論文., August 2012, Vol. 121, 3 ‒ 8

Original Paper

土性や有機物含量による土壌クラスト強度の違いが転換畑でのダイズ出芽に及ぼす影響
塚本康貴 1, 2・竹内晴信 1, 3・北川 巌 1, 4Eﬀect of soil crust strength under diﬀerent conditions of soil particles and soil organic matter on seedlingemergence of soy bean in converted paddy ﬁeld
Yasutaka TSUKAMOTO1, 2, Harunobu TAKEUCHI1, 3 and Iwao KITAGAWA1, 4

他品目に比べ極端に低く，ダイズにおいても生産性や品
Abstract : In converted paddy ﬁelds, a hard soil crust
質向上にむけた栽培技術の開発がこれまで以上に求めら
can affect soybean seedling emergence. This study
れている．
used surface soil from converted paddy ﬁelds to investigate the relationship between the emergence of soy日本でのダイズ作付面積は 2009 年度産で 145, 400 habean seedlings and crust strength, and the eﬀects ofであり，そのうちの 8 割以上（124, 800 ha）が地目水田
particle size distribution and soil organic matter on
でのダイズ栽培（以下，転換畑と記す）である．転換畑
hard crust formation. When crust strength（as meaは水稲栽培を目的とした土壌管理が行われてきたため，
sured by a crust hardness meter）≥ 10 mm（0. 35 MPa），
畑土壌に比べ細粒，粘質で土壌物理性が劣る場合が多く
emergence of seedling soybeans was less than 60 %.
Where the clay content ≥ 0. 20 kg kg−1, silt ≥ 0. 30 kg kg−1, （前田，1986），土壌物理性がダイズ生育に与える影響はand sand < 0. 50 kg kg−1, many crust strengths ≥ 10 mm.
大きい．特にダイズは大きな子葉を地上部へ持ち上げてHowever, for sand contents < 0. 50 kg kg − 1, if the igni出芽することから，出芽時の種子近傍の土壌の硬さや土tion loss ≥ 0. 13 kg kg − 1, and the total carbon content
塊の大きさ，重さなど，物理的な影響を受けやすいと考≥ 0. 06 kg kg − 1, the crust strength of all samples deえられる．ダイズの出芽を良くするために，砕土性を高creased to less than 10 mm. These results indicate that
め，土塊を細かくすると，降雨後の乾燥に伴う土壌クラ
the crust strength decreased with increasing ignition
ストの形成による，子葉抽出への障害が指摘されている
loss and total carbon content suggesting that soil organic matter, including bulky organic matter, was the （井之上ら，1981；佐川ら，1991）．
main contributor to aggregate stability, causing less
土壌クラストは降雨や灌漑水などによる土壌の細粒
close packing, and cohesion of soil particles, thus re化，スレーキングなどにより土壌表面に生じる堅密な皮
ducing soil crust strength.
膜で（田中，1995）あるが，土壌クラストの硬度（以下，Key Words : soil crust strength, seedling emergence
クラスト硬度と記す）とダイズの出芽程度との定量的なof soybeans, converted paddy ﬁelds, particle size distri関係についての研究事例は少ない（Hanks and Thorp,
bution, soil organic matter.
1957；Seker, 2003；横井，2006）．また，土壌クラスト

1. はじめに形成を回避する手法としては，砂質土の客土により作土

農林水産省による新たな食料・農業・農村基本計画のを粗粒化する方法（岩間ら，1974；竹内ら，1994；横井，策定に向けた検討では，おおむね 10 年後において，食2006）や，播種床造成時の砕土率を低くし，土粒子の分料 自 給 率 50 % 達 成 を 目 標 と し て い る（ 農 林 水 産 省，

散を抑制する方法（Bresson, 1995），ダイズ播種粒数を2008）．しかし，ダイズの自給率は平成 20 年度で 6 % と一株あたり 3 粒にして抽出力を高める方法（岩渕ら，2006）などが検討されている．一方土壌への有機物の施1

