栃木県農研報 No.68：51～63 (2012)
Bull. Tochigi Agr. Exp. Stn. No.68：51 ～63(2012).

黒ボク土露地畑における堆肥の施用と冬期の土壌管理が
地下浸透水中の硝酸態窒素量に及ぼす影響
吉泉裕基・中澤佳子・齋藤匡彦 1)
摘要：2007年10月から2010年12月に，黒ボク土の露地野菜畑において埋設型キャピラリーライシメー
ターを用いて，地下浸透水中の硝酸態窒素を継続的に測定した．処理区は夏作のみを栽培する処理区(牛ふん堆肥1t区，同2t区，豚ぷん堆肥区，化学肥料上乗せ区および無施用区)，さらに冬作として緑肥作物(六条大麦)を作付した処理区 (緑肥区)の計 6 処理を設けた．堆肥のみを施用した場合，浸透水中の硝酸態窒素濃度は無施用区と同程度であった．ただし，無施用区の窒素溶脱量が多く，見かけの窒素溶脱率は-20～-4％であった．夏作作物の生育および収量は化学肥料上乗せ区で最も高かったが，2009年11月から2010年７月まで浸透水中の硝酸態窒素濃度が地下水水質の環境基準値である 10mg/L を上回る時期がみられた．一方，同程度の窒素投入量である緑肥区は，3 年間を通じて10mg/L 未満で推移し，積算した硝酸態窒素量は化学肥料上乗せ区の 17％であった．これは，冬期に六条大麦を作付したことによる影響が大きいと推察された．また化学肥料を施用しているため，生育・収量も化学肥料上乗せ区と同等かそれに次いだ．
キーワード：黒ボク土畑，キャピラリーライシメーター，硝酸態窒素，牛ふん堆肥，緑肥作物

The Effect of Application of Manure Compost and Cultivation of Green
Manure Crop (Barley) on the Amount of Nitrate in Leaching Water
From an Andosol Upland Field
Yuki YOSHIIZUMI，Yoshiko NAKAZAWA，Masahiko SAITOH

Summary：A study was conducted from October 2007 to December 2010 using capillary lysimeters toinvestigate the use of manure compost and the cultivation of green manure (barley) on the nitrogen
percolation leaching water in an Andosol upland field.”? Please check and change as appropriate.

Forthe examination, vegetables were cultivated in summer under six treatments (application of cattle manurecompost at 1t/10a and 2t/10a, pig manure compost at 1t/10a, fertilizer added to cattle manure compost at
2t/10a, green manure crop added to application of cattle manure compost at 2t/10a and fertilizer, andnon-application). Only application of manure compost at the nitrate concentration in leaching water was
as well as at non-application. Under application only to manure composts, their leaching coefficients ofnitrogen ranged from -20% to -4% because under non-application was the nitrogen percolation higher
than. By application of fertilizer added to cattle manure at 2t/10a, the vegetable yield was the highest of
the six treatments, but the nitrate concentration in leaching water was over 10 mg/L, which is theenvironmental standard of underground water, from November, 2009 to July, 2010. However, in thetreatment adding to cultivation of green manure crop bellowed 10 mg/L during, the nitrogen percolation
for three years was 17% of the treatments that application of fertilizer add to manure compost. Moreover,
the yield was almost equal to that of crops to which fertilizer was applied

Key words： Andosol upland field, Capillary lysimeter, Nitrate, Cattle manure compost, Green manurecrop1)現栃木県上都賀農業振興事務所（2012.3.7 受理）

51

栃木県農業試験場研究報告Ⅰ

第 68 号緒 言

栃木県は乳用牛の飼養頭数が全国 2 位(栃木県，2010)
で全国有数の畜産県である．そのため，牛ふん堆肥を中心とした家畜ふん堆肥が豊富に存在している．

Ⅱ

試験方法

１．土壌条件
試験は栃木県農業試験場（栃木県宇都宮市野沢町）内の露地畑圃場で行った．本圃場は，標高 170m の台地上に農業における家畜ふん堆肥の利用は，地力の維持や土あり，非固結火成岩を母材とした風積土壌である．土壌

壌の理化学性，生物性の改善に役立つものとして，以前

統群（土壌統）は，表層多腐植質黒ボク土（七本桜統）

から行われてきた．本県では，地力の維持とともに作物である．土壌断面図ならびに作付前の土壌の化学性およの生産性を確保するため，露地野菜畑地において堆肥のび物理性を第１図ならびに第 1-1 表，第 1-2 表に示す．

適正な施用量を 10a あたり現物で 1t から 2t 程度と施肥

地表から深さ 50cm までは黒ボク土壌で，0-15cm が作基準で示している(栃木県，2006)．

土層(Ⅰ層)，15-30cm が耕盤層(Ⅱ層)，30-50cm がⅢ層で

通常，堆肥は農業生産環境を整えるための土づくりをあった．深さ 50cm から 110cm までは腐朽細小浮石礫層(今

目的として施用され，作物の生育量を確保するために化市浮石層：Ⅳ層)が分布しており，それ以深はローム層で学肥料を上乗せして施用されることが多い．したがって，あった(第 1 図)．リン酸吸収係数(リン吸)は，Ⅰ層から作物の生育に必要な窒素量よりも窒素施用量が過剰になⅣ層にわたって，1500 以上と高く，黒ボク土壌の特徴をることがある(西尾，2002)．

表している．全炭素は黒ボク土壌で 8.6～10.4％，腐朽

土壌中では，堆肥をはじめとする有機物中の有機態窒

細小浮石礫層で 2.4％である(第 1-1 表)．また，黒ボク

素は土壌微生物の働きによってアンモニア態窒素や硝酸

土壌の飽和透水係数は表層から 15cm までは 3.08×

態窒素に変化する．畑地では酸化的条件下にあるため，

10-4s/cm，深さ 15cm から 30cm までは 2.57×10-5s/cm，30cm

アンモニア態窒素は硝化作用により最終的に硝酸態窒素から 50cm までは 8.20×10-6s/cm と下層に向かうほど飽になる．有機物の分解や施肥由来の硝酸態窒素は，マイ和透水係数は小さくなり，腐朽細小浮石礫層は 8.50×

ナスに荷電している土壌粒子には吸着されずに雨水とと10-5s/cm である(第 1-2 表)．

もに地下へ浸透する（小川，1992）．このため，過剰な窒素量を施用しつづけることは地下水汚染の危険性を高める．
0

黒ボク土畑地において，固液分離した牛ふん(敷料なし)を連用することによる適正な現物施用量は地下水保

1530

5YR1.7/1

CL

5YR1.7/1

CL

Ⅲ
50

ていない．

5YR 4/8
LiC（今市浮石層）また，本県は畑地の約 80％を黒ボク土が占めており(栃木県，1978)，麦類の生産が盛んである．軽しょうな土壌である黒ボク土は，本県特有の冬期の北風によって

野外土性
CL

Ⅱ

ってはおらず，作物の生産性を意識した施肥基準量はあるものの，地下浸透水への影響は十分には明らかになっ

土色(湿土)
5YR1.7/1

Ⅰ

全を意識した場合 3.5t/10a/年と報告がある（髙間・廣澤，2008）．しかしながら，牛ふん堆肥を用いて試験を行

cm

□□□
Ⅳ
□□□

風食の影響がある．しかし，麦類の作付は，冬の農地の有効利用のみならず，風食防止の効果(小松崎・鈴木，
2009)もある．また麦類は深根性であり(三木，2000)，生
育ステージが進むにつれて地下浸透水の硝酸態窒素濃度

