栃木農試研報No.21：37〜44（1976）

土壌汚染に関する研究
第2報水稲のカドミウム吸収抑制対策について

橋本俊一・中野政行・鶴野慶吉
1

諸言高く，たん水透水性が小さく，汚染を受けた年で作土下の汚染は少ない．水質型汚染であるた

近年，鉱工業の発展はめざましく，重金属等の利用も著るしいが重金属の中には植物に対しで作土下の汚染は少ない．水質型汚染であるた

著るしい害作用を及ぼすものがあ1），銅，亜鉛，

め一筆のほ場での汚染は水口が高く，水じりへ

ヒ素などは古くから植物の生育に害作用を与え向うに従い直線的に低下している．また，汚染ることでいわゆる鉱害と呼ばれるものとして報源に近い水田で汚染が著るしく，遠ざかるに従告されている.1，4）

い低くなる傾向である．

カドミウムは富山県神通川流域のIII試験方法

イタイイ

1．石灰・リン酸施用試験

タイ病の原因物質であることが明らかとなつ

7)，食品中の濃度が問題となり，農業面生産された可食部の中の濃度が重要な間題とな

1）ほ場試験カドミウム（以下Cd）汚染程度の高い水田1以下A試験地）で石灰及びりン酸の多施用，低つた．

い水田（以下B試験地）ではリン酸多施用につて以来においても作物の生育障害の面からではなく，このような背景から農用地の土壌汚染防止法

いて検討した．

が制定され，カドミウムについては食品衛生法

石灰区はpH

8．0目標で消石灰100kg／a，リの定めるところにより，1ppm以上の玄米がン酸区はリン酸吸収係数の20％飽和量をようリ生産されると認められる地域については対策地

ンと過リン酸石灰，3：1の比率で施用した．

域とし，種々の対策を講じ，このような玄米の石灰・リン酸区は両者を併用した。試験地土壌生産を防止することが急務となつた．

は火山灰を母材とする地下水位の高い谷津田で，栃木県においても1970年に小山市及び野木町

主な化学性とO．1N塩酸可溶のCd含量は第1表の一部地域が1ppm以上の玄米を生産するカのとうりである．試験区は放射状配列とし1区ドミウム汚染地域であることが明らかとなった。

面積は0．24aとした．．

筆者らはこれらの地域において水稲のカドミウム吸収抑制対策についてほ場試験，ポツト試験供試品種は日本晴で移植は5月下旬に行った施肥量はNを0．9kg／a，P205を0．7kg／a，K20等により検討したので報告する．