Hokkaido Central Agricultural Experiment Station, 15, Kita, 6,
Higashi, Naganuma, Yubari, Hokkaido, 069 ‒ 1395, Japan.
2
Present address: Hokkaido Research Organization, Agricultural
Research Department, Central Agricultural Experiment Station,
216, Kamihoromui, Iwamizawa, Hokkaido, 069 ‒ 0365, Japan.
Corresponding author：塚本康貴，1 北海道立中央農業試験場
2
現在，北海道立総合研究機構 農業研究本部 中央農業試験場
3
Present address：Hokkaido Research Organization,Agricultural
Research Department, Central Agricultural Experiment Station,
15, kita, 6, Higashi, Naganuma, Yubari, Hokkaido, 069 ‒ 1395, Japan.
4
Present address: National Institute for Rural Engineering,
National Agriculture and Food Research Organization, 2 ‒ 1 ‒ 6
Kannondai, Tsukuba, Ibaraki, 305 ‒ 8609, Japan.
2011 年 10 月 27 日受稿，2012 年 3 月 12 日受理
土壌の物理性 121 号，3 ‒ 8（2012）

用，特に炭素率が高い有機物の土壌への施用は，仮比重の低下や気相率の増加，易耕性の向上など土壌物理性の改善効果が示されている（前田，1974；橋本，1994）．
そのため土壌への有機物の施用により，土壌クラストの形成を軽減できる可能性が考えられる．
本試験では，北海道内の転換畑の作土を用いて，土壌
クラストによる土壌の硬化がダイズの出芽に与える影響程度を解析し，堅密な土壌クラストが生成する土壌要因を明らかにするとともに，その改善方策について土壌有機物の点から考察した．

土壌の物理性 第 121 号（2012）

4

機内で 1 週間風乾し，土壌表面の硬さをクラスト硬度計

2. 試験方法で測定した．

2. 1 土壌クラストによる土壌の硬化がダイズの出芽に与える影響

採取土壌の分析について，粒径組成はピペット法にて，全炭素については乾式燃焼法にて測定した．強熱減量はクラスト硬度とダイズの出芽率の関係を明らかにする

電気マッフル炉を用いて 550 ℃，5 時間加熱して測定し，ため，北海道立総合研究機構中央農業試験場（以下，中腐植含量については熊田法によりアルカリ抽出画分を測

央農試と記す）内の園芸用ガラス室内において，クラス定して求めた（北海道立中央農業試験場・北海道農政部

ト硬度を変えたダイズの出芽試験を行った．

農業改良課，1992）．採取土壌の理化学性を Table 2 に

中央農試内にある細粒褐色低地土圃場の表土を採取示す．

し，風乾処理後 2 mm 篩通過分を供試土壌として用いた．

3. 結果および考察

供試土壌の理化学性を Table 1 に示す．
土壌クラストの硬さの調整は，砂質土の混和によりク

3. 1 土壌クラストがダイズ出芽に与える影響

ラ ス ト 硬 度 を 低 下 す る 技 術（ 岩 間 ら，1974； 竹 内 ら，ダイズの出芽率とクラスト硬度との関係を Fig. 1 に示

1994；横井ら，2006）を利用し，供試土壌に 2 mm 篩をす．出芽率はクラスト硬度計値が 10 mm（0. 35 MPa）

通過させた恵庭降下軽石堆積物を，供試土壌との割合を未満であると 70 〜 100 % の値であるが，10 mm 以上で体積比で 1：1，1：2，1：3，1：4，1：5 の範囲で混和し，は 60 % を下回り，10 mm 未満に比べて有意に出芽率が650 × 230 × 180 mm の容器内に振動充填した．その後，低下した．ダイズ栽培時における，出芽不良による再播

ダイズ「トヨムスメ」の種子を 2 粒ずつ等間隔に 8 粒播種が必要となる出芽率については，佐賀県で 2010 年に種し（2 反復），市販の散水ノズルを用いて降雨強度 145

ダイズ播種後の台風による冠水被害を受けた際の対応と± 3 mm h−1 で 8 分間散水し，土壌クラストを形成させた．

して，出芽率 70 % 未満が示されている．そこで出芽率

ダイズの子葉が展開した時期（VC：cotyledon stage）に

70 % 未満をダイズ栽培時における再播種の目安とする

出芽数を測定し，出芽率を算出した．出芽数の測定と同と，本試験結果ではクラスト硬度計値が 10 mm 以上と時に大起理化工業株式会社製のクラスト硬度計（4 kg バ