110※110cm以深はローム層が急激に低下することも報告（鈴木・志賀，2004）されている．これらのことから麦類の作付が土壌や地下水水質の保全につながると考えられ，その評価が必要である．
そこで，黒ボク土露地畑において堆肥の施用と冬期の土壌管理の違いが地下浸透水中の硝酸態窒素濃度に及ぼす影響を検討したので報告する．
52

第 1 図 供試圃場の土壌断面図

黒ボク土露地畑における堆肥の施用と冬期の土壌管理が地下浸透水中の硝酸態窒素量に及ぼす影響

第 1-1 表 供試圃場の化学性
層位
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ

深さ
(cm)
0～15
15～30
30～50
50～110

ｐH

EC

T-N

(H2O) (dS/m) （％）
5.84
0.03 0.54
5.83
0.04 0.62
5.96
0.05 0.47
6.05
0.06 0.16

NH4-N

NO3-N

T-C

(mg/100g)
0.26
0.56
1.16
0.41
0.97
0.54
1.27
0.72

（％）
8.6
10.4
8.7
2.4

C/N

AvP2O5

Ex- Ex- Ex- ExCaO MgO K2O Na2O

15.9
16.8
18.5
14.8

15.9
1.48
0.34
0.25

（mg/100g）
331 387 26.7
303 40.7 7.28
265 42.2 6.97
161 28.1 16.5

3.9
5.7
4.6
7.3

CEC
（me/100g）
37
48
42
37

リン吸

可給態
窒素

1990
2400
2390
7560

(mg/100g)
5.29
4.45
1.78
0.54

注1 Ⅰ層は処理開始前における全試験区の平均値を示す（2007年10月15日採取）．
注2 Av-P2O5はTruog法で測定した値を用いた．
注3 Ⅳ層のリン吸は，液量が確保できなかったため，乾土5g相当に2.5％リン酸アンモニウム液を50ml加えてサンプルを得た．そのため，得られた濃度を5倍した．

第 1-2 表 供試圃場の物理性
層位
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ

礫根の
三相分布(pF1.5調整時)
仮比重 含有率 固相 液相 気相 孔隙率
(％)
(cm)
0～15
0.85
4.06
34.0 48.5 17.5 66.0
15～30 0.52
2.58
20.8 66.8 12.4 79.2
30～50 0.52
3.28
21.2 68.0 10.9 78.9
50～110 0.34
11.92 12.7 67.2 20.1 87.3
深さｐF0 pF1.5 pF2.7 有効
飽和
水分 水分 水分 水分 透水係数(cm/s）
66.0 48.5 41.0 7.5 3.08E+00
79.2 66.8 59.0 7.8 2.57E-03
78.9 68.0 61.9 6.1 8.20E-04
87.3 67.2 58.3 8.9 8.50E-03

注1 礫根の含有率(％)は，コアサンプル中に含まれる2mm以上の有機物等の重量パーセント(対乾土)で示す．
注2 深さ110cm以深は，ローム層であった．
注3 Ⅰ層のコアサンプルを採取する時に，耕起後であったため，軽く踏圧を行った．
注4 Ⅰ層の採取は，2008年8月6日，Ⅱ層～Ⅳ層の採取は，2010年3月19日に行った．

用時は乾物 0.5t 分が入るように調整した．2010 年 8 月

２．試験区の内容
試験は，2007年10月から2010年12月までの約 3 年間実

施用時は，2008 年 8 月および 2009 年 5 月施用時の平均

施し，牛ふん堆肥 1t 区，牛ふん堆肥 2t 区，化学肥料上

窒素投入量を基に，15kgN/10a となるように施用した．

乗せ区（牛ふん堆肥 2t/１0a+化学肥料施用），緑肥区（牛

化学肥料上乗せ区は，牛ふん堆肥 2t 区と同量の堆肥を

ふん堆肥 2t/10a+化学肥料施用+緑肥作物作付），豚ぷん

夏作前に施用し，加えて化学肥料を施用した．化学肥料

堆肥区（豚ぷん堆肥１t/10a 施用），無施用区の 6 処理を

は硫安，過リン酸石灰，塩化カリを使用した．化学肥料

設けた（第 2 表）
．処理区ごとの年間の処理内容および処の施用量ならびに施用時期は各夏作作物の施肥基準に準

理時期について第 2 図に示す．なお，2007年 6 月18日かじた．なお，堆肥の成分量を加味した減肥は行わなかっら 9 月 4 日までデントコーンによる均一栽培を行った．

た．

他の 5 区に先がけて，2007年11月から緑肥区の処理を行

緑肥区は，牛ふん堆肥 2t 区と同量の堆肥を緑肥作物のい，他の 5 つの処理区は2008年 8 月から処理を開始した．

作付前に施用し，夏作は化学肥料のみを施用して栽培を2

試験規模は 1 区あたり 5.8m とし，各処理につき 2 区制行った．なお，緑肥区以外の試験区は，当年の夏作終了とした．なお，試験区間に 1m の緩衝帯を設けた．

後から翌年の夏作開始時までの間，裸地状態であった．

牛ふん堆肥のみを施用する試験区(牛ふん堆肥 1t 区お夏作作物の栽培時ならびに裸地状態の除草は適宜行った．

よび牛ふん堆肥 2t 区)は，牛ふん堆肥を夏作前に施用し供試堆肥の成分（3 年平均）の値を第 3 表に示す．供た．施用量は，2007 年 11 月から 2009 年 11 月までは堆

試した牛ふんおがくず堆肥および豚ぷんもみがら堆肥の肥の水分率を 50％と仮定して，10a あたり乾物 0.5t 分も全窒素（T-N），全リン酸(T-P2O5)および全カリ（T-K2O）

しくは乾物 1t 分が入るように調整した．2010 年 8 月施は，県内におけるそれらの堆肥の成分例(栃木県，2006)

用時は，2007 年 11 月から 2009 年 11 月までの平均窒素と比べて各成分とも高かった(第 3 表)．また，窒素肥効

投入量を基にして，牛ふん堆肥 1t 区で 14kgN/10a，牛ふ評価マニュアル(実用技術開発事業 18053 マニュアル作

ん堆肥 2t 区で 27kgN/10a となるようにした．豚ぷん堆肥成員会，2010)によると，0.5M 塩酸抽出窒素と酸性デタ

区は，牛ふん堆肥 1t 区同様に，豚ぷん堆肥を夏作前に施ージェント(AD)可溶有機物（および AD 可溶窒素）を指標用した．施用量は，2008 年 8 月および 2009 年 5 月の施とすることで，速効性窒素(施用直後から 1 か月までの間
53

栃木県農業試験場研究報告に肥効が期待できる窒素分)と緩効性窒素(施用後 1 か月

第 68 号

３．耕種概要から 3 か月の間に肥効が期待できる窒素分)の合計量で供試した夏作作物(品種)は，2008 年から 2010 年の順

ある当作に有効な堆肥中窒素を推定できることがわかっに，ハクサイ（大福 75），スイートコーン（味来 390），ている．今回使用した堆肥は，推定 AD 可溶有機物がブロッコリー（緑嶺）である．各作物ともセル苗で育苗230mg/g 未満で緩効性窒素がほとんどなく，0.5M 塩酸抽

後，南北畝として定植した．定植後の潅水は行わなかっ

出窒素を指標とした速効性窒素が全窒素の 21～25％でた．
栽植密度は，10a あたりハクサイで 3700 本(畝間 0.6m

あった(第 3 表)．このことから供試した堆肥の窒素肥効

×株間 0.45m)，スイートコーンで 4800 本(畝間 0.7m×株

は速効性窒素を主体としたものであった．

間 0.3m)，ブロッコリーで 4200 本(畝間 0.6m×株間 0.4m)

