研究・論文

Guido Evangelista, Juan David Arosemena, Gaia Stringari, Joan Romanyà, Xavier Gabarrell, Francesco Orsini, Gara Villalba · Agriculture Ecosystems & Environment · Global

この研究では、劣化した準都市農地への150 t ha-1の細枝チップ（RCW）の適用を評価し、ほうれん草とサツマイモの収量、土壌健全性、温室効果ガス排出量への影響を比較しました。RCWで栽培されたほうれん草は処理の中で最も低い生産性（1.16 – 0.32 kg m-2）を示した一方、サツマイモは最高の収量（1.72 – 1.99 kg m-2）を達成しました。高用量のRCWは初期に高いCO2排出量をもたらしましたが、ほうれん草のN2O排出量を大幅に削減し（0.36 kg ha-1から0.07 kg ha-1へ）、サツマイモの土壌有機炭素と窒素貯蔵量を増加させ、農業と環境のトレードオフを示しています。

Xiaoya Lin, Jiajun Xu, Ting Wang, Randy A. Dahlgren, Lanyue Feng, Wenli Qin, Qinglong Liang, Zhixia Qin, Zengling Ma, Liyin Qu · Environmental Technology & Innovation · Global

富栄養化した都市農業地帯の湿地を対象に、水質と溶存有機物(DOM)の光学特性(吸光度・蛍光)を2年間にわたり毎月調査した研究。溶存有機炭素(DOC)は両年とも春から夏にかけて増加し、栄養状態指数(TLI)、全窒素(TN)、化学的酸素要求量(COD)、クロロフィルaと有意に相関しており、富栄養化が下水流入と藻類生産の両方を通じて有機炭素プールに寄与していることが示された。タンパク質様成分C3の減少と、微生物腐植様成分C2と溶存酸素(DO)の間の有意な負の相関から、夏季には微生物による脱酸素化が生物分解性の高いDOMを難分解性溶存有機物(RDOM)へと変換していることが示唆された。冬季は低温により微生物による変換が制限され、継続的な下水流入とあいまってタンパク質様成分C3が増加した一方、粒子への吸着・沈降や光分解によるRDOMの除去が生成を上回った。機械学習分析では、腐植様成分の変動の39.1~41.2%を微生物による変換が説明し、陸域からの流入・下水・藻類生産による寄与(2.1~31.6%)を上回った。以上から、微生物による変換が湿地におけるRDOM生成の主要な駆動要因であると結論づけられた。富栄養化は湿地生態系に悪影響を及ぼすものであるが、下水と藻類を適切に管理すれば炭素隔離を高める可能性があるとも述べられている。

Piaopiao Ke, Beñat Olascoaga, Pasi Kolari, Outi Tahvonen, Sami Haapanala, Tom Kokkonen, Leena Järvi, Markku Kulmala, Anna Lintunen · Urban forestry & urban greening · Finland

フィンランド南部の都市菜園における年間を通じた渦相関法と土壌チャンバー測定により、77%の植生被覆にもかかわらず、この生態系が正味のCO₂排出源（0.69 kg m⁻² yr⁻¹）として機能していることが示されました。高い呼吸排出量（4.7 kg m⁻² yr⁻¹）が光合成による吸収量（4.0 kg m⁻² yr⁻¹）を上回っており、これは管理による土壌有機炭素の増加（13.4 ± 8.7%）と高い土壌C:N比に関連している可能性が高いです。これらの結果は、都市菜園が本来的な炭素吸収源であるという仮定に疑問を投げかけ、炭素スマートな管理慣行が必要であることを示唆しています。

Yanick Borel Kamga Valerie Njitat Tsama* · Journal of Biodiversity and Environmental Sciences (JBES) · Cameroon (Nkongsamba)

カメルーンのンコンサンバにある市立食肉処理場からの未処理廃棄物が植生に与える影響を評価するため、食肉処理場の上下流および近隣の3つの地点で植物相調査を実施した。各地点に100 m2の方形区を25箇所設置し、合計105種、79属、41科の植物が記録された。下流地点で最も種多様性が高く、81種、70属、35科が確認されたが、これらの結果は、Commelina benghalensisやTithonia diversifoliaなどの攪乱地植物や汚染バイオインディケーターの優占を示しており、植物環境の生態学的攪乱を反映している。

