「森林総合研究所研究報告」（Bulletin of FFPRI）Vol.21-No.1（No.461）39-47 March 2022

論39

文（Original article）

細根の深さは土壌から植物へのセシウム 137 とセシウム 133 の移行の違いに影響する
清野 嘉之 1）*、赤間 亮夫 1）
要旨
土壌から植物へのセシウム 137 (2011 年福島原発事故で放出された 137Cs) の移行の予測に自然物のセシウム 133 (133Cs) の分布が利用できる。しかし、土壌の深さに沿った 137Cs と 133Cs の分布が異なる場合、養分吸収にかかわる細根の深さによって植物体に移行する 137Cs 量と 133Cs 量の関係が変わる可能性がある。そこで、2013 〜 2017 年に福島県で 10 種の食用野生植物を採取し、土壌から新芽 ( シダ植物は幼葉 )への 137Cs の面移行係数 (Tag) と交換性 133Cs Tag ( 新芽 133Cs 濃度 / 土壌中の交換性 133Cs 存在量 ) に及ぼす細根深の影響を調べた。137Cs Tag は交換性 133Cs Tag と強い正の相関があったが、細根が深くまで分布する種では交換性 133Cs Tag から推定されるより 137Cs Tag の値が小さくなる傾向があった。これは 133Cs が鉱物由来で深い土壌に多いので、細根が深い種は深い土壌から 133Cs を他種よりも多く吸収したためと考えられた。交換性 133Cs Tag のみで 137Cs Tag を説明する単回帰モデル ( 調整済み R2 = 0.59) と比べ、細根深を加えた 2 変数重回帰モデル ( 同 R2 = 0.82) では説明力が向上した。植物体 137Cs 濃度の予測に交換性 133Cs Tagを利用するとき、細根深の影響の考慮が重要である。
キーワード：面移行係数 (Tag)、深根性、山菜、福島第一原子力発電所事故、生活形、細根、浅根性

1. はじめに2011 年の東京電力福島第一原子力発電所事故により放出された放射性物質のセシウム 137 ( Cs) は、主に経根
137

吸収と地上部に付着した Cs 降下物からの表面吸収により植物に移行する (Burger and Lichtscheidl 2018)。天然の鉱物中に存在するセシウム 133 ( Cs) の植物への移行は
133

ほぼ経根吸収によるので、土壌から植物への 133Cs の移行を調べることにより、経根吸収を通した

137

Cs の植物への移行を予測するときの手がかりが得られると考えられる。
コシアブラでは堆積有機物層 (O horizon) から当年シュー
トに133

Cs が移行し易い場合に137

Cs も移行し易かった ( 清合、根の分布によって 137Cs と 133Cs の植物体への移行し易さが一致しない可能性がある。セシウムの吸収に影響すると考えられる土壌中の交換性カリウムなど ( 長倉ら

2016, Komatsu et al. 2017, Kanasashi et al. 2020) 他の条件が同じであれば、細根が深い土層に多い種 [ 例えば、ワラビ ( 清野ら 2021b)] では、細根が浅い土層に多い種と比べて、137Cs の移行量が相対的に少なく、133Cs の移行量が相対的に多いといったことが起きるであろう。

なお、生きた地上部に付着した Cs 降下物からの表面吸収により植物に移行した 137Cs が植物体内に停滞し、経根吸収に由来する 137Cs と区別できないことが懸念される。

野ら 2019b)。しかし、137Cs の多くが事故由来の降下物でしかし、このことに関しては、植物体内での動きがセシ

2021a) のに対し、 Cs はペグマタイトなど鉱物由来 ( 松く新葉などの新しい組織に分布する ( 熊沢 1974) ことや、

山野の土壌表層にほぼ留まる (Imamura et al. 2017, 清野ら
133

田・田島 1962, Černý and Simpson 1978) のものが深い土層にも分布する。例えば、表層地質が花崗岩類 ( 産業技術

ウムと似ていると考えられるカリウムが、極めて動き易

落葉期のカリウムは葉から枝への引き戻しが認められない（川名ら 1989）こと、さらに落ちた葉の中の 137Cs 濃総合研究所地質調査総合センター 2015) のいわき市のワ

度が落葉前の葉の中の 137Cs 濃度に比べてあまり低下してm までの土層と比べ、0.07 〜 0.14 m の土層に 2.2 倍、0.14

内ではセシウムの大部分は根から葉などの成長しているラビ群落で土壌中の交換性 133Cs 量は、地表から深さ 0.05
〜 0.19 m の土層に 2.9 倍存在した (p < 0.001, 清野ら 未発

表 )。また、長倉ら (2016) が調べた福島県の 4 つのスギ

林中 3 つで、土壌中の交換性 133Cs 濃度は、表層 ( 地表から深さ 0.04 〜 0.11 m まで ) より深い土層の方が高かった。
このように 137Cs と 133Cs で土層に沿った分布が異なる場
原稿受付：令和 3 年 2 月 5 日 原稿受理：令和 3 年 10 月 14 日
1) 元 森林総合研究所* E-mail : kiono8823@gmail.com

