1.2 青森県産物への放射性物質移行に関する調査研究
1.2.1 果樹における放射性炭素移行調査
Transfer of 14C from the Atmosphere to Fruit Trees
今田 省吾，多胡 靖宏, 高久 雄一, 久松 俊一
環境影響研究部

Shogo IMADA, Yasuhiro TAKO, Yuichi TAKAKU, Shun’ichi HISAMATSU
Department of Radioecology
Abstract
14Part of the C released from the nuclear fuel reprocessing plant in Rokkasho, Aomori, Japan in the formof CO 2 is incorporated into the organic compounds of crop plants by photosynthesis and causes an internalradiation dose to people who consume the crops. The purpose of this study is to establish a dynamiccompartment model describing transfer of photo-assimilated 14C into fruits and its accumulation in them foran apple tree, as a representative for fruit tree crops, using a stable carbon isotope (13C).
In FY 2018, we conducted a 13CO 2 exposure experiment using three-year old potted ‘Fuji’ apple (Malusdomestica) trees (JM. 1) (hereafter, young apple trees) to obtain data for the model construction. The young
apple trees were exposed to 13CO 2 (approximately 15 atom%) for 8 hours in an experimental chamber atdifferent fruit development stages, particularly during the latter half of the fruit growing period. The sample
trees were then cultivated in artificial climate chambers. At the time of harvesting the fruits, sampling wasdone for fruits, leaves and current-year branches. The collected samples were analyzed for 13C concentration
to get 13C retention in the plant parts. Since the C inventory of plant parts during the growing season, whichwere used in the experiment, is necessary for model construction, we measured the size of fruits, leaves, andcurrent-year branches of unexposed control sample trees at predetermined intervals. The C inventory in thesamples was nondestructively estimated by using allometric equations between the sample size and C inventory,
which was established by using destructively measured C biomass data for the trees.
The allometric equations to estimate C inventory in each plant part from the nondestructive measurements
were well established with R2 > 0.91 between estimated and observed values. The C inventory data of the plantparts during the fruit development period were estimated by using the equation and the measured size, followed
by obtaining the growth curves of C inventory as logistic regression curves. The 13C concentrations retainedin the fruits at the harvest date increased with later exposure until 120 days after flowering (DAF), followedby similar values after 120 DAF. In the leaves and current-year branches, the retained 13C concentrations
consistently showed low values after 77 DAF. The retained 13C concentration data in FY 2018 could besmoothly connected with those obtained in FY 2017 during the first half of the fruit growing period except fora few data. All those data and the logistic regression curves of C inventory will be used for model construction
in FY 2019.

1. 目的培室で栽培したリンゴ幼木 8 個体を対象に 13C 存在

大型再処理施設から排出された 14C の一部は光合

比約 15%の CO 2 へのばく露を約 8 時間行った。各時成作用によって植物に吸収され、有機物に同化され期にばく露したリンゴ幼木のうち 5 個体を収穫日にる。したがって、14C は大型再処理施設周辺で栽培さ刈り取り、各ばく露時期に固定された 13C の収穫時れる作物の可食部及び作物を飼料とする家畜を介しにおける目的部位別残存濃度を測定した。て人体に取り込まれると考えられる。本調査では、果樹の代表的作目であるリンゴを対象に、炭素安定同位体である

13C をトレーサーとして用いて、光合

3. 成果の概要
3.1 生長データの取得

成で固定された炭素の果実への移行・蓄積モデルを生長データの取得では、先ず、果実、葉及び当年構築することを到達目標とする。平成 30 年度の調査

枝の外形サイズから炭素現存量を求めるアロメトリ

における目標はモデル構築に必要なデータを取得すー式を導出した。果実については横径及び縦径、葉ることであり、具体的には以下の通りである。

については葉身長、葉幅及び葉重/葉面積比、当年枝①下記②で使用するリンゴ（ふじ）幼木の各部位のについては種類別に長さ及び基部直径から、それぞサイズと炭素現存量との関係式を導出するとともに、れ炭素現存量を推定する式を導出し、高い決定係数リンゴ幼木の各部位のサイズ経時変化データを非破（0.91 以上）を持つ式が得られた（Fig. 1）。次に、壊的に取得し、各時期・各部位の炭素現存量等を推得られたアロメトリー式を用いてリンゴ幼木の各部定する。

