孔隙率と土壌の関係が作物収量を左右する理由

孔隙率と土壌の基礎知識から改善策まで

土壌の孔隙率を上げれば必ず収量が増えると思っていませんか？実は孔隙率が50%を超えても、孔隙の「種類」が偏ると根腐れリスクが3倍以上に跳ね上がることがわかっています。

孔隙率とは何か：土壌中の空気と水が占める割合

土壌の孔隙率とは、土の全体積に対して「固体（土粒子）が占めていない空間＝孔隙」の割合を指します。式で表すと以下のようになります。

• 孔隙率（%）＝（1 − 仮比重 ÷ 真比重）× 100
• 農耕地の目標値：40〜60%
• 固く踏み固まった土壌：30%以下になることも

つまり孔隙率が基本です。この空間には空気と水が共存しており、根の呼吸と水分吸収の両方を支えています。

孔隙率が30%を下回ると、根が酸欠状態になり始めます。水田の作土でさえ、代かきによって一時的に孔隙率が20%台まで下がることが知られており、その後の乾燥管理が収量を大きく左右します。意外ですね。

農研機構の資料によれば、水稲の根の伸長は土壌硬度（貫入抵抗）だけでなく、通気孔隙率が10%を下回った時点で急激に抑制されることが示されています。10%という数字は、500mlペットボトルの中身のわずか50ml分に相当するイメージです。

孔隙が少ない土＝収量が落ちる、と覚えておけばOKです。

孔隙率の種類：大孔隙と小孔隙の違いが収量を決める

孔隙にはサイズがあります。大孔隙（径0.05mm以上）は主に排水と通気を担い、小孔隙（径0.05mm未満）は水を保持する役割を持ちます。

• 🌊 大孔隙（排水・通気孔隙）：雨後に余分な水を排出し、根に酸素を届ける
• 💧 小孔隙（毛管孔隙）：植物が利用できる有効水分を蓄える
• ⚠️ 大孔隙だけが多い砂質土：保水力が低く、1週間晴れが続くだけで干ばつ被害が出やすい

農業現場でよくある誤解が「水はけが良い＝良い土」という思い込みです。大孔隙ばかりで小孔隙が少ない土壌では、せっかく施用した液肥がそのまま流れ出てしまい、肥料代が無駄になります。1反（約10a）あたりの施肥コストが年間3〜5万円だとすれば、その損失は決して小さくありません。痛いですね。

逆に小孔隙が多すぎる粘土質土壌は保水力が高くても、大雨後に根が数日間水没し根腐れを起こします。バランスが条件です。

両者のバランスが崩れているかどうかは、現場では「土壌三相計」や「簡易貫入試験」で確認できます。農協の営農指導員に相談すると、無料で測定してもらえるケースもあります。

土壌孔隙率の測定方法：現場でできる簡単な手順

孔隙率の測定は専門機器がなくても、ある程度の把握は可能です。現場でよく使われる方法を整理します。

• 📦 土壌コア法：塩ビパイプなどで土を採取し、乾燥重量と体積から仮比重を算出する
• 🔩 簡易貫入試験：土壌硬度計（山中式）で圧力を測定し、孔隙率の目安を推定する
• 👁️ 目視・触診：スコップで掘り起こし、土が崩れる様子・色・においを確認する

コア法による測定手順は以下の通りです。

1. 内径5cm・長さ10cmの塩ビパイプを土に打ち込んで採取（体積≒196cm³）
2. 105℃のオーブンで24時間乾燥させる
3. 乾燥重量 ÷ 体積 ＝ 仮比重を算出
4. 孔隙率（%）＝（1 − 仮比重 ÷ 2.65）× 100 （土粒子の真比重を2.65と仮定）

結論は「仮比重1.3以下なら良好な孔隙状態」です。仮比重が1.5を超えてくると根の伸長が著しく制限されはじめます。

測定が難しい場合は、都道府県の農業技術センターに土壌診断を依頼する方法もあります。多くの県では1検体あたり数百円〜2,000円程度で分析してくれます。

大阪府立環境農林水産総合研究所：土壌診断サービス案内

孔隙率を高める土壌改良：有機物と耕起のベストな組み合わせ

孔隙率の改善には、大きく「物理的アプローチ」と「生物的・化学的アプローチ」の2方向があります。どちらか一方では持続しないことが多く、組み合わせが必須です。

🌿 有機物施用によるアプローチ
堆肥や緑肥すき込みにより、土壌有機物が増えると微生物活性が高まり、団粒構造が発達します。団粒構造が形成されると、団粒間に大孔隙が、団粒内に小孔隙が同時に確保されます。つまり両方の孔隙を一度に増やせるということですね。

堆肥の目安は10aあたり2〜4トン。ただし未熟堆肥を大量施用すると、分解の過程で窒素飢餓が起き、逆に生育が悪化するケースがあります。これは知らないと損します。

🚜 耕起によるアプローチ

• 深耕（30〜40cm）：作土層を深くし、根が伸長できる範囲を拡大する
• サブソイラー作業：耕盤層を破砕し、大孔隙を物理的に作る
• 不耕起・省耕起：表層の大孔隙を保全し、ミミズなどの土壌生物を守る

注意が必要なのは、過度な耕起です。年に何度もロータリーをかけると土壌粒子が細かく砕けすぎ、かえって孔隙が詰まります。これは農業従事者が無意識にやってしまいがちな行動です。

耕起頻度を減らしながら有機物を補給する「不耕起＋堆肥」の組み合わせが、近年最も注目されているアプローチです。これは使えそうです。

農林水産省：土づくり堆肥の施用に関する技術指針

孔隙率と土壌水分：農業従事者が見落としがちな「毛管水」の罠

多くの農業従事者が「土が湿っていれば水分は十分」と考えがちですが、これは正確ではありません。土壌水分には植物が吸収できる「有効水分」と、小孔隙に強く吸着されて根が吸えない「無効水分」があります。

• 💡 有効水分：pF1.5〜4.2の範囲で保持されている水分（植物が利用可能）
• 🔒 無効水分：pF4.2以上で吸着された水分（根が吸えない）
• ⚡ 孔隙率が同じでも、粘土質土壌は無効水分の割合が高く「水不足」になりやすい

これは意外な盲点です。見た目に「湿っている」土でも、実際には作物が水ストレスを受けているケースが現場でたびたび確認されています。

黒ボク土（火山灰土）に多い「アロフェン」という粘土鉱物は、有機物を強く吸着するだけでなく、小孔隙内に水を強く保持する性質があります。関東ローム層や北海道の一部地域ではこの問題が顕著で、「見た目は濡れているのに作物が萎れる」という現象が起きやすいです。どういうことでしょうか？
対策としては、土壌水分センサーを活用した「pFモニタリング」が効果的です。現在は1万円台から購入できる簡易センサーも登場しており、スマートフォンと連携してリアルタイムで水分状態を確認できます。センサーを1箇所挿して確認するだけで、灌水タイミングの判断精度が大幅に上がります。

また、有機物を増やして小孔隙内の吸着水を減らし、有効水分の割合を高めることも根本的な対策になります。有機物増加→団粒化→有効水分増加、という流れが原則です。

孔隙率の数値だけでなく、孔隙の「質」と水分の「有効性」を合わせて管理することが、安定した収量を得るための核心です。数字だけ覚えておけばOKではなく、その中身まで理解することが農業経営の強みに直結します。