| プロジェクト区分 | フルリサーチ(FR) |
| 期間 | 2021年04月 - 2028年03月 |
| プログラム | 地球人間システムの共創プログラム |
| プロジェクト番号 | 14200156 |
| 研究プロジェクト | 人・社会・自然をつないでめぐる窒素の持続可能な利用に向けて |
| プロジェクト略称 | Sustai-N-able |
| プロジェクトリーダー | 林 健太郎 |
| URL | https://www.chikyu.ac.jp/Sustai-N-able/index.html |
| キーワード | 窒素問題、窒素利用、窒素汚染、窒素循環、持続可能性 |
研究目的と内容
本研究は、肥料、工業原料、および近年着目される燃料としての窒素利用、また、エネルギー源としての化石燃料利用という便益が、全球~局地スケールの窒素汚染という脅威をもたらす「窒素問題」を対象とする(図1)。本研究の目的は、日本を主な研究対象とし、国内外の活動と連携し、普遍的で世界に適用可能な窒素問題の評価手法や将来シナリオおよびこれらの基礎となる知見創出に貢献し、国連環境計画(UNEP)による国際窒素管理および日本国の窒素管理の行動計画を支援して国内外の取り組みを大きく前進させ、2050年における窒素問題の解決と、food equityおよび人と自然の健康の実現を目指すことである。FR5までの限られた研究期間においては、次の3つのブレイクスルー、①学術的知見に基づき窒素利用の便益と窒素汚染の脅威を評価して可視化する仕組みの構築(窒素の因果解析)、②多様なステークホルダーへの窒素問題の認識の浸透(窒素の認識浸透)、および③将来世代の持続可能な窒素利用に向けた将来設計(窒素利用の将来設計)に挑戦する。

図1 窒素問題は窒素利用の便益と窒素汚染の脅威のトレードオフ
窒素汚染は、地球温暖化、成層圏オゾン破壊、大気汚染、水質汚染、富栄養化、酸性化といった多様な環境影響の原因となり、人と自然の健康に害を及ぼす。2010年の世界全体で、窒素利用の便益が約2.2兆米ドルであったのに対し、窒素汚染の被害コストは約1.1兆米ドルと推計された(図2、van Grinsven et al., 2025)。人間活動に伴う反応性窒素(安定な分子窒素[N2]を除く窒素化合物の総称、Nr)の生成量は、いまや自然界の生成量を大きく上回っている(Fowler et al., 2013)。しかし、人類の窒素利用効率(投入窒素のうち最終産物に達する割合、NUE)はシステム全体で約20%と低く(Sutton et al., 2013)、必然的に大量の廃棄窒素(人間活動の結果、環境に排出される窒素の総量)が発生し、このうち環境に排出されたNrが窒素汚染を引き起こす。プラネタリー・バウンダリーに基づく地球環境問題の評価では、3回の評価の全てにおいて、人為的な窒素循環の改変は地球システムの限界を超えていた(Rockström et al., 2009; Steffen et al., 2015; Richardson et al., 2023)。世界平均では作物生産のNUEは約50%であり、家畜生産では5%~20%である(Lassaletta et al., 2014; Bouwman et al., 2013)。畜産物嗜好は食料システム全体のNUEを低下させ、食品ロスは食べずに失われた食料に加えてその生産に投入した窒素などの資源を無駄にする。肥料利用を巡る経済格差により、世界には窒素過多と窒素欠乏の双方の地域がある(Schulte-Uebbing et al., 2022)。生産と消費の場はしばしば国境をまたぎ、消費国は意識せずとも生産国の窒素汚染を助長しうる(Oita et al., 2016)。人為起源の廃棄窒素は増加し続け、2005年には1961年の約4倍、2050年には約6倍になると推計されている(Sutton et al., 2021)。増加中の世界人口を限られた農地面積で支えるために農地への窒素投入は増え、農地由来の窒素汚染が増大する可能性が高い(Mogollón et al., 2018)。また、アンモニア(NH3)を燃料や水素キャリアとしてエネルギー源にするという窒素の新しい用途が生まれている(Nishina, 2022)。それぞれの窒素用途について、今後の推移を注視することに加え、窒素利用の便益の維持と窒素汚染の脅威の緩和を両立する持続可能な窒素管理の実現が求められる。
(van Grinsven et al., 2025).png)
図2 世界の窒素利用の便益と窒素汚染のコスト(ダメージ)(van Grinsven et al., 2025)
BASE:2010年,S7・S3・S1:2050年のシナリオ(最良・中庸・最悪).
Total costs (C) and benefits (B) of global N use in the base year of 2010 and projected for 2050 under contrasting scenarios in real US$ for 2015 price levels, distinguishing effects of increase in flow and unit price. Also shown are the ratios of benefits over costs (BCR).
