相次ぐ化学肥料価格の高騰や気候変動、地域によっては土壌病害の深刻化などがすすむなかで、農業生産の基本である「土づくり」を改めて見直そうという動きが広がっています。
「地力」は、土壌の生物性（微生物、有機物量、循環活性等）、化学性（肥料成分、pH、EC等）、物理性（保水力、通気性等）の三つの要素によって決まります。良い土壌とは、この三つの要素がバランスよく整った状態です。とくに、有機栽培や農薬・化学肥料の使用を減らした環境保全型の農業においては、土壌の生物性が重要となります。しかし、従来の土壌診断技術では、化学性や物理性の分析が中心であり、土壌の生物性を数字で「見える化」することは困難でした。そのため、有機農業や環境保全型の農業の「土作り」は経験に頼らざるを得ませんでした。その結果、収量が少なくなる、安定的な生産ができない等の問題がありました。
図１ 土壌の生物、化学性、物理性とSOFIXとの関係
SOFIX（Soil Fertility Index＝土壌肥沃度指標）は、通常の土壌分析（土壌の化学性、物理性の分析）に加えて、これまで数字で表すことが困難であった土壌の生物性を科学的に分析することを可能にしました（図１参照）。さらに、分析結果から、土壌の肥沃度を評価し、その改善の処方箋まで提案することができます。そのため、有機農業や循環型農業など、これからの持続可能な農業の「土づくり」に活用されています。また、温室効果ガスの排出抑制のために農耕地に安全に炭素貯留を行っていくための指標としても注目を集めています。
SOFIXは、立命館大学生命科学部の久保幹教授らにより農耕地土壌の診断技術として開発されたものです。
SOFIXのメリット
SOFIXを導入するメリットは次の点です。
１．土壌や堆肥の状態を数値で「見える化」することで、勘や経験にたよらない、科学的根拠をもった再現性のある有機農業や循環型農業の「土づくり」を行うことができる。
２．化学肥料の価格が高騰するなかで、地域の堆肥や有機資源を適切に活用することでコストを低減することができる。
３．土壌を豊かにすることで、農産物の収量増加、品質向上を図ることができる。
４．良い土壌で作った農産物や食品としてブランド化できる。
５．温室効果ガスの排出抑制のために農耕地に安全に炭素貯留をおこなうことができる。
以下、SOFIX（土壌肥沃度指標）の概要について、解説します。
SOFIXで何が見えるのか？
SOFIXでは、表1に示すように、土壌の生物性、化学性、物理性に関して合計で19項目を分析しています。このなかで、SOFIXオリジナルの分析項目は生物性に関する項目です。
土壌の生物性に関する指標としては、「①総細菌数（表1の項目番号１）」「②窒素循環活性（項目番号２～4）」「③リン循環活性（項目番号5）」「④土壌バイオマス量（項目番号6～11）」など4つの面から生物性を「見える化」しています。
表1 SOFIXの分析項目
| 測定項目 | 単位 | |
| 生物性に関する項目 (物質循環に関する成分の実測値) |
||
| 1 | 総細菌数 | (億個/g) |
| 2 | アンモニア酸化活性 | (点) |
| 3 | 亜硝酸酸化活性 | (点) |
| 4 | 窒素循環活性評価値 | (点) |
| 5 | リン循環活性評価値 | (点) |
| 6 | 全炭素(TC) | (mg/kg) |
| 7 | 全窒素(TN(N)) | (mg/kg) |
| 8 | 全リン(TP(P)) | (mg/kg) |
| 9 | 全カリウム(TK(K)) | (mg/kg) |
| 10 | C／N比 | |
| 11 | C／P比 | |
| 化学性に関する項目 | ||
| 12 | 硝酸態窒素 | (mg/kg) |
| 13 | アンモニア態窒素 | (mg/kg) |
| 14 | 可給態リン酸 | |