Aashna Sinha, Kailash Bisht, Digvijay Singh · · Global

本稿は、垂直水耕栽培を検討し、省スペース、水使用量の削減、植物成長促進微生物（PGPMs）による堅牢性の向上といった利点を指摘する。しかし、システムの生態学的影響は、培地、鉢、電力使用、輸送によって大きく左右されることも示された。本研究は、培地として繊維を使用し、プラスチック容器の代わりに紙を使用することで、温室効果ガス排出量と非生物的資源の減少を削減する大きな可能性を示唆している。

Diana Elinos, M. Carolina Cruz, Andrea Loyo del Castillo, Mar Zamora, Grecia Karime Yebra Peralta, José Gabriel Reyes Fernández · Memorias del Concurso Lasallista de Investigación Desarrollo e innovación · Global

本研究は、無機農薬の変異原性および発がん性の可能性、ならびに生物多様性、水、土壌汚染への悪影響を強調し、その影響を分析した。有機農薬の作成方法を提案し、害虫駆除におけるその有効性に関する結果を提示した。本研究は、無機農薬が重大なリスクをもたらす一方で、有機農薬は安全で効果的な代替手段を提供すると結論付け、農業において有機的解決策を優先する必要性を強調した。

María Virginia Maiza, Joan Muñoz‐Liesa, Anna Petit‐Boix, Verónica Arcas‐Pilz, Xavier Gabarrell · Resources Conservation and Recycling · Global

ライフサイクルアセスメントにより、窒素肥料生産のためのヒト尿管理戦略3つ（人工湿地、オンサイト実験規模好気性反応器（S2）、集中型廃水処理プラント）を比較した。S2は海洋富栄養化に利点があったものの、8カテゴリー中6カテゴリーで最も高い環境負荷を示し、高エネルギー需要（750 kg MJ-eq）と生態毒性（602 kg 1.4-DCB-eq）が主な原因であった。S2のスケールアップは影響を最大2倍削減し、回収期間を29年から13年に短縮する可能性があり、窒素生産量は建物でのトマト生産の年間需要の2.3倍を超えた。

Leigh Whittinghill, Major Ballard, Anju Chaudhary, Smriti Kandel, Caitlin Mullins, Pradip Poudel · HortScience · United States

本研究は、米国において、レイズドベッドと小型プラスチックプールコンテナ区画における4種類の養分管理処理（慣行肥料、有機肥料、低堆肥＋有機肥料、高堆肥）からの流出水質を分析した。月1回採取された水サンプルは、pH、導電率、色、濁度、硝酸態窒素、アンモニア態窒素、全リン、カリウムについて分析された。レイズドベッドとコンテナ区画の間には有意な差があったものの、硝酸態窒素を除いてほとんどの測定変数で水質に意味のある差はなかった。慣行肥料処理は他の処理よりも養分溶出が大きく、または変動が大きかった。

Iván Nocua, Karen del Pilar Galindez, J. Cordero, Astrid Del Pilar Ardila Bernal, Julián Serna, Omar David Guzmán, Cristian Fernando Camargo Muñoz, Mauricio Parra‐Quijano · Agronomía Colombiana · Colombia (Bogotá)

コロンビア国立大学ボゴタキャンパスの温室内に都市菜園を設立し、バイオインテンシブアプローチにおける雑草と土壌固結の影響を調査した。2ヶ月間の測定期間で13種の雑草が特定され、Veronica spp.が最も多く、菜園内ではイネ科植物が優勢であった。バイオインテンシブ法と有機物の追加により土壌特性は改善されたものの、雑草の存在は都市菜園の設立における課題と限界を示している。

Angelica Mendoza Beltrán, Kelzy Jepsen, Martí Rufí-Salís, Sergi Ventura, Cristina Madrid‐López, Gara Villalba · The Science of The Total Environment · Spain (Barcelona)

この研究は、スペインのバルセロナ都市圏（AMB）における準都市農業からのN2O排出量をマッピングしました。研究者は、作物タイプ、肥料使用、灌漑などの要因を空間的に分布させ、作物固有の排出係数（EFs）とTier 1 IPCC EFsを使用してN2O排出量マップを作成しました。Tier 1 IPCC EFsは、AMB全体で作物固有のEFs（6533 kg N2O-N year−1）よりも15%多い排出量（7718 kg N2O-N year−1）を推定し、天水作物ではTier 1 EFsが、灌漑園芸作物では作物固有のEFsが高い排出量を示すことが判明しました。マッピングは主要因の空間的変動を評価するのに役立ちますが、地域データを都市レベルのデータギャップにダウンスケールすることによる不確実性を伴います。

