平成 14
年 8月 1日

農 業 と 科 学

第三種郵便物認可(1)

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茶園への窒素多肥による環境問題
野菜茶業研究所茶業研究部(現:野菜茶業研究所葉根菜研究部)

徳 田 進
1.はじめに
茶園の窒素施肥量は他の作物に比べて非常に多く，窒素多肥は土壌を酸性化させ，濃度障害と相まって，吸収根の量や活性を低下させ，茶樹自身の樹勢を低下させている。また，土壌の酸性化によって土壌環境の悪化も進み その結果，茶園からの施肥窒素の溶脱による周辺水系の硝酸汚染や地球温暖化の原因となる亜酸化窒素の茶園からの大量放出などが問題となっている。
環境にやさしい持続的な茶栽培技術を確立するために，硝酸性窒素や亜酸化窒素などの環境負荷物質の茶園からの発生量の実態調査と，発生量を削減するための技術開発が進められている。ここでは，それらの取り組みの現状について述べてみたい。

2. 茶園からの硝酸性窒素の流出の実態と流出防止技術の開発
茶園から溶脱した施肥窒素による周辺水系の硝酸汚染を軽減するには最初に施肥窒素の収支を明らかにするとともに実態調査を行う必要がある。しかし，茶園における施肥窒素の収支に関する研究はそれほど多くない。静岡県茶業試験場で実施されたライシメーター試験の結果，年間窒素施肥量 108kgN/10aの場合，窒素溶脱量は 44kgN/10aで、施肥窒素の 41%に相当することが明らかにされている 1)。また 永井は茶園に囲まれた井戸水の硝酸性窒素濃度が年々上昇し続けていることを報告しており 2) 施肥窒素のうち茶樹に吸収されない窒素が周辺水系に溶出し，硝酸汚染を引き起こしている可能性は高い。
しかし，環境省が公共用水域の硝酸性窒素濃度の環境基準を設定したことから 窒素溶脱量を削減するための技術開発が急務となった。これに対し野菜茶業研究所では，静岡大学，静岡県農業試験場，静岡県茶業試験場と共同で，平成 9年度から平成 13年度まで 茶園周辺水系のモニタリングと窒素溶脱防止技術の開発に取り組んで、きた。窒
素施肥量を大幅に削減した茶園の窒素収支をライー本号の内容

1l~茶園への時肥山環境問題
野菜茶業研究所茶業研究部￨(現:野菜茶業研究所葉根菜研究部)!

S毛管ポットの夏秋トマトの被覆肥料に対する利用技術…...・ ・‑…
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新潟県農業総合研究所基盤研究部

本間利光

主任研究員

S茶園への施肥形態と施肥時期が窒素の動向に及ぼす影響...・ ・.
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9
H一被覆肥料を中心にH

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愛知県農業総合試験場￨

豊橋農業技術センター茶業研究室

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木?忠孝子

正樹

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(2)

第三種郵便物認可

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年 8月 1日

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シメーター試験で検討したところ，年間窒素施肥

ところが，茶園土壌の場合，硝酸化成抑制剤を加5.
5kg
N/l0aであ
量 50kgN/l0aの場合溶脱量は 1

えて硝酸化成からの亜酸化窒素生成を抑制しでった。一方，年間窒素施肥量 30kgN/l0aでは溶も，無添加の場合の 80%程度までしか低下しなか.7kgN/l0aとなり，溶出水の硝酸性窒素脱量が 2

った 6)。このことは以下となることが明らかにさ濃度も 10mgN/L

らず，茶園土壌からは亜酸化窒素は主に脱窒かられ 3)，窒素施肥量を削減することにより溶脱する生成することを示しているが硝酸性窒素の量を減らすことが可能で、あることが窒による亜酸化窒素の大量生成は今までにほとん示された。現地でのモニタリングの結果でも，茶ど報告されていない。さらに詳細に茶園土壌から園周辺の湧水や小河川の硝酸性窒素濃度は平成 7の脱窒反応からの亜酸化窒素生成の特徴を検討し年頃には多くの地点で環境基準である 10mgN/L

