研究・論文

Isabela Thomas Mkude · TANZANIA JOURNAL OF SCIENCE AND TECHNOLOGY · Tanzania (Dar es Salaam)

タンザニアのダルエスサラームにおいて、都市農家による糞便汚泥由来堆肥（FSDC）の利用は、農家の偏見とためらいにより限定的である。本研究は、76人の都市農家を対象とした横断的調査により、FSDCの受容に影響を与える要因を調査した。結果は、共同地域の庭の場所、主要な農業目的としての収入創出、土壌投入物の入手しやすさがFSDCの受容と有意に関連していることを示した。農家の意識と経験も重要な要因である。

Gök A., Arıkan M. · Journal of Environmental Science and Health, Part B · Türkiye (Istanbul)

イスタンブールの都市菜園から採った土壌を使い、残留性汚染物質であるDDTが土壌微生物群集をどう変えるかを15日間（0・5・10・15日）の実験系で追った研究。16S rRNA解析の結果、多様性が一律に失われるのではなく、感受性の高い分類群が抑えられた後にシャノン多様度がむしろ上がり続けた。Rhodococcus・Kribbella・Nitrospira などが増え、Pedomicrobium・Lysobacter などが減少。機能予測では芳香族アミノ酸や脂肪酸の代謝が下がる一方、塩素化芳香族化合物の分解や酸化還元恒常性・ストレス応答の経路が増え、分解能をもつストレス耐性群集へ遷移することを示した。

Santanu Maiti, 2S. Aanand, 3Rajalakshmi Kalaivanan, 4V. Mahendra Varman, · Zenodo (CERN European Organization for Nuclear Research) · Global

家庭規模の食料生産のための資源効率的な生産システムとして、アクアポニックスの一形態であるウィッキングベッド方式を解説した技術資料。魚の排泄物を微生物によって植物用の養分に変換する養殖と無土壌栽培を組み合わせ、貯水槽から植物の根圏へ毛細管現象で給水するサブイリゲーション方式により、蒸発損失を抑えつつ安定した水分供給を可能にする仕組みが説明されている。

Phạm Trung Kiên, Liliane Jean-Soro, Huong Le Thi Thu, Bernard De-Gouvello, Béatrice Bechet · Earth Environmental Sustainability · Global

都市菜園のような都市の自然に基づく解決策の複雑さを、既存の「水・エネルギー・食料ネクサス」の枠組みでは十分に捉えられていないという課題認識のもと、土壌の基盤的役割と、生態系サービス(ES)と表裏一体で生じる生態系ディスサービス(EDS)を組み込んだ「フード・ウォーター・ソイル(FWS)ネクサス」という枠組みを提案する視点論文。ESとEDSを単なる結果ではなく、システムの可能性と限界を規定する中核的な媒介機能として位置づけ、土壌を管理によって動態的特性が変化する「生きたインフラ」として概念化することで、食料生産と水動態のトレードオフと相乗効果を左右する要因とする。

Eduardo Antonio CastroNemocon · Institutional Repository of the National University Open and Distance UNAD (Universidad Nacional Abierta y a Distancia) · Colombia (Bogotá)

コロンビア・ボゴタ市サンタフェ第三地区のUPZ96ロウルデスを対象地とし、持続可能な食料システムを構築する手段として都市農業を位置づける取り組みを報告した論文。環境的な観点から、私的空間においてアグロエコロジー的なアプローチによる知識の形成と交換のプロセスを進め、農産物の自給自足と自家消費を生み出し、住居スペースを利用した有機食料の栽培・収穫を進めることで、食の安全性を損なう殺菌剤を使わず、消費者の生活の質の低下や健康被害を防ぐことを目指している。政治生態学の視点から、日常の食生活で消費される食品の質を改善しようとする直接的な社会的行動の政策的方向性を探り、都市空間における有機農産物の生産と実践に対する責任ある環境管理を重視することで、健康的な食習慣を促進すると同時に、知識の交換や種まき・収穫・消費に関する祖先由来の実践を文化的に継承し、農業を歴史的な特徴としてきたこの国における食料主権を保証することを目指している。