いない（Tanaka et al. 2020）ことなどを考えると、植物体部位に向かって一方向的な移動をすることが考えられる
ため、事故時に地上部において表面吸収された 137Cs の多
くは次第に落葉等によって体外に排出され、事故から数年を経過した時点では体内に存在している 137Cs の大部分はその後に経根吸収された 137Cs と仮定することは蓋然性清野嘉之・赤間亮夫

40があると考えられる。

本研究では、細根の深さが土壌から植物体への面移行係数 (Tag) と

133

137

Cs の

Cs Tag に与える影響を評価するため、10 種の植物について土壌から植物体への137

Cs Tag と交換

性 133Cs Tag、および細根深を調べた。この 10 種は、事故後の 137Cs 濃度の経年的トレンドを調べた 19 種の食用野

生植物 ( 清野・赤間 2018) から、木本と草本、耐陰性種と陽性種、被子植物とシダ植物といった生活形や分類群の組み合わせがさまざまになるように選んだ。

新芽の採取時、全ての採取個体の空間線量率 [ADR, 地

上高 1 m のμ Svh–1, シンチレーションサーベイメータ(TCS-172B, 日立アロカメディカル株式会社 ) を使用 ] を計測した。この ADR を、ADR と森林の地表から深さ 0.05

m ま で の 土 壌 中 の 137Cs 存 在 量 (Soil 137Cs inventory, kBqm–2) との関係の近似式：

Soil 137Cs inventory = 269.95 ADR1.48 (R2 = 0.6285) (1) ( 清野ら 2019a 改変 )2. 材料と方法に代入し、採取個体の生育地の土壌表層の 137Cs 量を推定

国立研究開発法人森林研究・整備機構森林総合研究所

を減衰補正した ( 後述 ) ので、ADR も 2016 年 9 月 1 日時

2.1 植物と土壌試料の採取した。本研究では 2016 年 9 月 1 日を基準日に 137Cs 濃度

が 2011 年に福島県の 5 つの森林に設けた固定調査区 ( 双点の値を次式で推定した：

玉村のスギ林とアカマツ林、南会津郡只見町のスギ林 )ADR 2016/9/1 = EXP [ − 0.000206 (Days since 2016/9/1)]

葉郡川内村三ツ石のスギ林、同金山のスギ林、安達郡大(Imamura et al. 2017) とその近隣の森林を調査地とし、10種の食用野生植物各 1 〜 7 個体 ( 群 ) ( コシアブラ 7、リョ
ウブ 2、タラノキ 2、ハナイカダ 2、イタドリ 2、ノコン
ギク 2、ヨモギ 2、ヤマドリゼンマイ 2、ワラビ 2、ゼンマイ 1) から 2013 〜 2017 年春に新芽 ( シダ植物は幼葉 )を採取した ( 生重量で 2.7 〜 151 g)。コシアブラとリョウ

ブ各 1 個体以外は有性繁殖を開始している成熟個体であADRmeasured date (2)た だ し、ADR2016/9/1 は 2016 年 9 月 1 日 の ADR、Dayssince 2016/9/1 は 2016 年 9 月 1 日からの日数、ADRmeasured
date

は新芽を採取した日の ADR。

(2) 式は 2016 〜 2018 年に ADR が年 1 割弱低減する ( 清る。採取地の表層地質は川内村が花崗岩類、大玉村は火

野ら 2019a) ことにもとづいて作成した経験式である。

地質調査総合センター 2015) 。

2.4 植物体の 133Cs 濃度の測定

山岩屑、只見町は火山岩類である ( 産業技術総合研究所
川内村三ツ石ではコシアブラ 3 個体について樹冠下で137

Cs 濃度測定後の新芽から一部を取り出し、環境リサー

堆積有機物層を剥がした土壌表面から 100 cc 採土円筒 ( 断チ株式会社と株式会社サンコー環境調査センターで検体た。この 3 個体はそれぞれスギ林縁、林道の盛土法面上、理を行って ICP-MS ( 環境リサーチ株式会社は iCAPQc,

面積 0.002 m2、高さ 0.05 m) で 1 点ずつ鉱質土壌を採取し落葉広葉樹林内に成立している。
2.2 植物体の137の含水率を計測のうえ、硝酸 + 過酸化水素で試料に前処

サーモフィッシャーサイエンティフィック株式会社、株

式会社サンコー環境調査センターは 7500ce, アジレント・

Cs 濃度の測定採取した新芽は軽く水洗して土などを落とした後、水テクノロジー株式会社 ) で 133Cs 濃度を測定した。

気を取って重量を測り、熱風乾燥機で乾燥 (75℃、48 時

2.5 生育地の地表から深さ 0.05 m までの土壌中の交換性乾燥 ) で含水率 4% の水を含むと仮定して絶乾値を求め

本研究における測定 : 川内村三ツ石で採取した土壌 3間以上 ) して再度重量を測った。この試料が絶乾 (105℃

133

Cs 存在量の測定と文献値からの算定た。なお、含水率 4% は、75℃、48 時間以上乾燥した植点は森林総合研究所で石や根を除いて細かく砕いて風乾したがって 105℃で乾燥したときの乾燥減量が約 4% ( 著を計測した。土壌の一部を取って株式会社サンコー環境