３年間での堆肥由来による窒素投入量は，牛ふん堆肥とした．耕種概要については第 4 表に示す．ハクサイな

1t 区で 42.2kg/10a，牛ふん堆肥 2t 区および化学肥料上

らびにスイートコーンの収穫は全処理区一斉に行った．

乗せ区で 83.5kg/10a，緑肥区で 77.2kg/10a，豚ぷん堆肥

ブロッコリーは約 1 週間の間隔で花蕾径が 12cm に達した区で 46.3kg/10a であった．なお，化学肥料の施用量を含ものから順次花蕾を収穫した．花蕾収穫後も株の除去はめた場合，化学肥料上乗せ区と緑肥区で 3 年間の窒素施行わず，全処理区の花蕾がおおむね収穫した後に，一斉

用量 150kg/10a および 144kg/10a であった(第 2 表)．

に株の除去を行った．

第 2 表 処理区の内容
処理区名

処理内容

処理開始時期

牛ふん堆肥1t区
牛ふん堆肥2t区
化学肥料上乗せ区
緑肥区
豚ぷん堆肥区
無施用区

牛ふんおがくず堆肥1t/10a施用
牛ふんおがくず堆肥2t/10a施用
牛ふんおがくず堆肥2t/10a+化学肥料施用
牛ふんおがくず堆肥2t/10a+化学肥料+緑肥施用
豚ぷんもみがら堆肥1t/10a施用
無施用

2008年8月
2008年8月
2008年8月
2007年11月
2008年8月-

処理区名

2007年11月から2010年夏作終了までの窒素施用量 (kg N/10a)
夏作時
緑肥作付時
合計
堆肥由来 化学肥料由来 堆肥由来
42.2
42.2
83.5
83.5
83.5
67.0
150.5
67.0
77.2
144.2
46.3
46.3
-

1年間の耕種概要 模式図

牛ふん堆肥1t区
牛ふん堆肥2t区
豚ぷん堆肥区

堆肥施用↓

化学肥料上乗せ区

堆肥施用
↓
化肥施用
↓

緑肥区

同左期間における
堆肥中の0.5MHCｌ
抽出窒素施用量（kg N/10a)
8.79
17.4
17.4
19.2
10.6

堆肥施用
↓

すき込み
↓

緑肥作物（六条大麦） 作付期間

化肥施用
↓

無施用区

夏作作物 作付期間 (例：ハクサイ)

11月

12月

翌年1月

2月

3月

4月

5月

6月

7月

8月

9月

10月

11月

第 2 図 処理区ごとの年間の処理内容および処理時期 （2007 年処理開始から 2008 年ハクサイ作付時を例に示す．）
第 3 表 供試堆肥（３年平均）の化学性
供試堆肥
牛ふんおがくず堆肥(夏作前施用)
牛ふんおがくず堆肥(緑肥作付前施用）
豚ぷんもみがら堆肥(県内の牛ふんおがくず堆肥 成分例)
(県内の豚ぷんもみがら堆肥 成分例)

水分

pH

EC

(％)
(dS/m)
48.8 9.0
4.9
39.9 8.9
5.5
21.5 8.0
4.5
62.0 44.0 -粗灰分 T-N

T-C

C/N T-P2O5 T-K2O

(％)
2.7
2.6
3.1
1.8
2.4

38.8
39.0
35.2
38.4
36.1

14.5
14.9
11.3
22.0
15.8

26.7
25.9
33.2
-

(％)
3.8
4.0
6.5
2.1
4.0

6.1
5.1
5.0
2.4
1.4

推定AD可溶有機物 注30.5M塩酸
抽出窒素 注4（mg/g）
139
198
170
-

（mg/100g）
559
654
718
-

注1 水分は対現物，それ以外の成分は対乾物値を示す．pH，ECは試料：水＝1：10で測定した．
注2 2007年11月から2010年8月までの3年分の平均値を示す．
注3 推定AD可溶有機物は2010年のものを示す．家畜ふん堆肥の肥料成分・窒素肥効評価マニュアルに基づき，過マンガン酸カリ滴定による簡易測定法で求めた．
注4 0.5M塩酸抽出窒素は現物を分析に供試した際の分析値を示す．
注5 県内の各堆肥における成分例は，農作物施肥基準(栃木県，2006)より引用した．

54

T-Nのうち0.5M塩酸抽出
窒素の割合
（％）
21
25
23
-

黒ボク土露地畑における堆肥の施用と冬期の土壌管理が地下浸透水中の硝酸態窒素量に及ぼす影響

緑肥区は，さきほどの夏作作物に加えて，緑肥作物(品種)として六条大麦(シュンライ)を 2007 年から 2009 年までの計 3 回作付した．作付期間は当年 11 月から翌年 5月までとした．播種は，条間 40cm の条播とし，作付時期が遅いため播種量を 12kg/10a と標準の播種量（(栃木県農政部，2011），7kg/10a）より多めにした． 毎年 5 月に，刈り払い機で茎の長さが 5～10cm 程度になるように切り刻んだ後に，管理機ですきこんだ．

第 4 表 2007 年緑肥作付から 2010 年夏作までの耕種概要
対象作物 処理夏作作物 堆肥施用
化学肥料施用
定植
追肥
収穫
持ち出し
緑肥作物 播種
堆肥施用
すきこみ

処理の年月日２007年 2008年 ２009年
2010年
8/11
5/20
8/9
8/27
5/20
8/9
9/8
5/28
8/17
9/27
7/7 9/1,10/19
11/19
7/30 11/5～12/1
11/19
8/6
12/2
11/19
11/26
11/20
11/19
11/26
11/20
翌年5/1 翌年5/1 翌年5/6-

注1 2009年スイートコーン栽培時に切れ目の入ったマルチを5月21日から8月5日まで張った．
注2 2010年ブロッコリーの収穫は、およそ7日間隔で行った．

４．浸透水の採取方法

１）夏作作物ならびに緑肥作物の生育および収量

浸透水の採取は埋設型キャピラリーライシメーター

各夏作作物の収穫時における生育および収量を次のと（ダイキ理化工業：型式 DIK-6900，縦 30cm×横 60cm×

おり調査した．なお，いずれの年も区の周囲 1 株分を番

高さ 80cm（壁高 60cm））を使用し，地表面から採水面（キ外として設定し，調査対象株から外した．2008 年ハクサャピラリーシートが位置する深さ）までが１m になるよ

イ作付時は，調査対象株を 1 区あたり 6 株とし，調査項

うに埋設した．埋設型キャピラリーライシメーターの構目として全重，調整重を調査した．2009 年トウモロコシ

造および区内の埋設位置は第 3-1 図，第 3-2 図に示す．

栽培時は，1 区あたり 12 株を調査対象とし，調査対象項

採水は，降水量がおおむね 100mm に達する毎に行った．

目は稈長，分げつ数，主茎重，皮付きの雌穂重とした．

また，作物の栽培期間前後にも適宜採水を行った．なお，皮付きの雌穂重は，各株の主茎にある雌穂１つを調査対

ライシメーターの埋設は 2006 年 11 月から 12 月に実施し，象とした．2010 年ブロッコリー栽培では，1 区あたり 8

浸透水中の硝酸態窒素濃度ならびに採水量の測定は株を調査対象とし，調査対象項目は，調整時の花蕾重，2007 年 10 月 3 日から 2010 年 12 月 4 日まで行った．ま花蕾を除く株重(調整残さの重量を含む)を調査した．花た，2007 年 11 月に処理を開始するにあたり，ライシメ