| ・P2O5換算（乾燥換算) | (mg/kg) | |
| ・P2O5換算（現状で水分を含む) | (mg/kg) | |
| ・P(現状で水分を含む) | (mg/kg) | |
| 15 | 交換性カリウム | |
| ・K2O換算(乾燥換算) | (mg/kg) | |
| ・K2O換算(現状で水分を含む) | (mg/kg) | |
| ・K（現状で水分を含む) | (mg/kg) | |
| 16 | pH | |
| 17 | EC | (dS/m) |
| 物理性に関する項目 | ||
| 18 | 含水率 | (%) |
| 19 | 最大保水容量 | (ml/kg) |
総細菌数（総微生物量）を見える化
SOFIXではまず第1に、土壌１ｇ中に何億個の微生物（細菌）がいるかを示すことができます。 土壌中から細菌のDNAを抽出し、そのDNA量を指標として総細菌数を測定します。これを環境遺伝子（eDNA）解析法といいます。
従来、微生物の数を計測する方法として、寒天培地の上に土壌サンプルを塗布して微生物を培養することで数をカウントする手法などがありました。しかし、環境中に生息する微生物の99.9％は寒天培地では培養できないため、この方法では大部分の微生物を測ることができません。これに対して、eDNA解析法では、培養できない細菌（VBNC）も含めて正確に測定できます。
窒素循環活性を見える化（有機態窒素を硝酸態窒素に変える力を測る）
SOFIXでは第2に、窒素循環活性値を示します。
農作物にとって必要不可欠な「無機態窒素」を、農作物が吸収できるようにするには、有機肥料に含まれる窒素源が硝酸態窒素（NO3–）に分解される必要があります。つまり、その分解が効率良く行われていれば、良い土であるといえます。土に混ぜられた肥料（有機態窒素）は、微生物によって①アンモニア態窒素（NH4+）→②亜硝酸態窒素（NO2–）→③硝酸態窒素（NO3–）と分解されます。①→②の過程を「アンモニア酸化」、②→③の過程を「亜硝酸酸化」といい、これらの過程を総称して「窒素循環」といいます（図２）。
SOFIXでは、この窒素循環活性を図３で示すような三角形のレーダーチャートにしてわかりやすく表現します。三角形の頂点がeDNA法で測定した総細菌数です。そして三角形の右下が、アンモニア酸化活性評価値、左下が亜硝酸酸化活性評価値です。これにより、三角形の面積が大きいほど、窒素循環が活発で、良い土であることを示しています。三角形の面積が小さいと、細菌数も少なく、肥料の分解が進んでいないことも明らかになります。
リン循環活性を見える化（有機肥料をリン酸に変える力を測る）
SOFIXでは、第3にリン循環活性値を示します。
農作物にとって必要不可欠な「リン酸」を、農作物が吸収できるようになるには、有機肥料がリン酸に分解される必要があります。つまり、その肥料分解が効率良く行われていれば、良い土であるといえます。土に混ぜられた肥料は、微生物によって①フィチン酸（有機態リン）→②リン酸と分解されます。①→②の過程を「リン循環」といいます。SOFIXでは、その値を測定し、「有機態リンを変換する力」を診断します。
リン循環によって生成されたリン酸は、土壌中のミネラル量や土壌pHにも影響されます。土壌中のミネラルである、カルシウム（Ca）、アルミニウム（Al）、鉄（Fe）などが過剰であるとリン酸がそれらと化学結合してしまい、植物に吸収されるリン酸が少なくなってしまいます。また、pHが7以上のアルカリ性域だとカルシウムと結合しやすく、酸性域だとアルミニウムや鉄と結合しやすくなります。ｐHが6.5付近だとミネラルとの結合がしにくくなります。
以上のように、リン循環活性は、有機態リンの量、微生物の動き、ミネラル量、ｐHなどによって影響を受けます。
土壌有機物量