は中身がまんべんなく混ざるようにして U-8 容器に詰め

アンモニウムで試料に前処理を行って ICP-MS (7500ce, ア

物体試料を底質調査法 ( 環境省 水・大気環境局 2012) に者ら 未発表 ) であったことにもとづく。乾燥させた新芽た。Ge 半導体検出器 (GEM40P4-76, セイコー・イージー

アンドジー社 ) によるγ線スペクトロメトリーで 137Cs 濃し、全量重の測定後、一部を取って含水率 (105℃、24 時間 )調査センターで検体の含水率 ( 同 ) を再計測のうえ、酢酸

ジレント・テクノロジー株式会社 ) で交換性 133Cs 濃度を測定した。土壌の含水率 0% 時の重量を 100 cm-3 で除し度を測定し、値を含水率 0% 当たりの濃度に換算した。

て、土壌の容積重 (dry-g 100 cm-3) を求めた。交換性 133Cs

計測時間は 0.5 〜 24 時間であった。

交換性 133Cs 量とし、土地面積比で単位面積当たりの量 ( μ計測の条件として 137Cs の計数誤差は 10% 以内とした。

2.3 生育地の地表から深さ 0.05 m までの土壌中の

在量の推定

137

Cs 存

濃度と容積重の積を地表から深さ 0.05 m までの土壌中のmolc m-2) に換算した。3 点の土壌のうち、スギ林縁のコ

シアブラの土壌の交換性 133Cs 値は隣接地のイタドリ 1 個

体群の土壌の交換性 133Cs 値としても用いた。落葉広葉樹
森林総合研究所研究報告 第 21 巻 1 号, 2022

細根の深さとセシウムの土壌から植物への移行

倉ら (2016) を利用した分は、2 倍程度大きい値になって林のコシアブラの土壌の交換性 133Cs 値は、近接する落葉広葉樹林のリョウブ 1 個体の土壌の交換性

133

も用いた。

Cs 値としている可能性がある。

2.6 土壌から新芽への 137Cs Tag と交換性 133Cs Tag の算出

また、大玉村のアカマツ林のコシアブラ 1 個体の土壌

の交換性

133

Cs 値として、近接するアカマツ林に森林総合

土壌から新芽への 137Cs Tag (Soil-to-young-shoot 137Cs Tag,

m2 kg–1)、交換性 133Cs Tag (Soil-to-young-shoot exchangeable

研究所が設けた固定調査区で 2016 年に採取し前処理を施して保存していた土壌 ( 地表から深さ 0.05 m まで ) の値133を利用した。この保存土壌について、川内村三ツ石の土壌 3 点と同様の方法で交換性 133Cs 濃度と容積重を計測し、concentration/(Soil 137Cs inventory) (3)

文献値からの算定 : 森林総合研究所の固定調査区に近接する土地で採取した新芽については、固定調査区の土壌の交換性

Cs Tag, m2 kg–1) は次の 2 式で求めた。

S o i l - t o - y o u n g - s h o o t 1 3 7 C s T a g = Yo u n g - s h o o t 1 3 7 C s

土壌中の交換性 133Cs 量を算出した。

133

41

Soil-to-young-shoot exchangeable 133Cs Tag = Young-shootCs 濃度 ( 長倉ら 2016) と容積重 ( 森林総合133

研究所 未発表資料 ) から生育地の土壌中の交換性 133Cs を

Cs concentration/(Soil exchangeable 133Cs inventory) (4)算定した。川内村金山では地表から深さ 0.10 m までの土

た だ し、Young-shoot 137Cs concentration は 新 芽 の 137Cs

ンギク 2、ヨモギ 2、ヤマドリゼンマイ 1、ワラビ 2、ゼm ま で の 土 壌 中 の 137Cs 存 在 量 (Bq m–2)、Young-shoot

濃 度 (Bq kg–1)、Soil 137Cs inventory は 地 表 か ら 深 さ 0.05

壌について求めた値をコシアブラ 1、ハナイカダ 2、ノコ

ンマイ 1 個体に適用した。大玉村ではスギ林の固定試験

133

Cs concentration は 新 芽 の 133Cs 濃 度 (cmolc kg–1)、Soil

exchangeable 133Cs inventory は地表から深さ 0.05 m までの地の地表から深さ 0.11 m までの土壌の値をスギ林内と林

土壌中の交換性 133Cs 存在量 (cmolc m–2)。

縁のコシアブラ 1、リョウブ 1、タラノキ 2 個体に適用した。
只見町では地表から深さ 0.10 m までの土壌の値をコシア

なお、Tag の算出において 137Cs が全量、133Cs が交換性

ブラ 3 個体、ヤマドリゼンマイ 1 個体に適用した。このように、本研究で採取した土壌は地表から深さ 0.05 m ま133

Cs 量であるのは操作上の便宜のためで、137Cs Tag の挙で、文献値による場合は深さ 0.1 m ないし 0.11 m までと動を説明する要素の一つとして交換性 133Cs を使った。