を0．9kg／aとし硫安，ようリン，塩化カリにより施用した．

II カドミウム汚染地の概況
汚染地域は小山市と野木町の接する地域で，

2）ポツト試験

工場廃水による水質汚染によりカドミウムが水供試土壌はA試験地（Cd高含量）及びB試験田に流入したものである．本地域は地下水位が＊

本報告の一部は土壌肥料学会関東支部大会

1972年10月12日

において発表した。

一37一

第i表

ほ場試験作土の土壌条件

化

学pH試験地Cd含量ppm

性置換性塩基mg／100gCEC
5．5B6．25．3OK20QゾQJ

6．4Mg8︻Q4FDA

CaO0乙n乙り○り○KCI

66H20リン酸me

吸収係数23．1231824．62400

水口

水じり

43．0

12．7

2．852．58

第2表客土の理化学性

粒径組成％
粗砂

細砂

46．434．5砂合計

シルト

80．9

17．9

粘土
1．2

第3表

KC1％

5．9

5．22．4me17．0

係数2380ppm

0．25

供試土壌の理化学性

腐植質火山灰土壌19．0 43．8 62．8 33．6

3．6

鉱質火山灰土壌46．4 34．5 80．9 17．9

1．2

SL5．9

沖積強粘質土壌15．6 24．4 40．0 30．5 29．5 LiC

5．7

5．24．6沖積壌質土壌

11．4 53．6 65．0 24．8 10．2 SL

6．0

4．6

2．2

地（Cd低含量）の作土を供試し，処理として石2700

0，202380

0．13

17．O

1308

0，429．4880

0．13

C CpHH20KCl

L6．25．29．539．2
5．22．417．O

リm

細砂砂合計シルト粘土

d P
C P

土性ン吸係

粒径組成％

酸収数

粗砂

H20

CECリン酸
吸収 Cd

C e
E m

壌SLC％

土pH

土性

時たん水とした．品種は日本晴で移植は6月4

灰区はpH8．O目標（消石灰1009／ポツト），日である．施肥量はNを0．9kg／a，P205を1．5

リン酸区はリン酸吸収係数の20％飽和量（ようkg／a，K20を0．9㎏／aとし基肥と穂肥に分けてリン909／ポツト），石灰・リン酸区は両者の併施用した．．供試土壌の0．1N塩酸可溶のCd含量用とした．ポツトの規模は1／2000a，二連制とは20。7ppmであったした．品種は日本晴で移植は6月4日に行った．

3．

排土客土試験

水管理は最高分げつ期以降節水裁培とした．土1）

ほ場試験

壌中の0．1！V塩酸可溶CdはA試験地22．2

A試験地及びB試験地において試験処理としppm

B試験地2．3ppmである．て排土客土の深さを15cm，20cm，25㎝とし土壌2．水管理試験

改良としてリン酸吸収係数の5％飽和量をよう

農試場内の火山灰水田の作土を現地汚染水田リンで施用した．比較として15cm排土客土区にの作土と入れ替え0．9×1．5mのわく試験を行つた．水管理の方法は幼穂形成期以降落水（以は土壌改良を行わない処理区も設けた．客土材

下早期落水A），出穂期以降落水（以下早期落晴で移植は5月下旬に行った．施肥量はa当た

水B），出穂後20日以降落水（以下標準），常リNの理化学性は第2表に示した．供試品種は日本

一38一O，7kg，P2052．OKg，K200．7kgとし排土

第4表

A
玄処

理リン酸施用とCd含量（ppm）

試験地

B
茎米

葉

試験地

玄米

茎葉

1971

1972

1973

1971

1972

1973

1971

1972

1973

1971

1972

1973

無処理

0．97

0．80

2．25

6．32

5．00

10．0

0．28

1．25

3．15

1．60

8．80

6．40

リン酸

0．90

02．45

4．19

5．20

0．10

0．20

0．70

0．50

0．80

1．40908．80

では年次による変動はあるが3ヵ年とも効果が

客土区はさらにNO．2kgの追肥を行った．かんがい水は用水路の底質等による汚染の拡散を防著るしくみられ，卜A試験地とB試験地では異な止するため，水源を井戸に求めた．

る結果を示した．さらにA試験地に接した水田

2）で別途行つた石灰及びリン酸施用試験の結果をポット試験

供試土壌は4種の土壌を用い，その理化学性第5表に示したが，1972年には石灰及びリン酸は第3表に示した．処理内容は1ppm，3ppmによるCd吸収抑制効果が認められたが，1973年の含量となるように現地汚染土壌を添加し，さにはほとんどみられなかった．

らに比較としてCd（NO3）2で3ppm区を設

消石灰，ようリンなどの多施用によるたん水置した．添加土壌の0．1N塩酸可溶Cd含量は期間中の．pH・は第1図に示すとうり，0．5〜1．026．5ppmであった．使用ポットは内径15cm，高さ65cmで2連制とした．供試品種は日本晴でポ第5表

石灰・リン酸施用とCd含量（ppm）
玄ット当たり1株植とし6月5日に移植した．施
肥量はポット当た1）Nを1．Og，P205を3。Og，K、bを0．7g施用した．水管理は最高分げつ期
以降は落水状態とし1日おきに約20mmかん水した．