たところ，窒素ガスはほとんど生成せず亜酸化窒を超えていたが素が主要な生成物であること

現在では減肥技術の導入によ好気条件であるにもかかわ好気条件下での脱細菌だけでなく糸り徐々に濃度が下がってきている場合も見られる状菌も関与していること，土壌pHが低いほど亜ようになった 4)。さらに酸化窒素生成量が多い
れた7)。

積極的に硝酸性窒素を除去する技術の開発も行われており，茶園下層土などの特徴が明らかにさ

壌に設置した有機物層における脱窒反応による硝それでは，茶園からの亜酸化窒素放出量はどう

酸性窒素の除去、根菜類へのかん水として茶園溶すれば減らすことが出来るのであろうか。全国の出水を利用することによる硝酸性窒素の除去などの技術が検討され一部は現地実証試験も行われ茶園土壌の亜酸化窒素生成活性を室内試験で検討したところ，土壌pHが低くなるほど指数関数的ている。に亜酸化窒素生成活性が高くなることが明らかと

3. 茶園からのE酸化窒素の放出と放出量削減技なった(図 1) 7)。また術の開発

窒素施肥量を変えた茶図 上 室 内 増 養 試 験 に よ る 土 壌 pHとE酸化窒素生成活性との関係

亜酸化窒素は地球温暖化の原因となる温室効果ガスの一種で，国際的にもその発生量の正確な評

0.
2
5価と発生量を削減する技術の開発が求められてい

00ppb程度とる。亜酸化窒素の大気中で、の濃度は 3亜.‑ 0.
2低いが，亜酸化窒素の温暖化係数は二酸化炭素に酸で化℃比べても非常に高 l)0 この亜酸化窒素の農耕地か

窒 も ) 0.15

らの放出量の実態調査が農林水産省の委託事業

素zとして数年にわたって実施されたが，茶園からの生雪0.
1

亜酸化窒素放出量は他の畑作物に比べても非常に多いことが明らかにされた 5。
)

活性

0.
05成 、J

筆者らは茶園土壌の亜酸化窒素生成メカニズム0について詳細に検討を行ってきた。亜酸化窒素は2

土壌中では主に硝酸化成と脱窒により生成するこ

34567pH(H20)とが知られている。強酸性化した土壌では，化学反応によっても亜酸化窒素が生成することが知ら

園の亜酸化窒素放出量を圃場で測定したところ，れているが，茶園土壌の場合，発生量全体に比べ年間窒素施肥量が 30kgN/l0aを超えると亜酸化て無視できる程度であった。好気条件にある畑土壌の場合，酸化反応である硝酸化成から亜酸化窒窒素放出量が増加することが明らかとなった(図2) 8)。以上の結果から 茶園からの亜酸化窒素素が主に生成し放出量を削減するためには降雨直後のように土壌の水分含窒素施肥量の削減と量が多く嫌気条件が発達しやすい場合には脱窒か極端な土壌酸性化の矯正が有効であると考えられらも亜酸化窒素が生成することが知られている。

る。

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年 8月 1日

第三種郵便物認可(3)-司B ・.，川 111 圃喝 Iltlldu ， ."'I.. ， lull四四川 11.11"" 咽 1111 川."....“ l・“ 1 1 11 ，.. ....1.. ， 1 川 1'" 叫 '''11 11 1' ・・・ 4 川 1"11" ー‘川川I' II....~IIII"・ '1 ， ~...II' 1I・ ....110..川1 ・ Itlll "，，. '~III'hll"""f'll 川1.".， 1叫 111111 圃司・ 111. .1 ..1..... 1 11111・ .hll"'."I..h.ll'" 四 11111111 1 '.