林分の例では土壌の深さ 0 〜 0.04 m と 0.04 〜 0.18 m で2.7 植物の細根の深さの測定異なるが特に調整はしなかった。長倉ら (2016) のスギ 1

土壌の交換性133

Cs 濃度は後者で 1.8 倍高く、土壌の容積

新芽採取個体の根元の表土を掘り、根元から伸びる根重も一般に深土で大きいことを考えると、今回用いた土のうち水や無機養分の吸収に働く根として太さ 2 mm 以壌の地表から深さ 0.05 m までの交換性 133Cs 量のうち長下の根を数本選び、その先端まで土を掘り進め、根端のTable 1. 10 種の食用野生植物における植物体と土壌のセシウム -137 (137Cs) の諸数値
Amounts of cesium-137 (137Cs) in plant tissues sampled from 10 edible wild-plant species and their surrounding soils.
Species
Life form

Chengiopanax sciadophylloides
Koshiabura, summer green tree
Clethra barbinervis
Ryobu, summer green small tree
Aralia elata
Taranoki, summer green shrub
Helwingia japonica
Hanaikada, summer green shrub
Fallopia japonica var. japonica
Itadori, summer green perennial
Aster microcephalus var. ovatus
Nokon-giku, summer green perennial
Artemisia indica var. maximowiczii
Yomogi, evergreen perennial
Osmundastrum cinnamomeum var. fokiense
Yamadori-zenmai, summer green perennial
Pteridium aquilinum subsp. japonicum
Warabi, summer green perennial
Osmunda japonica
Zenmai, summer green perennial

Young-shoot1) 137Csconcentration (a)Bq kg-1
Geomean min–max

Soil 137Cs inventory2)(b)
kBq m-2
Geomean min–max

2627

200–16000

34

4.6–6203015

2900–3100

64

11–3600.047

0.085–0.26

2 Otama and Kawauchi (Mitsuishi), 2016

1004

880–1100

15

10–23

0.067

0.051–0.088

2 Otama, 2013 and 2016

1377

1300–1500

176

140–230

0.008

0.0056–0.011 2 Kawauchi (Kanayama), 2013 and 2016

3172

1500–6800

859

570–1300

0.004

0.0026–0.0053 2 Kawauchi (Mitsuishi), 2013 and 2016128

100–160

74

55–99

0.002

0.0016–0.0019 2 Kawauchi (Kanayama), 2013 and 201685

56–130

74

55–99

0.001

0.0010–0.0013 2 Kawauchi (Kanayama), 2013 and 2016

11064

2300–53000

27

8.4–87

0.41

494

470–510109

88–140

0.005

4440

-

93

-

0.048

1) シダ植物は幼葉。2) 地表から深さ 0.05 m までの土壌。
1) Soil-to-young leaf in ferns. 2) Soil to a depth of 0.05 m.
Bulletin of FFPRI, Vol.21, No.1, 2022

Collection location
Soil-to-young-shoot 137Csn
Year
Tag (a/b)
m2 kg-1
Geomeanmin–max
Tadami, Otama, and Kawauchi (Mitsuishi
0.077
0.014–0.32 7
and Kanayama); 2015–2017

0.27–0.61

2Kawauchi (Kanayama), 2016 and Tadami,
20170.0035–0.0059 2 Kawauchi (Kanayama), 2013 and 2016-

1 Kawauchi (Kanayama), 2016

清野嘉之・赤間亮夫

42

土壌深を測って平均して、個体の細根深とした。ただし、り、種の平均値は最小のヨモギと最大のヤマドリゼンマ

わなかったので、生育環境条件が似た、同程度の大きさ(Table 2) の種の平均値も最低のヨモギと最高のヤマドリ

イタドリ (2 個体 )、タラノキ (2 個体 ) ではこの測定を行の茨城県の個体の細根深を測って代用した。

土壌から新芽への 137Cs Tag と交換性 133Cs Tag、細根深の関係を明らかにするため、3 者を対数変換し、137Cs Tag を目的変数として、交換性 133Cs Tag のみで説明する単回帰式と、細根深を加えた 2 変数で説明する重回帰式を作成した。

本研究の 137Cs 濃度値は全て 2016 年 9 月 1 日を基準日に減衰補正した。 Cs や133

ゼンマイで約 230 倍の違いがあり、土壌から新芽への交換性 133Cs Tag (Table 2) の値は最小のヨモギと最大のヤマ

2.8 137Cs Tag と交換性 133Cs Tag、細根深の関係解析

137

イで約 350 倍の違いがあった。一方、新芽の 133Cs 濃度

Cs の濃度や単位土地面積当たりの量、Tag の平均値は幾何平均値とした (Table 1)。これは、濃度の頻度分布が一般に対数正規分布で近似できること、

本研究とは別に得たサンプル数の多い数種 ( フキ n = 69、
ゼンマイ n = 26 など ) で得た 137Cs の Tag 値の頻度分布が対数正規分布で近似できた ( 清野ら 未発表 ) ことによる。
種名は YList ( 米倉・梶田 2003–) に準拠した。