位の炭素現存量の経時変化を推定し、ロジスティッ②実験施設内で、リンゴ幼木の果実生育期間後期にク関数での近似により生長曲線を作成した（Fig. 2）。

ついて、果実生育段階別に 13CO 2 にばく露した個体

3.2 果実生育段階別 13CO 2 ばく露実験（後期）の収穫時における各部位での 13C 残存濃度データを得る。

Fig. 3 にばく露実験終了後から収穫日まで栽培したリンゴ幼木の収穫時における果実、葉及び当年枝の 13C 残存濃度を、平成 29 年度に得た果実生育前期

2. 方法のデータとともに示す。果実については、果実生育

2.1 生長データの取得段階の後半において、開花から約 120 日後までは、植物栽培室で栽培した 3 年生のリンゴ幼木 15 個

収穫時における果実中 13C 残存濃度が上昇した後に体について、全ての果実、葉及び当年枝の外形サイ一定となる傾向が見られた。一方、葉及び当年枝にズに関するデータを経時的に取得し、収穫時を含む

おいては、開花から 77 日後以降、収穫時における果実生育期間中に 3 度、それぞれ 5 個体を刈り取っ

13C 残存濃度は低い値で推移する傾向が見られた。て、それらの部位の外形サイズ、生重量及び乾燥重同様の果実生育段階における平成 29 年度と 30 年量を測定するとともに、炭素濃度データを取得し、度のデータは一部を除いて比較的良く一致しており、各部位の外形サイズから炭素現存量を求めるアロメ

果実生育期間の各時期にばく露した 13C の収穫時にトリー式を導出した。得られたアロメトリー式と収おける各部位での残存 13C 濃度データが揃った。今穫時に刈り取った 5 個体の各部位外形サイズの経時後、これらのデータ及び上記のロジスティック関数変化データから各部位炭素現存量の果実生育期間全による生長曲線を用いて、室内栽培したリンゴ幼木期に渡る経時変化を推定した。

についての大気から果実への 13C 移行・蓄積モデル

2.2 果実生育段階別 13CO 2 ばく露実験（後期）を構築する。

主に果実生育期間後半の各時期において、植物栽

a) Fruits

C inventory (mol C)

3y = 0.0028 x
R2 = 0.99
N = 3062b) Leaves

0.03

y = 0.030x
R2 = 0.96
N = 1291

0.020.1
1

Vegetative shoots
y = 0.0091x
R2 = 0.91
N = 3630.010000250

50075010000LAD1×LAD2×LOD (cm3)Fig. 1

0.2

0.4

0.6

00.8

5

LL×W (cm2) ×SLW (g cm–2)

101520

LB×BAD1×BAD2 (cm3)

The allometric equations between the size and C inventory of each sample of the fruits, leaves,and current-year branches of potted apple trees. LAD1 and LAD2 are lateral diameters of fruits
from perpendicular directions, and LOD is the longitudinal diameter. LL, W and SLW are thelength, width and specific leaf weight, respectively. LB is the length of current-year branches,and BAD1 and BAD2 are the basal diameters from the perpendicular directions.
*the broken lines indicate regression linesa) Fruits

12C inventory (mol C plant–1)c) Current-year branches
Bourse shoots
Spurs
y = 0.015x
y = 0.016x
R2 = 0.94
R2 = 0.95
N = 523
N = 6680.2b) Leaves5c) Current-year branches

1.5413620.5

1000501001502000050

100150200050100150200

Measurement date (days after bud break: DAB)

Fig. 2

The growth curves of C inventory for the fruits, leaves, and current-year branches of apple trees
obtained from allometric equations between sample size and C inventory.
*The data enclosed by the broken lines indicate C biomass obtained by the destructive
measurement at the harvest date. Solid lines indicate the growth curves obtained by the logistic
regression models.
a) Fruits

13C/(13C + 12C)

0.012b) Leaves

0.0135
0.013

0.013

0.01150.01250.0125

0.012

0.012

0.011

0.01150.0115

0.011

0.011

FY2018FY20170.01050.0105060120180c) Current-year branches

0.01350.0105060120180060

120180Exposure date （days after flowering：DAF）

Fig. 3

13The C concentration in the fruits, leaves, and current-year branches at the harvest date (n = 5,mean ± S.D.). The data obtained in FY 2017 were shown together with those in FY 2018.