Hayashi et al.(2021)より日本の状況を整理する。2000~2015年の廃棄窒素総量は600万トン弱で推移し、国民1人当たりでは世界平均の約2倍であった。廃棄窒素の約80%が正味の輸入に由来し、国内の再生利用の場が限られることに加え、輸出国に生産時の窒素汚染を負わせている。日本の消費者はタンパク質の約20%を水産物から摂取し、農・畜産物と同じく水産物の窒素フローの評価が求められる。自然起源の窒素を漁獲する水産物のNUEは数百%になるが、水産資源の枯渇をもたらすリスクがある。2000年代には環境へのNr排出が減少を続け、特に輸送部門の窒素酸化物(NOX)で顕著であった。一方、日本政府は、脱炭素化に向けて、炭素を含まず燃やしても二酸化炭素が発生しないNH3燃料に注目している。NH3の国内需要は、2015年には窒素換算で100万トン弱であったが、経済産業省は、2030年には燃料向けで400万トン窒素、2050年には同2500万トン窒素(2015年の世界生産の18%に相当)のNH3導入計画を公表した(経済産業省, 2021)。供給は主に輸入に頼り、NH3価格の変動影響を含む肥料・原料・エネルギー用途間の競合という経済面の懸念と、NH3の漏洩や燃焼したNH3から発生するNOXによる窒素汚染の助長という環境面の懸念がある。このように、日本の窒素利用の将来には大きな振れ幅が予想され、国内の変化は貿易を介して世界にも波及することから、日本における持続可能な窒素利用の実現に向けた政策・技術・行動変容は、世界の窒素問題の解決にも貢献する。
国際窒素イニシアティブ(INI)は2003年に正式発足した専門家グループであり、窒素利用の便益と窒素汚染の解消の両立を目指し、国際プロジェクトの立案、国際機関の支援、原則3年ごとの国際窒素会議の主催などの活動を行ってきた(INI, 2025)。PLの林は2022年11月にINI東アジアセンター代表およびINI運営委員に就任し(日本初、任期3年✕2期まで可)、東アジアに加えて東南アジアの専門家のネットワーキング、国内外の活動との連携、および第10回国際窒素会議(N2026、2026年11月予定、京都)の準備に取り組んでいる(N2026, 2025)。UNEPとINIは、科学的知見を国際政策に活かす国際窒素管理システム(INMS)プロジェクトを実施した(2017年10月~2023年6月;INMS, 2024a)。PLと数名のSusNメンバーはINMSに貢献してきた。INMSは、国連持続可能な開発目標(SDGs)と連動して世界の廃棄窒素を半減する目標を掲げ、科学的知見を集めた国際窒素評価書(INA)を取りまとめた。INAの発刊は2026年に延びる見込みである(Sutton et al., 2026)。INAに対してPLは編著者として、数名のSusNメンバーは著者として貢献している。SusNはINMSのスピンオフとも言え、INMSウェブサイトで紹介されている(INMS, 2024b)。UNEPが約2年ごと開催する国連環境総会(UNEA)の第4回と第5回会合において「持続可能な窒素管理決議」が採択された(UNEP, 2019; 2022)。最初の決議を受けて、UNEPは2020年に窒素作業部会(WGN)を設置し、国際窒素管理の在り様を議論してきた(WGN, 2025)。2022年から日本も環境省[窓口機関]と農水省がWGNに参加している。PLとSusNメンバーの仁科(国環研)は、第4回WGN会合から専門家として参加して両省を支援している。2025年12月に予定される第7回UNEAの3回目の決議に向けて草案の提出準備が行われている。また、2009年に設立されたUNEP栄養塩類管理に関するグローバル・パートナーシップ(GPNM, 2025; 窒素やリンなどの栄養塩類の持続可能な利用に向けたマルチステークホルダー・グループ)に対し、地球研はPLを窓口として2024年はじめに参画し、その後、環境省の推薦を受けてPLはGPNM運営委員に就任した(任期3年)。2024年9月に環境省は世界に先駆けて窒素管理に関する行動計画を策定した(環境省, 2024).PLは同検討会座長、SusNメンバー2名が検討委員として行動計画策定に貢献した。
窒素問題に関する国内研究はトピックごとに進展してきたが、窒素問題の解決に資する知見を得るには学際的挑戦が多い。例えば、Nr負荷に対する生態系の応答、人間社会の窒素フローと環境へのNr排出の精緻な定量や将来シナリオ、政策・技術・行動変容が窒素面でもたらす物質・経済的効果、そして、窒素問題の因果関係を可視化して持続可能な窒素利用に向けた意思決定を支援する仕組みが挙げられる。さらに、多様なステークホルダーと持続可能な窒素利用の在り様を共創する超学際的な取り組みが不可欠である。なぜなら、窒素は食・モノ・エネルギーの生産・消費を通じて人間活動の全てと深く結びついているからである。仮想未来人となって問題解決のアイデアを編み出す手法であるフューチャー・デザイン(FD)は、持続可能な窒素利用を実現するアイデアを編み出すにも有用と期待される。SusNでは、第3期プログラム3のPDであった西條フェローおよび地球研戦略プログラムFDプロジェクト(PL:中川)と連携してFDの窒素問題への応用に取り組んできた。