ドリゼンマイで約 100 倍の違いがあった。

この 137Cs Tag と交換性 133Cs Tag の間には強い正の相関 (r= 0.809) があり、両者の関係を近似した対数一次式は有意で、次の通りであった。

Ln (Soil-to-young-shoot 137Cs Tag) = − 2.72 + 0.982 Ln (Soilto-young-shoot 133Cs Tag) (adjusted R2 = 0.5900, p = 0.0057, n= 10) (5)
ただし、Soil-to-young-shoot133〜 3.3 m kg である。
2

Cs Tag のデータ範囲は 0.032–1(5) 式を土壌から新芽への 137Cs Tag を予測するモデルとす
ると、(5) 式による予測値と実測値の関係 (Fig. 1) で細根
深 (Table 2) の大きいワラビとゼンマイが破線の下側に片3. 結 果土壌から新芽への 137Cs Tag (Table 1) は種によって異な寄ってプロットされることから、この関係には細根深の影響も及んでいると考えられた。ワラビとゼンマイは他

Table 2. 10 種の食用野生植物における植物体と土壌のセシウム -133 (133Cs) の諸数値と細根の深さ
Amounts of cesium-133 (133Cs) in plant tissues sampled from 10 edible wild-plant species and their surrounding soils,
and associated ﬁne-root depths.
Species
Life form

Young-shoot1) 133Cs
concentration (a)Soil exchangeable 133Cs
inventory2), 3) (b)cmolc kg-1
Chengiopanax sciadophylloides
Koshiabura, summer green tree
Clethra barbinervis
Ryobu, summer green small tree
Aralia elata
Taranoki, summer green shrub
Helwingia japonica
Hanaikada, summer green shrub
Fallopia japonica var. japonica
Itadori, summer green perennial
Aster microcephalus var. ovatus
Nokon-giku, summer green perennial
Artemisia indica var. maximowiczii
Yomogi, evergreen perennial
Osmundastrum cinnamomeum var. fokiense
Yamadori-zenmai, summer green perennial
Pteridium aquilinum subsp. japonicum
Warabi, summer green perennial
Osmunda japonica
Zenmai, summer green perennial

μmolc m-2

Geomeanmin–max

Geomean min–max

0.023

0.0023–0.055

13

5–24

0.020

0.0098–0.043

6.7

0.029

0.026–0.031

0.007

Soil-to-young-shootexchangeable 133Cs Tag(a/b)
m2 kg-1nSoil-to-young-shootFine-root depth
Cs Tag/ exchangeable133
Cs Tagm

137

Geomeanmin–max

Mean

ab

0.18

0.025–0.50 7

0.44

0.05

4–10

ab

0.30

0.22–0.42

2

0.15

0.05

10

10–10

b

0.28

0.26–0.30

2

0.24

0.084)

0.0067–0.0075

5.1

5–5

b

0.14

0.13–0.15

2

0.056

0.045

0.006

0.0063–0.0065

9.0

9–9

a

0.071

0.070–0.073 2

0.052

0.064)

0.002

0.0017–0.0022

5.1

5–5

b

0.037

0.033–0.043 2

0.046

0.06

0.002

0.0014–0.0020

5.1

5–5

b

0.032

0.027–0.039 2

0.036

0.07

0.37

0.20–0.68

11

5–24

b

3.3

0.81–13

2

0.12

0.10

0.025

0.021–0.029

5.1

5–5

b

0.48

0.41–0.56

2

0.009

0.25

0.12

-

5.1

-

b

2.4

-

1

0.020

0.16

検体の採取地と採取年は Table 1 と同じ。1) シダ植物は幼葉。2) 地表から深さ 0.05 m までの土壌。3) a 本研究。b 長倉ら (2016)の地表から深さ 0.10 ないし 0.11 m までの土壌の交換性 133Cs 値 ( 長倉ら 2016) を地表から深さ 0.05 m までの値として用いた。土壌の容積重は FFPRI 未発表資料による。4) イタドリとタラノキの個体は細根の深さを測定せず、代わりに、生育環境条件が似た同程度の大きさの茨城県の個体を測定した。
Collection locations and years are provided in Table 1. 1) Soil-to-young leaf in ferns. 2) Soil to a depth of 0.05 m, 3) a, this study andb, Nagakura et al. (2016); soil exchangeable 133Cs concentrations at soil depths of 0.10–0.11 m were used to represent a soil depth of
0.05 m; unpublished FFPRI soil bulk density data. 4) Fine-root depth measurements were not obtained from Fallopia japonica or Aralia
elata at the study site; measurements were taken from individuals with similar height and site conditions in Ibaraki Prefecture.
森林総合研究所研究報告 第 21 巻 1 号, 2022

細根の深さとセシウムの土壌から植物への移行

種と比べて 137Cs Tag/ 交換性 133Cs Tag 比が小さかった (Table2)。細根深は 137Cs Tag とほぼ無関係 (r = 0.058, p = 0.998, n= 10)、交換性

133

Cs Tag とは有意にならなかったが正の相関があった (r = 0.566, p = 0.349, n = 10)。 Cs Tag を目的

43

ただし、Soil-to-young-shoot 133Cs Tag のデータ範囲は 0.032〜 3.3 m2 kg–1、Fine-root depth は種の細根の深さでデータ
範囲は 0.045 〜 0.25 m である。

