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肥料研究報告 Vol. 5 （2012）

6カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）舟津正人 1，山西正将 2，阿部文浩 1

キーワード

汚泥肥料，連用試験，カドミウム
1． はじめに肥料の公定規格１）では汚泥肥料中の含有を許されるカドミウムの最大量は 0.0005 %と定められており，汚泥肥料はこの範囲内において流通，施用されている．一方，汚泥肥料の施用により土壌に負荷された重金属が蓄積し，更に長期に施用すると土壌の保持力を超えて農作物へ移行し，人畜に有害な農作物が生産されることが懸念されている．このことから，肥料の有効性及び安全の確保に必要な課題に関する調査研究として，汚泥肥料の連用施用試験を実施している．
2009 年夏から 2010 年冬にかけては，汚泥肥料施用区及び標準区の 2 試験区に栽培前に施肥し，ニンジン，ホウレンソウ，ホウレンソウ，チンゲンサイの順で栽培し，土壌中のカドミウム濃度の変化及び作物体へのカドミウム吸収量を確認した結果は既に肥料研究報告第 4 号 ２）で報告した．2011 年夏においては，カブを用いて前季と同様の試験を実施したのでその結果を報告する．
2． 材料及び方法
1) 試験圃場及び供試土壌
試験は，汚泥肥料の施用履歴がある土壌（汚泥肥料施用区）と施用履歴がない土壌（標準区）を供試土壌でそれぞれ 2 試験区 2 反復とし，独立行政法人農林水産消費安全技術センター岩槻圃場（埼玉県さいたま市）で行った．供試土壌のうち汚泥肥料の施用履歴がある土壌は 2004 年度及び 2006 年度に汚泥肥料（し尿汚泥肥料及び下水汚泥肥料）を施用した．この時の汚泥肥料由来のカドミウム負荷量は，試験区（4 m2）当たり約 100mg であった．その後 2 年間肥料成分のクリーニング作物としてギニアグラスを栽培し，地上部は圃場外に持ち出した．2009 年度及び 2011 年度の試験開始時供試土壌の理化学性は Table 1 に示した．
2) 供試肥料等
施用する汚泥肥料はし尿汚泥肥料を使用し，補正肥料として特級試薬の硫酸アンモニウム，リン酸一アンモニウム及び塩化カリウムを使用した．汚泥肥料及び補正肥料の各成分の分析は肥料等試験法３）によった．なお，
汚泥肥料中の 0.1 mol /L 塩酸可溶カドミウムは，汚泥肥料 1 g を 0.1 mol/L 塩酸 50 mL で 1 時間振とうして抽出したカドミウムを原子吸光光度法により測定した４）．汚泥肥料の分析結果は Table 2 に，補正肥料の成分量はTable 3 に示した．

１

独立行政法人農林水産消費安全技術センター肥飼料安全検査部

２

独立行政法人農林水産消費安全技術センター肥飼料安全検査部 （現）神戸センター

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響

61

Table 1 Characteristics of soil used in this study
Unit
pH (H2 O)

Year3)

4)

20095)

6)

mS/m

EC

Acid-solubility-cadmium

7)

1)

AP -1
6.1

AP-22)

SP-2

6.1

SP -1
6.2

6.2

2011
2009

6.0

6.2

6.2

6.2

9.98

10.31

13.96

11.56

2011

12.75

14.66

16.66

18.74

2009

0.18

0.19

0.18

0.21

2011

0.17

0.16

0.14

0.14

mg/kg

Kind of soil

Andosol

Andosol

Soil texture

Light clay

Light clay

1) Sludge-fertilizer-application plot2) Standard plot
3) Soil pH determined on 1:5 (soil:water) suspensions with a glass electrode4) The year when the study was designed to evaluate the effects of sluge fertilizer aplications
on soil intended for long-term use5) The year when this study was conducted
6) Soil electrical conductivity determined on 1:5 (soil:water) susensions with an electricalconductivity meter.
7) Content of cadmium dissolved with 0.1 mol/L hydrochloric acid in the drying soill

Table 2 Properties of sluge fertilizer
Property
Total nitrogen
Total phosphorus
Total potassium
Total calcium
Moisture1)

2)

3)

Unit

ContentProperty

Unit

Content%

3.31

Total copper

mg /kg546%

5.22

Total zinc

mg /kg

1,760%

0.36

Total cadmium

mg /kg3.64%

2.14mg /kg

3.24%

26.09

Acid-solubility-cadmium

4)1) Content as P2 O5
2) Content as K2 O
3) Content as CaO
4) Content of cadmium dissolved with 0.1 mol/L hydrochloric acid

Table 3 Properties of the reagent
Property
Total nitrogen
Total phosphorus

1)2)