SOFIXでは、第4に土壌中の有機物の量を示します。これは、その土壌が生物にとって活性化しやすい環境であるのかどうかを示唆するものです。
具体的には、全炭素量（TC）、全窒素量（TN）、全リン量（TP）、全カリウム量（TK）などです。これらは、微生物のエサとなるとともに、全窒素量（TN）、全リン量（TP）、全カリウム量（TK）などは植物の肥料成分の源ともなります。
土壌の化学性、物理性も分析
SOFIXでは、以上の土壌の生物性の分析に加えて、化学性、物理性の分析も行います。
化学性については、まず、硝酸態窒素（NO3–-N）、アンモニア態窒素（NH4+-N）、可給態リン酸、交換性カリウムなど、植物が直接吸収できる肥料成分を示しています。
土壌pHも分析しています。土壌pHは、植物の生育だけでなく、土壌微生物の活性や、ミネラルの供給にも影響を与えます。
EC（電気伝導度）も分析しています。これは、土壌中の電気の流れやすさを示すものであり、土壌中のイオン濃度の目安となります。この数値が高いほど、土壌中の無機物＝無機物である化学肥料や有機肥料中の無機成分が多いことを示しています。
物理性については、含水率と最大保水容量を示しています。
含水率は、土壌中に含まれる水分の割合です。通常は、20％以上であれば、植物や微生物の成長に問題はないとされています。
最大保水容量は、土壌が単位重量あたり最大でどれだけの水分を保持できるかを示しています。有機物が豊富で肥沃度の高い土壌の最大保水容量は、1,000㎎/kgを越えます。
実際の土づくりにあたっては、土壌の生物性に加えて、上記の化学性、物理性の指標も考慮して処方箋を作成します。
肥沃度のパターン判定と評価付け
SOFIXでは、19項目の分析項目のうち、特に重要な6項目（総細菌数、全炭素量、全窒素量、窒素循環活性、リン循環活性、C/N比）をピックアップし、これまで蓄積してきたデータベースに基づいて、それぞれに基準値を設けています。この基準値をパラメーターとして、土壌の肥沃度について9種類のパターン判定と特Ａ、A、B、Cの4段階の評価付けを行っています（図５参照）。
※重要：パターン判定と評価の表記は、2023年8月1日以降変更となっています。詳細は、SOFIX株式会社が2023年7月27日に発表した「SOFIX (土壌肥沃度指標) 分析と MQI (堆肥品質指標) 分析のパターン判定の改定について」をご覧ください。
このなかで、最も重要な基準は何といっても総細菌数です。畑の場合、土壌中の総細菌数が2億個/gを下回ると、土壌中の物質循環が著しく滞ります。さらに総細菌数が検出限界以下（600万個/g未満）だと、農薬や化学物質などに汚染されている可能性が高いです。他方、総細菌数が6.5億個/gを超えると、物質循環が非常に活発となります。
６項目の基準すべてを満たす場合は特A①と評価されます。総細菌数が2億個/g以上の場合は、それぞれの指標の達成状況に応じて、特A①、A②、A③、A④，A⑤、A⑥と評価付けされます。他方、総細菌数が2億個/g未満の土壌をB⑦、B⑧、さらに検出限界以下の土壌をC⑨と評価付けされます。表２の上は、特A①：パターン１の事例、下はC⑨：パターン９の事例です。
詳細は一般社団法人SOFIX農業推進機構のホームページに掲載されている「パターン判定と評価基準」をご参照ください。
表 2 パターン判定の事例
SOFIX土壌認定
一般社団法人SOFIX農業推進機構は、SOFIXパターン判定でA判定以上の土壌を「SOFIX認定土壌」として認定しています。その定義は、次のとおりです。
①SOFIX土壌評価において、A評価以上の場合を「SOFIX認定土壌」とする。「SOFIX認定土壌」は、SOFIX分析から1年間有効とする。
②「SOFIX認定土壌」において栽培した農産物を「SOFIX農産物」と定義する。