4．

分析法

玄米及び茎葉のCdの分析法81は硝酸，

石灰0．751．50

4．30

6．00

リン酸0．751．40

5．204．80

石灰・リン酸2．80

4．000．55

8

ほ場試験

X乙X 孝

●×1）

△X●

水素イ才ン櫓敵︵爵結果及び考察ム

ム／証．，項

カルバミン酸ナトリウムーメチルイソブチルケ

石灰・リン酸施用試験

1．15

過塩トン抽出後，原子吸光光度法で測定した．

1．

葉理1972197319721973
無処理0．851．00 4．20 3．60

素酸による湿式分解液についてジエチルジチオ

W

茎米処

X

消石灰，ようリンなどの多施用により水稲は
ロ◎／初期よ｝）生育良好で若干過繁茂となったが，倒無処理。／

ロ78／X0。

伏もなくほぼ正常な生育を示した．リン酸施用による収穫期の玄米および茎葉のCd含量は第4甑

果はほとんどみられなかった．一方，B試験地

8〔1971〕

表に示したように，A試験地ではCd吸収抑制効

第1図

一39一〔1972〕

7〔1973〕8月
年

石灰・リン酸施用と土壌のpH

L昇し，石灰・リン酸区のpHは7．5以上を示区との差異は明らかな傾向がなく，リン酸多施したが．石灰区は目標の8．0まではL昇しなか

用による直接的な難溶化よりは還元促進によるった．リン酸区のpH難溶化の影響が大きいものと考えられる．

L昇は年次の経過とともに低下し．1973年には6．8前後とな1）この傾向

はA・B両試験地とも同様であった．p

玄米のCd吸収抑制効果はA試験地に接する水HのL田で行った石灰およびリン酸施用試験では資材

昇によるCdの難溶化について亀井3）らは単独溶

施用初年目（1972年）には若干効果がみられた

液での水酸化物沈でんp

Hよりも土壌中では低が2年目（1973年）には全くみられなかった．

Hで難溶化しはじめるとしており。本試験

・一方，A・B試験地で行ったリン酸多施用の効いpでは石灰。リン酸の施用によってpHはほぼ果はA試験地では前述の結果と同様に資材施用7．0以Lを示したことから水酸化物沈でんの生成初年目（1971年）は若干効果がみられたが．

は十分予想されるが水稲のCd吸収抑制とは結ぴ1972年以後は全くみられなかったのに対し，Bつかなかった．

試験地では3力年とも著るしい効果を示した．

酸化還元電位（以下Eh）は第6表に示すと

白鳥川らによれば石灰，リン酸などの資材施用うり。リン酸区の還元が促進されおおむね低くによる効果は土壌をたん水するとp経過したが。両試験地とも落水によってかな1）

近に収れん9）するため，たん水期問中のpHを酸化状態を示し，還元が促進された期間はほぼ人為的に制御することが困難であることから期Hが6．7付7月中旬までであった．7月，8月に測定した待できないとしている．B試験地はA試験地に0．1N塩酸可溶のCd溶出量とEhの関係を第2くらべ地下水位が高く落水後でもやや還元的に図に示したが．Ehの低下により土壌中のCdが経過すること，及び土壌中のCd濃度が著しく異難溶化することがみられた．リン酸区と無処理なることなどの条件が吸収抑制効果の差異に関

第6表
処

リン酸施用とEhの推移（血V）

1971

理

1972

1973

7．16

7．29

8．20

7．17

8．3

9．5

7．17

8．78．22

理

一56400648

149

32557060230387

試地リン酸−10158454

72277

530

25200365B験

一5121825172293

250

155

190

515

−30−8−12276

240−47280395A験無無処
処

理

試地リン酸
6016A試験地酸50B試験地

0化還40吐x

元x

電 30oXX◎

位20◎×OXOOmV10o

O152030

Cdppmx31X
一一20o

第2図Ehと0．IN

一40一HC1可溶Cd

4 Cd p㎝

連があるものと考えられる．

2）

施用によるCd吸収抑制効果が著るしく大きいこ

ポット試験とはほ場試験の結果とほぼ同様な傾向を示し，

A試験地とB試験地ではリン酸多施用の効果

石灰，リン酸多施用による効果はCd含量の低いが異なったので水管理などの条件を同一にして土壌の場合高いと言える．ほ場試験との比較で

石灰及びリン酸多施用の効果を検討した．水管は明らかにポット試験の抑制効果が大きい．こ理は最高分げつ期までたん水状態とし7月13日のことはほ場，ポット試験とも土壌pにポットのせんを抜きと1），その後1日おきに少ないがポット試験は早期落水しCd吸収の多い

