BNI強化コムギによる窒素肥料由来温室効果ガス削減効果

背景・ねらい

国際農研では、作物が根から物質を分泌し、硝化を抑制する現象「BNI（Biological Nitrification Inhibition：生物的硝化抑制）」に着目し、環境負荷低減と食料増産を両立するBNIを使った「アンモニウムの活用」を提案している（Subbarao and Searchinger, 2021）。また、国際トウモロコシ･コムギ改良センター等と共同で、オオハマニンニクの高いBNI能をコムギに導入し、約30%の硝化抑制率を有し、少ない窒素肥料で高い生産性を示すBNI強化コムギの開発に成功し（Subbarao et al., 2021）、2050年カーボンニュートラルの実現に向け、硝化抑制率40%を実現可能な目標として開発を進めている。
しかし、BNI強化コムギが普及した場合の環境負荷低減量はこれまでに予測されていない。ここでは、ライフサイクルアセスメント(LCA)手法を用い、BNI強化コムギによる窒素肥料由来（図1、赤枠）の温室効果ガス削減を考慮しながら、コムギ生産の資材及び機械の製造から作物収穫までの各段階で発生する温室効果ガスの総排出量（図1、①②③の合計）をライフサイクル温室効果ガスとして評価する。

成果の内容・特徴

2030年までに土壌の硝化抑制率30%のBNI強化コムギが普及した場合（図2、横軸30％参照）、ライフサイクル温室効果ガス排出量は12.3%、施肥窒素量は11.7%それぞれ低減し、コムギの窒素利用効率は12.5%向上する。さらに、2050年までに硝化抑制率40%のBNI強化コムギが普及した場合、ライフサイクル温室効果ガス排出量は15.9%、施肥窒素量は15.0%それぞれ低減し、コムギの窒素利用効率は16.7%向上すると推定される（図2、横軸40%参照）。
BNI強化コムギは、弱酸性から中性の土壌（pH5.5～7.0）で、硝化抑制作用をよく発揮する。世界のコムギ生産面積の約3割がこの条件を満たしており、今後開発される硝化抑制率40%のBNI強化コムギを導入した場合、世界のコムギ栽培地域から窒素肥料由来の温室効果ガスを9.5%削減可能と推定される（図3）。

成果の活用面・留意点

気候変動の対策立案に関わる行政官は、本研究結果を用いて、BNI強化コムギの開発と普及を一つの有効な気候変動の緩和策として示すことができる。
行政官などに、施肥窒素量削減と窒素利用効率向上が期待できる技術としてBNI強化コムギを示すことができる。
硝化抑制作用は最適土壌pH（5.5～7.0）以外でも一定の効果が期待されることに留意する。

具体的データ

図1 BNI強化コムギによる窒素肥料由来の温室効果ガス(GHG)削減を考慮したライフサイクル温室効果ガス排出量
①肥料等の農業資材の製造時に発生するGHG量、②整地・栽培・収穫で使用される機械の燃料消費時に発生するGHG量、③コムギに施肥した窒素由来のN2O発生量の合計を「ライフサイクル温室効果ガス」と定義。BNI強化コムギにより施肥窒素量が低減することで、窒素肥料由来の温室効果ガス（肥料製造時に発生するGHG量とコムギに施肥した窒素に由来する亜酸化窒素発生量、図中、赤枠）が低減。
図2 硝化抑制率の変化に伴うライフサイクル温室効果ガス排出量、施肥窒素量、窒素利用効率の変化の推定
図3 世界のコムギ生産地域の3割にBNI強化コムギを導入した場合の窒素肥料由来の温室効果ガス削減

図はLeon et al. (2022)より改変（転載・改変許諾済）