図 2岡窒素施肥量と亜酸化窒素放出量との関係被覆尿素は窒素含有率が高く茶園に適していると2.
5言える。また，中山間地の傾斜地に位置することTBE'‑' 2が多い茶園での施肥作業は重労働であるが，肥効調節型肥料の利用により施肥回数を減らし，省力酸七化も同時に行うことが出来ると考えられる。そこ

化プ 1.
5窒、とで，平成 8年から 4年間に渡って被覆尿素を使用去る
1出 E

した窒素施肥量と施肥回数を削減した施肥技術の開発を行った。試験は野菜茶業研究所内の赤黄色土壌の試験圃場0.
5量維持するには肥効調節型肥料が適している。特に。
。

(
1おくゆたか J12年生)で実施

2kgN/10aの窒素肥料を 7回にわけした。年間 72kgNを被覆で施肥する慣行試験区に対し，同じ 750100150

尿素と硫安を併用して春肥に 1回で施肥した試験

9kgNにまで窒素施肥量を削減した区と，さらに 3窒素施肥量 (kgha‑1)試験区を設定した(図 3)。過燐酸石灰と硫酸カ20S，K20で'15kg/
リは春肥のみで，それぞれP4. 窒素施肥量削減技術の開発
茶園からの硝酸性窒素の流出と亜酸化窒素の放出は，どちらも窒素施肥量を削減することによっ

10a，石灰資材は秋肥に苦土石灰で、 110kg/10a施肥した。て軽減することが出来る。それでは，どのように. 被覆尿素を使用した窒素施肥量・施肥回数削減試験の施肥設計
図3
年間72kgN/10aを硫安を使って 7固に分施
月

1回 72kg区 硫 安 1
3kg
9kg
被覆尿素 59kg区 硫 安 13kg
1回 3被 覆 尿 素26kg

硫安と被覆尿素を組み合わせて，春肥時期に 1回で全量を施肥すれば茶園の窒素施肥量を削減することが出来る

その結果，一番茶収量と品質の指標となる新芽のであろうか。野菜茶業研究所では年間窒素施肥の全窒素含量，遊離アミノ酸含量は試験区間で有0kgN/10aを目標に減肥技術の開発を行って量4意な差はなかった(図 4)。また，試験 3年目にきた。その結果被覆尿素や石灰窒素を利用した)減肥技術を提案している 9。

は少量製茶機を使用して一番茶を荒茶にまで製茶

茶園は窒素肥料を年間 10回程度にわけで施肥す区間で差はなかった(図 4)。二番茶に関しでも，るが，これは茶樹が永年生作物で、あるため，早春収量と全窒素含量には試験区間で差はなかったから晩秋にかけての長期に渡って窒素を吸収し続9kgN/10aで試験 2年が，遊離アミノ酸含量は 3けるからである。このような茶樹の窒素吸収パタ目以降低下した。以上の結果年間窒素施肥量をーンに合わせて，土壌中の窒素量を長期に渡って39kgN/10aにまで削減し，さらに全量を春肥にして官能審査を行ったが内質・外観ともに試験(4)農 業 と 科 学

第三種郵便物認可

平成 14
年 8月 1日-則・ "1111".. 司 1111“ 10"." ・・・・， 1"" 四四 1.." ， ..11 噂司 1 ，， 111 1 111._.... ， .，'.'，.. ....1.." 1 ・ "......，.....・ 1"....'"'''11・・・‘川川1 ・・，恒.."円。 .'1'..... ・8 ・ 11 川 H ・ a川ド'"“.....， 'I"II ， II..~II 川 "U ， "''''''''IIII ，園町・・・・・・・1 ・・，...・ Ihd1 Ihl''' ，，''''・I・ III~ 四・川 1 ，， 11''''図4. 被覆尿素を使用した窒素施肥量・施肥回数の削減が一番茶の収量・品質に及ぼす影響
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172kgN 72kgN 39kgN

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1回で施肥しでも ，一番茶の収量・品質と同程度

ち，石灰窒素由来 12kgN) にまで窒素施肥量を削に維持することが可能で、あることが明らかとなっ滅した試験を一般農家の協力を得て 3年間実施た。 しかし ，二番茶の品質が低下することからした 。その結果