Total potassium1) Content as P2 O5

UnitAmmonium
sulfateAmmonium
dihydrogenphosphate

Potassiumchloride%21.1

12.0－%－61.5－%－－63.1

2) Content as K2O3) 試験区の構成
汚泥肥料施用区及び標準区は，1 試験区の面積を 4 m2（縦 2 m×横 2 m）とし，縦横 2 区ずつ計 4 試験区，汚泥肥料施用区と標準区を Fig. 1 のとおり配置した．施肥量は夏作のカブの施肥基準がある栃木県の施肥基

62

肥料研究報告 Vol. 5 （2012）

準５）を基に決定し，一試験区当たり窒素全量 60.0 g，りん酸全量 60.0 g，加里全量 60.0 g とした．汚泥肥料の施用量は，窒素全量を基準に決定し，50 %を汚泥肥料で施用し残りの 50 %を補正肥料で施用した．りん酸及び加里についても不足分は補正肥料を用いて調製した．標準区については，補正肥料を用いて汚泥肥料施用区と同じの成分量になるよう調製し施用した（Table 4 参照）．

1m

SP-1

SP-2

2m

1m

AP-1

AP-2

2m

1m

1m

2m

1m

2m

1m

Fig.1 Plot plan of the test field
AP: Sludge-fertilizer-application plot
SP: Standard plot

Table 4The design of the test plots
Amont ofThe applied components

application

N(g)Sluge fertilizer1)

2)

Cd(g)

P(g)

K(g)

(mg)

906

30.0

47.3

3.33.30

Ammonium sulfate

130

27.5－

－

－

Ammonium dihydrogenphosphate

212.512.7－－

Potassium chloride

90<Sludge-fertilizer-application plot (AP)>Total－

－

56.7－

60.0

60.0

60.0

3.30

<Standard plot (SP)>Sluge fertilizer－－－－－Ammonium sulfate

229

48.3－

－

－

Ammonium dihydrogenphosphate

98

11.760.0－－

Potassium chloride

95－

－

60.0－

60.0

60.0

60.0

0.00

Total1) Content as P2 O52) Content as K2O

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響

634) 栽培方法
供試作物はカブ（品種名：玉波）とした．各試験区の周辺部にはガードプランツとして供試作物を栽培した．施肥は播種 11 日前の 2011 年 4 月 28 日に，肥料と表層土約 10 kg を予め混合したものを試験区に均等に散布した後に耕耘機で深さ約 15 cm まで耕耘した．試験区内は 9 畝とし，播種は 5 月 9 日にシーダーテープ種子を用いて行った．間引きは 5 月 25 日及び 5 月 30 日に行い，収穫時の株間が約 20 cm となるようにした．収穫は 6月 22 日に行った．農薬散布はヨトウムシ等の害虫防除のため施肥時にダイアジノン粒剤，5 月 25 日及び 6 月 8日にアセフェート・クロチアニジン粒剤を散布した．雑草防除は手除草により適宜実施した．
5) 作物体のカドミウム濃度分析
収穫したカブは試験区毎に全株重量を測定して収量とした．分析用試料として試験区中央の 3 畝分全てを根部と葉部に切り分け，洗浄後に重量を測定し葉部は葉が重ならないように広げ，根部は薄く切り分けて自然乾燥した．その後，乾燥機により 65 ℃で 24 時間乾燥を行い乾物重を測定した後，根部と葉部を別々に目開き1 mm のふるいを通過するまで粉砕機で粉砕した．作物体のカドミウム含有量の分析は，試料 0.5 ｇに硝酸 5mL 及び過酸化水素 2 mL を加えマイクロ波分解装置（Multiwave 3000：Perkin Elmar 製）６）で分解したものを全量フラスコ 100 ｍＬに移し込んだ後，標線まで水を加えた物を試料溶液とし，ICP 質量分析計（ICPM-8500：島津製作所製）により測定した．
6) 跡地土壌の分析
試験終了後，試験区の頂点から対角線を引き交点の位置を定め，更に交点と各頂点の中点（4 点）を決定す
る．交点及び中点の 5 箇所から採土器（50 mm×250 mm：内径×長さ）を用いて表層から約 15ｃｍまでの土壌を採取し，全量を 2 mm のふるいを通過した後風乾し分析に供した．土壌 pH 及び EC は風乾土壌に対して 5 倍量の水を加え 30 分間振とう後ろ過し，pH はガラス電極計（F-23：HORIBA 製）により，EC は電気伝導率計（F-54 :HORIBA 社製）により測定した．土壌中のカドミウムは供試土壌と同様に 0.1 mol/L 塩酸で 1 時間振とうして抽出したカドミウムを ICP 質量分析計により測定した．風乾した土壌は，乾土当たりのカドミウムを換算するた
めハロゲン水分計を用いて水分を測定した．
3． 結果
カブの収量及びカドミウム濃度・吸収量は Table 5 に，跡地土壌の分析結果は Table 6 に示した．播種から収穫までの試験期間は約 2 ヶ月であり，その間に異常な症状等は観察されなかった．
汚泥肥料施用区及び標準区の収量は，それぞれの平均は根部で 8.900 kg と 9.350 kg，葉部で 8.725 kg と9.950 kg であり，根部・葉部共に標準区の収量が多くなる傾向が認められた．汚泥肥料施用区及び標準区のカドミウム濃度については，それぞれの平均が根部では両試験区とも 0.084 mg/kg であったが，葉部では 0.160mg/kg と 0.166 mg/kg であり，両試験区において大きな差は認められなかった．汚泥肥料施用区及び標準区のカドミウム吸収量の平均は根部では両試験区とも 0.044 mg/試験区であったが，葉部では 0.103 mg/試験区と0.114 mg/試験区となり，葉部の標準区は汚泥肥料施用区に比べて若干高くなる傾向が認められた．作物体全体のカドミウム吸収量の平均は汚泥肥料施用区で 0.147 mg，標準区で 0.158 mg となり，両試験区間で明確な差は認められなかった．
土壌中の 0.1 mol/L 塩酸で抽出したカドミウムは汚泥肥料施用区と標準区の間に差がなく 0.168～0.191

