栃木農試研報 No.78：17～24（2018）
Bull. Tochigi Agr. Exp. Stn. No.78：17～24（2018）

第2節

有機物連用多湿黒ボク土水田での移行係数の経年変化
宮﨑成生・関口(鈴木)未来 １）・出口美里 ２）・吉澤比英子 ３）

摘要：2011 年～2014 年に農試場内有機物連用多湿黒ボク土水田ほ場において，有機物の長期連用による土壌中交換性カリ含量と土壌から玄米への放射性セシウム移行との関係およびその経年変化を調査した．
2011 年は玄米への移行係数が比較的大きく，大気経由による直接汚染の影響が大きいと考えられた．
2012 年には移行係数が小さくなったが，以降経年による低下は緩やかになった．また，土壌中カリ含量が水稲の生育初期に低下すると，移行係数が大きくなる場合があった．堆肥や稲わらの長期連用により土壌中交換性カリ含量が高く維持され，化学肥料のみを施用している場合や堆肥施用を中止して数年経過した場合に比べ，玄米への移行係数は小さかった．
キーワード：移行係数，水稲，土壌交換性カリウム，放射性セシウム，有機物連用kg-1） であった．かんがい水は地下水で，K 濃度は 2.0 mg

Ⅰ緒 言L-1 であった．

本節では，ほぼ同一の施肥管理を 30 年程度継続して水稲を栽培している多湿黒ボク土水田において，有機物の長期連用による土壌中交換性カリ含量と玄米中放射性セシウ
ム濃度との関係およびその経年変化を明らかにする．

2. 栽培概要
供試品種はコシヒカリを用いた．は種は 4 月中旬に，代かきは 4 月下旬および 5 月上旬に 2 回，移植は 5 月中旬に行った．栽植密度は 22.2 株 m-2 (30cm×15cm) で，1 株 4 本植とした．基肥は 2 回目の代かき時に，また追肥は出穂 15Ⅱ

材料および試験方法

日前および穂揃期に第 1 表のとおり施用した．化学肥料は塩化アンモニウム，熔成リン肥および塩化カリを用いた．

1. 試験区の概要
2011～2014 年に栃木県農業試験場内有機物連用水田ほ3. 採取および測定方法場でおこなった．1984 年よりほぼ同一の施肥管理を続けて土壌の採取および測定は本章 1 節と同様におこなった。

おり，2014 年は 31 年目にあたる．供試土壌は多湿黒ボク土

2013 年および 2014 年は，移植時，移植 1 か月後 (6 月上であり，試験区は無窒素区，三要素区，堆肥連用区，稲わら旬)，最高分げつ期 (6 月下旬)，幼穂形成期 (7 月中旬) お連用区，堆肥残効・無肥料区および堆肥残効・三要素区のよび出穂期 (8 月上旬) に調査株周辺から，収穫時に調査6 区とした．また，試験区外の無肥料を「区外」とした．各試験株元から土壌を採取し，交換性カリ含量を測定した．

区の処理内容を第 1 表に，試験区の土壌理化学性を第 2 表

作物体は，各処理区内から生育が中庸なものを出穂期にに，試験区の配置を第 1 図に，各施用有機物の成分含有率

は 5 株抜き取り茎葉部を，成熟期には 80～120 株を地面からを第 3 表に示した．堆肥区はもみがら牛ふん堆肥を窒素換

7 cm 程度の高さで刈り取り，出穂期の稲茎葉，玄米，わらの-1

算で 90 kg ha-1相当量 (現物で 8400 kg ha程度) を代かき前に施用した．稲わら区は窒素換算で 40 kg ha-1 相当量

重量，放射性セシウム濃度およびカリ含量を測定した．玄米は 1.8mm 以上のものを供試した．

(現物で 10000 kg ha-1 程度) の稲わらを秋耕時にすき込ん

土壌，作物体の化学分析，放射性セシウム濃度の測定おだ．稲わら連用区を除き生産された稲わらは全て持ち出した．

よび減衰補正は，本章 1 節と同様におこなった．堆肥の化学

堆肥残効・無肥料区は 2008 年まで堆肥連用の後無肥料とし分析は，堆肥等有機物分析法 (日本土壌協会, 2000) によた．堆肥残効・三要素区は 2006 年まで堆肥連用の後三要り実施した．

素のみ施用した．供試土壌は厚層多腐植質多湿黒ボク土，試験規模は１区 40 ｍ2 (10m×4m) の 2 反復とした． 2011年 3 月 31 日採取した試験区外土壌 (前年秋に耕起した状Ⅲ結果