SusNは、各専門分野の研究の深化と併せて、3つのブレイクスルー(①窒素の因果解析、②窒素の認識浸透、③窒素利用の将来設計)の達成を目指す。最終成果として、①では政策・技術・行動変容により窒素利用と窒素汚染がどのように変化するかを定量評価(例:費用便益評価[CBA])して可視化するツール、②では最新の学際知(例:日本窒素評価書[JaNA]、各種専門書籍)、超学際知(例:窒素問題のリーフレット、各種動画・読み物などのナラティブ)、および各ステークホルダーへのアプローチ、③では国内外の多様なステークホルダー(例:政策決定者、専門家、消費者、生産者など)とのFDの実践、UNEPや環境省などとの窒素管理の連携実績が得られる。窒素問題とは、大きな便益を求める我々の窒素利用が多様な窒素汚染という脅威を伴う状況をあらわす。この関係性の複雑さが窒素問題の認識を妨げており、便益の維持と脅威の緩和を両立する困難さが窒素問題の解決を妨げている。SusNの最終成果は、窒素利用と窒素汚染の因果関係に基づき、各種対策・行動変容の効果の定量的情報を提供し、窒素問題に関する学際・超学際知を通じて多様なステークホルダーが窒素問題を自分事に落とし込むことを促進し、その上で、将来世代が窒素を持続可能に利用するためのアイデアを生み出す機会と実践の蓄積をもたらす。この結果、国内外における窒素問題への認識が増し、持続可能な窒素利用に向けた既往・新規の取り組みが強化され、窒素問題の解決へのブレイクスルーに至ると期待する。
3)研究手法・構成・ロードマップ
自然と人間社会の全てを包含する窒素問題には未解明の事柄が多い。そこで、研究手法の第一の柱は、自然・人間活動の物質面および人間活動の経済面を網羅した科学的知見を集積するとともに、自らが学際研究(例:野外調査、室内実験、数値解析、アンケート調査、データ整備、シナリオ構築など)を推進することとする。窒素問題の解決に向けた行動を起こすには、政策決定の支援、各ステークホルダーの窒素問題の認識浸透、および将来世代の持続可能な窒素利用に資するアイデアを生む仕組みが求められる。よって、第二の柱は、既往・最先端の学際知を統合し、他のステークホルダーとともにブレイクスルーを目指す共創と実践を行う超学際研究とする。そして、第三の柱は、SusN単独で成し遂げられることには限界があるため、国内外の窒素関連プログラム・プロジェクトと密接な連携を図り、正のシナジーを生み出すことである。こういった連携は、多くのスピンオフを生み、SusN終了後も持続可能な窒素利用に資するプロジェクト群が継承される確度を高める。
SusNは、3つの学際研究班として、「自然循環班」(環境中の窒素動態の未知の解明や他の班の解析における窒素の自然科学面の情報・データの提供など)、「人間社会班」(食・モノ・エネルギーの生産・消費に伴う窒素フローと環境に対する各Nr種の排出量の算定や窒素利用の将来シナリオの構築など)、および「経済評価班」(食料の生産・消費など人間活動における社会的費用の計測や窒素に関する行動変容・ナッジ効果の解明など)、そして、他の3つの班と連携して3つのブレイクスルーを成し遂げる超学際研究班として、「将来設計班」からなる。共通解析サイトを設けるとともに、局地~地方~国~地域~世界と各スケールをつなぎ、ボトムアップとトップダウンの両面から学際・超学際研究に取り組む(図3)。

図3 研究アプローチ
学際研究班(自然循環班、人間社会班、経済評価班)が各専門分野の研究深化を図り、超学際班(将来設計班)が他の3つの班と密接に連携して3つのブレイクスルー①窒素の因果解析(N-DPSIR)、②窒素の認識浸透、③窒素利用の将来設計の達成に取り組む。空間的には地方~国~世界を網羅する。
研究のロードマップは「7.研究計画」に示す。共通研究サイトは琵琶湖、霞ケ浦、および東京湾などとし、各班が独自に取り組むサイトも設定する(例:将来設計班の与謝野町、宮古島市、水俣市・不知火海沿岸地域)。4つの班が密接に連携し、各サイトにおける自然・社会の窒素循環の実態および窒素問題の要因-圧力-状態-影響-応答(DPSIR)連関(環境指標の基本フレーム;EEA, 1999; EEA, 2005;図4)の解明、各地域のステークホルダー(生産者や消費者など)の窒素問題に関する行動および問題解決に資する変容の素地の相違・相同点の解明、および窒素問題に対する認識浸透や将来設計に向けた超学際研究を行う。例えば、自然循環班は森林~沿岸をつなぐ窒素循環の未知の解明や20年前と現在の全国山地渓流水質の比較解析、人間社会班は都道府県単位の窒素収支解明や産業連関分析および窒素利用の将来シナリオ構築、経済評価班は窒素の社会的費用の計測や消費者や生産者の窒素問題に対する行動選択の解析、将来設計班はブレイクスルー①②③を国スケールで達成する活動に取り組み、③については国際連携にも取り組む。

図4 要因-圧力-状態-影響-反応(DPSIR)連関を窒素問題に適用
確実な達成が期待されることは、学際知見の大幅な充実(例:全国山地渓流水質とNr排出の時空間的関係、人間社会の窒素フローと環境へのNr排出量、窒素の社会的費用や窒素汚染対策効果の効果など)、自然・社会科学の協働研究成果(例:自然科学の知見で裏打ちした社会実験成果、窒素フットプリントなどの指標の経済評価や行動変容への活用、窒素利用と窒素汚染の因果解析ツールなど)、学際・超学際知に基づく各種のナラティブ(例:窒素問題のリーフレットや動画[制作済]、各種のアウトリーチ活動を通じた窒素問題への認識浸透、各種専門書籍、最終成果物となるJaNAなど)、および国内外のステークホルダーとのFD実践から得られる持続可能な窒素利用に資するアイデア群である。具体的な成果物として、窒素の因果解析の可視化ツールの公開(①)、プロジェクト外の専門家とも連携したJaNAの発刊(②)を計画している。関連する重要な成果として、UNEPなどの国際窒素管理や日本国の窒素管理への貢献、2026年予定のINAの発刊(PLが編著者として参画)、FR4後半のN2026の京都開催が挙げられる。その先の夢は、将来世代の持続可能な窒素利用、すなわち、窒素問題の解決と、豊かで公平な食および人と自然の健康の実現である(図5)。