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。

Neha Toppo, Shashi Kumar Sah, Vipin Chandra Mishra · Zenodo (CERN European Organization for Nuclear Research) · Global

本章は都市土壌という概念を紹介し、都市化に伴う掘削・締固め・汚染や、建設廃材・レンガ・アスファルト・金属・プラスチックとの混合によって自然の土壌層が乱され、農地や自然生態系の土壌と比べて構造・肥沃度・汚染度が変化する過程を説明する。抜粋された本文は都市土壌の形成と生態系機能に関する導入的背景説明であり、特定地点の実測データや調査結果を報告するものではない。

Kelly Johanna Molano Betin, Leo Danny Valencia Pinto · Ibero Ciencias - Revista Científica y Académica - ISSN 3072-7197 · Colombia

コロンビア・トリマ県カサビアンカの公立学校（Institución Educativa Técnico General José Joaquín García, Sede 10 Peñolcitos）で、食料安全保障を強化する学校アグロエコロジー教育戦略を混合研究法（非実験的・記述的デザイン）で検証した。量的診断アンケートに続き、概念研修・アグロエコロジー学校菜園・健康料理ワークショップから成る指導計画を実施した結果、生徒はアグロエコロジーや食料安全保障、菜園の意義について肯定的な前提知識を持ちつつも理解には具体的な不足があり、研修活動によってその不足が縮小したことが示された。

Sasha Gillies-Lekakis, Heidi Zogbaum · International Journal of Cuban Studies · Cuba

キューバの歴史叙述は1959年革命前と革命後に区分されることが多いが、両時代を貫く連続性として土地利用慣行がある。200年にわたる輸出向けサトウキビ栽培により、キューバはまず米国、後にソ連への食料輸入依存を強いられた。1991年以降、キューバは2世紀にわたる単一栽培で疲弊した土地の上で、自力での食料確保を迫られた。オーストラリアで生まれ都市農業に適したパーマカルチャーの導入により、キューバは食料供給の課題の一部に対処し、パーマカルチャー実践における世界的な先進国となった。

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英語版Wikipedia「Permaculture」は、自然生態系の観察に基づく土地管理・設計手法と定義する。1911年にフランクリン・ハイラム・キングが「permanent agriculture」の語を導入し、1978年にビル・モリソンとデイビッド・ホルムグレンが『Permaculture One』を出版して概念を提唱した。土地への配慮・人への配慮・人口と消費の制限という3つの倫理と、ホルムグレンによる12の設計原則、ヒューゲルカルチャーやシートマルチング、コンパニオンプランツなどの実践手法を紹介する。

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キューバ農業の歴史と現況を扱うWikipedia記事。ソ連はかつてキューバの食料輸入の63%・石油の90%を供給しており、その崩壊で1989〜1994年に農業生産は54%減少した。2002年時点で都市農園は35,000エーカー(約140km2)で340万トンの食料を生産し、ハバナでは新鮮な農産物の90%が地元の都市農業由来、2003年には20万人超が都市農業部門で働いていたと記載。近年は協同組合・家族農家がキューバ農地の約69%を管理する。

Global Network of Lighthouse Farms (Wageningen University & Research) · Global Network of Lighthouse Farms (Wageningen University & Research) · Cuba

ワーヘニンゲン大学の灯台農場ネットワークによるOrganopónico Vivero Alamarの紹介ページ。1997年に協同組合員5名が設立したUBPC(基礎協同生産単位)で、当初は800m2の手動灌漑の樹木苗床だったが、現在は10.14haに150名の協同組合員(うち女性42名)を抱える。野菜・果実・木材植物の苗床、0.45haの温室、昆虫病原菌繁殖の簡易実験室、菌根菌繁殖センター、果実・野菜の小規模加工施設を備える。COVID-19による経済難と山火事で農場は閉鎖を余儀なくされたと記載。

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「Forest gardening」のURLは現在Wikipediaの「Agroforestry」記事内の一節にリダイレクトされている(記事統合)。同節によれば、フォレストガーデニングは林床生態系を手本にした低メンテナンスの多年生食料生産システムで、熱帯では先史時代から実践され、1980年代に園芸家ロバート・ハートが温帯向けに用語と手法を体系化した。インド・ケーララ州には少なくとも350万のフォレストガーデンがあるとされ、ある0.12ha区画にはココヤシ23本・クローブ12本・バナナ56株・パイナップル49株・コショウのつる30本が確認された例が紹介されている。