Ionat; id_orcid 0000-0001-9080-2282 Zurr, Oron; id_orcid 0000-0002-2893-5364 Catts · UWA Profiles and Research Repository (University of Western Australia) · Australia

2022年2月にSymbioticAが発表した「日光、土壌、排泄物（脱）サイクル」プロジェクトは、農業技術（AgTech）と、日光、土壌、有機廃棄物といった自然要素を食料生産から排除しようとするその目的を探るパフォーマンス実験です。このプロジェクトは、持続可能な食料システムの前提が、生産手段が自然からますます乖離する代謝の亀裂の創出となるかどうかを考察しています。これは、技術的な農業における人間と自然の分離に疑問を呈することで、重大な環境的トレードオフを浮き彫りにしています。

Muhammad Sarjan, M. Taufik Fauzi, Ruth Stella P. Thei · Unram Journal of Community Service · Indonesia (Mataram City)

COVID-19パンデミック中のマタラム市で行われた本アクションリサーチは、都市農業グループに総合的病害虫管理（IPM）手法を導入した。グループディスカッションの結果、参加者は新鮮な野菜や果物の栽培に関心を持ち、家族の食料ニーズを満たす利点を感じていたものの、ほとんどのメンバーは環境に優しい栽培技術、特にIPMに精通していないことが明らかになった。

Monika Egerer, Brenda B. Lin · CABI Reviews · Global

本レビューは、都市農業システムにおける生態系サービス（ES）と、それらのサービス間のトレードオフを評価した。都市農業は食料供給や社会的結束、気候調節などの多くの利益と環境サービスを提供する。しかし、管理上の決定は生態系サービス間でトレードオフを生み出す可能性があり、あるサービスの増加が別のサービスを提供するシステムの能力を低下させる場合があることが示された。

Anne-Louise Fritz, Ramia Jannoura, René Beuschel, Christoph Steiner, Andreas Buerkert, Rainer Georg Joergensen · Chemical and Biological Technologies in Agriculture · Africa

西アフリカの半乾燥地域ワガドゥグと亜湿潤地域タマレで2年間にわたり、バイオ炭と窒素施肥が土壌微生物バイオマス炭素、真菌エルゴステロール、機能的多様性に与える影響を測定した。バイオ炭単独では土壌の化学的または生物学的特性に影響を与えなかったが、窒素施肥との併用は微生物の呼吸反応を増加させた。窒素施肥は両都市で土壌pHを1.1単位低下させ、pHが4.7になるとタマレで微生物バイオマス炭素とエルゴステロール含有量が減少した。窒素肥料によるpH5未満の土壌pH低下は、微生物バイオマス炭素と微生物機能的多様性を低下させるため避けるべきである。

Paulien C. H. van de Vlasakker, Karin Tonderski, Geneviève S. Metson · Frontiers in Sustainable Food Systems · Global

土壌・地面ベースの都市農業からの水系への養分(窒素・リン)流出について、2000年から2021年に発表された査読付き実証研究をレビューした論文。水系への流出への懸念を明示した文献241件をスクリーニングし20件を採用したが、実際に水への流出量を測定していたのはそのうち7件のみだった。実験的研究4件のうち3件が排水中の養分流出を測定し、実環境での研究16件のうち浸出水としての流出量を定量化していたのは4件にとどまった。測定された平均流出量はリンで1ヘクタール当たり0.005〜6.5kg、窒素で同0.05〜140kgの幅があった。非実験的研究16件中13件は投入量と収穫量のデータを提供しており、これに基づく養分収支を見ると、値の幅は大きいものの調査対象の菜園の多くで窒素・リン(カリウムは除く)の投入超過(サープラス)がみられ、これは水系への流出リスクとして特定された。投入超過が大きいほど浸出流出も増える傾向がみられたが、常にそうとは限らなかった。レビューは、都市農業が養分関連の水質悪化を伴わずに循環経済に寄与できるかを判断するには、水系への流出量を測定し文脈要因を記録するフィールド研究がさらに必要だと結論づけている。