なるような土壌クラストが生成すると，再播種が必要にネ使用）を用いて，種子近傍の表土の硬さを測定した．

なるほどダイズの出芽が著しく低下することになる．

2. 2 土性，土壌有機物が土壌クラストに与える影響

土壌クラストの硬化程度と作物の出芽との関係についクラストが生じる土壌の性質を把握するために，石狩ては，Hanks and Thorp（1957）が小麦，ソルガム，ダ川中流域における低地土転換畑の表土（ = 40）を採取し，イズを用いた室内試験を行っている．クラスト硬度につ

風乾処理後 2 mm 篩通過分を 0. 1 L 採土管に振動充填しいては，成形した供試体の破砕強度から算定する破壊係

た．先の試験と同様に，市販の散水ノズルを用いて降雨数（modulus of rupture）で示しているが，クラスト硬強度 145 ± 3 mm h−1 で 8 分間散水後，40 ℃の通風乾燥度の増加による出芽率の減少傾向は，どの作物も同程度

Table 1 供試土壌の理化学性（中央農試）．
Chemical properties of the ﬁeld soil（from Hokkaido Research Organization, Central Agricultural Experiment Station）.

交換性塩基
pH

腐植含量

（H2O）

kg kg−1

5. 8

0. 019K

Ca

Mg

cmolc kg−1
1.0

9. 3

CEC

リン酸

可給態

吸収係数

リン酸＊

cmolc kg−1
7. 6

mg kg−1

14. 9

582

609

リン酸
吸収係数

可給態
リン酸＊

＊

トルオーグ法Table 2 石狩川中流域における低地土転換畑の表土の理化学性（ = 40）．
Chemical properties of converted paddy soils in the middle reaches of the Ishikari River（ = 40）．

交換性塩基
CEC

pH

腐植含量

（H2O）

kg kg−1

平均値

5. 5

0. 056

0. 68

5. 9

1. 4

19. 8

962

292

標準偏差

0. 6

0. 034

0. 41

2. 4

0. 8

8. 3

273

366

＊

トルオーグ法K

Ca

Mg

cmolc kg−1

cmolc kg−1

mg kg−1

論文：土性や有機物含量による土壌クラスト強度の違いが転換畑でのダイズ出芽に及ぼす影響5಴⧘₸䋨%䋩

という結果を得ている．また Seker（2003）はハウス内で行った人工降雨条件下での実験において，本試験で

a

100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0

行った測定方法と同様，クラストを形成させた播種床に
ᦨᄢ୯
ᐔဋ୯
ᦨዊ୯

直接プッシュ式のペネトロメーター（pocket penetrometer）
を用いて測定しており，
クラスト硬度が 0. 37 〜 0. 48

bMPa で小麦の出芽率が 20 〜 30 % に低下した結果を示bしている．横井（2006）が行った，土壌クラスト形成の激しい灰色台地土に対する砂質火砕流堆積物の客土効果cの試験では，クラスト硬度 0. 56 MPa でダイズの出芽率
0 - 10(0 - 0.35 MPa)n=910 - 20
20 - 30(0.35 - 1.56 MPa) (1.56 - 9.35 MPa)
n=3

n=4

が 92 % と若干良好な値を示しているが，小原ら（2008）30 <(9.35 Mpa <)の報告によると，岐阜県の灰色低地土圃場においても，

n=4䉪䊤䉴䊃⎬ᐲ⸘୯䋨mm㧕

0. 37 〜 0. 57 MPa のクラスト硬度でダイズの出芽不良がFig. 1 土壌クラスト硬度がダイズ出芽に与える影響．図中の棒は平均値，エラーバーは最大，最小値であり，横軸の境界値は，「以上−未満」とした．危険率 5 % で Tukey 検定を行い，図中の異なる英小文字の符号は各クラスト硬度区分間に有意差があることを示す．
Relationship between crust strength and seedling emergence of soybeans. The column denotes the data mean andthe bars of each column show maximum and minimum values. The boundary values of coordinates on the horizontal
axis are shown as "not less than ‒ less". Means followed bydifferent small letters (a ‒ c) under different crust strength
level are significantly different according to Tukey s multiple comparison test（ <0. 05）．