図5 Sustai-N-ableプロジェクトの期待される成果
SusNは学際研究を担う3つの班(自然循環班、人間社会班、経済評価班)および超学際研究を担う1つの班(将来設計班)の計4つの班から構成される。自然循環班、人間社会班、経済評価班はそれぞれの専門領域の研究の深化に努めるとともに、共通解析サイトにおいて連携して調査・解析を行い、窒素問題に対する分野横断的な学際知の蓄積を図る。将来設計班は他の3つの班と連携し、他のステークホルダーとともに超学際知の共創を行う。将来設計班は複数のミッションを立ち上げ、ミッションごとに各班の関心者を含むチームを形成して達成を目指す。各班には班長を置き、各班の研究活動をリードする。各班は班長の判断により、必要に応じてサブ班長を設ける。超学際知の共創という統合タスクを担う将来設計班では、PLが同班班長を兼任する。各班の班長とメンバー構成(2025年11月14日現在)は図6に示すとおりである。

図6 Sustai-N-ableプロジェクトの班構成とメンバー(FR3、2025年11月14日現在)
本年度の課題と成果
窒素問題については、環境動態、人間社会のフロー、および社会・人の行動変容などの未知が多く、SusNは最先端の学際研究に挑戦してきた。そして、窒素問題の解決には、政策などの意思決定の支援、いまだよく知られていない窒素問題への認識浸透の促進、将来世代の持続可能な窒素利用を実現する自由なアイデアを生み出す仕組みが求められる。それぞれをSusNが目指す3つのブレイクスルー:①窒素の因果解析、②窒素の認識浸透、③窒素利用の将来設計と位置付け、自然循環、人間社会、経済評価の各班が学際研究に取り組みつつ、将来設計班の超学際研究につなげ、ブレイクスルーに貢献する個別課題(ミッション)を複数設定し、ミッションごとに各班(外部を含む)から参画者を得て取り組んできた(例:窒素の費用対便益分析[CBA]、首都圏・東京湾を対象とした窒素負荷・環境状態の解析、多様なステークホルダーとのFD)。SusN共通の研究サイトとして、首都圏・東京湾、松島湾、琵琶湖、霞ケ浦を選定して取り組んできたところ、FR3では東京湾および琵琶湖を対象とした解析に収斂している。一方、地方スケールのステークホルダーと連携し、与謝野町、宮古島市、および水俣市・不知火海沿岸地域における活動が本格化しつつある。環境省が2024年9月に公表した「持続可能な窒素管理に関する行動計画」(環境省, 2024)に基づき自治体スケールの取り組みが始まっており、今後相談を受ける可能性がある。貧栄養化の国際的認知が低いため英文オピニオン論文を公表した(Hayashi et al., 2025、図7)。国内外のプロジェクト連携について、国内では、地球研の他の活動に加えて、JST COI-NEXT美食地政学(PL:松八重、SusN人間社会班班長)、環境研究総合推進費JpNwst(PL:仁科、SusNメンバー)、NEDOムーンショット(PL:川本、産総研)、ライフサイクル影響評価手法LIME(伊坪、早大)など、国外ではINI、UNEP、GPNMなどと連携してきた。SusNが特に重視することは、多様な学際・超学際分野の人つながりである。生物地球化学、安定同位体化学、環境工学、産業エコロジー学、農学、農業経済学、環境経済学、人生史学、政策学などの各分野の第一線の研究者、そして、農業、食文化、調理、環境教育、メディアなどの学際・超学際面からユニークな活動を行っている研究者と専門家の参画を得て、先述の3つの学際研究班と1つの超学際研究班の形成と醸成を図ってきた。また、窒素問題の解決に資する研究やアクションの担い手に育つことを期待する地球研研究員および多岐に渡る人つながりと多様な活動をスムースに進めるために研究推進員を雇用してきた。

図7 閉鎖性海域の貧栄養化の状況(Hayashi et al., 2025)
FSでは日本の窒素収支を公表し(Hayashi et al., 2021、地球研共同プレスリリース)、シンポジウムやワークショップを開催し、「図説 窒素と環境の科学」(林ほか, 2021)を発刊した。PRでは窒素問題に関するレビュー・書籍・記事の公表機会を多数得たほか、PLはINI東アジアセンター代表に立候補して日本から初めて選出された。FR1では、全国山地渓流水の調査をシチズンサイエンスの手法で行う「山の健康診断」(京大フィールド研, 2022)を支援し、複数の共催イベントを実施した。山の健康診断は地球研・環境意識プロジェクトの2003年全国調査のフォローアップにも当たる。また、FDプロジェクトと連携した活動、システム思考による窒素問題の解釈および窒素問題の認識浸透の戦略作りのワークショップ(林ほか, 2025、図8)、与謝野町や宮古島市における活動を開始した。FS末からPR前半にかけて農水省、環境省、経産省、国交省に対して窒素問題の勉強会を開催し、環境省から幾度かの照会を受けた後、令和5年度環境研究総合推進費の行政ニーズに「窒素に関する大気・水・土壌の包括的な管理手法の開発」が掲げられ、提案課題がJpNwst(PL:仁科、2023~2025年度)として採択となった。JpNwstはHayashi et al. (2021) の手法を改良し、日本の窒素インベントリ整備および廃棄窒素削減ポテンシャル評価を通じてブレイクスルー①③に貢献する。