丘陵畑における土壌流亡の実態と営農作業による対策
道総研

中央農業試験場農業環境部環境保全グループ

農研機構

〇巽

和也

同上

塚本康貴

同上中村隆一農村工学研究部門農地基盤工学研究領域

北川巌

１．はじめに
近年、集中豪雨の増加により傾斜農地において表土が流出する土壌流亡が多発している。土壌流亡は、肥沃な土壌の流出や作物の損失により農業生産性を低下させるとともに、大きなガリ発生により農地基盤を破壊する。特に畑作地帯の大半を占める丘陵地では農業への被害が大きい。
北海道の畑作地帯はほ場規模が大きく、丘陵畑では斜面長が長い。また、波状の丘陵地が広がる上川南部地域では急傾斜地や擂り鉢状の傾斜地で集水地形の農地が存在する。このような丘陵畑では、豪雨時に土壌流亡が生じやすく、地域で対策が求められている。北海道内の土壌流亡緩和に対する取組みとして、農地の勾配修正、排水路の設置などの基盤整備や河畔林による緩衝帯や沈砂池の設置といった土木的対策のほか、等高線栽培やほ場内明渠、土堤形成などの営農対策による農地外への流出防止がある。しかし、これら対策技術は対応可能な時期や手間などの実行性、効果発現程度などで農業者の要求を満たしていない場合が見受けられ、農地内での土壌流亡発生そのものを抑制する技術も少ない現状にある。前述する問題点を全て解消することは困難であるが、少なくとも普段の営農作業において簡便な対策が可能となれば、更なる取組み成果が期待される。
そこで、本報では農業者自らが簡易に実施でき、農地内での土壌流亡発生を抑制する技術について報告する。対策技術を検討するにあたり、上川南部地域に調査対象流域を設定し、踏査、聞き取りによる実態調査から土壌流亡発生ほ場の特徴を把握した。そして、実態調査の結果を基に、トラクタに装着可能な有材補助暗渠「カットソイラー」（図１）を用いて降雨や融雪水の下層浸透促進による土壌流亡抑制を目的とした土層改良を行った。また、土層改良に加え、後作緑肥を用いた不耕起箇所形成（ドット・ボーダープロテクトと名付けた。以下、ドットボーダー）による更なる土壌流亡抑制効果も検証した。

図１ カットソイラーの機構図（株式会社 北海コーキ製品カタログ参照）

写真１ 農地外への土砂流出防止に関する取組み（上川農業改良普及センター大雪支所提供）
２．地域での土砂流出防止への取組み
調査対象地域における土砂流出防止に関する取組みを紹介する。本調査流域である上川南部地域では、平成 24 年から農地の土砂流出を防止し恒久的な農地景観保全に努める対策委員会が設置されている。役場や農業協同組合、普及センター、地域の農業者で構成されており、地域の巡回や土砂流出防止のための様々な取組みがなされている。事例として、豪雨によりほ場の一部の土砂が道路へ流出した箇所への沈砂池の設置、木の枝などを編み込んだ柵（シガラ柵工）によるほ場明渠や法面の補強などを実施している（写真１）。
３．土壌流亡発生に関する実態調査
上川南部地域に調査対象流域（褐色森林土、148 ほ場、流域面積約 3km2)を設定し、2015 年 11月中旬（H27 積雪前）の踏査、聞き取りにより、各ほ場における作付け作物と土壌流亡発生との関係性を調査した。その結果、降雨が多い時期（8 月から 9 月）に耕耘や収穫作業を行う作物（秋まき小麦、豆、とうもろこし、馬鈴薯、耕起済みの裸地など）で土壌流亡が生じており、牧草や緑肥などの被覆作物や収穫期が遅いてんさいなどで未発生であった。特に、秋まき小麦は流域内で作付け数も多く、土壌流亡発生ほ場が最も多いことから対策が必要と思われた。秋まき小麦は北海道での降雨が多い時期に播種前の耕起（9 月上旬）を行うため、土壌流亡が発生しやすい土壌環境であったと考えられる。
また、土壌流亡発生・未発生ほ場において、融雪後（2016 年 4 月上旬）、貫入式土壌硬度計（大起理化製 DIK-5531）を用いて鉛直方向の土壌硬度を測定し、堅密層出現深度（貫入抵抗値1.5Mpa 以上）を調査した（図２）。その結果、土壌流亡発生、未発生にかかわらず、作土下の浅い位置から堅密化していた（図３）。このことから地域全体の傾向として、下層浸透は期待されず降雨などにより土壌流亡が発生しやすい状態であることが伺えた。

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調査時期：11 月（H27 積雪前）

土壌流亡発生の有無

作付け数
土壌流亡発生0
堅密層出現深度（cm）

ほ場数

3020
100発生

未発生

（n=26）（n=13）

2219

1020304050

エラーバーは標準偏差

平均値

図３ 土壌流亡発生の有無と図２ 作付け作物と土壌流亡発生数

堅密層出現深度の関係

表１ 土壌流亡対策実施ほ場の概要
ほ場

ほ場概要
平均斜度 斜面長
畝方向

処理区概要
処理区

処理内容
施工時期
傾斜上部で10m間隔施工
下部（緩傾斜）で5m間隔施工
中腹に幅2ｍ程度の不耕起帯を1列 2016年8月
5m間隔

A

8.5度

190m

傾斜向き

施工区、未施工区、ドットボーダー区1)