64

肥料研究報告 Vol. 5 （2012）

mg/kg であった．
Table 5 Absorbed amount of cadmium in the harvested turnip

UnitUionPart

Test plot-1

Test plot-2

Mean value<Sludge-fertilizer-application plot (AP)>Yield1)

Cadmium concentration

The amount of cadmium absorption

Rootkg

8.50

9.30

8.90

Leaf

kg

8.05

9.40

8.73

Root

mg/kg

0.080

0.073

0.096

0.085

0.083

Leaf

mg/kg

0.155

0.156

0.160

0.167

0.160

Root

mg/plot

0.045

0.041

0.047

0.041

0.043

Leaf

mg/plot

0.098

0.098

0.104

0.109

0.102

Total

mg/plot

0.143

0.139

0.151

0.151

0.146

Root

kg

10.00

8.70

9.35

Leaf

kg

10.85

9.05

9.95

Cadmium concentration

Root

mg/kg

0.084

0.081

0.083

0.084

0.083

Leaf

mg/kg

0.162

0.163

0.160

0.176

0.165

The amount of cadmium absorption

Root

mg/plot

0.047

0.045

0.041

0.041

0.044

Leaf

mg/plot

0.121

0.122

0.102

0.112

0.114

Total

mg/plot

0.168

0.167

0.143

0.153

0.158

<Standard plot (SP)>Yield1)

1) Content in the dry matter

Table 6 Characteristics of soil after harvest
Uion
Unit

Test plot-1

Test plot-2

Mean value<Sludge-fertilizer-application plot (AP)>Cadmium concentration
pH (H2 O)

1)

mg/kg

0.182)

3)

EC<Standard plot (SP)>mS/m

Cadmium concentration

mg/kg
mS/m

0.19

0.19

6.20

6.40

12.92

12.37

0.17

pH (H2 O)
EC

0.18

0.17

0.18

0.19

6.40

6.30

14.27

13.79

0.19

0.181) Content in the drying soil
2) Soil pH determined on 1:5 (soil:water) suspensions.
3) Soil electrical conductivity determined on 1:5 (soil:water) susensions.

４． 考察2011 年度のカブで実施した試験では，作物体のカドミウム濃度及び吸収量並びに跡地土壌の 0.1mol /L 塩酸可溶カドミウムは両試験区間で明確な差は認められなかった．
2009 年度の試験開始時からの跡地土壌の 0.1 mol/L 塩酸可溶カドミウム濃度の推移については Table 7 のとおりであり，両試験区を比較すると 2009 年夏及び 2011 年夏の試験では差はなかったが，他の 3 回の試験では汚泥肥料施用区が高い数値を示した．また，各試験での作物のカドミウム濃度及び吸収量の推移は Table 8 及カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響

65

び Table 9 のとおりである．2009 年度夏及び 2011 年夏のカドミウム濃度については，両試験区に差は見られなかった．他の 3 回の試験では差が認められたが，22 年夏のように必ずしも汚泥肥料施用区が高い濃度になるとは限らない結果であった．作物のカドミウムの吸収量については，これまで実施した 5 回の試験の合計は，汚泥肥料施用区で 2.338 mg，標準区で 2.742 mg であり標準区の吸収量が高くなった．このことは，無機質肥料のみを施肥している標準区の作物の生育が汚泥肥料施用区よりも良好なことにより収量が高くなったことが要因であると考えられる．これまでの各試験の結果では十分な把握ができないことから，カドミウムの吸収の傾向を確認するためには引き続き連用試験を実施していく必要があると思われる．

