and the United States of America (see Table 15), with China the largest user of each nutrient.
| |
| </div>
| |
|
| |
|
| <div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
| | 1[[:en:hectare|ヘクタール]]（{{cvt|1|ha|acre |1|disp=out}}）あたり6〜9トンの穀物を収穫するトウモロコシ畑では、[[phosphate/ja|リン酸塩]]肥料を{{convert|31|–|50|kg}}施用する必要がある。大豆畑ではその約半分、1ヘクタールあたり20〜25kgが必要である。 |
| A maize crop yielding 6–9 tonnes of grain per [[hectare]] ({{cvt|1|ha|acre |1|disp=out}}) requires {{convert|31|–|50|kg}} of [[phosphate]] fertilizer to be applied; soybean crops require about half, 20–25 kg per hectare.
| |
| </div>
| |
|
| |
|
| <div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
| | == メカニズム{{Anchor|Mechanism}} == |
| ==Mechanism== | | [[File:Reuse of urine demonstration - fertilised and not fertilised tomato plant experiment (3617543234).jpg|thumb|upright=1.4|養分不足の砂/粘土質土壌で硝酸肥料を与えたトマト植物と与えていないトマト植物6株。養分不足の土壌の植物の1つは枯れている。]] |
| [[File:Reuse of urine demonstration - fertilised and not fertilised tomato plant experiment (3617543234).jpg|thumb|upright=1.4|Six tomato plants grown with and without nitrate fertilizer on nutrient-poor sand/clay soil. One of the plants in the nutrient-poor soil has died.]] | | [[File:Inorganic Fertilizer Use By Region.svg|thumb|upright=1.5|地域別無機肥料使用量]] |
| [[File:Inorganic Fertilizer Use By Region.svg|thumb|upright=1.5|Inorganic fertilizer use by region]] | | 肥料は植物の成長を促進する。この目標は2つの方法で達成され、伝統的な方法は養分を供給する添加物である。肥料が作用する2番目の方法は、保水性と通気性を変更することで土壌の効果を高めることである。この記事では、多くの肥料に関する記事と同様に、栄養面に重点を置いている。 |
| Fertilizers enhance the growth of plants. This goal is met in two ways, the traditional one being additives that provide nutrients. The second mode by which some fertilizers act is to enhance the effectiveness of the soil by modifying its water retention and aeration. This article, like many on fertilizers, emphasizes the nutritional aspect.
| | 肥料は通常、様々な[[:en:Proportionality (mathematics)|割合]]で以下を提供する。 |
| Fertilizers typically provide, in varying [[Proportionality (mathematics)|proportions]]:
| | *[[:en:Labeling of fertilizer|3つの主要多量栄養素（NPK）]]： |
| *[[Labeling of fertilizer|Three main macronutrients (NPK)]]: | | ** [[Nitrogen/ja|窒素]]（N）：葉の成長と茎 |
| ** [[Nitrogen]] (N): leaf growth and stems | | ** [[Phosphorus/ja|リン]]（P）：根、花、種子、果実の発達 |
| ** [[Phosphorus]] (P): development of roots, flowers, seeds and fruit; | | ** [[Potassium/ja|カリウム]]（K）：強い茎の成長、植物内の水の移動、開花と結実の促進 |
| ** [[Potassium]] (K): strong stem growth, movement of water in plants, promotion of flowering and fruiting; | | * 3つの二次多量栄養素：[[calcium/ja|カルシウム]]（Ca）、[[magnesium/ja|マグネシウム]]（Mg）、[[sulfur/ja|硫黄]]（S） |
| * three secondary macronutrients: [[calcium]] (Ca), [[magnesium]] (Mg), and [[sulfur]] (S); | | * 微量栄養素：[[copper/ja|銅]]（Cu）、[[Iron fertilisation/ja|鉄]]（Fe）、[[manganese/ja|マンガン]]（Mn）、[[molybdenum/ja|モリブデン]]（Mo）、[[zinc/ja|亜鉛]]（Zn）、[[boron/ja|ホウ素]]（B）。時折重要なものとしては、[[silicon/ja|ケイ素]]（Si）、[[cobalt/ja|コバルト]]（Co）、[[vanadium/ja|バナジウム]]（V）がある。 |
