近年の水田管理の課題と今後の土づくり

秋田県立大学名誉教授

金田吉弘

近年の水稲生産現場と気象変動の状況き込まれた水田では、稲わらを分解する微生物の活動により酸素が消費されてワキが発生する。ワキの程度が強近年、水稲の生産現場では、大区画圃場の整備やICT

く強還元状態になった水田では、写真１のような温室効水管理施設の整備など、スマート農業の実装を促進する

果ガスのメタンや水稲根に有害な硫化水素が発生する。まための農業生産基盤整備が推進されている（農林水産省、 た、強還元状態になると土壌中の二価鉄が増加し、葉身2023）。また、トラクターなどの作業機械の大型化も進に鉄の過剰吸収による赤枯れ症状（写真２）がみられる。

み、作業能率は飛躍的に向上している。

この現象は、排水性が低く、稲わらの分解が遅い水田で一方、気象についてみると、夏季の気温が年々上昇傾向にあり、水稲の品質や収量に大きな影響をおよぼして多く認められる。
市販されている銀メッキ板（商品名：イオウチェッカ

いる。登熟期の高温による品質低下の主な要因には、乳白粒や背白粒などの白未熟粒があ げ ら れ る（長 戸・江 幡、1965）。これまで、白未熟粒は、胚乳内のデンプン粒の発育や集積が劣り、デンプン粒間にできた空隙で光が乱反射するために生じることが明らかにされている（田代・江端、 写真１ 気泡が発生する水田
1945）。特に、高温年では、生写真２ 強還元による赤枯れ症状

育後半に光合成能が低下し、デンプン生成に悪影響をおよぼす場合が多く、白未熟粒の発生を助長すると考えられる。
このことから、変動する気象下でも安定した水稲栽培を継続するには、これまで以上に根圏の環境を重視した土づくりが重要となる。ここでは、水稲根圏の土壌環境に視点をおいて、いくつかの知見を紹写真３ 「イオウチェッカー」の黒色程度と水稲根の関係介する。

最近、水田で多く目にする現象ー）は、硫化水素と反応して黒色に変色することから、６月中旬に１週間ほど水田に挿入し、黒色に変化する程度

最近の水田では、ワキと呼ばれる異常還元と表層剥離で硫化水素の発生量を簡易に評価することができる。黒の発生を目にすることが多い。足を踏み入れると気泡が色への変色程度が強い水田では、変色程度が小さい水田発生する水田が多く（写真１）、土を手に取ってにおいをに比べて根が黒く根張りも悪くなる（写真３）。また、移かぐと温泉の硫黄のようなにおいを感じる。稲わらがす

植１～３週後、地温の上昇にともないごく表層の土壌が石灰窒素だより No.158（2023.12）1

膜状になっ

本海側の東北地域では、明渠による表面排水を優先し、土て剥がれ、壌が乾きやすい地域では、ロータリにより５㎝程度の深水面に浮きさで稲わらが土壌と軽く混ざる程度に秋起こしする（写上がる表層真５）。土壌水分が高い状態での秋起こしは土壌を練るこ剥離が発生とになり、逆に春に排水性が低下してしまう。溝切機にする水田がよる明渠で表面排水を行う場合には、明渠を排水口にし多い（写真っかりと連結させることが重要である。また、稲わらの４）。表層剥

秋散布時に石灰窒素を施用すると稲わらの分解が促進さ離が発生す
ると、光をれることが「石灰窒素100年 技術の歩み」で紹介されて写真４ 表層剥離の状況いる。

遮断して根の活性を低下させ初期生育を抑制する場合がある。このことから、最近の水田では、根に悪影響をお稲わらの分解を進める石灰窒素の効果よぼす現象が多くみられ、品質や収量の低下を招きやす

石灰窒素は、収穫後の稲わらの上に10a当たり現物で10～20㎏程度（Ｎとして２～４㎏ /10a に相当）を散布いことが推察される。

し、土中にすき込むのが一般的である。稲わらの分解促

先人の土壌環境に学ぶ

進については、石灰窒素添加による秋混和が最も効果がわが国では、かつて「米作日本一表彰事業」が実施され、多収穫農家の技術が解析されている。当時、多収穫高いが、秋に石灰窒素を土壌の表面に散布するだけでも分解が促進される（図１：千葉ら、1980）。

水田の土壌を観察した研究者は、土壌は肥沃でありなが60

ら酸化的であることや下層に塊状の土壌構造が発達していることを明らかにしている。異常還元が生じない酸化50

状態の土壌は、根の周りに酸素が多く存在するため、活谷、1989）。
かつての酸化的な土壌環境に近づけるには、収穫後の田面排水を徹底するとともに、翌年の移植時までに、できるだけ稲わらの分解を進めることがポイントになる。そのため、春の耕起作業前には次のような水田管理が必要となる。①水田表面の稲わらを均一にする②秋起こしにより稲わらの分解を進める③明渠により表面排水を実施する、ことなどが有効である。
秋起こしによる稲わらの処理を優先するか、明渠によ稲わら分解率︵％︶