1. 収穫時の土壌中放射性セシウム濃度について態において表層 3 cm 程度を除いた作土部分) の放射性セ

収穫時の土壌の放射性セシウム濃度を第 2 図に示した．

シウム濃度は 115 Bq kg-1 (134Cs が 76 Bq kg-1，137Cs が 48 Bq

収穫時の土壌の放射性セシウム濃度は 2011 年に 164 Bq

1617

栃木県農業試験場研究報告 第 78 号kg-1であったが，2014 年には 100 Bq kg-1 となり 4 割程度減

用区が 1.0 Bq kg-1 以下，無窒素区が 1.0 Bq kg-1 程度，堆少した．

肥残効・三要素区が 2.5 Bq kg-1程度と三要素区 3.5 Bq kg-1に比べ低かった．堆肥残効・無肥料区が 5.9 Bq kg-1，区外
5.7 Bq kg-1 であった．わらの放射性セシウム濃度も同様の

2. 土壌中交換性カリ含量について
収穫時の土壌の交換性カリ含量の推移を第 4 表に示した．

傾向であり，値は玄米の 3～5 倍であった．

収穫時の土壌の交換性カリ含量は，堆肥連用区および稲わら連用区が 20 mg 100g-1 程度，無窒素区および堆肥残効・-1

三要素区が 10 mg 100g程度，三要素区，堆肥残効・無肥-1-1料区が 6～10 mg 100g ，区外が 6 mg 100g以下であっ

5. 水稲収量，放射性セシウム吸収量について水稲収量を第 7 図に示した．2012～2014 年の精玄米重は，三要素区を 100 とすると，稲わら連用区，堆肥連用区および堆肥残効・三要素区が 110 程度，無窒素区が 80 程度，堆肥た．
2013 年および 2014 年の水稲栽培期間中の土壌中交換性カリ含量の推移を第 3 図に示した．水稲栽培期間中の土残効・無施肥区が 60 程度，区外が 50 程度であった．ただし，2013 年の堆肥連用区は不稔が多く減収した．

壌中の交換性カリ含量は，堆肥連用区および稲わら連用区

2013 年および 2014 年の出穂期および成熟期の水稲の放が 2013 年は収穫時まで，2014 年は最高分げつ期まで 20

射性セシウム吸収量を第 8 図に示す．成熟期の水稲の放射-1mg 100g程度以上に維持されたが，最高分げつ期から落-1性セシウム吸収量は，年次によらずほぼ同様の傾向を示し程度で推移した．堆肥残効・無肥料た．堆肥連用区，稲わら連用区および無窒素区が 2～3 Bq-1以下であった．

m-2 であり，他区の 5～13 Bq m-2 に比較して少なかった．ま他の処理区は施肥直後に少し上昇するものの 10 mg 100g-1

た，三要素区より堆肥残効・三要素区が低かった．出穂期以前後で推移した 2013 年と比較して 2014 年は早い時期に交降の増加は 2013 年の区外を除き，なかった．放射性セシウ

換性カリ含量が全ての処理区で低下し，その後も低く推移しム吸収量の部位別分布割合は，いずれの区とも，わらが 70た．

～80％，玄米が 15～20％，もみがらが 10％程度であった．

3. 出穂期の水稲茎葉中放射性セシウム濃度について

6. 放射性セシウム移行係数について

水時まで 10 mg 100g

区、区外は試験期間を通じて 10 mg 100g

2013 年および 2014 年の出穂期の水稲茎葉中放射性セシ2012 年～2014 年の収穫時土壌の交換性カリ含量と玄米ウム濃度を第 4 図に示した．2013 年，2014 年ともに出穂期のへの移行係数との関係を第 9 図に示した．収穫時土壌の交-1に換性カリ含量の増加に伴い，放射性セシウムの玄米への移比べ，堆肥連用区，稲わら連用区および無窒素区が 3～4

行係数は低下した．土壌の交換性カリが 10 mg 100g-1 程度

Bq kg-1，堆肥残効区・三要素区が 8～9 Bq kg-1 と低かった．のとき，移行係数は 0.01 であり，10 mg 100g-1 までは急激に，堆肥連用区，稲わら連用区，堆肥残効区・三要素区の乾物それより値が大きくなるほど緩やかに低下した．この傾向に

重は，三要素区と同程度以上であった．

経年変化は見られなかった．

水稲茎葉中放射性セシウム濃度は，三要素区 12 Bq kg

玄米への移行係数の推移を第 10 図に示した．玄米への4. 成熟期の水稲中放射性セシウム濃度について試験区の配置を第 1 図に，2011 年の玄米およびわらの放射性セシウム濃度等を第 5 表に示した．2011 年の玄米中放移行係数は，2012 年から 2013 年に概ね低下していたが，2013 年から 2014 年ではすべての区で若干の増加傾向であった．