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アンモニア合成の工業プロセス、ハーバー(・ボッシュ)法を扱うWikipedia記事。2018年時点で年間2億3,000万トンの無水アンモニアを生産しているとされ、人体組織中の窒素の「ほぼ50%」がこのプロセス由来と記載されている。アンモニア生産は世界のエネルギー消費の1〜2%、天然ガス生産の3〜5%、世界の炭素排出量の3%を占めるとされる一方、窒素利用効率は典型的に50%未満で、過剰施肥由来の農地流出が生態系を損なうと指摘されている。同プロセスは20世紀初頭に約20億人だった世界人口が現在80億人超に拡大したことを支えたとも記述されている。

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窒素固定(不活性な窒素分子を生物利用可能な窒素化合物に変換する化学プロセス)を扱うWikipedia記事。マメ科植物の一例として、レッドクローバーによる窒素固定量は1エーカーあたり50〜200ポンド(1haあたり56〜224kg)の範囲になり得ると記載されている。海洋のシアノバクテリア、トリコデスミウムは海洋系の窒素固定全体の「ほぼ半分」を占めるとされ、海洋での窒素固定量は陸上と同等以上とも述べられている。またハーバー法由来の窒素肥料の普及は、20世紀初頭に約20億人だった世界人口を現在の80億人超へ拡大させる一因になったと記載されている。

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「Peak phosphorus」のURLは現在Wikipediaの「Phosphorus」記事内の埋蔵量節にリダイレクトされている。2023年のUSGS推計で世界の商業的に採掘可能なリン鉱石埋蔵量は720億トン、2022年の世界採掘量は2億2,000万トンで、成長ゼロと仮定すればおよそ300年分に相当するとされる。ノルウェーで2023年に新たな鉱床が発見される以前は、商業的に採算の合う埋蔵量は50〜100年で枯渇すると見込まれていた。埋蔵量の推計自体は論争的で、2010年のIFDC報告書は特にモロッコの埋蔵量について実際には仮説的・推定的な資源を「埋蔵量」と呼び直しただけだとする2014年のレビュー論文の批判が紹介されている。リン鉱石の不足や大幅な価格上昇は世界の食料安全保障に悪影響を与えかねないとも記されている。対応策として、農地流出削減(不耕起栽培・等高線耕作・防風林等)、下水汚泥の焼却・灰からのリン回収、ストルバイトなどリン含有廃棄物からの回収技術が挙げられているが、現在の技術は市場価格に対してまだコスト効率的でないとされる。

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「Metabolic rift(物質代謝の亀裂)」を扱うWikipedia記事。ドイツの農業化学者ユストゥス・フォン・リービッヒは1840年の『農業と生理学への有機化学の応用』で土壌養分の役割を説き、都市住民のすべての固形・液体排泄物を各農民に返却できれば土地の生産性は何世紀も損なわれずに維持されうると述べた。マルクスは『資本論』第1巻で、資本主義的生産が都市人口の優位をもたらし「人と地球の間の代謝的相互作用を乱し、人間による食料・衣料としての消費から土壌への構成要素の返却を阻止する」とし、これを「社会的代謝の相互依存的プロセスの修復不可能な断裂」と定義した。ジョン・ベラミー・フォスターは2000年の著書『Marx's Ecology: Materialism and Nature』でマルクスの生態学的視点を再評価し、metabolic riftが環境劣化批判の発展を可能にしたと論じた。食料と繊維の長距離輸送により、土壌の養分は農産物として都市へ送られる一方、人間・動物の廃棄物として土壌へ返却されず、「土壌の略奪」という一方向の流れが生じたと記述されている。

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堆肥に関するWikipedia記事。堆肥は植物・食品廃棄物や糞尿を分解して作る、土壌の物理的・化学的・生物学的特性を改善する肥料であり、炭素・窒素・酸素・水分の4要素が必要で、最適な炭素窒素比は約25:1とされる。埋立地廃棄物の約20%は食品などの堆肥化可能物であり、堆肥化は埋立処分に比べてメタン排出を削減するとしている。