| * Micronutrients: [[copper]] (Cu), [[Iron fertilisation|iron]] (Fe), [[manganese]] (Mn), [[molybdenum]] (Mo), [[zinc]] (Zn), and [[boron]] (B). Of occasional significance are [[silicon]] (Si), [[cobalt]] (Co), and [[vanadium]] (V). | |
| </div>
| |
|
| |
|
| <div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
| | 健全な植物の生命に必要な養分は元素によって分類されるが、元素は肥料としては使用されない。代わりに、これらの元素を含む[[chemical compound/ja|化合物]]が肥料の基礎となる。多量栄養素はより大量に消費され、[[:en:dry matter|乾燥物質]]（DM）（水分0%）基準で0.15%から6.0%の量で植物組織に存在する。植物は主に水素、酸素、炭素、窒素の4つの元素で構成されている。炭素、水素、酸素はそれぞれ[[carbon dioxide/ja|二酸化炭素]]と水中に広く存在する。窒素は[[:en:atmosphere|大気]]の大部分を占めているが、植物が利用できない形態である。窒素は[[protein|タンパク質]]（[[amino-acid|アミノ酸]]間の[[amide bond/ja|アミド結合]]）、[[DNA/ja|DNA]]（[[purine/ja|プリン]]塩基と[[pyrimidine/ja|ピリミジン]]塩基）、およびその他の成分（例：[[chlorophyll/ja|クロロフィル]]中の[[porphyrin/ja|テトラピロール]][[heme/ja|ヘム]]）中に存在するため、最も重要な肥料である。植物にとって栄養価を高めるためには、窒素を「固定された」形態で利用可能にする必要がある。一部の細菌とその宿主植物（特に[[legume/ja|マメ科植物]]）のみが、大気中の窒素（N<sub>2</sub>）を[[ammonia/ja|アンモニア]]（NH<sub>3</sub>）に変換することで固定できる。[[Phosphate/ja|リン酸塩]]（PO<sub>4</sub><sup>3−</sup>）は、[[Deoxyribonucleic acid/ja|DNA]]（[[:en:genetic code|遺伝暗号]]）と[[Adenosine triphosphate/ja|ATP]]（[[Cell (biology)/ja|細胞]]の主要なエネルギーキャリア）、ならびに特定の[[lipid/ja|脂質]]（[[cell membrane/ja|細胞膜]]の[[liposome/ja|脂質二重層]]の主要成分である[[phospholipid/ja|リン脂質]]）の生産に必要である。 |
| The nutrients required for healthy plant life are classified according to the elements, but the elements are not used as fertilizers. Instead, [[chemical compound|compounds]] containing these elements are the basis of fertilizers. The macro-nutrients are consumed in larger quantities and are present in plant tissue in quantities from 0.15% to 6.0% on a [[dry matter]] (DM) (0% moisture) basis. Plants are made up of four main elements: hydrogen, oxygen, carbon, and nitrogen. Carbon, hydrogen, and oxygen are widely available respectively in [[carbon dioxide]] and in water. Although nitrogen makes up most of the [[atmosphere]], it is in a form that is unavailable to plants. Nitrogen is the most important fertilizer since nitrogen is present in [[protein]]s ([[amide bond]]s between [[amino-acid|amino acid]]s), [[DNA]] ([[purine|puric]] and [[pyrimidine|pyrimidic]] bases), and other components (e.g., [[porphyrin|tetrapyrrolic]] [[heme]] in [[chlorophyll]]). To be nutritious to plants, nitrogen must be made available in a "fixed" form. Only some bacteria and their host plants (notably [[legume]]s) can fix atmospheric nitrogen ({{chem2|N2}}) by converting it to [[ammonia]] ({{chem2|NH3}}). [[Phosphate]] ({{chem2|PO4(3-)}}) is required for the production of [[Deoxyribonucleic acid|DNA]] ([[genetic code]]) and [[Adenosine triphosphate|ATP]], the main energy carrier in [[Cell (biology)|cells]], as well as certain [[lipid]]s ([[phospholipid]]s, the main components of the [[liposome|lipidic double layer]] of the [[cell membrane]]s).