力のある根が維持されて水稲の生産性向上に結びつく（本50.1

対照

石灰窒素

43.54031.335.0302010０
秋すき込み

秋散布

図１ 石灰窒素による稲わら分解率（千葉ら：1980．のデータから作図）る表面排水を優先するかは、収穫後の気象や水田の乾き

石灰窒素由来の窒素の動態については「石灰窒素だよ具合で判断する。一般的には、秋口に雨が多い北陸や日り№149」で詳しく解説されている。それによれば、石灰窒素由来の窒素利用率は、石灰窒素単用で 13.3％に対して稲わらと石灰窒素を混用すると 21.7％に高まることや、石灰窒素由来の窒素は硫安由来の窒素に比べてロスが少なく、翌年の水稲での利用率も高まることが示されている。
土壌の酸化還元電位につ

秋に乾きにくい地帯では浅い明渠
写真５ 水稲収穫後の秋作業

2 石灰窒素だより No.158（2023.12）

秋に乾きやすい地帯では浅い（５㎝目安）
秋起こし

いては「石灰窒素だより№157」において、石灰窒素のを深め、土づくりの効果を生産者、指導者さらには消費650620

精玄米重︵㎏ ╱ ａ ︶10重要となる。
土づくりと環境問題のつながりを示す

595

600

者が共有することが望ましい。そのためには、次の点が土づくりは、作物の生産性を高めるだけではなく、今日の地球環境問題の解決にも貢献できることを示したい。

564

例えば、
「石灰窒素だより№156」にあるように、石灰窒550素の施用により水田から発生するメタンの発生量を削減できる効果は貴重な情報である。そこでは、秋浅耕が難しい土壌水分が高い水田において、稲わらの上から石灰０無施用

稲わら

稲わら＋石灰窒素

図２ 稲 わらおよび稲わら＋石灰窒素併用の連用が水稲収量におよぼす影響（1984～1992 年）（秋田県稲作指導指針：2023．のデータから作図）

秋施用により稲わらの腐熟が促進され、土壌の還元程度窒素を施用すると、翌年のメタン発生量は、慣行区に比べて17～37％削減されたことが報告されている。さらに、分解が遅い土壌有機物含量を増やすことは、大気への二酸化炭素放出量を抑制する効果がある。
見える化により効果を確認するが弱くなることが報告されている。また、秋田県農試に水稲の生産現場では、土壌の変化をできるだけ“見えおいて、1984年から1992年の９年間実施した稲わらおる化”することが重要である。写真６は、石灰窒素の秋よび稲わら＋石灰窒素の併用による連用試験の結果をみ施用により土壌の還元や表層剥離に変化をおよぼしたこ

ると、有機物無施用区の収量564㎏/10aに対して、稲わとを確認したものである。銀メッキの黒色染色をみると、

ら区595㎏/10a、稲わら＋石灰窒素併用区620㎏/10aで石灰窒素無施用区では、作土全体におよんでいたのに対あり、無施用区に対してそれぞれ５％、10％の増収効果

して、石灰窒素区では、土壌表層部に限られていたことが認められた（図２：秋田県稲作指導指針、2023）。

から、石灰窒素区では、稲わらの分解が進み硫化水素の最近、出穂期以降に極端に葉色が低下する水田も多く発生が減少したことがわかる。

みられる。稲わらの分解を進め、水稲根の活性を生育後半まで維持できるような土壌環境を実現することにより、稲体養分が維持される。稲わらの分解促進は、土壌ケイ酸の溶出を促進させることが報告されており（高橋、2007）、窒素のみならず水稲のケイ酸吸収量を増加させる効果も認められている。
このように、石灰窒素によ無施用
写真６ 石灰窒素の秋施用による土壌還元と表層剥離の抑制効果

石灰窒素（20㎏/10a）って土壌肥沃度が高まる反面、「石灰窒素だより№156」

また、石灰窒素区では、無施用区に比べて表層剥離がにおいて、玄米の粗タンパク質含有率が毎年高い水田や明らかに少ないことが観察できる。表層剥離については、地力が高い水田、追肥を省く全量基肥栽培において、食次のような発生機構が報告されている（村岡ら、1997）。

味を最優先する最近の品種を作付けする場合は、石灰窒代かきによって地表面に浮上した微細な土壌粒子が、珪素の施用について留意することが示され、現在試験が継藻類の運動によって速やかに凝集し薄膜が形成される。そ続されていることから、今後、情報を共有する必要があの後、珪藻類が急速に増殖し優占化することにより、土る。