Table 7 Transition of Acid-solubility-cadmiumin the soil after harvest2)

1)

3)

SP(mg/kg)

Year

SeasonAP(mg/kg)

2009

Summer

0.22

0.21

2009

winter0.180.15

2010

Summer0.160.15

2010

winter0.170.14

2011

Summer0.180.191) Content of cadmium dissolved with 0.1 mol/L hydrochloricacid in the drying soill
2) Sludge-fertilizer-application plot3) Standard plot
1)

Table 8 Cadmium cocentration in the harvested crop for 2009~2011
2)

AP(mg/kg)

3)

SP(mg/kg)

Year

SeasonCropPart2009

SummerCarrot

Root

0.02

0.02

Leaf

0.04

0.04

2009

WinterSpinach

0.62

0.61

2010

Summer

1.40

1.56

2010

WinterSpinachQing geng cai

2011

SummerTurnip1) Content in the dry matter
2) Sludge-fertilizer-application plot3) Standard plot

0.20

0.18

Root

0.08

0.08

Leaf

0.16

0.17

66

肥料研究報告 Vol. 5 （2012）
Table 9 Absorbed amount of cadmium in the harvested crop for 2009~2011
1)

APThe applied
Absorbed

SP2)

The applied

Absorbed

amountamountamountamountYear

SeasonCrop(mg/kg)(mg/kg)(mg/kg)(mg/kg)2009

SummerCarrot

4.84

0.074

00.0702009

WinterSpinach

4.40

1.185

01.3442010

Summer

3.30

0.721

00.962

2010

WinterSpinachQing geng cai

2.64

0.212

00.2082011

SummerTurnip

3.30

0.146

00.158

Total

18.48

2.338

02.742

1) Sludge-fertilizer-application plot2) Standard plot

5. まとめ2011 年夏，汚泥肥料施用区及び汚泥肥料無施用の標準区の 2 試験区に，カブを栽培し，土壌中のカドミウ
ム濃度の変化及び作物体へのカドミウム吸収量を確認した．その結果，作物体のカドミウム濃度及び吸収量並
びに跡地土壌の 0.1mol /L 塩酸可溶カドミウムは両試験区間で明確な差は認められなかった．当該試験は引き続き連用試験として実施していく予定である．
文献1） 農林水産省告示：肥料取締法に基づき普通肥料の公定規格を定める等の件，昭和 61 年 2 月 22 日，農林水産省告示第 284 号，最終改正平成 22 年 4 月 9 日，農林省告示第 589 号 (2010)
2） 舟津正人，阿部文浩，添田英雄：カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響，肥料研究報告，4，74~84，(2011)3） 農林水産消費安全技術センター（FAMIC）：肥料等試験法 (2012)<http://www.famic.go.jp/ffis/fert/sub9.html>
4） 農林省省令：農用地土壌汚染対策地域の指定要件に係るカドミウムの量の検定の方法を定める省令，昭和 46 年 6 月 24 日農林省令第 47 号，最終改正平成 12 年 6 月１日総理府令第 58 号
5） 農林水産省ホームページ：都道府県施肥基準等，栃木県(http://www.maff.go.jp/j/seisan/kankyo/hozen_type/h_sehi_kizyun/toc01.html）
6） Perkin Elmer 社 マイクロ波分解装置取扱説明書：分解メソッド集 ホウレンソウ

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響

67

Effect of Continuous Application of Sludge Fertilizer on Cadmium Absorption of theCrop and Accumulation of Cadmium in the Soil (Continued report)
Masato FUNATSU1, Masayuki YAMANISHI2 and Fumihiro ABE1
12

Food and Agricultural Materials Inspection Center, Fertilizer and Feed Inspection Department
Food and Agricultural Materials Inspection Center, Fertilizer and Feed Inspection Department(Now) Kobe Regional CenterIn the upland fields derived from Andosol, continuous application experiments of sludge fertilizer and chemicalfertilizer have performed in order to monitor the change of the cadmium which was dissolved with 0.1 mo/Lhydrochloric acid (acid-solubility-Cd) from the soil and to investigate the cadmium absorption by the crop since2009. In 2011, the turnip was cultivated in standard plot (SP) and sludge-fertilizer-application plot (AP). The
amount of nitrogen, phosphorus and potassium applied to each plot was designed on The Basis of Fertilization
Standard showed MAFF web site. The SP used reagents only. The AP used the reagents and the sludge fertilizer
controlled the half of nitrogen content deriving from the sludge fertilizer, and another deriving from reagents.
Total cadmium amount in the turnip and acid-solubility-Cd in soil after harvest were measured by a highfrequency plasma mass spectrometry (ICP-MS). As a result, the cadmium content in the soil of AP was similar tothat in SP.
Key words

sludge fertilizer, continuous application, cadmium(Research Report of Fertilizer, 5, 60~67, 2012)