B

5.7度

70m

等高線

施工区、未施工区

C

9.7度

250m

傾斜向き

施行区（10m,20m間隔）、未施工区

10m,20m間隔（緩勾配付き）

2017年8月

1) カットソイラー施工とドットボーダーの組み合わせをドットボーダー区と呼ぶ。カットソイラー施工、ドットボーダーはいずれも等高線方向を基本とする。

４．営農における土層改良とドットボーダーによる土壌流亡抑制技術
1) 下層浸透促進のための土層改良
土壌流亡対策技術では、流域内で土壌流亡発生が多い秋まき小麦作付けほ場を対象に、有材補助暗渠「カットソイラー」を用いて収穫残渣埋設による土層改良を行った。施工は秋の麦収穫後に実施し、地表面に残存する細断した麦稈や刈り株を埋設物として利用した。施工は等高線方向に幅 5～20m 間隔で行った（表１、図４）。また、一定深度で地形に沿った勾配を付け（1/100,1/200 程度）、施工ラインと交わる様に排水
カットソイラー施工部の土壌断面では、深さ 55cm付近まで表土と収穫残渣が落とし込まれていた（図４）。埋設部付近の土壌硬度は低く、施工により堅密層が破壊され、残渣埋設の水みちが形成されたことが分かる。また、暗渠が整備されているほ場では暗渠排水出口に電磁流量計（愛知時計電機製）を設置し、降雨イベント当たりの総降雨量と総暗渠排水量から、降雨 10 ㎜当たりの暗渠排水量を算出した。その結果、施工前の暗渠排水量が平均

土壌硬度(mm)28-30
26-2824-26
22-24
20-2218-20
16-1814-1612-14
10-12
8-10
6-8
4-6
0
2-40-210203040

深さ(cm)

ラインも形成した。

501020 30 40 50
水平方向(cm)

60
60

4.1m3/10mm（総降水量 168mm）に対し、施工直後が平図４ 施工部の土壌断面と 10cm メッシュ

均 11.9m3/10mm（同 55mm）と 2.9 倍に増加した（表土壌硬度分布（山中式土壌硬度計で測定）２）。カットソイラー施工により堅密層を破砕

表２ 施工前後による暗渠排水量の変化することで降雨などの下層浸透が促進され、暗渠排水量が増加したと考えられた（図５）。

降雨10mm 当たり平均値

排水効果※

4.11.011.92.9B ほ場 発生日 の暗渠排水量 (m3/10mm) （対施工前比）(m3/10mm)

施工前

施工後

8/20

3.78/224.59/610.59/813.3※暗渠排水量の平均値÷施工前の暗渠排水量の平均値で算出

図５ 土層改良のイメージ図

2) 処理区における土壌流亡量の比較
北海道では積雪地域の丘陵畑においのほ場において、融雪後の踏査により侵表３ 融雪後の処理区における土壌流亡量10a 当たりの土壌流亡量※削減率（％）(m3/10a)
ほ場（対未施工比）
未施工区
施工区

食溝の断面測量を実施し、施工区ならび

A

0.23

0.1917に未施工区の土壌流亡量を算出した。そB

0.290.2033C7.015.74 (10m 間隔)

185.39 (20m 間隔)

23て、春先の土壌流亡も大きな問題となっている。そこで、カットソイラー施工後の結果、A ほ場の施工区では、未施工区と比べて土壌流亡量が 17%、B ほ場では 33%削減された。また、C ほ場では施工間隔を※融雪後のほ場内踏査による侵食溝測量により算出 （断面積×長さ）変えた処理区（10m,20m,未施工区）を隣
表４ B ほ場における土壌流亡量の年次比較接して設置し、土壌流亡量を比較した結果、施工間隔 10m では 23%、20m では 18%の削減率であった（表３）。さらに、B ほ場
ではカットソイラー施工前年の土壌流亡量を調査しており、前年との比較においても土壌流亡量が削減した（表４）。

処理区
未施工区
施工区

10a 当たりの土壌流亡量※(m3/10a)

削減率（％）

2016 年2017 年（対 2016 年比）

0.250.29-180.38

0.20

(施工前）

（施工後）

A,B ほ場における斜面下部の侵食溝発生の様子を写真２、写真３に示す。A ほ場下部の未施工区では侵食溝が深く、長いのに対して、施工区では浅く、短い。B ほ場の施工区では未施工区と比較して、侵食溝の発生が軽微であることが分かる。