| |
| </div>
| |
|
| |
|
| <div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr">
| | === 微生物学的考察 === |
| ===Microbiological considerations=== | | 2組の[[enzymatic reaction/ja|酵素反応]]は、窒素系肥料の効率に非常に密接に関連している。 |
| Two sets of [[enzymatic reaction]]s are highly relevant to the efficiency of nitrogen-based fertilizers.
| | ; ウレアーゼ |
| ;Urease | | 1つ目は、[[urea/ja|尿素]]（CO(NH<sub>2</sub>)<sub>2</sub>）の[[:en:hydrolysis|加水分解]]（水との反応）である。多くの[[:en:soil|土壌]][[bacteria/ja|細菌]]は[[urease/ja|ウレアーゼ]]という酵素を持っており、これは尿素を[[ammonium/ja|アンモニウム]]イオン（NH<sub>4</sub><sup>+</sup>）と[[bicarbonate/ja|炭酸水素]][[ion/ja|イオン]]（HCO<sub>3</sub><sup>−</sup>）に変換する[[catalysis/ja|触媒]]作用をする。 |
| The first is the [[hydrolysis]] (reaction with water) of [[urea]] ({{chem2|CO(NH2)2}}). Many [[soil]] [[bacteria]] possess the enzyme [[urease]], which [[catalysis|catalyzes]] the conversion of urea to [[ammonium]] ion ({{chem2|NH4+}}) and [[bicarbonate]] [[ion]] ({{chem2|HCO3-}}).
| | ; アンモニア酸化 |
| ;Ammonia oxidation | | ''[[Nitrosomonas/ja|ニトロソモナス属]]''のような[[Ammonia-oxidizing bacteria/ja|アンモニア酸化細菌]]（AOB）は、アンモニア（NH<sub>3</sub>）を[[nitrite/ja|亜硝酸塩]]（NO<sub>2</sub><sup>−</sup>）に[[Redox|酸化]]する。このプロセスは[[nitrification/ja|硝化]]と呼ばれる。[[Nitrite-oxidizing bacteria/ja|亜硝酸酸化細菌]]、特に''[[Nitrobacter/ja|ニトロバクター]]''は、[[nitrite/ja|亜硝酸塩]]（NO<sub>2</sub><sup>−</sup>）を[[nitrate/ja|硝酸塩]]（NO<sub>3</sub><sup>−</sup>）に酸化する。硝酸塩は極めて[[:en:solubility|溶解度]]が高く移動性があり、[[:en:eutrophication|富栄養化]]や[[algal bloom/ja|アオコ]]の主要な原因となる。 |
| [[Ammonia-oxidizing bacteria]] (AOB), such as species of ''[[Nitrosomonas]]'', [[Redox|oxidize]] ammonia ({{chem2|NH3}}) to [[nitrite]] ({{chem2|NO2-}}), a process termed [[nitrification]]. [[Nitrite-oxidizing bacteria]], especially ''[[Nitrobacter]]'', oxidize [[nitrite]] ({{chem2|NO2-}}) to [[nitrate]] ({{chem2|NO3-}}), which is extremely [[solubility|soluble]] and mobile and is a major cause of [[eutrophication]] and [[algal bloom]].
| |
| </div>
| |
|
| |
|
| <div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr"> | | <div lang="en" dir="ltr" class="mw-content-ltr"> |