FR2では、複数の学術論文(例:Makino et al., 2024; Shigetomi et al., 2024)および書籍(栗山, 2024; Kuriyama et al., 2025)を公表した。JaNA編集委員会を立ち上げ執筆要綱および章立て案を作成した。与謝野町スマートグリーンビレッジ確立協議会に貢献し、宮古島市で食事の年表ワークショップを開催した。アートとの連携として「怪談と窒素」展を企画実施し(ロフトワーク, 2024)、地球研と金沢21世紀美術館が連携した作品展示に貢献した。FD体験パッケージを構築して第22回国際窒素ワークショップ(オーフス、デンマーク)で実践し、日本土壌肥料学会2024年度福岡大会で環境省と農水省から話者を得たシンポジウムを開催し、環境省の窒素管理行動計画の策定に貢献した。国際的にはWGNおよびGPNMの会合に参加し、2026年11月のN2026の京都招致を実現した。FR3では、複数の学術論文(例:Hayashi et al., 2025; 2025予定; 林ほか, 2025; Nakagawa et al., 2025a; 2025b)およびINMSプロジェクトに関するガイダンス文書(Winiwarter et al., 2025; Shibata et al., 2025)を公表し、JaNAの制作を開始し、「窒素の世界観」調査に着手した。プロジェクト開始より多方面で講演・講義・トークの機会を得て、これまで制作してきたリーフレット、対談記事、動画に加え、地球研教育部門および広報室と連携して「窒素のきもちゲーム」を制作して、窒素問題の認識浸透に努めた。地方スケールでは宮古島市と水俣市・不知火海沿岸地域における活動を活発とし、環境省の自治体スケールの窒素管理の活動を支援した。INIおよびUNEPの国際窒素管理にも貢献し、N2026の準備を進めた。FR3の内容の詳細は「3の1)」で述べる。

図8 日本の食品産業・食生活におけるステークホルダーの関係および窒素問題の認識浸透に向けた変化の理論(林ほか, 2025)として論文公表(論文ではモノクロで若干レイアウトが異なるが内容は同じ)
ブレイクスルー①窒素の因果解析では簡易CBAの道筋ができた。これまで根拠となるINMSプロジェクト最終成果物のINAの遅れにより着手困難な状況が続いたが、FR3夏にCBAの共著論文を公表できた(van Grinsven et al., 2025、図2)。この原単位(例:アンモニア 1 kg Nの大気排出で3.6 USDの健康被害)に日本の窒素収支(Hayashi et al., 2021)を組み合わせると簡易CBAが可能となる。日本の窒素収支については、連携するJpNwstプロジェクトにおいてFR3年度に計算方法の改良および1990~2023年への拡張を実現できた。INAについては、原稿が揃い、出版社であるケンブリッジ大学出版会のウェブサイトに近日中に出版案内が掲載される予定である。
ブレイクスルー②窒素の認識浸透ではアウトリーチの機会を多数獲得し、外部からのオファーを得られるようになった。認識浸透の戦略を見出し、アート・デザインとの連携が実現した。ISより市民向けトークイベントを企画し、FS・PR・FR1では窒素循環シンポジウムを共催していずれも数百名の参加を得た。窒素問題を伝えるマテリアルとして、FSに「図説 窒素と環境の科学」を刊行し(林ほか, 2021)、PRにイラストを交えた日・英版リーフレット(SusN, 2023)および対談記事(林・阿部, 2023)を制作し、FR1末に窒素問題を2分で紹介する日・英語字幕版動画(地球研・ロフトワーク, 2024)を制作してFR2はじめに公開し、SusN最終成果物であるJaNAの編集委員会を立ち上げて章立て案および執筆要綱を取りまとめた。FR3では「窒素のきもちゲーム」や「窒素クイズカード」を制作した。これらは特に小中高生へのアウトリーチに有効なアイテムである。
ブレイクスルー③窒素の将来設計では国内外の窒素管理への直接貢献を実現した。国内では「持続可能な窒素管理に関する行動計画」(環境省, 2024)の策定およびその後の地方自治体の取り組みを支援し、国際ではINI運営委員、GPNM運営委員、およびWGN専門家アドバイザーとして関連活動を支援している。FDについては研究面の取り組みを進め、その一部は成果として公表され(Nakagawa et al., 2025a; 2025b)、FD体験パッケージを制作して国際会議の場で実践し、テクノロジーアセスメントへの応用に挑戦した。また、N2026の京都招致を実現した(2026年11月予定)。
PLのINI運営委員・東アジアセンター代表のポジション(2022年11月~)は審査に基づくものであり、SusNへの期待とPLの努力が認められたものと認識している。FSの日本窒素収支評価(Hayashi et al., 2021)のプレスリリースは、行政機関やメディアの問い合わせを生み、PRからFR1にかけて関係省への勉強会および意見照会を経て、SusNが日本国の窒素管理やその行動計画の策定を支援する体制を構築してきた。その結果、環境省の推薦を得てPLはGPNM運営委員に就任した。2024年9月27日付け公表の「持続可能な窒素管理に関する行動計画」(環境省, 2024)では検討委員会座長として本文作成や英訳にも貢献した。これらはSusNの高い目標であったが、想定以上の規模と早さで実現した。PLが組織委員長として開催するN2026(2026年11月、京都)は、日本初開催の国際窒素会議として重要な機会となる。