-1

射性セシウム濃度は，東の区画が 2.1～4.4 Bq kg ，西の区画が 6.0～20.2 Bq kg-1 であった．玄米への移行係数は，東Ⅳ考察の区画が 0.009～0.028，西の区画が 0.029～0.134 で，西側が東側に比べ 10％水準で有意に高かった．区画内の比較
では，堆肥連用区が他の区より低い傾向であった．わらの放射性セシウム濃度は 11～29 Bq kg-1 でばらつきが大きく処理および区画の位置による傾向はみられなかった．
2012～2014 年の玄米の放射性セシウム濃度を第 5 図にわらの放射性セシウム濃度を第 6 図に示した．2012 年～2014 年の玄米の放射性セシウム濃度は，区外を除き処理区ごとの年次変動は小さかった．稲わら連用区および堆肥連18

本試験は，福島第一原発の事故に伴い土壌の放射性セシウム濃度が 150 Bq kg-1 程度の黒ボク土水田において，有機物の連用が水稲の放射性セシウム吸収に与える影響を2011 年から 4 年間調査したものである．
有機物の連用により土壌中交換性カリが高く維持され，玄米およびわらの放射性セシウム濃度が低下した．2013 年を例にみると，土壌中交換性カリ含量は，堆肥連用区および稲わら連用区では 1 年間を通して 20 mg 100g-1 以上と高く

第２節 有機物連用多湿黒ボク土水田での移行係数の経年変化維持されていた．三要素区では施肥直後に 20 mg 100g-1 程の面から有効である．本試験では，窒素量から稲わら施用量度まで上昇するもののすぐに低下し，収穫時には作付前とを決めているため，生産量の 1.5 倍量程度投入されたことに-1同じ 6mg100g になった．試験区内での 1 年間のカリ収支の試算を第 6 表に示した．三要素区の水稲によるカリ収奪量は-1152 kg ha

で，カリの施用量とかんがい水からの供給量の-1試算値の和 140 kg haより多かった．堆肥連用区および稲-1

わら連用区は，それぞれカリ収奪量が 183 kg ha ，176 kg-1なる．
2011 年のわらの放射性セシウム濃度は，収穫時土壌の交換性カリ含量が多い堆肥連用区 (東側) の値が最も大きいなど，玄米にみられた処理の効果は認められなかった．これは，本試験地から東に 7 km 離れた地点において，水稲生育と多くなるが，施用した有機物由来のカリ分が上乗せさ期間中に数百 kBq m-2 の放射性セシウム降下が観測されてれるため，供給量が収奪量より 123 kg ha-1 および 153 kg

おり (栃木県保健環境センター, 2012)，大気からの直接汚ha-1 多くなった．この分がやや緩効的に働くため土壌中交染が考えられた．また，玄米の放射性セシウム濃度が西区画換性カリ含量を 1 年間維持できると考えられた．堆肥残効・で東区画より高かった．第 12 図に 2011 年と 2012 年の収穫

ha-1

無肥料区の水稲によるカリ収奪量は 102 kg ha ，かんがい時土壌の交換性カリ含量と玄米への移行係数との関係を示

水からの供給量を考慮しても収奪量が上回るものの，収穫

したとおり，2012 年ほど明瞭ではないものの 2011 年度にお-1時土壌の交換性カリは作付前とほぼ同じ 6 mg 100gであっいても収穫時土壌の交換性カリ含量が高いと玄米の放射性セシウム濃度が低下する傾向があった．これらのことから，

た．
2014 年は最高分げつ期以降に土壌の交換性カリ含量が低下した．本章第 1 節で述べたとおり，原因のひとつとして，2011 年では試験地の西側にある雑木林および道路経由の二次汚染の影響も受けていたと考えられた．

田面水がオーバーフローするほどの集中豪雨が，最高分げ水稲の放射性セシウム含有量は，施肥をしている区ではつ期直前およびその後数回あったことが考えられた．このよ

出穂期と成熟期でほぼ同じであることおよび放射性セシウム

うな集中降雨は 2013 年にはなかった．第 11 図に三要素区の部位別割合が玄米 15～20％とほぼ一定であることから，および堆肥を施用した区の跡地土壌の交換性カリの推移を出穂期の茎葉の放射性セシウム濃度および乾物重が玄米示した．堆肥残効区はいずれも，堆肥の連用により土壌中の放射性セシウム濃度を推測する指標となりえる．