未施工区

施工区

水
写真２ A ほ場における融雪後の侵食溝の様子

未施工区

水

施工区

写真３ B ほ場における融雪後の侵食溝の様子

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3) 後作緑肥を用いたドットボーダー
北海道では秋まき小麦作付け後、地力向上やH28.10 月 積雪前（えん麦）裸地回避を目的とし後作緑肥を導入する場合がある。後作緑肥は麦収穫後に播種し、数ヶ月の生育期間を経て、土壌微生物による分解促進や春先の作業省略のため、積雪前（10 月頃）に土中に鋤き込む。しかし、積雪地域の傾斜畑では融雪水による土壌流亡も大きな問題となっていH29.4 月 積雪前（えん麦）る。
そこで、麦収穫後に土層改良を実施し、後作緑肥（えん麦）を導入した A ほ場において、緑肥鋤き込み時に斜面中腹に幅数 m 程度で不耕起箇所を残存させることで融雪時の土壌流亡抑制を試みた（ドットボーダー、写真４）。A ほ場では斜流出土砂を捕捉面に対して等高線方向に鋤き込み作業を行っていたため、トラクタの 1 作業幅分を空けて、不水耕起箇所を帯状に作成した。これにより融雪時に生じる表面流水の緩衝帯として機能し、斜面を流れる土砂が捕捉された。
A ほ場にて、後作緑肥（えん麦）を用いて不耕起帯を形成し、土層改良と組み合わせドットボーダー区とし土壌流亡量を比較した結果、土

写真４ えん麦によるドットボーダーの様子

壌流亡量が 52%削減された（表５）。土層改良とドットボーダーを組み合わせて更なる土壌施工区における侵食溝の様子を写真５に示す。

表５ ドットボーダーによる土壌流亡量の比較
10a 当たりの土壌流亡量１）
削減率（％）(m3/10a)
ほ場
ドットボーダ（対未施工比）未施工区
ー区２）

未施工区では複数の侵食溝が確認されるのにA流亡抑制効果が発揮された。
A ほ場の斜面中腹のドットボーダー区と未対し、ドットボーダー区の侵食溝は軽微であった。

未施工区

0.230.11521）融雪後のほ場内踏査による侵食溝測量により算出 （断面積×長さ）2）土層改良と後作緑肥を帯状に残存させる「ドットボーダー」の組合わせ

ﾄﾞｯﾄﾎﾞｰﾀﾞｰ区

写真５ ドットボーダーにおける侵食溝の様子（斜面中腹）

５．地域への技術普及にむけた取組み

表６ 土壌流亡対策実施スケジュール

土壌流亡抑制技術の地域への技術普及のた

6月7月 8月 9月 10月11月12月 1月 2月 3月 4月 5月

スケジュールや４年輪作体系を加味した対策
スケジュールや実施マニュアルを検討中であトえソん
イ麦ラ播ー

利用促進を図るため年間の土壌流亡対策実施

秋
まき
小麦収
穫種施工

積雪

融雪

え不ん耕麦す起き
帯込
み設時

置

不耕起箇所

ー施工実演会を企画している。また、技術のッ職員などに声かけを行い、毎年カットソイラ

カﾄﾞｯﾄ・ﾎﾞｰﾀﾞｰﾌﾟﾛﾃｸﾄ

め、地域農業者や役場、普及センター、農協

不耕起
帯
す
き込
み次作物
作付
ける（表６、７）。
表７ 地域の４年輪作体系における土壌流亡対策
６．おわりに傾斜地での土壌流亡は古くからの問題であり、地域全体での取り組みが不可欠である。農地内での土壌流亡発生そのものを抑制する既存技術としては、沖縄県でのソバ栽培導入とその残渣を活用したマルチ設置３）や農研機構が開発した大規模傾斜畑圃場でのテラス
承水路等の導入４）がある。
本研究の成果は、従来の対策である排水改良を新たな土層改良機械であるカットソイラーを用いて、斜面に対して等高線方向に施工する事で土壌流亡抑制効果が発揮される点、また、排水改良に加え、後作緑肥を用いて不耕起箇所を形成することで融雪期の土壌流亡抑制に繋がる点である。特に後者は普段の管理作業である秋の緑肥鋤き込み時に部分的に不耕起箇所を形成するというもので、新たなコストがかからず簡便で、広く普及されることが期待される。
最後に、本試験に協力いただいた農業者や農業改良普及センター、ならびに関係各位に記して謝意を表する。本研究は、農林水産省委託プロジェクト「農林水産分野における気候変動対応のための研究開発, K.豪雨に対応するためのほ場の排水・保水機能活用手法の開発」により行った。
＜参考文献＞
1) 巽和也・塚本康貴・北川巌（2017）：大規模丘陵畑亡抑制効果の検証，第 66 回農業農村工学会北海道支部研究発表会講演集, pp54-57
2) 巽和也・塚本康貴・中村隆一・北川巌（2018）：丘陵畑における土層改良と不耕起帯の設置が土壌流亡に与える影響，第 67 回農業農村工学会北海道支部研究発表会講演集,
pp8-113) 塩野隆・弘原貴洋・山元伸幸・原口暢朗・生駒泰基（2007）：草生帯およびソバ栽培導入
による営農的赤土流出防止対策,水土の知,75(9)：817-820.
4) 中尾誠司ら(2015):テラス承水路等の導入による大規模傾斜畑圃場における土壌流出抑制
https://www.naro.affrc.go.jp/project/results/laboratory/nilgs/2015/nilgs15_s34.html