蕾の調整は，花蕾頂部から高さ 17cm になるように茎を切ーター間に採水量のばらつきがあったため， 2 反復の平り，花蕾に付いている葉を花蕾の外縁に沿って切りそろ

均採水量がおおむね同量となるように処理区を配置した．

えた．なお，いずれの作物も病害等の影響のない個体を調査の対象とした．

５．生育調査，収量調査の方法ならびに試料の採取およ緑肥区の緑肥作物についても 2009 年および 2010 年にび分析方法

すきこみ直前の生育量を調査した．項目は 2 年間とも共調査項目は，夏作作物および緑肥作物の生育・収量なら通して全重および生育ステージを調査し，2010 年は加え

びに窒素吸収量に加えて，浸透水中の全窒素（T-N）およびて稈長を調査した．1 区 6 条のうち内部の 4 条で調査し，硝酸態窒素(NO3-N)の濃度および採水量とした．

両端から 30cm 分を番外とした．

2.4ｍ
←

0.6m

→
減圧採水

N

0m

0.4m

0．6m
2.4ｍ

0．3m

採水ホース

キャピラリーシート
1m

1.2m
キャピラリー

浸透水貯留部

ライシメータ埋設位置

第 3-1 図 埋設型キャピラリーライシメーターの構造

第 3-2 図 区内におけるライシメーターの埋設位置

55

栃木県農業試験場研究報告第 68 号

２) 夏作作物ならびに緑肥作物の水分率および窒素含Ⅲ

有率
夏作作物の水分率は，作ごとに区内で平均的な 2～3

結果および考察１．2008 年から 2010 年までの夏作作物の生育，収量な個体を選び，70℃の通風乾燥機内で 2 日以上乾燥後に求らびに窒素吸収量めた．また緑肥作物の場合は，1 区につき 2 条から長さ

１)50cm 分を同様に乾燥して求めた．水分計測後，乾燥した2008 年から 2010 年までの 3 年間における夏作作物の作物体を微粉砕し，分析試料に供試した．作物体の窒素含有率は，ガニング変法により分解後，水蒸気蒸留法で測定した．

3 年間の夏作作物の生育および収量

生育および収量を第 5 表に示す．
堆肥のみを施用した試験区(牛ふん堆肥 1t，2t 区および豚ぷん堆肥区)は，2010 年の豚ぷん堆肥区を除き，3３) 浸透水中の窒素濃度

作とも化学肥料上乗せ区に比べて収量指数が小さかった

浸透水中の T-N は，ろ過せずにアルカリ性ペルオキソ(第 5 表)．ブロッコリーの花蕾重は茎葉重および花蕾成二硫酸カリウム分解―紫外線吸光光度法により測定した．

熟時の茎径と相関が高い（藤目ら，2004）．しかしながら，

NO3-N 濃度は0.2μmのメンブレンフィルターでろ過後，イ

2010 年の豚ぷん堆肥区は，花蕾を除く株重に対する花蕾

オンクロマトグラフ（DIONEX 社：IC25 Ion Chromatograph）

重の割合が，同程度の生育を示した牛ふん堆肥 1t 区よりを用いて測定した．

も大きかった(第 5 表)．これは 2010 年の作期中の気温が４) 土壌の理化学性および堆肥の化学性

平年よりも高く推移した(気象庁，2010)ことに加えて，処理開始前の土壌の物理性および化学性は，土壌，水

豚ぷん堆肥区において花蕾径が 12cm に満たないものの，質及び植物体分析法(財団法人日本土壌協会，2001)なら大きくなった花蕾を翌週の収穫分として先延ばしたもの

びに土壌環境分析法(土壌環境分析法編集委員会編，があり，一部の花蕾が生長しすぎたためと考えられる．

1997)に準じて測定した．堆肥の成分分析については，堆また，牛ふん堆肥 2t 区の収量は 1t 区に比べて 1 割程度

肥等有機物分析法(財団法人日本土壌協会，2000)ならび増加したが，施用量の違いによる収量の差は小さかった．

に家畜ふん堆肥の肥料成分・窒素肥効評価マニュアル(実

牛ふん堆肥 2t/10a 施用へさらに化学肥料を上乗せす

用技術開発事業 18053 マニュアル作成委員会，2010)に準る（化学肥料上乗せ区）と，生育が最も旺盛になり，ハじた．

クサイの全重や結球重，ブロッコリーの株重は牛ふん堆

５) 降水量

肥 2t 区に比べて 5 割程度増加した．スイートコーンやブ

降水量は，気象庁の宇都宮気象台の観測データを利用

ロッコリーの収量は 1 割ほど増し，スイートコーンの分した．

げつも 2 割ほど増加した(第 5 表)．

第 5 表 有機物の連用と土壌管理の差異が 3 年間の夏作作物の生育および収量に及ぼす影響
2008年 ハクサイ
処理区名
牛ふん堆肥1t区
牛ふん堆肥2t区
化学肥料上乗せ区
緑肥区
豚ぷん堆肥区
無施用区

2009年 スイートコーン
分げつ
皮付き
稈長
数
雌穂重 注2（cm） （本/株） （kg/10a）
152
1.1
1319
161
2.1
1556
162
2.5
1757
161
1.5
1805
152
1.5
1432
137
0
936

全重 結球重 注1 同左
指数（t/10a）
8.17
4.99
57
8.74
5.52
63
13.1
8.81
100
9.75
6.44
73
8.00
4.92
56
7.30
4.71
53

同左
指数
75
89
100
103
81
53

2010年 ブロッコリー
花蕾を除く
花蕾重 注3
同左
株重 注4
指数（kg/10a）
3920
943
83
5172
1003
88
7619
1141
100
6177
1078
94
3794
1345
118
1899
777
68

注1 結球重は外葉を除いて調整した時の重さを示す．
注2 皮付き雌穂重は主雌穂の苞葉と穂柄を含めての重さを示す．なお，主茎の雌穂1つを収穫対象としたため，分げつのものは収量に含まれていない．
注3 花蕾重は花蕾頂部から高さ17cmになるように茎を切り，葉は花蕾の外縁に沿って切りそろえた時の重さを示す．
なお，頭頂部の花蕾を収穫対象とし,腋芽のものは収量に含まれていない．
注4 花蕾を除く株重は，調整残さの重さを含む．
2

2

2

注5 作物(品種)ごとの栽植密度はハクサイ（大福75）3.7株/m ，スイートコーン（味来390）4.8株/m ，ブロッコリー（緑嶺）4.2株/m とした．
注6 収量指数は同年の化学肥料上乗せ区を100とした．

56

黒ボク土露地畑における堆肥の施用と冬期の土壌管理が地下浸透水中の硝酸態窒素量に及ぼす影響

緑肥区の収量はスイートコーンおよびブロッコリーで
化学肥料上乗せ区とおおむね同程度の収量（収量指数３) ３年間の夏作作物および緑肥作物の窒素吸収量
およびみかけの窒素利用率

103 および 94）が得られた（第 5 表）
．これは，化学肥料

3 か年の夏作作物および緑肥作物の窒素吸収量および上乗せ区と同様，夏作前の化学肥料の施用によるものとみかけの窒素利用率を第 7 表に示す．なお，緑肥区は，考えられる．一方，ハクサイでは同指数が 73 と落ち込ん