一番茶・ 二番茶の収量と新芽の一番茶の品質も重視する場合には摘採前に速効性

全窒素含量は試験区間で差はなかった(図 5)。

肥料を分施するなどの工夫が必要で、あろう 。

また一方，石灰窒素は戦前から利用されている資材

土壌中 の窒素量も石灰窒素の併用により高く維持され，特にアンモニア態窒素の比率が高く，で，それ自身が緩効性窒素肥料であるばかりでな好アンモニア性といわれる茶にとって，好都合なく，主成分であるカルシウムシアナミドが酸度矯結果となった 。 また

正効果，そ の分解生成物であ るジシアンジアミドより肥料を吸収する根の 多くが死滅してしまってが硝酸化成抑制効果を持つているため，近年再びいたが注目 されている 。 この石灰窒素を有機配合肥料とと， 土壌環境が改善され根が再生してくることが併用し，慣行の 1
12kg
N/I0aから 40kg
N/
I0a (うわかった(写真)。

慣行施肥区では窒素多肥に石灰窒素を併用して窒素施肥量を減らす

図5. 石灰窒素を利用した窒素施肥量削減が収量・品質に及ぼす影響

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第三種郵便物認可(5)

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写真.石灰窒素を使った窒素施肥量削減による茶園うね間表層の吸収根の再生〈

112kgN/1Oa~

1n105. 茶園における今後の環境問題
静岡県では，茶園周辺の湧水などの硝酸性窒素濃度は徐々に低下しつつあるが これは周辺農家における減肥技術導入のおかげであろう 。その一方で，現在も硝酸性窒素濃度が高い湧水も見られるが，これは地下水がすでに高濃度の硝酸性窒素を含んでいるためと考えられ数年後には減肥の効果が現れると思われる 。その一方で河川やため池から硝酸性窒素を除去する現地実証試験も実施され，上述の野菜栽培におけるかん水としての利用の他にも，逆浸透膜による硝酸性窒素の除去，脱窒資材による硝酸性窒素の除去，などが試みられている 。試験研究機関ではさらなる減肥を目指して液肥の点滴施肥などの新しい施肥技術が開発されており， 一般農家への普及が待たれるところである 。
茶園における窒素多肥に対しては，ここで述べた硝酸性窒素や亜酸化窒素以外にも多くの弊害が指摘されている 。たとえば土壌の酸性化により茶園土壌中の粘土鉱物が破壊され，生物にとって有害なアルミニウムが可溶化し 周辺水系に流入している可能性が指摘されている 10)。 これらの問題はすべて窒素多肥が原因となって引き起こされているのであり 窒素施肥量を削減することが40kgN/10a
な 0'30

茶園からの環境への負荷を軽減するためには必要不可欠で、ある 。

6. 引用文献
1.静岡県茶業試験場:環境庁委託事業結果報
告書・土壌汚染機構解析調査，昭和 55年
2. 永井茂:地下水学会誌，第 33巻， 145‑154，
1991年
3. 渡部育夫:茶業研究報告(投稿中)
4.渡部育夫ら:茶業研究報告，第 85号(別)，100‑101，平成 9年
5. (財)日本土壌協会:平成 7年度環境保全型土壌管理対策推進事業・土壌生成温室効果等ガス動態調査報告書，平成 8年
6. TokudaandH
ayatsu:SoilS
ci.
P
lantNutr.，
Vo.
l4
6，835‑844，2000年
7. TokudaandH
ayatsu:SoilS
ci.
P
lantNutr.，
Vo.4
l7，637‑642，2001年
8. 徳田ら:平成 12
年度野菜・茶業研究成果情報， 21‑22，平成 13年
9. 野菜茶業研究所: i
環境に優しい茶生産のための窒素施肥量削減技術」パンフレット，
平成 13年
10. 加藤ら:中部土壌肥料研究，第 89号，14‑15，2000年