137

変数、交換性 133Cs Tag と細根深の 2 つを説明変数とする
重回帰式は有意で、次の通りであった。

Ln (Soil-to-young-shoot 137Cs Tag) = − 7.24 + 1.39 Ln (Soilto-young-shoot133

Cs Tag) − 2.00 Ln (Fine-root depth) (adjusted

ると、(5) 式 (adjusted R2 = 0.5900) と比べ (6) 式 (adjusted
R2 = 0.8242) は調整済み R2 が大きく、細根深の影響を考慮したことにより 137Cs Tag の推定精度は向上したと考えられた。(6) 式の交換性 133Cs Tag の項の係数は正 (1.39)、細根深の係数は負 (−2.00) で、データの範囲内では 137Cs Tag

は、133Cs Tag 値が大きい種で大きく、細根が深い種では小さくなる。なお、先述の通り、今回使用した土壌中の1

交換性 133Cs 量の一部の値は 2 倍程度大きい可能性があるOCことから、該当する分の交換性 133Cs 量を 2 分の 1 にした

0.1

ときの値も計算したが、各関係に大きな変化はなかったAECS[(5) 式 adjusted R = 0.6181, p = 0.0043、(6) 式 adjusted R =
2

OJ

CB

の程度を知るため、川内村金山で 2016 年春採取の 7 種 ( コ

HJ

0.01

FJ

0.001
0.001

2

0.7999, p = 0.0015]。また、採取地と採取年の違いの影響
シアブラ、ハナイカダ、ノコンギク、ヨモギ、ヤマドリ

PAゼンマイ、ワラビ、ゼンマイ各 1 個体 , n = 7) だけで計算

AM
AI

しても各関係に大きな変化はなかった [(5) 式 adjusted R =
2

0.01

0.1

1

Predicted soil-to-young-shoot1) 137Cs Tag (m2 kg−1)

Fig. 1. 10 種の食用野生植物における土壌から新芽へのセ
シウム -137 の面移行係数 (137Cs Tag) の予測値と実測値の比較
Comparison of predicted and measured soil-to-youngshoot cesium-137 aggregated transfer factor (137Cs Tag)values obtained from 10 edible wild-plant species.
交換性セシウム -133 面移行係数 ( 交換性 133Cs Tag) を説明
変数とする回帰モデル。133Cs Tag は新芽 133Cs 濃度 / 深さ 0
〜 0.05 m 土壌の交換性 133Cs 存在量、137Cs Tag は新芽 137Cs
濃度 / 深さ 0 〜 0.05 m 土壌 137Cs 存在量。1) シダ植物は幼葉。細根深 ● 0.045 〜 0.062 m、● 0.070 〜 0.10 m、● 0.16
〜 0.25 m。CS コシアブラ、CB リョウブ、AE タラノキ、
HJ ハナイカダ、FJ イタドリ、AM ノコンギク、AI ヨモギ、OC ヤマドリゼンマイ、PA ワラビ、OJ ゼンマイ。破線は双方の値が同じである場合を示す。
Predictions were obtained from a regression model withcesium-133 aggregated transfer factor (exchangeable 133Cs Tag)as the sole explanatory variable. 1) Soil-to-young leaf in ferns.
Exchangeable 133Cs Tag and 137Cs Tag are the ratios of youngshoot 133Cs concentration/exchangeable 133Cs inventory andyoung-shoot 137Cs concentration/137Cs inventory, respectively,
to a soil depth of 0.05 m. Fine-root depths: ● 0.045–0.062
m; ● 0.070–0.10 m; ● 0.16–0.25 m. CS = Chengiopanax
sciadophylloides; CB = Clethra barbinervis; AE = Aralia elata;
HJ = Helwingia japonica; FJ = Fallopia japonica var. japonica;
AM = Aster microcephalus var. ovatus; AI = Artemisia indica
var. maximowiczii; OC = Osmundastrum cinnamomeum var.
fokiense; PA = Pteridium aquilinum subsp. japonicum; OJ =Osmunda japonica. Dashed lines indicate that predicted andmeasured values were identical.

Bulletin of FFPRI, Vol.21, No.1, 2022

Measured soil-to-young-shoot1) 137Cs Tag (m2 kg−1)

Measured soil-to-young-shoot1) 137Cs Tag (m2 kg−1)

R2 = 0.8242, p < 0.001, n = 10) (6)(6) 式を土壌から新芽への 137Cs Tag を予測するモデルとす

1

OC

0.1

AE

CS
OJ
CB

0.01

HJ

PA
FJ
AI

0.001
0.001

AM
0.01

0.1

Predicted soil-to-young-shoot1) 137Cs T

1ag(m2 kg−1)

Fig. 2. 10 種の食用野生植物における土壌から新芽へのセ
シウム -137 の面移行係数 (137Cs Tag) の予測値と実測値の比較
Comparison of predicted and measured soil-to-youngshoot cesium-137 aggregated transfer factor (137Cs
Tag) values obtained from 10 edible wild-plant species.