2008 年すきこみ分の緑肥の窒素吸収量を過去 2 年間の緑だ（第 5 表）．施肥基準(栃木県，2006)によれば，ハクサ

肥の窒素吸収量（第 6 表）および 2008 年すきこみ時の生イの目標収量は 10a 当たり 6t である．化学肥料上乗せ区

育の様子から 10kgN/10a と見積もり，3 か年合計の窒素に比べ収量は劣るものの，目標収量を上回っていること

吸収量（計 31kg/10a）を窒素施用量と作物の窒素吸収量から，緑肥区においても十分な生育量が確保されていたとの両方へ加算した（緑肥区については第 9 表，第 7 図と考えられる．

および第 8 図においても以下同様の試算および加算を行

なお，無施用区の生育はいずれの年も他の試験区を大きく下回り，収量も化学肥料上乗せ区の 5 割から 6 割程度であった(第 5 表)．

っている）．
夏作作物の窒素吸収量は収量とおおむね同様の傾向がみられ，化学肥料上乗せ区＞緑肥区＞牛ふん堆肥 2t 区＝２) ２年間の緑肥の生育量および窒素吸収量

豚ぷん堆肥区＞牛ふん堆肥 1t 区＞＝無施用区の順で多2009 年および 2010 年 5 月に採取した六条大麦の生育かった．みかけの窒素利用率は緑肥区で 36.4％ともっと

および窒素吸収量を第 6 表に示す．

も高くなった．これは，六条大麦(緑肥作物)による窒素2008 年 11 月に播種した緑肥(2009 年すきこみ分)の窒吸収量（2008 年，2009 年および 2010 年すきこみ分の合

素吸収量は 11.8kg/10a であったが，2009 年播種(2010

計 31kg/10a）を含めたためである．窒素投入量から窒素

年すきこみ分)は生育が劣り 10kg を下回った（第 6 表）．

吸収量を差し引いたものを圃場内に残存する溶脱可能な

なお，2007 年に播種した緑肥の調査は実施しなかったが，窒素分とみなすと，化学肥料上乗せ区は 3 年間で達観で 2008 年播種したものと同程度の生育を示してい70.2kg/10a，緑肥区で同 79.7kg/10a と高く，牛ふん堆肥

た．

1t 区および豚ぷん堆肥区で 5.2kg/10a および 1.3kg/10aと低かった（第 7 表）．

第 6 表 2 年間の緑肥の生育量および窒素吸収量

処理区名
緑肥区

2009年すきこみ
生重 窒素吸収量（kg/10a）
4309
11.8

稈長
（cm）
90.8

2010年すきこみ
生重 窒素吸収量（kg/10a）3650
9.16

２年間の合計
窒素吸収量（kg/10a）
21.0

注1 2008年すきこみ時の緑肥は調査を行っていない．
注2 2009年および2010年すきこみ時の生育ステージは穂揃期であった．

第 7 表 有機物の連用と土壌管理の差異が夏作および緑肥作物の窒素吸収量およびみかけの窒素利用率に及ぼす影響

処理区名

窒素投入量
堆肥 化学肥料 緑肥 合計（A）

牛ふん堆肥1t区
牛ふん堆肥2t区
化学肥料上乗せ区
緑肥区
豚ぷん堆肥区
無施用区

42.2
83.5
83.5
77.2
46.3
0

0
0
67.0
67.0
0
0

0
0
0
31.0
0
0

42.2
83.5
150.5
175.2
46.3
0.0

窒素吸収量
差し引き
みかけの
ハクサイ スイートコーン ブロッコリー 緑肥 合計（B） 窒素吸収量 （A）-（B）（kg/10a）
15.0
7.7
14.3
0
37.0
5.3
5.2
17.1
9.4
19.9
0
46.4
14.7
37.0
26.4
17.7
36.2
0
80.4
48.6
70.2
19.1
14.7
30.8
31.0
95.5
63.7
79.7
17.7
8.1
19.1
0
45.0
13.2
1.3
14.7
4.2
12.9
0
31.8
-31.8

みかけの
窒素
窒素利用率 回収率
(％)
12.5
87.7
17.6
55.6
32.3
53.4
36.4
54.5
28.6
97.3
-

注1 窒素吸収量は，植物体および収穫部位を含めた全体重量(乾物)に窒素含有率(対乾物値)を掛け合わせて算出した．ただし，トウモロコシの窒素吸収量に分げつの分を含めていない．
注2 緑肥の窒素投入量および窒素吸収量は，2009年度および2010年度すきこみ分の合計値(21.0kg/10a)に，2008年度すきこみ分を10kg/10aと見積もって加算した値を示す．
注3 みかけの窒素利用率は，対象試験区のみかけの窒素吸収量（窒素吸収量から無施用区の窒素吸収量を差し引いた値）を対象試験区の窒素投入量で除して100をかけて求めた．
注4 窒素回収率は，処理区の窒素吸収量を窒素投入量で除して100をかけて算出した．

57

栃木県農業試験場研究報告第 68 号

第 8 表 有機物の連用と土壌管理の差異が積算採水量および浸透率に及ぼす影響
積算採水量
処理区名
牛ふん堆肥1t区
牛ふん堆肥2t区
化学肥料上乗せ区
緑肥区
豚ぷん堆肥区
無施用区

(C)
（mm）
3950
4366
3683
3125
3888
4031

浸透率
（％）
77.3
85.5
72.1
61.2
76.1
78.9

期間別の積算採水量
緑肥作付期間 同左期間以外
(A)
(B)
(mm)
1269
2681
1334
3032
1205
2478
826
2299
1209
2680
1345
2686

期間別の浸透率
緑肥作付期間 同左期間以外 年間採水量(A)/（C）×100 （B）/（C）×100
(％)
(mm)
32
68
1245
31
69
1376
33
67
1161
26
74
985
31
69
1226
33
67
1271

注1 浸透率は，積算採水量を積算降水量で除して100をかけて求めた．
注2 積算採水量の期間は，2007年10月3日から2010年12月4日までとした．
同期間(1158日間)，積算降水量は5108.5mmであった．
注3 緑肥作付期間の浸透水量は以下の日付に採水したものを使用した．
2008年：1/15，4/22，5/22，12/18，2009年：2/2，3/16，4/22，6/1，2010年：3/2，3/29，4/21，5/5，6/1．
注4 年間採水量は，積算採水量(mm)を365日換算したときの値を示す．

２ ． 2007年から2010年までの浸透率ならびに地下浸透
水中における硝酸態窒素濃度の変動と積算窒素浸透量１) 栽培期間中における埋設型キャピラリーライシ
メーターの浸透率
ライシメーター試験では，畑土壌における硝酸態窒素の溶脱量は，浸透水量にほぼ比例することが報告されている(小林，1991)．その浸透水量は，主に降水量に影響されると考えられる．そこで，2007 年 10 月 3 日から 2010 年 12 月 4日までの各処理区における浸透率を第 8 表に示す．
年間降水量は 2007 年 1320.5mm，2008 年 1596.5mm，

第 4 図 浸透水中の全窒素濃度と硝酸態窒素濃度との関係

2009 年 1394mm，2010 年 1718mm と年ごとの変動は大きかったが，平均で 1507mm とおおむね平年（1450mm）並みであった．
浸透率は処理区によって 61.2％～85.5％と変動した．特に緑肥区は他の処理区よりも浸透率が低かった（第 8 表）．これ
は緑肥作付期間の積算採水量が他の処理区よりも少ない(第 8 表)ことから，これは冬期の土壌管理の違い(六条大麦の作付の有無)に由来すると考えられた．