認められている．以上を考え合わせると，種子の出芽を妨げるクラスト硬度計値は概ね 10 mm（0. 35 MPa）以上と考えられる．
3. 2 土性，土壌有機物が土壌クラストに与える影響
クラスト硬度と国際法による粒径組成との関係を Fig.
2 に示す．なお図中のクラスト硬度計値 40 mm 上のプ
ロットについては，今回使用したクラスト硬度計の測定
可能な範囲が 40 mm までであるため，40 mm 以上の値も含む．
粘 土 含 量 が 0. 20 kg kg−1 以 上， シ ル ト 含 量 で は0. 30 kg kg−1 以上，砂含量では 0. 50 kg kg−1 未満になるとクラスト硬度計値が 10 mm 以上となる土壌が多くみ䉪䊤䉴䊃⎬ᐲ⸘୯䋨㫄㫄䋩4040䋨㪸䋩☼࿯฽㊂䋨㪹䋩䉲䊦䊃฽㊂

30

30

20

20

10

10

0
0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9

001䋨㫂㪾㩷㫂㪾㪄㪈䋩

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.91䋨㫂㪾㩷㫂㪾㪄㪈䋩䉪䊤䉴䊃⎬ᐲ⸘୯䋨㫄㫄䋩40࿯ფ᦭ᯏ‛ዋ䋨⣣ᬀ฽㊂ 㪇㪅㪇㪌㩷㫂㪾㩷㫂㪾㪄㪈ᧂḩ䋩䋨㪺䋩⍾฽㊂࿯ფ᦭ᯏ‛ᄙ䋨⣣ᬀ฽㊂ 㪇㪅㪇㪌㩷㫂㪾㩷㫂㪾㪄㪈એ਄䋩

30
20
10
0
0

0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.91䋨㫂㪾㩷㫂㪾㪄㪈䋩

Fig. 2 粒径組成とクラスト硬度との関係．クラスト硬度計の測定限界が 40 mm であるため，図中でのクラスト硬度計値 40 mm 上のプロットについては 40 mm 以上の値を含む．土壌有機物の多少は便宜上腐植含量
0. 05 kg kg−1 で区分した．
Relationship between particle size distribution and crust strength. As 40 mm is the measurement limit of thecrust hardness meter, values of more than 40 mm are included. The soil organic matter contents are separated by 0. 05 kg kg−1 of soil humus content for convenience.

土壌の物理性 第 121 号（2012）

6られた．また，土壌有機物含量の多少を，便宜上土壌断

Ferry and Olsen（1975）は硬いクラストが形成する要面調査の腐植含量区分で「富む」とされる 0. 05 kg kg−1

因として，粘土粒子が平行かつ密に配列することによるで区分した場合，有機物含量の多い土壌では少ない土壌ものとし，破壊係数で求めたクラストの硬さは土粒子径に比べ，粒径組成が同程度の土壌においても，クラストが 大 き い ほ ど 低 値 と な る（ 破 壊 係 数 の 大 き い 順 に，硬度計値が低い傾向が見られた．そこで，クラスト硬度

clay > silt >> sand）結果を示した．その理由として，大計 値 10 mm 以 上 と な る 土 壌 が 多 か っ た， 砂 含 量 がきな土粒子の不規則な形状が，粘土粒子の密な充填や結−1未満の土壌について，腐植含量，強熱減量合を妨げることによるとしている．粘土含量の増加や砂ならびに全炭素含量とクラスト硬度との関係を見てみる

含量の低下により，土壌表層の硬化強度が乾燥に伴ってと，腐植含量との関係は判然としないが，強熱減量，全増加することは久保寺（2001）も報告しており，その原

炭素含量については値の増加とともにクラスト硬度が低

因が乾燥による収縮と，収縮に伴う土壌粒子間の摩擦力

0. 50 kg kg−1値となり，強熱減量が 0. 13 kg kg

以上，全炭素含量増大によるものとしている．

0. 06 kg kg−1 以 上 で あ る と ク ラ ス ト 硬 度 計 値 が 全 て粘土粒子が密に配列するような土壌クラストの形成過程は，細粒質な土壌で平坦な地形において，主に土壌の10 mm 未満となった（Fig. 3）．
団粒が分散しやすい土壌では，土壌クラストが生じる