壌粒子の凝集がさらに進むとともに、藻類の光合成作用

土づくりの定着に向けてによって生じた酸素が膜上で気泡となって浮力が生じ、膜の浮上が始まる。さらに、浮上膜内で藍藻類の増殖が始

スマート農業などの導入で効率化が進む水田農業をよまり、凝集した土壌粒子を緊縛することにより、剥離膜り発展させるには、作物生産を支える土壌について理解の強度が増加する。石灰窒素区において、表層剥離が少石灰窒素だより No.158（2023.12）

3良食味・高品質米
籾数確保

転流促進

初期生育良好籾のデンプン合成能向上

穂温上昇防止病害・風害・
高温抵抗性

水分吸収持続

根量増・根活性向上

良好な透水性ワキ（異常還元）なし

葉身の光合成能持続

ケイ酸吸収量増加

根を生かす
土づくり

葉身窒素濃度維持

適正な窒素・ケイ酸
適正な硬さの耕盤

図３ 良食味・高品質米を実現する土づくり

なかった理由としては、石灰窒素に含まれるカルシウム分保持に限定されたものではなく、適正な硬さの耕盤やシアナミドが珪藻類や藍藻類の増殖を抑制したためと推良好な透水性を確保して異常還元を生じない土壌環境を察した。

実現する機械作業も含む総合管理技術であることを忘れ土づくりは総合管理技術であるてはならない（図３）。今後は、経営評価も視野に入れな

かつての水稲の多収穫栽培では、土壌改良資材や堆きゅう肥の施用にとどまらず、耕起作業なども重要な土づくりの手段であるとされていた。本来、耕起作業は、表土と下層土を反転させる「耕起」と耕起された土壌を細かく砕く「砕土」の２工程からなる。一方、現在では、耕起、砕土ともトラクター駆動のロータリにより行うのが一般的である。しかし、過度なロータリ作業は、作土を細粒化し田面水の縦浸透を低下させやすい。また、トラクターの走行によって踏圧が繰り返されると作土直下の耕盤層が硬くなり、透水性を低下させる場合も多い。
次に、代かき作業は、土壌を泥状化することにより漏水を防止するとともに有機物の分解による窒素の無機化と土壌の還元化を促進する。窒素の無機化が促進すると水稲の生育にとっては有利になるものの土壌は還元的になりやすい。特に、ロータリ耕により腐熟が進まない稲わらを作土にすき込む栽培では、土壌還元の進行は早く、水稲にとっては悪影響をおよぼすことになる。そのため、粘土の多少など土壌の特性を踏まえて代かきの回数や深さなどを判断する必要がある。例えば、秋田県で多収穫日本一になった農家は「代かきは上層のみを泥状にし下層は粒状になるように意識して作業した」と話している。
多収穫農家は、作土の表層と下層を意識しながら耕起・代かき作業を行っていたことがわかる。
このように、土づくりは、ケイ酸や窒素などの土壌養4 石灰窒素だより No.158（2023.12）

がら、土づくりが定着しその技術が広く次世代に伝わることを期待したい。
〇引用文献
農林水産省2023．令和４年度食料・農業・農村白書．
長戸一雄・江幡守衛 1965．登熟期の高温が頴果の発育ならびに米質に及ぼす影響．日作紀，34，59-66．
田代 亨・江幡守衛 1975．腹白米に関する研究 第４報 白色不透明部の胚乳細胞の形態的特徴．日作紀，44，205-214.
本谷耕一1989.多収穫稲作の解明，p.98-100．博友社，東京．
日本石灰窒素工業会2001.石灰窒素100年 技術の歩み.
千葉満男・島津了司・武藤和夫・内藤修吉1980.水田における稲わら施用と稲作の安定化．岩手農試研報，22，81-117．
高階史章・小川賢人・平野聖也・金田吉弘・佐藤 孝・毛利友明
2014.石灰窒素秋施用による稲わら腐熟促進効果と窒素動態の解明.石
灰窒素だより，149，6-9.
齋藤 寛・今野 悟・岡田典晃・熊谷勝巳2022.石灰窒素の秋施用による「つや姫」の生育改善効果の実証と水田からのメタン発生量の削減.
石灰窒素だより，157，1-3.
秋田県農林水産部2023.稲作指導指針，p.36-37．
高橋英一2007．作物にとってケイ酸とは何か，p.34-40．農文協，東京．
塩野宏之2021.積雪寒冷地水田からの温室効果ガス（メタン）削減技術.
石灰窒素だより，156，4-7.
村岡哲郎・鴨居道明・則武晃二 1997．水田における表層剥離の発生機構．雑草研究，42，227－232.