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アマゾン盆地に分布する人為的な肥沃黒土テラプレタについての解説記事。紀元前450年から西暦950年の間に形成され、低温炭化物や陶器片を多く含み、黒色炭素含有量が周囲の土壌の0.5%に対し最大9%に達すること、深さ2メートルに及ぶ層があり年1センチメートルの速度で再生することが紹介されている。分布面積は0.1〜0.3%、6,300〜18,900平方キロメートルと推定され、バイオ炭を用いた現代的な合成の試みにも触れる。

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土壌は鉱物・有機物・ガス・水・生物からなる複雑な三相システムで、植物の成長と土壌生物の生息地として機能する。典型的な土壌は固形分が約50%(鉱物45%・有機物5%)、残り50%が間隙で構成される。土壌中の微生物密度は1グラムあたり約10^8個体、土壌の間隙のCO2濃度は大気の10〜100倍に達しうる。

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土壌締固めは応力によって土粒子間の空気を排除し密度を高める地盤工学的プロセス。建設分野では構造物の支持層として不可欠である一方、農業においては水の浸透低下や根の成長阻害を招く。締固めの程度はProctor試験などで求めた最大乾燥密度との比較で評価される。具体的な数値データは示されていない。

Gao, Si, Burce, Katrina, Smith, Laney, Espinoza, Nina, Melbourne, Alfred · Frontiers in Soil Science · 米国（カリフォルニア州ウェスト・サクラメント）

都市農業の土壌には肥沃度を高めるために堆肥がよく入れられるが、そこにバイオ炭を加えたときの反応が施用量によってどう変わるかはよく分かっていない。本研究は、ウェスト・サクラメントのコミュニティ農園 Three Sisters Gardens で、堆肥を入れたトウモロコシ・カボチャの区画にバイオ炭を0・10・20・30 t/haで施し、生育後期の土壌の物理・化学・生物指標を調べた圃場試験である。中程度の施用量（10〜20 t/ha）では団粒の安定性と土壌呼吸が高まり、最も多い30 t/haでは微生物バイオマス、糸状菌／細菌比、窒素・リン循環に関わる細胞外酵素活性が最も強く増加した。一方、土壌pHと陽イオン交換容量には処理間で有意差がなかった。回帰分析では、養分の可給性は土壌の化学性そのものよりも微生物指標との結びつきが強く、バイオ炭による養分動態の変化が微生物を介して起きていることと整合的だった。この傾向は作物ごとの違いを越えておおむね共通していた。

· Frontiers in Sustainable Food Systems · Global

都市農業をめぐる世界的な潮流、イノベーション、ガバナンスの枠組み、持続可能性への道筋を横断的に整理したテーマ別レビュー。市民参加・政策支援・環境面の課題を含め、都市農の現在地と今後の方向性を概観する。

Zhang Y., Chen T., Gasparri E., Lucchi E. · Sustainability (MDPI), 17(2):666 · Australia (Sydney)

太陽光発電と農業を別々の建築システムとして扱う従来手法に対し、薄膜PVと水耕栽培を建築外皮そのものに物理的に統合する新しいモジュール式アグリボルタイクスを提案した研究。エネルギー・光・水・構造を同時に扱う多目的最適化とサーキュラー（循環）設計の枠組みを用い、シドニーを対象に検討。屋上だけでなく壁面・ファサードを含む建物外皮で発電と食料生産を両立させ、ネットゼロ志向の都市建築に向けた空間利用とシステム統合の利点を示した。

Ranalli et al. · Journal of Applied Ecology · Global (urban ecosystems)

都市農業と都市計画が、変化する景観の中でポリネーター生息地を強化する方法に関する2025年の研究。都市環境は農薬使用が少なく、より多種の花資源と景観の不均質性が高いため、ポリネーター集団にとって有利である。都市農業は農村地域への供給源・避難所として機能し、食糧安全保障と都市の貧困軽減に貢献しながら、ポリネーター保全も達成。