攪拌，沈積作用により生じるものと考えられている（田可能性が高い．特にシルト含量が高いと団粒が不安定に中；1995）．すなわち，雨滴の作用により土壌表面の団なるとされていることから，FAO（1998）ではクラスト粒の崩壊が生じて，短時間のうちに極表面の孔隙をふさ

−1

より多く，

ぎ，透水性が急激に低下することにより湛水状態となり，かつ砂含量が 0. 35 kg kg−1 未満と定義している．また，土粒子の懸濁液の攪拌作用により表層に微細粒子の沈積

シルト含量が高い土壌ほど硬いクラストが生じる傾向に層が形成される．この沈積層が乾燥することで硬い土壌あるとしている（Fan et al . , 2007；小原ら，2008；Seker,

クラストとなる．本試験で行った人工降雨処理により形

2003）．今回転換畑の土壌を用いて行った試験結果では，成された土壌クラストや，細粒，粘質で平坦な地形であ

クラスト硬度はシルト含量だけでなく，粘土含量もクラる転換畑で生じた土壌クラストについては，上記と同様

スト形成に大きく影響していることが示唆された．

の形成過程と推定され，北海道内の実際の転換畑でも，䉪䊤䉴䊃⎬ᐲ⸘୯䋨㫄㫄䋩

が生じる条件を，シルト含量が 0. 25 kg kg

40

40

30

30

20

20

10

10

0
0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

0.12

0
0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

ᒝᾲᷫ㊂ 䋨㫂㪾㩷㫂㪾㪄㪈䋩⣣ᬀ฽㊂ 䋨㫂㪾㩷㫂㪾 䋩㪄㪈䉪䊤䉴䊃⎬ᐲ⸘୯ 㩿㫄㫄㪀

40
30
20
10
0
0.00

0.02

0.04

0.06

0.08

0.10

ో὇⚛฽㊂䋨 㫂㪾㩷㫂㪾 䋩㪄㪈

Fig. 3 砂含量 0. 50 kg kg−1 未満の土壌における腐植含量，強熱減量ならびに全炭素含量とクラスト硬度との関係．クラスト硬度計の測定限界が 40 mm であるため，図中でのクラスト硬度計値 40 mm 上のプロットについては 40 mm 以上の値を含む．
Relationship between soil humus content, ignition loss, total carbon content and crust strength in samples
with sand content less than 0. 50 kg kg−1. As 40 mm is the measurement limit of the crust hardness meter,
values of more than 40 mm are included.

論文：土性や有機物含量による土壌クラスト強度の違いが転換畑でのダイズ出芽に及ぼす影響

7

Photo. 1 表層が細粒質な転換畑でのダイズ播種後に生じた土壌クラストの様子．
Situation of soil crust arising after the seeding soybean in converted paddy ﬁeld of ﬁne surface soil.

土壌の攪拌，沈積作用により生じたものと思われる土壌

スト硬度計値が 10 mm（0. 35 MPa）以上ではダイズの出クラストが観察された（photo. 1）．

芽率が 60 % を下回る結果となり，種子の発芽を妨げる

また本試験では，細粒質な土壌においても，有機物含土壌クラスト硬度計値は概ね 10 mm 以上と考えられた．

量が多い土壌でクラスト硬度が低くなり，特に強熱減量

次に堅密な土壌クラストが生成する土壌要因についや全炭素量でその傾向が強かった．強熱減量，全炭素量て，粒径組成ならびに土壌中の有機物含量の点から検討

は腐植の他に麦稈や稲わらなどの未分解の植物遺体（以した．その結果，粘土含量が 0. 20 kg kg−1 以上，シルト

下粗大有機物と記す）も含まれていることから，クラス含量では 0. 30 kg kg−1 以上，砂含量では 0. 50 kg kg−1 未

ト硬度の低減には，粗大有機物の存在が大きく影響して満になるとクラスト硬度計値が 10 mm 以上となる土壌

いるものと考えられる．

が多くみられた．またクラスト硬度計値が 10 mm 以上

Lado and Ben-Hur（2004）は，土壌中の有機物によるとなりやすい砂含量が 0. 50 kg kg−1 未満の土壌において団粒の形成が土粒子の分散を抑制することで，土壌クラ全炭素含量 0. 06 kg kg−1
も，強熱減量が 0. 13 kg kg−1 以上，ス ト の 形 成 が 抑 制 さ れ る こ と を 述 べ て い る．Seker