約20㎜程度のかん水を行い落水状態に保った．

出穂期前後には比較的均一一な酸化状態を呈した

Hの差は水稲の生育は最高分げつ期以後落水しても順調が，ほ場では地下水位が高く酸化部と還元部がな生育を示し，処理間での差異は少なかった．

不均一に分布したことなどが影響したものと考玄米中のCd含量はリン酸。石灰の施用によっえられる．て低下し，第3図に示すようにA試験地作土

2．

（以下A土壌）ではリン酸，石灰，石灰・リン

水稲は順調な生育を示したが，収穫期の穂数

酸の順となり，無処理区を100とするとそれぞは早期落水Aと常時たん水が減少し，収量は標れ38％，21％，13％であった．…方，B試験地

準〉常時たん水≒早期落水B＞早期落水Aの順

作土（以下B土壌）では各処理とも著るしく低で早期落水により減収した．

水管理試験

い含量を示し。無処理区を100とすると10％以Cdの吸収は落水処理によi）増加し，玄米中の下であった．茎葉，籾がらのCd含量は第7表に含量は早期落水Aで標準の3倍程度となり，各示すとうり玄米と同様にリン酸。石灰の施用に部位の含量は茎〉葉しょう＞籾がら＞葉身＞玄よって低下した．跡地土壌のCdは無処理区のA米の順であった（第9表）．地上部の吸収量の土壌が18．OPPm，B土壌が1．70PPmで第8推移を第4図に示した．早期落水Aは幼穂形成表に示したように処理によ1）含量の低下がみら期から収穫期まで継続して増加しているが，落れるが，0．1／V塩酸浸出時のpHの差異が大き

水処理直後の7月30日〜8月26日の吸収量が急く影響しているものと考えられる．

激に増加している．同様に早期落水B，標準にこのようにA土壌に比較し．B土壌でリン酸ついても落水処理直後に吸収量の増加がみられた．菅野5）らによれば水稲のCd吸収は出穂期前

10008

後に最も良く吸収され，能率よく穂部へ移行す

第7表

圏B土壌

06

A 無処理12．81．30

4．00

ハV壌理リン酸5．130．50

リン酸石灰

理灰酸酸
ン処 ンー
灰無石リ石
B土壌

無処理

石灰・リン酸石灰・リン酸施用と玄米中Cd含量比

一41一

茎葉石灰3．680．27

石灰・リン酸

0
第3図

籾がら土

2O

石灰・リン酸施用とC4含量（ppm）
玄米処

4カドミウム含量比︵％︶nA土壌2．180．17

1．03

0．43

6．25 0．94

1．44

0．88 0．06

0．10

0．88 0．03

0．28

0．60 0．06

0．05

第8表跡地土壌のCd含量とpHA

土壌

B

排土客土による吸収抑制はA・B両試験地とも著るしかった．両試験地の土壌中Cd含量の垂直土壌

理Cd浸出液Cd浸出液
pHpH処

ppmのpH

分布は第11表に示したとうりで，B試験地ではppmのpH16cm以下はほとんど汚染されていないが，A試

無処理6．318．02．8

6．3

1．702。7石灰7．215．13．1

7．21。603．1

リン酸6．916．03．1

6．81．60

2．8

石灰・！1ン酸

7．6

3．8

7．6

8．8

4．0

1．05

験地では23cmまで汚染されていることからA試
験地の排土客土15cm，20cmでは下層からのCd吸収が予想されたが，2力年とも排土客土の深さと玄米中Cd含量の関係はなく，本試験の結果