-1程度以上で維持されていたが，多湿黒ボク土水田において，堆肥または稲わらを連用す施用をやめると 1 作後または 3 作以内に低下し，有機物を施ることは，窒素無機化量，土壌の可給態リン酸含量および交交換性カリは 20 mg 100g

-1程度に換性カリウムの増加がみられ，収量が増加すること (吉澤ら,なった．これらのことから，玄米への放射性セシウム吸収を効2011) に加え，放射性セシウムの吸収抑制に効果があること果的に抑制するための適正なカリ水準を維持する手法を開が示された．

用したことがない三要素区と同じ水準 10 mg 100g

発するうえで，黒ボク土水田土壌でのカリの保持能等を評価することが重要である．

謝辞

玄米の移行係数は，事故 2 年目の 2012 年以降，土壌の農業環境技術研究所（現農研機構農業環境変動研究セ

交換性カリ含量の影響を大きく受け，同じ施肥管理をした場ンター）の木方展治氏，農研機構東北農業研究センターの合でも経年に伴い低下しなかった．また，玄米の移行係数を松波寿弥氏，高橋義彦氏には，玄米および土壌の放射性セ0.01 以下にするためには，2013 年および 2014 年の土壌のシウムの測定をしていただいた．ここに記して感謝の意を表交換性カリ含量の推移から，土壌の交換性カリ含量を移植 1す．

-1か月後まで 20 mg 100g以上に維持する必要があと考える．

農作物施肥基準 (栃木県, 2006) では，牛ふん堆肥の場合，-1-1

本研究は平成 24～26 年度農林水産省委託プロジェクト

乾田で 5000～10000 kg ha ，半乾田で 5000 kg ha の施用研究「農地等の放射性物質の除去・低減技術の開発 (水稲を基準とし,環境負荷を考慮して含有する成分量の減肥を示

における放射性セシウム移行要因の解明および移行低減対している．しかし，放射性セシウム対策としてカリ成分につい策技術の開発)」，平成 23 年度科学技術戦略推進費「重要ては減肥なしが得策と考える．ただし，堆肥については成分政策課題への機動的対応の推進及び総合科学技術会議に組成のばらつきがある (山口, 2004) ことから施用にあたっておける政策立案のための調査」で行ったものである．

は成分を考慮する必要がある．また，稲わら還元もカリ供給

19栃木県農業試験場研究報告 第 78 号

第1表

試験区の概要区名

有機物施用量堆肥
稲わらNN kg ha -1000090004000000404040040無窒素区
三要素区
堆肥連用区
稲わら連用区
堆肥残効・無肥料区
堆肥残効・三要素区

基肥
P2O5kg ha -11501501501500150

K2O

NK2O

穂揃肥
N1001001001000100kg ha -1020202002020202020020kg ha -10202020020

穂肥

注1. 窒素は塩安，リン酸はようりん，カリは塩化カリを用いた．
注2. 稲わらは秋耕起時に，堆肥は もみがら牛ふん堆肥を代かき時に施用した．
注3. 堆肥残効・無肥料区は1984～1997年は稲わらと石灰窒素を施用，1998～2002年は無肥料，2003～2008年は堆肥を施用，2009年から無肥料で栽培した．
注4. 堆肥残効・三要素区は1984～2006年は堆肥を施用し，2007年はリン酸とカリだけ，2008年から三要素だけ施用した．

第2表区

各試験区の 3 月中旬採取土壌の理化学性
名

無窒素区
三要素区
堆肥連用区
稲わら連用区
堆肥残効・無肥料区
堆肥残効・三要素区
区外pH

T-N

T-C

H2O
6.7
6.7
6.6
6.7
6.7
6.5
6.5g 100g -1
0.54
8.1
0.56
8.3
0.61
8.8
0.59
8.7
0.58
8.5
0.62
9.1
0.57
8.4

可給態
窒素

Truog
-P 2 O 5mg 100g -1
14.9
7.2
16.0
7.8
19.8
9.4
17.4
6.9
16.5
6.3
16.0
8.2
15.8
5.9