③「SOFIX農産物」として販売する場合、年1回以上のSOFIX分析を実施し、A評価以上の「SOFIX認定土壌」を維持しなければならない。
SOFIX土壌認定は、その土壌が肥沃度が高い、良質な土壌であることを客観的なデータに基づいて証明するサービスといえます。
与える肥料も健康診断
「土づくり」においては、良質な堆肥や有機肥料、有機資材等を見極め、土壌の状態に応じて適切に投入していくことが重要となってきます。そのため、SOFIX技術では、堆肥や有機資材の品質について、数値で「見える化」する、①MQI（堆肥品質指標）分析と②OQI（有機資材品質指標）分析を行っています。
ここでいう堆肥とは、鶏糞堆肥、牛糞堆肥、豚糞堆肥、バーク堆肥など、天然資材を発酵させてつくられた資材です。また、有機資材とは、大豆粕、油粕、水草、木質チップなど、天然資材を発酵させず、乾燥や粉砕をして作った資材です。
MQI分析（堆肥品質指標）分析
MQIは、堆肥品質指標のことであり、Manure Quality Indexの略称です。堆肥の品質を正確に評価できます。 測定項目は、①通常の肥料成分の分析の4項目（硝酸態窒素、可給態リン酸、交換性カリウム、アンモニア態窒素）に、②物質循環にかかわる分析の6項目（全炭素量、全窒素量、全リン量、全カリウム量、C/N比、含水率）と、③堆肥中の総細菌数を加えた11項目です。
MQIでは、鶏糞堆肥、鶏糞以外の動物性堆肥、植物性堆肥、その他堆肥（食品残渣、ぼかし肥料等）など各種堆肥の特徴に合わせて4つのカテゴリーに分けて、評価基準を設け（表３）、パターン判定と特A①～C⑧の評価を行っています（図６）。
これらの指標は、堆肥を改善していくための指標ともなります。
| 測定項目 | 推奨値 | |||
| 動物性堆肥 (鶏ふんを除く) |
鶏ふん堆肥 | 植物性堆肥 (バーク堆肥等) |
その他堆肥 (残渣、ボカシ等) |
|
| ◆全炭素(TC)(mg/kg) | ≧200,000 | ≧200,000 | ≧200,000 | ≧200,000 |
| ◆総細菌数 (億個/g-土壌) | ≧10 | ≧10 | ≧10 | ≧10 |
| ◆全窒素 (TN(N)) (mg/kg) | ≧12,000 | ≧30,000 | ≧5,000 | ≧12,000 |
| ◆全リン (TP(P)) (mg/kg) | ≧6,000 | ≧13,000 | ≧2,000 | ≧6,000 |
| ◆全カリウム (TK(K)) (mg/kg) | ≧15,000 | ≧20,000 | ≧4,000 | ≧15,000 |
| ◆C/N比 | < 20 | < 15 | < 30 | < 20 |
| ◆含水率 (%) | < 35 | < 35 | < 35 | < 35 |
OQI（有機資材品質指標）分析
OQIは、有機資材品質指標のことであり、Organic material Quality Indexの略称です。有機資材の品質を正確に評価できる。 測定項目は、①通常の肥料成分の分析の4項目（硝酸態窒素、可給態リン酸、交換性カリウム、アンモニア態窒素）と、②物質循環にかかわる分析の５項目（全炭素量、全窒素量、全リン量、全カリウム量、C/N比）を加えた9項目です。
土づくりの処方箋ー施肥設計
SOFIX技術では、土壌や堆肥、有機資材の分析や評価を行うだけでなく、土壌の肥沃度を高めていくための施肥設計、土づくりの処方箋を出すことができます。
「土づくり」の基本的な考え方
SOFIX技術による土づくりの基本的な考え方は、①まず土壌細菌が活性化するように有機物（主に全炭素と全窒素）の量とそのバランスを適切に整える→②これにより土壌微生物の数と種類が増えていく→③微生物たちが植物にとって必要な肥料成分を安定的に供給してくれる状態を作るというものです。