新型コロナウイルス感染症により、INMSプロジェクトの最終成果物INAの発刊の遅れが深刻であり、本報告書取りまとめ時点で未発刊である。INAに掲載予定のCBAの枠組みはSusNブレイクスルー①の参考となる重要な情報であるが、CBAの部分が共著論文(van Grinsven et al., 2025)として先行公表された。並行して、FR2後半よりLCA研究者の伊坪(早大)がリーダーを務めるBRIDGEプロジェクトが立ち上がり、CBAとLCAを組み合わせた手法の設計に取り組んでいる。
研究目的、手法、組織体制ともに変更はない。PR終了時で以てサブリーダーかつ将来設計班共同班長が退任したが、新たなサブリーダーは設けない体制でプロジェクトを進めている。自然循環班と人間社会班は班内に副班長を任命している。
昨年度の研究審査・報告会以降の成果を述べる。ブレイクスルー①窒素の因果解析に関して、日本国内の施肥試験のメタ解析による30%減肥の実現可能性を評価した論文(Nishina et al., 2025)、システム思考を用いた窒素問題の認識浸透の戦略探索の論文(林ほか, 2025、図8)、FDを未来のアンモニア利用およびコメ消費のビジョニングに応用した論文(Nakagawa et al., 2025a; 2025b、図9)、京北地域をモデルとした食品残渣の農業リサイクル可能性を評価した論文(Jung et al., 2025)、窒素利用の便益と窒素汚染の脅威(被害コスト)を2010年および2050年について全球規模で評価した論文(van Grinsven et al., 2025)、「持続的農業の経済学」(栗山, 2024)の英文書籍(Kuriyama, 2025)、および国際プロジェクトINMSとの連携に当たるガイダンス文書2点(窒素収支、影響評価)が公表となった(Winiwarter et al., 2025; Shibata et al., 2025)。北極スバールバル氷河後退域土壌の窒素循環のパッシブ加温に対する応答実験の論文が採択となった(Hayashi et al., 2025予定)。複数の論文が執筆・審査中であり、出版物の執筆・発刊準備も進んでいる(Sutton et al., 2025予定; 林, 2026a; b)。また、Nature Reviews Earth & Environment誌の依頼原稿として、持続可能な食料生産と環境保護に向けた農業窒素管理戦略に関する共著レビューの執筆に取り掛かっている。各班の取り組みは計画どおり進捗し、班連携について、閉鎖性海域の貧栄養化のオピニオン論文が公表となり(Hayashi et al., 2025)、松島湾における調査論文が採択目前であり、山地渓流水解析のメタ解析および東京湾集水域における生態系サービス評価の解析を進め、宮古島市における調査・フェスティバル準備を進めてきた。プロジェクト連携について、日本の窒素インベントリの拡張と廃棄窒素ポテンシャル評価を狙うプロジェクト(JpNwst、PL:仁科、本年度終了)において日本窒素収支の見直しと対象年次拡張(1990~2023年)を成し遂げ、排ガス・排水の反応性窒素を直接回収する技術開発プロジェクト(MSN、PL:川本)において外部評価委員として窒素管理との今後の連携の橋渡しを担い、FR2後半より始まったLCAプロジェクト(SIP-BRIDGE、PL:伊坪、本年度終了)において富栄養化の被害係数算定を進めた。アメリカNSFの人材交流プロジェクト(iN-Net、PI:David Kanter, Peter Groffman)とはウェビナー登壇および次年度のワークショップ共同開催の相談を行った。INMS / GPNMのウェビナーやGlobal Carbon Project東京会議などにおいて招待講演を行った。

図9 科学者によるFDの手順:アンモニア利用のフューチャー・デザインに適用(Nakagawa et al., 2025)
ブレイクスルー②窒素の認識浸透に関する成果として、PR末に制作したリーフレット(日・英版)を約3000部配付し、FR1末に制作した動画(日・英語字幕版)も活用して各種アウトリーチを図ってきた。教育部門と広報室と協力して子ども向けに「窒素のきもちゲーム」を制作した。これはプレーヤーが窒素となってすごろく的に自然・社会を巡ることで、窒素との深い関わりを学ぶ効果を狙っている。未来のサイエンティスト養成講座(京都市青少年科学センター)にて用い、小中学生が楽しんでくれた。今後はプレイバランスなどを見直してアウトリーチのツールとして活用し、FR4の科博地球研企画展でも来場者が遊びながら学べるように提供する計画である。
文科省の「一家に1枚」ポスターへの応募は三度面接に進めたものの不採択に終わった。今後独自に仕上げて科博地球研企画展での展示を計画している。SusNが主共催したイベントは、FDとテクノロジーアセスメントを組み合わせた専門家と市民のワークショップ、宮古島市における地域課題分析ワークショップ、スローフードフェスティバルであるテッラマードレ・ジャパン2025 in 水俣であり、FR3末には宮古島市におけるSustai-N-able Island Day 2026を企画している。宮古島市および水俣市における取り組みは、各地において持続可能な食と環境の実現を目指す活動グループとの人的連携の強化にも繋がっている。PLは講義・講演・トークの機会を本年度も多数得て、窒素問題への関心が少しずつ増えて認識浸透がより進んでいると実感している。SusN最終成果物であるJaNAの各章の主著者を決定し、主著者を招いた拡大編集会議を開催し、執筆要綱を確定して執筆を開始した。