CEC
cmol c kg -1
42434742454543

CaO

交換性塩基MgO
K2O900933952890
882972987

mg 100g -1116
11110710296107117

注1．2012年～2014年の平均値．ただし，堆肥残効区・無肥料区および区外は2013年と2014年の平均値．
注2. 区外のりん酸吸収係数は 2350．
粘土

シルト

細砂

粗砂

29.5

13.1％
49.8

7.6

第3表

供試有機物の施用量および成分含有率

資材名
牛ふん堆肥
稲わら

施用量

水分kg ha -1
8385
10100

g 100g -1
43.9
27.0

含有率 g 100g -1NCK
1.98
34.3
2.56
0.57
42.0
2.41

注. 2013年および2014年の平均値．含有率は乾物あたり，施用量および水分は現物あたり．

第4表
区

収穫時土壌の交換性カリ含量の年次変化

無窒素区
三要素区
堆肥連用区
稲わら連用区
堆肥残効・無肥料区
堆肥残効・三要素区

区外－は未測定20

交換性K 2 O mg 100g -1名
2011
11.6
9.4
27.5
16.5－
10.6－

2012
10.9
6.9
26.2
22.2
7.4
9.3
4.1

2013
10.3
5.7
20.6
24.0
5.8
6.6
5.9

kg ha -1
CK2O
1580
1432990
206

施用量
N
9040

2014
10.2
6.3
18.2
22.9
6.2
9.3
3.6

15
11293011138

第２節 有機物連用多湿黒ボク土水田での移行係数の経年変化

第5表

2011 年の放射性セシウム濃度，移行係数，収穫時土壌の交換性カリおよび精玄米重Cs+ 134 Cs
Bq kg -1
わら 収穫時土壌
10.5
166
19.6
164
228
28.6
11.4
142
149
25.8
16.2
160
24.1
150
12.8
203
129
19.6
148
27.5

137

区

東西

名無窒素区
三要素区堆肥連用区
稲わら連用区
堆肥残効・三要素区
無窒素区
三要素区
堆肥連用区
稲わら連用区
堆肥残効・三要素区

玄米
4.4
4.0
2.1
2.9
4.1
8.1
20.2
5.8
6.1
6.0

移行係数
玄米
0.026
0.024
0.009
0.021
0.028
0.051
0.134
0.029
0.047
0.041

わら
0.06
0.12
0.13
0.08
0.17
0.10
0.16
0.06
0.15
0.19

収穫時土壌の交換性カリ
mg 100g
121232
18
9117
23
15
12-1

精玄米重kg ha -1
3070
4100
5030
4880
5030
2160
4380
－
4470
3520

注. 乾物換算値．ただし，玄米は水分15％換算値．－は未測定．

第1図

試験区の配置第2図

収穫時土壌の放射性セシウム濃度の推移全試験区の平均値．エラーバーは標準偏差

第3図

土壌の交換性カリ含量の推移

21栃木県農業試験場研究報告 第 78 号

第 4 図 水稲茎葉(出穂期)の放射性セシウム濃度

第 5 図 玄米の放射性セシウム濃度

第 6 図 わらの放射性セシウム濃度

第 7 図 水稲収量

2013 年

2014 年

第 8 図 出穂期の水稲茎葉および成熟期の水稲部位別放射性セシウム含有量22

第２節 有機物連用多湿黒ボク土水田での移行係数の経年変化

第 10 図第 9 図

第6表

玄米への移行係数の推移

収穫時土壌の交換性カリと玄米への移行係

試験区内での 1 年間のカリウム収支の試算

区名
施肥

水稲へのK 2 O供給量

水稲へのK 2 O収奪量

① - ②kg ha -1kg ha -1
もみ②合計kgha -1kg/10a

有機物かんがい水①合計わらkg ha -1（2013年）
三要素区堆肥連用区
稲わら連用区
堆肥残効・無肥料区

120120
120
00166
189
020202020140306
329
20

132
165
154
87

20
182215152
183
176
102-12123
153-82

120
120
120
00120
222
020202020140
260
362
20

106
128
131
58

2218
1911

128
146
150
69

12114
212-49（2014年）
三要素区
堆肥連用区
稲わら連用区
堆肥残効・無肥料区

第 11 図収穫時土壌中K 2 O

2012年
69262
222
74
2013年
57206
240
58

2013年
57206
240
58
2014年
63
182
229
62

三要素区および有機物を施用した区での跡地土壌の交換性カリの推移

2009 年および 2010 年は未測定．堆肥残効・三要素区は 2006 年まで，堆肥残効・無肥料区は 2008 年まで堆肥を施用．

23栃木県農業試験場研究報告 第 78 号

第 12 図 2011 年と 2012 年の跡地土壌の交換性カリと玄米への移行係数との関係

引用文献
文部科学省 (2004) 緊急時におけるガンマ線スペクトル解析法．pp5-54．
日本土壌協会 (2000) 堆肥等有機物分析法．日本土壌協会，東京．pp18-42，146-153．
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