３) 約 3 年間における地下浸透水中の窒素濃度の変動2007 年 10 月から 2010 年 12 月までの硝酸態窒素の濃度の変動および降水量を第 5 図，第 6 図に示す．
処理区全体を通じて，日降水量が多い時期に硝酸態窒
素濃度が高まる傾向があった(第 5 図，第 6 図)．
無施用区は 2008 年 8 月から同年 11 月にかけて地下水

ただし，黒ボク土畑において埋設型ライシメーターを用い水質の環境基準値（亜硝酸態窒素および硝酸態窒素濃度

た時の浸透量は，降水量の半分程度であることがわかってを含め 10mgN/L）を超過する時期がみられた．超過したいる(尾崎ら，2001)．本試験で作物の栽培時に潅水を行うよ

時期のピークは，処理開始前後の牛ふん堆肥 2t 区や化学

うなことはなかったため，浸透率が通常よりも高い理由は分

肥料上乗せ区等においても同様にみられた．また，そのからなかった．

後， 2010 年においても無施用区で夏期に濃度のピーク

２) 浸透水中の全窒素と硝酸態窒素濃度がみられたが，10mgN/L を下回った(第 5 図)．

地下浸透水中の全窒素濃度と硝酸態窒素濃度との関係

無施用区に代表されるように 2008 年の基準値を超過

を第 4 図に示す．正の相関がみられ，全窒素のほぼすべした時期は，緑肥区を除く試験区で処理を開始する前後てが硝酸態窒素であった（第 4 図）．

にあたる．野菜+麦栽培時の黒ボク土露地畑において硫酸58

黒ボク土露地畑における堆肥の施用と冬期の土壌管理が地下浸透水中の硝酸態窒素量に及ぼす影響

系肥料を使用した場合，硝酸態窒素は明瞭なピークを形成

化学肥料上乗せ区は 2009 年 11 月から 2010 年 7 月まで

しながら下降し，およそ 1 年後に深さ 100cm に達する(亀和田，の間，環境基準値を超過した(第 5 図右)．上沢(1998)に1995)．また，宮崎(2000)の報告では，作土に施用した窒よれば，火山灰土壌の野菜畑の窒素環境同化容量（＝窒

素分が硝酸態窒素として地下に浸透する速度は，年間浸素の投入量に対する吸収量を毎年 50％以上に維持しな透水量から試算して，年間 107cm と求められている．こがら，流出水中の硝酸態窒素平均濃度を 10mg/L 以下とす

れらの報告から，浸透水中の硝酸態窒素は年間およそ 1mる(上沢，1993)条件を満足させる年間または作付体系１程度の浸透速度で下降すると推測される．このため，本サイクルの窒素投入量のこと）は ha 当たり作付回数の少試験において 2008 年の超過した時期の硝酸態窒素濃度

ない東日本で約 250kg，作付回数の多い西日本では約のピークは，2007 年の処理を開始する前の地力窒素由来

350kg と推定されている．今回堆肥と化学肥料を上乗せの硝酸態窒素が溶脱したものと推察される．また，処理した時の 1 作（1 年）当たり平均窒素投入総量は，ha あ

開始前でありながら環境基準値を一時的に超過したが，たり約 500kg で，東日本における野菜畑の窒素環境容量

これはライシメーター埋設時の土壌の撹乱によって土壌の 2 倍であった．
このため，化学肥料上乗せ区において，有機物の無機化が促進されたことや過去の農地管理(自硝酸態窒素濃度が一時的に環境基準量を超過したものと然植生状態やサツマイモ等の栽培)による影響を受けた考えられる．

ためと考えられる．
牛ふん堆肥 1t 区，2t 区および豚ぷん堆肥区は，無施用区とほぼ同様の硝酸態窒素濃度および変動パターンであった（第 5 図左）．例えば，牛ふん堆肥 2t 区における見かけの窒素吸収量は，3 年間で 14.7kg/10a(第 7 表)であり，0.5MHCｌ抽出窒素を指標とした当作に有効な窒素施用量(速効性窒素)は同様に 17.4kg/10a であった(第 2 表)ことから，作物が堆肥の速効性窒素量をおおむね吸収したと考えられる．このことから，堆肥由来の窒素のうち流亡しやすい速効性の窒素分が作物に吸収されているため，堆肥を施用したが浸透水中の硝酸態窒素濃度が無施用区と同程度になったと推察される．

第 6 図 採水期間中（2007/10/3～2010/12/4）の降水量

第 5 図 有機物の連用と土壌管理の差異が 3 年間の浸透水中硝酸態窒素濃度の変動に及ぼす影響（左）無施用区，牛ふん堆肥および豚ぷん堆肥のみを施用した区の場合（右）無施用区，化学肥料上乗せ区および緑肥区の場合
注：

は当年の夏作作物，
は緑肥区以外の堆肥施用時期，は当年の緑肥作物の栽培期間をそれぞれ示す．
は緑肥区の堆肥施用時期，は化学肥料施用時期を示す．

なお，直線は硝酸態窒素濃度が 10mgN/L のところを示す線である．

59

栃木県農業試験場研究報告第 68 号

一方，緑肥区は 3 年間を通して硝酸態窒素濃度が前田(2004)の報告によれば，豚ぷん堆肥(80kgN/10a/

10mgN/L を上回ることはなかった．特に緑肥栽培時は，年)のみを 9 年間連用し，スイートコーンとハクサイ(ま毎年播種後，翌年 3 月に硝酸態窒素濃度の低下がみられ，

たはキャベツ)を毎年栽培した結果，土壌溶液中の硝酸態

すきこみ後も同年 6 月から 7 月頃まで浸透水中の硝酸態

窒素濃度は，最初の 3 年は無肥料区と同レベルであった

窒素がほとんど検出されなかった(第 5 図右)．麦類は深が，4 年目以降徐々に上昇し 6 年目には化学肥料

根性であり，制限土層がなければ地表から 1m 以上の根を(40kgN/10a/年)施用と同レベルの濃度になった．これは，張ることが知られている(三木，2000)．このことから，堆肥の連用によって土壌に蓄積した窒素が徐々に無機化

麦の生育に伴って根が伸長したことによって，浸透水中し，その一部が作物に吸収されずに硝酸性窒素として溶の硝酸態窒素が低下したものと考えられる．

脱したためと述べている．また，黒ボク土露地野菜畑にまた，いずれの処理区も夏作作物の栽培期間の後半において 3 年 9 か月間，延べ 9 作物の作付体系を通じた牛浸透水中の硝酸態窒素濃度が低くなる傾向がみられた

ふんおがくず堆肥由来窒素の分配を，ライシメーターを(第 5 図左，右)．この現象も麦と同様に，作物の生育に用い，15N トレーサー法で調査したところ，投入した堆肥

伴う根張りの拡大によるものと推察される．

窒素の積算溶脱割合は 1.15％であった(大橋・俣野，
2003)．これらのことから今回のように 3 年程度の短い期

４) 約 3 年間における地下浸透水中の積算硝酸態窒素

間では堆肥の連用効果による窒素溶脱量を把握することは難しかったと考えられる．

量2007 年 10 月から 2010 年 12 月までの積算硝酸態窒素

化学肥料上乗せ区は，浸透水中の積算硝酸態窒素量が量および平均硝酸態窒素濃度を第 9 表に示す．積算硝酸

27.1kgN/10a と最も多かったが，おおむね同程度の窒素

態窒素量は，採水時の地下浸透水中の硝酸態窒素濃度と投入量である緑肥区は 4.5kgN/10a と化学肥料上乗せ区

採水量の積から窒素量を求め，約 3 年間の合計値を算出の 17％程度の窒素浸透量であった．ただし，浸透水中のした．また，平均硝酸態窒素濃度は，積算硝酸態窒素量

平均硝酸態窒素濃度は，どの処理区も 10mg/L を超過しなを約 3 年間の積算採水量で除して求めた．なお，すでにかった．また，採水期間(1158 日間)における浸透水中の述べたように無施用区(圃場自体)の浸透水中の硝酸態窒