では玄米のCd含量に対する15cm以下の下層土のるとしている．また勝見6）らは本試験と同様の落水処理を行い幼穂形成期以後の落水が水稲の×早期落水ACd含量を最も上昇させ，土壌の酸化状態が吸収合標増大の主要因としているが，本試験でも第5図のとう1），落水処理によってEhは顕著に上昇●常時たん水／カドした．

以上のように落水処理がCdの吸収を増大させたことは土壌が酸化状態となりCdが可給態に変化するものと考えられる．伊藤2）らは土壌中Cdのたん水下での難溶性化合物の形態は硫化物でx

準B／X×ウム

2（／。

mg）

∠二ε／●
1ある可能1生を認め，水稲のCd吸収のたん水処理Oによる減少と，土壌中の硫化Cdの生成による難／o溶化とを結びつけることができるとしており，0本試験の結果もこのような土壌中でのCdの難溶化による影響が大きいと推定される．

3．

排土客土試験

1）

ほ場試験

8／26

9441046

調査日（且凶日）

第4図

水管理によるCd吸収量

排土客土試験を2か年間実施したが水稲の生◎標Bx〃準●常時たん水△0ヨ．

んO態たO・一ー状水6●／△ △60XOO

処理玄米籾がら葉葺葉しょ葬茎

畠

幽◎O

××一

水管理とCd含量（ppm）

0

第9表

ヌ憶△△△x

収穫期の玄米中Cd含量を第10表に示したが，x×早期落水A△0イ

酸化還元電位︵副示し，収量もほぽ変らなかつた．

0

育は各処理とも順調で無処理区に劣らぬ生育を

10

〇

早期落水A

O．53

1．46

1．13

2．67

7．01

早期落水B

O．25

1．38

0．71

1．23

1．59

勘標

準0．17

常時たん水0．16

1．07

0．82

0．96

1．19

1．02

0．74

1．11

0．93

一42一

第5図

o 8ク6

8・9

調

一10査

9略日（月／日）

躰4祠

水管理によるEhの推移

Cdは寄与率が小さいものと推定される．

るが，本試験の絶対量の比率は沖積壌質土壌を

試験地はかんがい水源を新たに井戸に求めて100とすると沖積強粘質土壌が99，鉱質火山灰実施したが試験跡地の土壌中Cd含量は第12表の土壌が62，腐植質火山灰ニヒ壌が44であり。玄米とうりでB試験地は底質等の拡散による再汚染のCd含量に直接影響を及ぼしたとは考えられず，はほとんどなかったが，A試験地は1974年7月

客土材の理化学性の差異によるものと考えられ5日の雷雨によつて増冠水し用水路の底質が流第11表入し水口部で約5㎜の汚染土がたい積し。その汚染土のCd含量は21．5ppmであった．従って