畑の場合だと、全炭素量が25,000㎎/kg以上、全窒素量が1,500㎎/kg以上でかつ、炭素と窒素の比率（C/N比）が10～25の範囲の土壌だと、微生物がもっとも活性化することがこれまでのデータベースでわかっています。図７のグラフで見ると、黄色の色がついている部分です。そのため、SOFIXの処方箋では、土壌の状態がこの範囲に入るように施肥設計を行い、堆肥や有機資材を適切に入れていきます。
実際の施肥設計にあたっては、上記の基本的考え方をベースにしながら、栽培する作物の種類・特徴、土壌の性質（黒ボク土や砂質土等）、気象条件、化学性や物理性の分析指標、病害虫の状況、その圃場の歴史、地域性、堆肥や有機資材などの調達の可能性、コスト、その他の制約条件を総合的に考慮し、そして何よりも生産者の希望や意見、ノウハウなどを取り入れながら処方箋を作っていくことになります。
SOFIX診断士は、以上のような手法で土壌や堆肥の分析データを読み解き、農耕地の施肥設計や土づくりのアドバイスを行う事ができる専門家です。一般社団法人SOFIX農業推進機構では、SOFIX診断士の育成やSOFIX診断士試験を実施しています。
処方箋作成の具体的手順
処方箋作成の具体的な手順は次のとおりです（図８参照）。
① 分析依頼・問診票作成
農業生産者から分析・処方の依頼があると、まず問診票を用いて農業生産者から圃場の現状や要望について問診票に基づく情報収集を行います。問診票は、農業生産者自身に記入していただくのが基本ですが、必要に応じてヒアリングも行います。
ここでは、できるだけ詳しく、その圃場の面積、栽培品目、収量、病害虫の現状、土壌の性質、使用している肥料や農薬、農業生産者が感じている問題点、課題や希望などを把握するようにします。
② SOFIX分析・パターン判定
対象となる土壌をサンプリングして、SOFIX分析、パターン判定を行います。
③ MQI分析・OQI分析（B評価以上の場合）
SOFIX分析の結果がB評価以上の場合は、使用する堆肥、有機資材についてのMQI（堆肥寝室指標）分析、OQI（有機資材品質指標）分析を行います。
できれば、土壌の分析時に、堆肥や有機資材も分析しておいた方が効率的です。
④ 精密診断・処方（C評価の場合）
SOFIX分析の結果がC評価＝総細菌数が検出限界以下の場合は、通常の処方では容易に土壌の改善ができない可能性があるため、精密診断を行い、各種処方による改善の可能性を検討します。
精密診断では、総細菌数が検出限界以下になってしまった原因が、残留農薬や何らかの化学物質によって汚染されたためなのか、微生物のエサである有機物が極端に少ないためなのかを見極めます。微生物回復の可能性のレベルをステージ２～５に分けて評価します。
⑤ 処方箋の作成
③、④の結果を踏まえて総合的な処方箋を作成します。
その際、現地訪問やオンライン会議などを通じて農業生産者と対話をしながら処方箋を作成していきます。ここでは、SOFIXの分析から得られたデータやSOFIXで蓄積してきた見解と農業生産者の現場の経験、知識、ノウハウとを結び付けて、より現実に根差した処方を検討します。
⑥ 診断録の作成
処方箋を診断録に記録し、次回以降の処方箋作成に役立てます。
過去の記録を保存し、蓄積していくことは、農業生産者やSOFIX診断士が「土づくり」についての科学的な知見を深め、豊かな農耕地土壌を作っていく上で重要となっています。
SOFIX技術についてのご質問、コメントなどは、お問い合わせフォームからお送りください。
SOFIX技術にもとづく分析・診断の申込は、下記の診断サービスの一覧からお申し込みください。
とくに、SOFIX分析とは、どんなものか、実際に試してみたいという方は、「初回限定価格サービス」（通常価格36,300円⇒初回限定価格13,200円）をご利用ください。
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