ブレイクスルー③窒素利用の将来設計に関する成果として、FDの応用に挑戦し、テクノロジーアセスメントと組合せ、専門家と市民によるセッションを実施した。SusNの目指す先と将来シナリオ構築の視座を得るため、「窒素の世界観」調査に着手し、複数回の議論を経て調査チームを立ち上げ、アンケート調査の設問作りを進めている。FR3末までに予備調査を行う予定である。国内政策支援として、昨年度の「持続可能な窒素管理に関する行動計画」の公表(環境省, 2024)を経て、FR3は環境省の関連事業のアドバイザーおよび検討委員として貢献し、与謝野町スマートグリーンビレッジ確立協議会委員として同町の農業の在り方の議論に参加した。また、PLは環境省の「地下水保全を目的とした硝酸性窒素等地域総合対策の推進に関する調査・検討会委員」に就任し、2025年10月の第1回情報共有会では全国230自治体に窒素問題を解説する機会を得た。国際窒素管理について、INI運営委員として特にN2026の準備を進め、GPNM運営委員として2025年3月のWGNとの連携ワークショップや同年10月のウェビナーなどに貢献した。環境省の要請を受けて2025年7月に第7回WGNに参加したほか、同年12月の第7回UNEAに参加予定である。
ブレイクスルーの全てに係ることとして、PLを組織委委員長としてN2026の事務局、組織委員会、諮問委員会の体制を確立し、プログラム構成およびセッションリストの作成を進めている。日本学術会議の共同主催国際会議となる予定であり、市民公開講座を予定するほか、令和8年度地球研国際シンポジウムをN2026と併せて開催するため所内体制も立ち上げて準備を進めている。
ブレイクスルー①窒素の因果解析:CBAの共著論文の公表を受けて、SusNにおける応用として、同論文の排出原単位とJpNwstで拡張した日本の窒素収支を用いて日本向けCBAを行う枠組みを構築した。また、LCAプロジェクトにおける陸域生態系の富栄養化について、植物の絶滅リスクとして被害係数の算定を求めることに目途がついた。今後、LCA手法LIMEと連携した被害評価を行い、CBAの結果との比較をFR4に行う計画である。
ブレイクスルー②窒素の認識浸透:多方面へのアウトリーチを経て、窒素問題への関心が少しずつ増し、認識がより進んできた。アウトリーチの対象も市民、子ども(小中高生)、大学生、生産者、自治体関係者、政策関係者、異分野研究者と広がっている。SusN最終成果物であるJaNAの章立てと主著者が決定となり執筆を開始した。JaNAにはアウトリーチの年表と経験をナラティブとしてまとめる章も設ける。
ブレイクスルー③窒素の将来設計:FR2において国内外の窒素管理への直接貢献を実現した。FR3ではそのフォローアップに加え、国内では自治体の農業・環境セクションに対するアウトリーチの機会を得た。N2026は「持続可能な窒素管理を将来世代のために」を主題とし、会議の最後に採択予定の「京都宣言」には我々の将来の窒素利用・窒素管理に向けたビジョンを盛り込む計画である。
最も評価できる点は、国内外の窒素管理への関与をFR2に実現し、FR3も貢献を維持していることである。環境省の窒素管理の行動計画(世界初)の策定に貢献し、UNEPが主導する国際窒素管理に専門家として直接的に、また日本を支援する形で間接的に貢献した。PLはINI運営委員・東アジアセンター代表およびGPNM運営委員を担い、WGNおよびUNEAに環境省の要請で参加している。ただし、独立した研究者としての立場は堅持している。N2026の日本招致を実現し、これを日本学術会議共同主催国際会議として採択させた(本報告書取りまとめ時点で、閣議口頭了解の手前であり、あくまで「予定」)。N2026では地球研国際シンポジウムを併せて開催し、市民公開講座は地球研の広報に資する内容とすることで、SusNの進捗のみならず地球研のプレゼンス向上に重要な機会となる。関係者の協力を得て有意義な会議となるように最大限努める所存である。なお、国内外の窒素管理への貢献が期待より早期に実現した経緯は、昨年度のプロジェクト・フルリサーチ(FR2)報告書の本節に記述した。
ブレイクスルー①窒素の因果解析について、窒素問題のCBAを行う枠組みづくりが遅れている。最大の理由は、参考としたい世界スケールのCBAが掲載されるINA(INMSプロジェクトの最終成果物)の発刊がさらに遅れたことによる(本報告書取りまとめ時点で具体的な期日は決まっていない)。PLはINAの編著者の一人であり、確実に有益な情報であることは確認している。この状況に対し、FR3の8月にINA-CBAの方法論や重要な成果の学術論文を先行公開することができた(van Grinsven et al., 2025)。この論文にて公開された便益・被害の原単位を用い、別の連携プロジェクトJpNwst(PL:仁科、SusNメンバー)により改良・拡張した日本窒素インベントリ(1990~2023年をカバー)と組み合わせることで、日本の簡易窒素CBAが可能となる道筋をつけた。FR3のうちには具体的な数値を出せるよう解析を進めている。また、FR2後半よりLCA関連の新規連携プロジェクトBRIDGEが開始となり、FR3には富栄養化の被害係数の導出に至る見込みであり、上記のCBAとLCAとの比較評価をFR4に行い、因果解析ツールの設計に結び付けたい。ツール開発は大きな挑戦であるが、FR5では少なくとも研究の到達点をまとめ、後継に繋ぐ役を果たしたい。