A

本汚染地域のように汚染程度の高い場合には十分な配慮が必要となる．

試

Cd含量の垂直分布（ppm）

B

験 地

試験 地

深さcm水口水じり

深さcm水口0〜1343．0

12．7

0〜162．85

2．58

13〜236．65

6．30 16〜260．200．24

土客土，客土処理などの試験を行ったが底質な23〜3323〜330．38
03R

どから再汚染が進行し，排土客土区でも1973年

33〜43

本試験開始前の1971年〜1973年の3力年間排には玄米中のCdが1p049

26〜360．25

36〜46pmを超えてしまったが，第12表

客土材に沖積砂質土壌を用いたため客土材の性質にも問題があったものと考えられたのでポッ

排土客土後の土壌中Cd含量（ppm）

理処

ト試験で客土の性質とCd吸収の難易について検A試験地

B試験地

1974

1974

1975

1975

無 処 理28．332．52．503．00
排土客土150．651．100．200．35討した．

2）

0。48

水じり

ポット試験

排土客土15＋リン酸0．53

1．05

0．38

0．20

質土壌が最も低く，他はほぼ同程度であった．

排土客土20＋リン酸0．48

0．90

0．22

0．50

3ppm添加では沖積強粘質土壌が最も低く，排土客土25＋リン酸O．550．700．250．40

玄米中のCd含量は1ppm・添加では沖積強粘次いで腐植質火山灰土壌，沖積壌質土壌。鉱質火山灰土壌の順であ1），硝酸Cd3ppm添加も1．2

hは第13表に示したように差異は少なく，Cd

1，

カ吸収への影響は少なかったものと考えられる．

ドミポット試験の条件下では土壌中のCd含量のほか0．8

ウにポット当たりの絶対量も影響すると考えられ

×△

×△

E

土壌のpH，＼﹃同様の傾向であった（第6図）．

，グム0．6（P口m第10表処）0．4

排土客土と玄紳Cd含量（ppm）
理

A試験地
1974

1975

B試験地
1974

●△●＼●

0、201975

o〜o

103A

3B

カドミウム添加量

無 処 理0．881．280．380．45
排土客土150．280．310．070．06

第6図

客土材の違いと玄米中Cd含量

排土客土15十リン酸0．26

0．350．040．10

注．1，3A…汚染土壌添加

排土客土20＋リン酸0．26

0．37

0．080．10

3B…Cd（NO3）2添リロ

排土客土20＋リン酸0．24

0．290．100．14×

一43一△…沖積壌質土壌●…腐右直質火IU灰一ヒ壊i…鉱質火山灰土壌○…沖積強粘質土壌

第董3表

pH及ぴEhの多い土壌が適当であることが示唆された．

7．11（最高分げつ期）8．29（出穂期、壌pH

鉱質火山灰土壌

6．4

土EhpH

1556．8mV

引Eh1．

mV・

6．8

170

6．5170腐植質火山灰土壌

6．3

506．3163

沖積強粘質土壌6．8406．61402。

伊藤秀文・飯村康二（1975）土壌の酸化応答．土肥誌46：82−88．

る．すなわち，客土材として沖積土壌では粘土含量の多い土壌，火山灰土壌では腐植含量の多られる．

亀井茂他（1972）重金属の土壌蓄積性について．土肥要旨集18：130．

4．

金井徹（1971）銅鉱害の歴史とその対策．

土壌肥料の研究第2集：15−24．

い土壌で水稲のCd吸収は低く抑えられると考え
5．

摘

献

還元状態の変化と水稲のカドミウム吸収
3．

V

文

研究（第5報）．土肥誌16：459−466．

166

沖積壌質土壌

用細田克己（1942）鉱害土壌改良に関する

菅野忠教他（1974）重金属土壌汚染による農作物被害の解析に関する研究（第6要報）．

Cdによ1）汚染された水田における水稲のCd吸収抑制対策として。石灰およびりン酸の多施用，

土肥要旨集20：131．

6．勝見太他（1972）水管理が水稲のカドミ水管理，排土客土についてほ場試験，ポット試

ウム吸収におよぼす影響．土肥要旨集18験。わく試験を行いその効果を検討した結果．

：125．

1．

Cd高含量土壌における石灰、リン酸の7．小林純（1971）カドミウムをめぐる生物

地球化学．土壌肥料の研究第2集：5−14

効果は明らかでなかったが，低含量土壌におけるリン酸の吸収抑制効果は顕著であった．

2．

8．農林水産技術会議事務局（1971）土壌お水管理とCd吸収との関係が著しく，落水処理をすることによりCdの吸収は急激に増加

よび作物体中の重金属の分析法．

9．Ponnamperuma，F．N．et

し，幼穂形成期から出穂期の影響が最も大きく，

Influence

玄米のCd含量も多くなった．一方，全期間たんof

水栽培すると玄米のCd含量は低下した．

3．

Carbonthe

排土客土処理によ1）玄米のCd含量は

of

Redox

DioxideSuspension

Soils．

Soila1（1966）

PotentialonEffectSciencePressure

pH

ValueofFloodedand

101：421−431。

10．白鳥孝治他（1973）カドミウム汚染水田著るしく少なくな1），排土客土の深さは少なくても！5cmは必要である．客土材は沖積土壌ではに対する水稲裁培技術的改良対策の問題

粘土含量の多い土壌，火山灰土壌では腐植含量

点．干葉農試報告13：83−93．

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