Solomon Tulu Tadesse, O. Oenema, Christy van Beek, Fikre Lemessa Ocho · Frontiers of Agricultural Science and Engineering · Ethiopia

エチオピアのジンマ市における2015年から2050年までのこの研究では、N物質フローモデルと野外実験を用いて、4つのシナリオの下での都市家畜農場からの糞尿リサイクルを調査しました。その結果、家畜糞尿が都市部の主要な有機廃棄物であり、都市および準都市農業（UPA）における糞尿生産は3倍から10倍に増加すると予測されています。決定的に、糞尿窒素のわずか13%から38%しか農地にリサイクルされず、都市家畜生産の集約化は窒素過剰を大幅に増加させ、重大な環境的トレードオフを示しています。

Maha Deeb, Peter M. Groffman, Manuel Blouin, Sara Perl Egendorf, Alan Vergnes, Viacheslav Vasenev, Donna L. Cao, Daniel C. I. Walsh, Tatiana Morin, Geoffroy Séré · SOIL · Global

本レビューは、都市空間におけるグリーンインフラ（GI）のための有機および鉱物廃棄物の混合物である人工テクノソル（CTs）の利用を検証する。CTsは複数の土壌機能を提供し、都市の緑化に貢献する高い可能性を持つ一方で、都市土壌はしばしばGI機能に適さない物理的、化学的、または生物学的な不適合性を示す。分析は、CTsの組成と構造が利用可能な廃棄物や副産物、将来の土地利用および環境条件に適応されるべきであり、既存の限界を克服するための慎重な設計の必要性を強調している。

Noiry Pérez Pompa, Santa Laura Leyva Rodríguez · Sinergia Académica · Cuba

キューバ、ラス・トゥナス市のベセラ地域にあるロス・テレス農園で、都市および郊外農業に属するDichrostachys cinerea（マラブー）に侵された農場の診断が行われた。マラブーに侵された2つのシステムと、マラブー伐採後10年間耕作された2つの農業システムという4つの利用システムにおいて、花崗岩上の赤褐色フェルシアライト土壌の品質指標が評価された。結果は、有機物、かさ密度、ミミズのバイオマスを指標とした場合、D. cinereaシステムが最も高い土壌品質指数を示した。一方、耕作されたシステムでは、有機炭素の蓄積、貧毛類（ミミズ）の密度とバイオマス、および総孔隙率が最も低かった。

Jennifer Engels, Sheree J. Watson, Henrietta Dulai, Kimberly Burnett, Christopher A. Wada, ‘Ano‘ilani Aga, Nathan DeMaagd, J. J. McHugh, Barbara Sumida, Leah L. Bremer · PLoS ONE · United States (O‘ahu)

オアフ島のスミダクレソン農場を対象に、研究者と農家の共同研究が行われた。25年間の長期トレンド分析と1年間の集中的な湧水サンプリングにより、歴史的な作物収量と海洋ニーニョ指数、温度閾値、病害虫発生の増加との間に負の相関が発見された。農場の水質は非常に高く、脱窒菌が豊富であることから、下流システムへの栄養保持サービスを提供していることが示唆された。この研究は、都市農業システムが直面する課題が時間とともに変化することを示している。

Delphine Manka’abusi, Désiré Jean‐Pascal Lompo, Christoph Steiner, Mariko Ingold, Edmund Kyei Akoto-Danso, Steffen Werner, Volker Häring, George Nyarko, Bernd Marschner, Andreas Buerkert · Journal of Plant Nutrition and Soil Science · Sub-Saharan Africa