以上であるとクラスト硬度が全て 10 mm 未満となった．

（2003）は砂含量が少なく硬いクラストが生じる土壌に，強熱減量や全炭素含量の増加に伴うクラスト硬度の低下

2 mm 以下に調整した麦稈を混ぜることで破壊強度が低は，土壌有機物による団粒の安定化と粒子間の充填・結下する結果を示し，その理由として有機物の添加で土粒合を妨げる作用によるものと考えられ，粗大有機物を含子間の凝集を低減させることによるものとしている．こめた土壌中の有機物含量を高めることで，土壌クラスト

れらのことから，土壌中の有機物の存在は，団粒の安定を軽減する可能性が示唆された．

化に寄与するとともに，粗大有機物自体が粒子間の密な今後は土壌クラストの生じやすい転換畑において，土充填・結合を妨げる役割をしているものと考えられ，土壌クラストによる影響を低減でき，かつダイズの安定的壌クラスト低減のための砂質土の客土と同様に，粗大有な出芽，生育を確保するような有機物の施用方法につい機物を含めた土壌中の有機物含量を高めることによって検討する必要がある．

て，土壌クラストを軽減する可能性が示唆された．

謝辞

未分解の植物遺体が多く残るような炭素率の高い有機物を土壌へ多量に施用すると，土壌微生物によるこの粗本研究は，都道府県等農業関係試験研究事業地域基幹

大有機物の急激な分解に伴って，窒素飢餓を引き起こす

農業技術体系化促進研究「寒地輪換畑における表層透排可能性があり，ダイズ生育への影響が懸念されるが，こ

水性改善技術を基幹とした畑作物・野菜等の高品質安定の点を考慮した有機物の施用量については未検討であ生産」の研究成果の一部である．ここに記して謝意を表る．今後は土壌クラストによる影響を低減でき，かつダ

します．

イズの出芽以降の生育に悪影響を及ぼさないような有機物の種類や施用量，施用方法についての検討が必要である．

4. おわりに
転換畑でのダイズ栽培において，出芽時に影響を与える土壌物理性の制限要因として土壌クラストによる土壌の硬化を取り上げ，土壌クラストによる土壌の硬化がダ
イズの出芽に与える影響程度を検討した．その結果クラ

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土壌の物理性 第 121 号（2012）

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旨

転換畑での土壌クラストによる硬化がダイズの出芽に与える影響程度を解析し，堅密な土壌クラストが生成する土壌要因について，粒径と土壌有機物含量の点から検討した．クラスト硬度計値が 10 mm（0. 35 MPa）以上でダイズの出芽率が 60 % を下回り，種子の発芽を妨げる土壌クラスト硬度計値は概ね 10 mm 以上と考えられた．また粘土含量が 0. 20 kg kg−1 以上，シルト含量では 0. 30 kg kg−1 以上，
砂含量では 0. 50 kg kg−1 未満になるとクラスト硬度計値が 10 mm 以上となる土壌が多くみられたが，砂含量が 0. 5 kg kg−1 未満の土壌においても，強熱減量が 0. 13 kg kg−1 以上，全炭素含量 0. 06 kg kg−1以上であるとクラスト硬度が全て 10 mm 未満となった．強熱減量や全炭素含量の増加に伴うクラスト
硬度の低下は，土壌有機物による団粒の安定化と，粗大有機物による粒子間の充填・結合を妨げる作用によるものと考えられ，粗大有機物を含めた土壌中の有機物含量を高めることで土壌クラストを軽減する可能性が示唆された．
キーワード：土壌クラスト硬度，ダイズの出芽，転換畑，粒径組成，土壌有機物