SusNのブレイクスルー①窒素の因果解析、②窒素の認識浸透、および③窒素利用の将来設計は、所属プログラム「地球人間システムの連環に基づく未来社会の共創」が掲げる3つの目標のそれぞれ、「多様な人間活動と自然との関係性や連環を解明して二律背反の減少と相乗効果の増大を目指す」、「コミュニケーション方法の開発」、および「持続可能な未来に向けた人と自然の関係性の変容」に対応する。また、FR3に新たに開始した「窒素の世界観」調査には谷口PDも参加しており、LINKAGEプロジェクトが進める「水の世界観」調査との連携やインタラクションも考慮に入れている。
今後の課題
FR4における各班の計画と3つのブレイクスルー達成に向けた計画を以下に述べる。
1)河川・沿岸の水質に対する下水処理場の影響を広域・プロセス両面で評価する。2)全国の流域スケールの窒素動態の変化パターンを大気~山地~河川~沿岸までの水質データを統合して解析し、GISを活用して可視化する。3)過去と現在の全国山地渓流水調査データと機械学習を活用して全国森林流域の窒素沈着脆弱性評価を行う。4)首都圏・東京湾および琵琶湖の窒素循環解析を行うとともに経済評価班の選択実験を支援する。
1)窒素フットプリント解析の精緻化を進める(例:拡張型産業連関表に基づく炭素・窒素のフットプリント解析、食料生産・消費における資源・エネルギー消費に伴う窒素排出の反映、地域・地方における特徴を反映した仮想窒素係数の見直し)。2)CBAにも活用可能な将来の窒素利用のシナリオ解析を進める(例:食料生産のNUE向上、廃棄物・未利用資源の利活用、低炭素技術導入と廃棄窒素増のトレードオフ)。
1)農業環境政策とプラントベースフード選択の解析を行う。2)消費者の植物肉選択の解析を行う。3)東京湾における水質改善に対する支払意思額の選択実験を行う。4)生産者の環境配慮行動に対する選択の解析を行う。
1)INAの国際CBAの原単位および日本窒素インベントリ拡張版を組み合わせてCBAの基本フレームとし、シナリオに基づく窒素フローの変化を推計して評価する。また、LCA手法を用いた規格値およびシナリオによる変化を評価して基本フレームの結果と比較して改良を行う。2)「窒素の世界観」調査の結果をまとめ、得られたインサイトを公表する。3)窒素問題の認識浸透に向けて講義・講演・トークなどのアウトリーチを積極的に行う。特に科博地球研企画展を重要な機会として活用する。4)宮古島市、与謝野町、水俣市・不知火海沿岸地域など地方スケールのステークホルダーと連携した知見共有やアイデアの共創に取り組む。5)国内(環境省や農水省)と国際(UNEPやINI)の窒素管理に貢献するとともにネットワーキングの強化に取り組む。
また、全ての班および外部と連携してJaNAの執筆を進める。N2026を開催し、RIHN国際シンポジウムおよび市民公開講座を併せて開催し、SusNの成果公表の機会とするとともに、主題である「持続可能な窒素利用を将来世代のために」の実現に向けたビジョンとして「京都宣言」を取りまとめる。
FR2末におけるPDとの議論では文化的アプローチの強化が望ましいとの助言を得た。食文化の専門家はメンバーにいるものの、異なる切り口で文化を捉えることも重要と考え、FR3では関心のあるメンバーを募って窒素の世界観とはそもそも何かという基本からの密な議論を行い、調査チームを立ち上げて一般向けのアンケート調査の設問の構築に取り組んだ。本報告書執筆時点では設問案を用いた予備調査の準備を進めている。また、日本および世界の公害の原点ともいえる水俣病の原因地となった水俣市および周辺地域における未来志向の食・農・漁・森・人々のつながりを模索するグループとのつながりを実現し、FR3では同グループが招致したスローフードフェスティバル(テッラマードレ・ジャパン2025 in 水俣)を共催した。このイベントには行政からも参加があり、マルチステークホルダーによる今後の連携強化を目指す。メンバーが自由に意見をたたかわせて自発的にプロジェクトを進める雰囲気については、特に研究員と一部のメンバーでその醸成が進んでいる。引き続き、PL-班長間の情報共有と意見交換を密にするとともに、PLは必要に応じて各班長を介してメンバーの活動を支援し、個別具体の取り組みを通じてメンバー間の協働を促進する。FR以降のサブリーダー不在にはプロジェクト推進上の問題はない。ただし、PLが動けなくなる不測の事態に対するリスクヘッジは必要と考えている。
特にアウトリーチ活動に関して、研究所の関係部門・室・係との連携と支援を引き続き図っていただきたい。FR3の実績では、京都市青少年科学センターが催した「未来のサイエンティスト養成講座」について、教育部門・広報室・SusNが連携して子ども向けイベントを開催し、これに向けて共同でマテリアル(窒素のきもちゲーム)を制作もできた。次年度FR4の2026年11月2日~6日に国立京都国際会館で開催するN2026では、国際交流係と地球研国際シンポジウムを企画し、広報室の支援を受けて市民公開講座を開催する計画である。登壇者については他センター・プロジェクトの協力も得る計画である。これらの深いコミットメントより、地球研は共同主催機関と位置付けている。こういった企画が滞りなく、関係者の全てに有益であるように進められるよう、研究所のご配慮をいただけるとありがたい。SusN最終成果物のJaNA(日本語版・英語版)は、それぞれ地球研和文学術叢書および英文学術叢書としての刊行を希望し、前者については京都大学学術出版会の了承も得て制作に取りかかっている。後者については、日本語版の推移をみつつ、Springer-Natureとの相談を進める計画であり、これらの出版にもご協力を願いたい。