西アフリカの都市・周辺都市部農業における炭素（C）・窒素（N）損失を定量化するため、ブルキナファソ・ワガドゥグーとガーナ・タマレの灌漑圃場において、異なる施肥・（廃）水灌漑条件下でCO2-C、N2O-N、NH3-Nのフラックスを測定した。無施肥対照区と比較して、施肥はワガドゥグーで8作期にわたり平均累積CO2-C排出量を103%、タマレで7作期にわたり42%増加させた。全作期を通じた総排出量はワガドゥグーで14 t C/ha（2年間に有機肥料として投入した炭素量の73%に相当）、タマレで9 t C/haに達した。無施肥区と比較して、施肥はワガドゥグーの複数作期でN2O-N排出量を37～360%増加させ、NH3-N損失は平均670%増加した一方、タマレでは施肥によるN2O-N損失への有意な影響は見られなかった。排水灌漑はワガドゥグーではCO2-C排出量を有意に増加させなかったが、タマレでは対照区（0.9 t C/ha）に対し71%高い（1.6 t C/ha）CO2-C排出量を示した。両地点とも排水灌漑がN2O-NおよびNH3-N排出に有意な影響を与えることはなかった。バイオ炭はN2O-NおよびNH3-N損失には影響しなかったが、都市部菜園土壌からのCO2-C排出削減に寄与しうる可能性が示された。

Simon Tresch, David Frey, Renée‐Claire Le Bayon, Paul Mäder, Bernhard Stehle, Andreas Fließbach, Marco Moretti · Scientific Reports · Switzerland (Zurich)

スイスのチューリッヒにある85の都市菜園を対象とした研究では、園芸活動が5つの土壌機能に与える影響と、植物（600種）および土壌動物（ミミズ18種、トビムシ39種）の関係を調査しました。高い植物多様性は土壌動物と多機能性に正の影響を与えましたが、集中的な庭園管理は植物多様性を低下させました。これは、集中的な園芸が一部の側面で有益である一方で、全体的な植物多様性に悪影響を与える可能性があるというトレードオフを示しています。

Gaston E. Small, Sara Osborne, Paliza Shrestha, Adam D. Kay · International Journal of Environmental Research and Public Health ·

この研究は、4年および6年経過した都市菜園下の自然土壌におけるリン（P）濃度を測定し、各年数の菜園から5つの土壌コアを採取した。その結果、菜園下の自然土壌（深さ35cm超）では、参照土壌と比較して無機弱交換性Pが有意に高濃度であり、堆肥由来の過剰なPが蓄積していることが示された。これは、都市農業がPをリサイクルする可能性を持つ一方で、堆肥の過剰な施用が土壌および水質汚染の一因となる可能性を示唆している。

Gaston E. Small, Paliza Shrestha, Geneviève S. Metson, Katherine Polsky, Ivan Jimenez, Adam D. Kay · Environmental Research Communications · United States

米国ツインシティーズ都市圏の園芸家および都市農家142名を対象とした調査データを用いて、リン(P)と窒素(N)の投入量と収穫量を特徴付け、一部の場所で土壌P濃度を測定した。中央値の施用量はPが300 kg/ha、Nが1400 kg/haであり、養分利用効率は低かった（Pが2.5%、Nが5.0%）。菜園土壌のBray P中央値は80 ppmで、推奨レベルをはるかに超えており、PとNの蓄積と潜在的な流出を示している。都市菜園は土地面積の0.1%に過ぎないが、堆肥施用が流域へのP投入の最大の要因の一つとなっている。

Odiney Alvarez‐Campos, Gregory K. Evanylo · Journal of Environmental Quality · Global

人為的に劣化した都市土壌を修復するための高品質（EQ）バイオソリッドと無機肥料の適用が、窒素（N）とリン（P）の水質汚染リスクに与える影響が比較されました。2年後、再生利用率でのバイオソリッド適用は土壌P飽和率を推奨値の30%を超えさせましたが、65%の限界値よりは低い結果となりました。硝酸態窒素（NO3–N）は最大の栄養素溶出リスクを示しましたが、再生利用率からのNO3–Nのライシメーター収集質量負荷は無機肥料よりも大きくありませんでした。

Delphine Bernadette Ouédraogo, Delwendé Innocent Kiba, Zacharia Gnankambary, Sheick K. Sangaré, Diakouba Sirima, Hassan Bismarck Nacro, Michel Papaoba Sédogo · Journal of Agricultural Science · Burkina Faso (Ouagadougou)

本研究は、ブルキナファソのワガドゥグ郊外にある133の農場を対象に、作付慣行とその推進要因を調査した。土壌サンプル分析の結果、単作は土壌有機炭素の低下を引き起こし、混作は土壌中の利用可能なカリウムの低下を引き起こすことが判明した。農場の社会経済的条件は、作付慣行の変動の最大60%を説明した。