積算浸透量を 1 年（365 日）で除して，年間の硝酸態窒

素濃度が環境基準値を超過したことから，処理による見素浸透量を求めたところ，1.4～8.5kg/10a/年であった

かけの窒素溶脱量を過小評価している可能性があるが，(第 9 表)．

処理区ごとに約 3 年間の窒素浸透量の結果を述べる．
浸透水中の積算硝酸態窒素量は，堆肥のみを施用した処理区(牛ふん堆肥 1t，2t 区および豚ぷん堆肥区)は 12.9
～18.1kgN/10a であり，無施用区（21.3kgN/10a）を下回った．このため，見かけの窒素溶脱率がマイナスの値になった(第 9 表)．
第 9 表 有機物の連用と土壌管理の差異が浸透水中の積算硝酸態窒素量に及ぼす影響

処理区名
牛ふん堆肥1t区
牛ふん堆肥2t区
化学肥料上乗せ区
緑肥区
豚ぷん堆肥区
無施用区

合計
合計
N投入量
窒素投入量 窒素吸収量 -N吸収量（kgN/10a）
42.2
37.0
5.2
83.5
46.4
37.0
150.5
80.4
70.2
175.2
95.5
79.7
46.3
45.0
1.3
0
31.8
-31.8

浸透水中の
積算硝酸態窒素量
12.9
18.1
27.1
4.5
16.7
21.3

同左割合
48
67
100
17
62
79

みかけの
窒素利用率
（％）
12.5
17.6
32.3
36.4
28.6
-

みかけの
積算採水量 浸透率
窒素溶脱率
（mm）
（％）
-20.0
3950
77.3
-3.9
4366
85.5
3.8
3683
72.1
-9.6
3125
61.2
-10.0
3888
76.1
4031
78.9

注1 浸透率は，積算採水量を積算降水量で除して100をかけて求めた．
採水期間は，2007年10月3日から2010年12月4日までとした．
なお，積算降水量は，同採水期間内における気象庁の降水量データを使用し，その値は5108.5mmであった．
注2 みかけの窒素溶脱率は，該当する処理区の積算硝酸態窒素量から無施用区の積算硝酸態窒素量を差し引き，その値を該当する試験区の窒素投入量で除して100をかけて算出した．
注3 浸透水中の平均硝酸態窒素濃度は，浸透水中の積算硝酸態窒素量を積算採水量で除して1000をかけて求めた．
注4 年間の硝酸態窒素浸透量は，浸透水中の積算硝酸態窒素量(1158日間の合計量)を365日に換算したものである．
注5 緑肥区の窒素投入量および窒素吸収量は，2009年度および2010年度すきこみ分の合計値(21.0kg/10a)に，2008年度すきこみ分を10kg/10aと見積もって加算した値を示す．

60

浸透水中の
年間の
平均硝酸態窒素濃度 硝酸態窒素浸透量(mgN/L)(kgN/10a/年)
3.27
4.1
4.14
5.7
7.36
8.5
1.45
1.4
4.30
5.3
5.29
6.7

黒ボク土露地畑における堆肥の施用と冬期の土壌管理が地下浸透水中の硝酸態窒素量に及ぼす影響

３．作物の生育収量と窒素溶脱量との関係について
１) 窒素投入量と作物の窒素吸収量との関係

２) 窒素投入量，窒素吸収量と窒素溶脱量との関係
堆肥，緑肥および化学肥料の窒素投入量と年間の硝酸

前述のとおり，作物の生育・収量と窒素吸収量との間

態窒素浸透量との関係を第 8-1 図に，また作物の窒素吸で，処理区間の順位がおおむね同様の傾向にある(第 5

収量と年間の硝酸態窒素浸透量との関係を第 8-2 図に示表，第 7 表)．そこで，窒素吸収量を作物の生育指標としす．

て使用し，堆肥，緑肥および化学肥料の窒素施用量と作

鈴木・志賀(2004)によれば，黒ボク土畑において硝酸物の窒素吸収量との関係を第 7 図に示す．関係をみると性窒素の溶脱量は，堆肥と施肥窒素の合計投入窒素量の正の相関があり，窒素投入量が増加するに従って窒素吸増加に対して直線的に増加することが報告されている．

収量が直線的に増加した．つまり，施用した窒素量の増今回の試験結果では黒丸で示す緑肥区を除き，作物の窒加に伴って生育・収量が増加していた(第 7 図)．

素吸収量の増加 (堆肥，緑肥および化学肥料由来の窒素

ただし，堆肥のみを施用した場合では生育および収量

施用量の増加)に伴って，窒素溶脱量が増加するようにみが化学肥料上乗せ区に対して 56～89％程度にとどまっえた(第 8-1 図，第 8-2 図)．これは，本試験の場合，緑た(第 5 表)．これは，窒素の施肥基準量が各作で 22kg

肥区でのみ冬期の作付があり，先の報告のように全試験前後であるのに対して，当作に有効な堆肥由来窒素が最区において同一の栽培をおこなった場合と異なったため，

大で 5.8kg(牛ふん堆肥 2t 区：3 作合計 17.4kgN/10a，第窒素投入量の増加に対して窒素溶脱量が増加しなかった

2 表)程度であることから，堆肥のみの窒素量では生育にと考えられた．一方，緑肥区(黒丸)においては窒素吸収必要な窒素量が確保できなかったためと考えられた．

量を高く維持したまま，窒素の溶脱量を低く抑えることができていた(第 8-2 図)．つまり，作物の収量を高く維持しながら，窒素溶脱量を少なくできることが示唆された．

第 7 図 堆肥，緑肥および化学肥料由来の窒素投入量と作物の窒素吸収量（緑肥分を含む）との関係

第 8-1 図(左)堆肥，緑肥および化学肥料由来の窒素投入量と年間の硝酸態窒素溶脱量との関係

第 8-2 図(右)

作物の窒素吸収量（緑肥分を含む）と年間の硝酸態窒素溶脱量との関係※年間の硝酸態窒素溶脱量は約 3 年間(1158 日間)の積算硝酸態窒素溶脱量を 1 年(365 日)で除したものである．
●は緑肥区のものを示す．

61

栃木県農業試験場研究報告３) 緑肥区における冬期とそれ以外の期間の窒素溶

第 68 号

また，緑肥区は他の処理区と異なり，堆肥を秋に施用脱量の違いしている．堆肥の分解は温度に影響され，一般的に土壌

前述のとおり，緑肥区の窒素溶脱量は同程度の窒素投

微生物の活性が高まる夏作の方が，冬作よりも窒素成分入量がある化学肥料上乗せ区の 17％程度と特に少ないの発生量が多い(藤原，2003)．このため，秋施用による(第 9 表)ことから，緑肥作付期間とそれ以外の期間との無機化窒素量の低下に伴う硝酸態窒素の溶脱抑制効果も