交換性 133Cs Tag と細根深を説明変数とする重回帰モデル。
1) シダ植物は幼葉。符号は Fig. 1 と同じ。CS コシアブラ、CB リョウブ、AE タラノキ、HJ ハナイカダ、FJ イタドリ、AM ノコンギク、AI ヨモギ、OC ヤマドリゼンマイ、PA
ワラビ、OJ ゼンマイ。破線は双方の値が同じである場合を示す。
Predicted values were obtained from a multiple regression
model with exchangeable 133Cs Tag and fine-root depth as
explanatory variables. 1) Soil-to-young leaf in ferns. Symbols
follow the descriptions provided in Fig. 1. Dashed lines indicatethat predicted and measured values were identical.

清野嘉之・赤間亮夫

440.7824, p = 0.0051、(6) 式 adjusted R2 = 0.9553, p = 0.00089]。

のセシウムと植物の根の分布がどう重なるかの二つの要が深いゼンマイ (OJ) やワラビ (PA) のデータも、他種のプ力が同じでも、深土に交換性 133Cs が多い場所では細根深(6) 式による予測値と実測値の関係 (Fig. 2) では、細根

ロットの分布範囲に近い位置にプロットされており、細根深の影響も考慮されていることが確かめられた。

4.1 土壌から植物への137

4. 考 察Cs と交換性

133

根深の異なる種間で 137Cs 濃度を予測するときには細根深
なお、今回取り上げた植物の中でシダ 3 種 ( ワラビ、Cs の移行異なる (Broadley et al. 1999, 清野・赤間 2021)。土壌から植物体 ( 新芽 ) への 137Cs Tag と交換性 133Cs Tag の間には強い正の相関 (r = 0.809) があり、土壌から植物体に交換性

ゼンマイ、ヤマドリゼンマイ ) は細根が比較的深かった(Table 2) が、コシダ ( 下田 1955) のように浅根性のシダもある。被子植物と比べシダ植物の細根が一概に深いわけではない。

Cs が移行し易い種は 137Cs も移行し易いことが分かる。

4.3 137Cs Tag における植物の地上部からの表面吸収の影響

Cs の移行係数 (TF) とCs TF の間に明瞭な関係がないの表面吸収により植物体に取り込まれた 137Cs の影響も及

Cs 量の多くが事故時の降下物が付着研究では地上部における表面吸収による 137Cs の残留は少これは堀井ら (2021) が栽培カキノキ ( 木本 ) の果実で137が大きい種の交換性 133Cs Tag が大きくなり得るので、細の影響を考慮する必要がある。

植物の根のセシウム吸収能は植物の種によって大きく

133

素で決まると言える。根が土壌からセシウムを吸収する133としているのとは異なる結果であった。堀井ら (2021) はカキノキの果実の137した樹皮からの吸収によるものと推察している。本研究でも、後述するように、一部の種で交換性

133

Cs Tag や細本研究の 137Cs Tag の値には、葉や茎など植物の地上部

んでいると考えられる。｢はじめに｣ で述べたように本ないという前提で考察を進めてきたが、セシウムの表面
吸収について直接調べておらず、植物体中の 137Cs のう

Cs Tag の実測値が大

ち表面吸収由来のものが占める割合や表面吸収による移した 137Cs 量が加わって 137Cs Tag が大きくなっている可能が、Fig. 2 の結果にもとづいて 137Cs Tag における植物体の根深の影響を考慮した予測値より137

きい場合があり (Fig. 2)、事故時に地上部の表面から吸収性はある。しかし、本研究で栽培カキノキと異なる結果

行の種間差は明らかでない。考察できることは限られる
地上部の表面吸収の影響について述べる。 (6) 式の予測が得られたことには、土壌中の交換性カリウム量の違い

結果を示す Fig. 2 で右上方向にプロットされる種は、植栽培地では土壌 ( 地表面から深さ 0.2 m まで ) 中の交換性向と比べてプロットが上方向にずれる種は、根からの移が影響した可能性が考えられる。すなわち、カキノキのカリウムが多く [ 大半が 0.64 cmolc kg 以上 , 堀井ら (2021)–1

より著者が計算 ]、 Cs の経根吸収量が少なかったと考137えられるのに対して、本研究の森林は土壌中の交換性カリウムが比較的少なく [5 つの森林中、データのある 4 つのスギ林で地表から深さ 0.04 〜 0.11 m までの土壌にそれぞれ 0.4, 0.3, 0.6, 0.2 cmolc kg–1, 長倉ら (2016)]、137Cs の経