硝酸態窒素の積算浸透量に差があるか，第 10 表にとりまあったものと推測される．しかし，緑肥の影響があった

とめた．化学肥料上乗せ区は緑肥作付期間(冬期)の窒素ため本試験では明確には分からなかった．

浸透量が，9.2kg/10a（浸透量全体の 34％)と他の処理区よりも多かった．これは夏作の余剰窒素が浸透したもの

以上のことから，堆肥のみを 3 年間施用した場合，浸と考えられる．一方，緑肥区は緑肥作付によって同期間

透水中の硝酸態窒素濃度は，無施用区とほぼ同程度であにおける浸透量が 0.7kg/10a とほとんど溶脱していなかった．しかし,圃場自体の窒素溶脱量が高めと考えられるった．また緑肥作付期間以外の浸透量も他の処理区よりことに加え，堆肥の連用期間が短かったために，連用効少なかった(第 10 表)．三木（2002）は，葉茎菜主体の露果による窒素溶脱量の把握は難しかった．一方，冬期の地野菜・畑作物輪作畑で秋まきコムギを作付することで，緑肥用麦の作付によって，浸透水中の硝酸態窒素濃度を

秋まきコムギの窒素吸収根域外の 150cm 以深に流出する

環境基準値未満に抑えながら，夏作作物の生育・収量を

浸透水の硝酸態窒素濃度は数 mg/L 以下まで低下し，この

化学肥料上乗せ区とおおむね同程度に維持できることが低濃度の傾向は翌年ないし翌々年の前半程度まで継続し明らかになった．今後は，堆肥および緑肥の長期的な連たと報告している．六条大麦を供試し，緑肥としてすき用に伴う浸透水中の硝酸態窒素量の増減を把握するととこんでいる点や採水深度が異なるが，本報告と同様の結もに，麦類のような深根性作物を栽培体系に導入した場果が得られた．加えて三木（2002）は，窒素吸収根域の合の窒素溶脱量を評価することが必要と考えられる．

深い作物により下層に残存する無機態窒素を回収すると，その土層に硝酸態窒素が新たに加わるまで浸透水中の硝謝

酸態窒素は低く維持できることになると述べている．こ

本試験の実施にあたり，本場 環境技術部 環境保全研のことから，冬期に六条大麦を作付することによって，究室の皆様には多大なるご協力をいただいた．特に鈴木

前作の余剰窒素に加え，土層中にある硝酸態窒素を吸収

聡 環境保全研究室長からは本報告をまとめるにあたりすることで，緑肥としてすきこみ後も溶脱する硝酸態窒

貴重なご助言を，星野洋子 技査には本試験にかかる分析

素量を全期間にわたって減少させているものと推察されの補助をしていただいた．ここに記して厚くお礼申し上

る．同時にこのことは，浸透率を他の処理区よりも低くげる．

辞している(第 8 表)理由とも考えられた．

第 10 表 緑肥作付期間とそれ以外の期間における 3 年間の積算窒素浸透量および浸透割合

処理区名

緑肥
同左期間
以外
作付期間注1(A)

牛ふん堆肥1t区
牛ふん堆肥2t区
化学肥料上乗せ区
緑肥区
豚ぷん堆肥区
無施用区

1.9
3.7
9.2
0.7
2.9
4.1

（B）
(kg/10a)
11.0
14.4
17.9
3.8
13.8
17.2

積算窒素
浸透量

緑肥作付期間の それ以外の期間の
浸透割合
浸透割合

（C）

（A）/（C）×100 （B）/（C）×100
（％）
15
85
21
79
34
66
16
84
17
83
19
81

12.9
18.1
27.1
4.5
16.7
21.3

注1 緑肥作付期間の浸透窒素量は以下の日付に採水したものを使用した．
2008年：1/15、4/22、5/22、12/8
2009年：2/2、3/16、4/22、6/1
2010年：3/2、3/29、4/21、5/5、6/1

62

黒ボク土露地畑における堆肥の施用と冬期の土壌管理が地下浸透水中の硝酸態窒素量に及ぼす影響

Ⅳ用いた黒ボク土畑での浸透水の採取―

引用文献

76(4) ：490-495

土壌環境分析法編集委員会編（1997）

土壌環境分析

藤目幸擴・河野信・松山幸雄・田中喜一・林英明
ブロッコリー

野菜園芸大百科(2004)

第2版

16

キ

ャベツ/ハナヤサイ/ブロッコリー ：371-373，407
藤原俊六郎（2003）

堆肥のつくり方・使い方

原理

実用技術開発事業 18053 マニュアル作成委員会（2010）
家畜ふん堆肥の肥料成分・窒素肥効評価マニュア

窒素限界量

日本土壌肥料学雑誌

髙間由美・廣澤美幸（2008）75（1）：45-52

土壌の化学性，作物収量および周辺環境への影響から判断した黒ボク土
畑の有機物連用手法

栃木農試研報 63：35-45

県農耕地土壤の実態と改善対策：408-409
栃木県（2006） 農作物施肥基準-環境と調和のとれた
土づくり・施肥設計の手引- ：1-213

ル：1-172
亀和田國彦（1995）

黒ボク土露地畑での水分および

硝 酸 イ オ ン の周 年 的 垂 直 移動

栃木農試研報栃木県（2010） 栃木の畜産の統計情報

Ⅱ栃木の畜産の概要
栃木県農政部（2011） 平成 23 年度稲麦大豆等生産推

43：19-34(2010)

宇都宮気象台

2010 年 8 月-11 月な小林義之（1991）

家畜ふん尿の農地施用と環境保全

化学と生物

カバークロップの播種時期および播種量と土壌風食抑制効果

農作業

土肥誌要旨集(39)：120

上沢正志（1998）
力維持

有機物施用の環境的許容限界と地

農及園

:212

財団法人日本土壌協会（2000） 堆肥等有機物分析

研究 44(4)：189-199
前田守弘（2004）

野菜作体系における火山灰畑の窒素

環境容量試算―ライシメーター試験の窒素収支から―

29（5）：312-319

小松崎将一，鈴木光太郎(2009)

進資料 ：64
上沢正志(1993)

らびに平年の月平均気温データ

硝酸性窒素による地下水汚染と肥圃場と土壌

7 月号:18-23

三木直倫（2000） 窒素吸収根域の異なる作物の組合わ
せ

浸透水の硝酸性窒素

栃木県（1978） 9 栃木県土壌統群別面積一覧表 栃木

から実際まで :96

培管理

鈴木慶次郎・志賀弘行（2004）

濃度から見た網走地域の黒ボク土畑における投入

法 :1-427

気象庁

農及園

農業技術体系土壌施肥編

法 :1-217
財団法人日本土壌協会（2001）

土壌，水質及び植物体分析法 :1-321

第 5-①巻：畑 184の 6-7
三木直倫(2002)

環境負荷を予測するーモニタリング

からモデリングへー

Ⅲ硝酸態窒素の土層内動態をモニタリングする：37-56
宮崎成生（2000）

栃木県南部畑作地帯の地下水水質の実態ならびに多量施肥による水質およびユウガ
オ収量への影響
西尾道徳(2002)

栃木農試研報49：47-57

農業生産環境調査にみる窒素施肥の実態

農業技術体系

土壌施肥編３土壌の性質と活用

土壌の活用Ⅵ

8 の 12-14

小川吉雄(1992)

地下水の硝酸汚染と農業からの負荷

農業技術体系

土壌施肥編３土壌の性質と活用

土壌の活用Ⅵ

16 の 6

大橋哲郎・俣野修身(2003)

黒ボク土野菜畑における牛ふんおがくず堆肥および被覆肥料由来窒素の溶脱土肥誌 74(5)：631-635

尾崎保夫・前田守弘・亀和田國彦・本島俊明・関口浩
昭(2001)

畑地における硝酸態窒素等の溶脱量モ

ニタリング技術の開発―埋設型ライシメーターを63

栃木県農業試験場研究報告64

第 68 号