根吸収量が比較的多くなった ( 換言すると、本研究の森

林では事故初期の植物の地上部の表面沈着物から移行した 137Cs 量が相対的に少ない ) ため、経根吸収を主とする
133

Cs との明瞭な関係 (Fig. 1) が見られたと考えられる。

4.2 交換性133

Cs Tag を植物体

137

Cs 濃度の予測に利用する

ときの注意点：細根の深さの影響
細根深が同程度で交換性

133

Cs Tag の値が大きい (0.18 m

2

kg–1, Table 2) コシアブラと、値が小さい ( 同 0.037) ノコ

ンギクを比べる場合は、コシアブラの方が137

Cs 濃度も高くなり易い、すなわちコシアブラはノコンギクよりもセシウムを吸収する力が大きいと予測できるであろう。し物体への 137Cs の移行が多いことを示す。また、全体の傾行以外のルートでも 137Cs が移行していることを示すと考えられる。破線より上にプロットされたコシアブラ (CS)、
タラノキ (AE) は木本で、福島事故時に放出された 137Cs

を生きている地上部から表面吸収した可能性が考えられる。一方、事故時に生きた地上部があった木本のリョウ

ブ (CB) とハナイカダ (HJ)、常緑性草本のヨモギ (AI)、夏

緑性草本であるが短い根茎の上部が地上に現れる性質があるヤマドリゼンマイ (OC) とゼンマイ (OJ) ではそのような傾向は見られないか顕著でなかった。植物の地上部

からの表面吸収については分からない点が残った。また、リョウブの葉はカリウムの含有率が高い（赤間ら 2020）
ようであるなど、種によりそれぞれの生体膜のセシウム
透過性は異なると考えられることや、植物体内におけるセシウムの挙動に差があるかも知れないという可能性など、今後よく調べる必要がある。
おわりに土壌の深さに沿った交換性 133Cs や植物の細根の分布がかし、コシアブラより細根が深いワラビの交換性

133

Cs Tag分かっている場合は、交換性 133Cs データを利用して植物度が高くなるとは言えない。なぜならワラビはCs が蓄る。土壌中の交換性 133Cs や細根の分布の情報は限られてる可能性があるからである。土壌から植物へのセシウム移行の予測力を高めるのに有益であろう。また、急傾斜の値が大きい ( 同 0.48) からと言って、ワラビの 137Cs 濃
137

積していない土壌の深い層から交換性 133Cs を吸収していの移行は、根が土壌からセシウムを吸収する力と、土中

体中の 137Cs の濃度をより的確に予測できると考えられいるので、それらを増やすことは土壌から植物への 137Cs

地 ( 福山ら 2020) や耕うん地では、表土の移動、土層の森林総合研究所研究報告 第 21 巻 1 号, 2022

細根の深さとセシウムの土壌から植物への移行

上下方向の混合の作用で土壌の深さに沿った 137Cs と 133Csの分布の違いが不明瞭になるであろう。表土かく乱が土壌中の交換性 133Cs や細根の分布に及ぼす影響についても別に調べる必要がある。

署、会津森林管理署南会津支署、川内村役場の各位には現地調査と検体採取においてご協力を頂いた。国立研究開発法人森林研究・整備機構森林総合研究所立地環境研
究領域、震災復興・放射性物質研究拠点には保存土壌と未発表資料の利用の便宜を図って頂いた。以上の皆様に、感謝の意を表する。本研究は森林総合研究所の運営費交付金を使用して行った。JSPS 科研費 15K07496 の助成を
受けた。

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細根の深さとセシウムの土壌から植物への移行

Fine-root depth influences
differences in soil-to-plant transfer of 137Cs and 133Cs
Yoshiyuki KIYONO1)* and Akio AKAMA1)

Abstract
The distribution of naturally occurring cesium-133 (133Cs) in soil can be used to predict soil-to-plant transfer ofcesium-137 (137Cs was released during the 2011 Fukushima accident). However, when the distributions of 137Cs
and 133Cs differ with soil depth, the relative amounts transferred to plants may vary with fine-root depth, sincethese roots are involved in nutrient absorption. Therefore, we investigated the influence of fine-root depth on
soil-to-young-plant-tissue 137Cs aggregated transfer factors (Tags) and exchangeable 133Cs Tags (Young-shoot 133Cs
concentration/Soil exchangeable 133Cs inventory) in 10 edible wild-plant species collected in Fukushima Prefecture
between 2013 and 2017. The 137Cs Tag values were strongly positively correlated with those of exchangeable 133Cs
Tag, implying that the distribution of 133Cs can be used to predict the distribution of 137Cs in plant bodies. However,in species with deep fine roots, 137Cs Tag values tended to be smaller than those estimated from exchangeable 133Cs
Tag. Since 133Cs is derived from minerals and is abundant in deep soil, such species likely absorbed large amounts of133
Cs from deep soil layers. Relative to a simple regression model where variation in 137Cs Tag was explained only byexchangeable 133Cs Tag (adjusted R2 = 0.59), a multiple regression model that included fine-root depth increased the
explanatory power (adjusted R2 = 0.82). Thus, when predicting plant 137Cs concentrations using exchangeable 133Cs
Tag, it is important to consider the effect of fine-root depth.
Key words : aggregated transfer factor (Tag), deep-rooted, edible wild plant, fine root, Fukushima Daiichi Nuclear
Power Station accident, life form, shallow-rooted

Received 5 February 2021, Accepted 14 November 2021
1) Forestry and Forest Products Research Institute* E-mail: kiono8823@gmail.com
Bulletin of FFPRI, Vol.21, No.1, 202247