ISSN 1347-3948

フィールドサイエンス
Journal of Field Science
No．
２ ２
０
０
２

あいさつ
表紙裏 刊行によせて／宮田清蔵
招待総説
１ 酸性雨とフィールドサイエンス（Ⅱ）湿性沈着の現状と科学としての発展／原

宏

原著論文
１
３ 細倉鉱山・製錬所から排出されたタリウムとその関連有害金属による河川底質と土壌の汚染（英文）／浅見輝男，佐伯聡，永井千鶴，野上尚子，高橋昌幸，西川博考，久保田正亜

研究資料
２３ FM 多摩丘陵における気象観測法間の相互検定（英文）／佐々木建一，鈴木一成，冨沢実，内川武，土器屋由紀子，小倉紀雄

３
１ 東京農工大学フィールドミュージアムにおける底生水生昆虫の生息状況（２００２）／
石井隆寛，桑原繁，桑原誠，内田武次，熊倉充

３７ フリーストール乳牛舎における搾乳牛の蹄の成長について／解

岡陽子，伊藤正浩，神田修平

説４
３ 中国における畜産からの温室効果ガスの放出と対応策／板橋久雄

東京農工大学農学部附属広域都市圏
フィールドサイエンス教育研究センター
平成１
４年１
０月

あいさつ

刊行によせて東京農工大学学長

宮

田

清

蔵

東京農工大学農学部には附属施設として農場，演習林，波丘地利用実験実習施設が設置されておりました。これを再編統合し，新たにフィールドサイエンスに関する総合的な教育研究を目的として，平成１２年４月に広域都市圏フィールドサイエンス教育研究センター（略称 FS センター）が設置されました。この施設
は自然林，二次林，農地，都市緑地などの多様なフィールドを有機的に結び付け，環境科学，生物生産科学，
森林科学，生態学，獣医学など広い視野と手法の融合によって食料・資源問題の解決，資源循環型社会の構築を図るための教育研究を行っています。
その中で代表的なものに，大学・地域（府中市）
・企業による共同プロジェクト「生ゴミの家畜飼料化・堆肥発酵熱利用による物質循環システム研究」が開始されています。この研究は，分別収集された生ゴミを高温下で好気性菌を利用して短時間で粉末状の飼料や堆肥を製造する装置の開発，及び地域まで含めた循環システムに関する研究であります。家畜排泄物の発酵堆肥化で発生するアンモニア・メタンなどのガス類を
本学工学部で開発されたアルマイト触媒で燃焼させて装置の熱源とすると共に，再度余熱を用いて牛舎内や授乳室の冷房として利用することも可能な画期的システムであります。
また他の分野でも，教育・研究が意欲的に行われています。この度は，その成果の一部をフィールドサイ
エンス誌の場を用いて発表すると共に外部からの執筆もお願いして誌面を充実しております。どうぞ末永くご支援をお願い申し上げます。

フィールドサイエンス（J. Field Science）２
：
１―１
２，２
０
０
２

1

招待総説

酸性雨とフィールドサイエンス（Ⅱ）――湿性沈着の現状と科学としての発展――＊１
原

５．日本の降水化学の現状
５．
１ はじめに

宏＊２
図６に示す３５調査地点の１９９５～１９９７年度のデータを選んだ。
降水試料は降水時開放型の捕集装置（wet-only

ここまで酸性雨について基礎的な説明をしてきた

collector）で捕集された。試料の捕集単位期間は４が，日本の湿性沈着はどんな状況にあるのだろう

種類あり，日，週，半月，月のそれぞれを単位とすか。環境庁（現環境省）によるモニタリングデータ

る。ここではすべて月単位の値に換算してから解析を使って，湿性沈着，降水化学を考察する。

に用いた。

環境省は１
９
８
３年度より全国規模の「酸性雨対策調

降水試料は捕集後，回収され，化学分析するまで査」を行っているが，湿性沈着，降水化学のモニタ

実験室の冷蔵庫に保存された。化学分析は主要なイ

リングネットワークを展開している。このネット

オンと電気伝導率について行われた。H＋を pH とワークは全国７つの都道府県のそれぞれに２つの測して測定し，イオンクロマトグラフなどにより，定地点を置き，１４測定地点体制で５年間の第一次調

SO４２－ ，NO３－ ，Cl－ ，NH４＋ ，Ca２＋ ，K+ ，Mg２＋ ，Na＋査が始まった。その後，測定地点の数や配置の見直のイオンが定量された。イオンの測定精度は５．
３．
１し，試 料 捕 集 装 置 の 変 更，イ オ ン ク ロ マ ト グ ラ

で述べるイオンバランスによるチェックで評価されフィーなど新しい分析技術の導入，データの精度やた。H＋などの６種の陽イオンによる正電荷と SO４２－

整理法の高度化など，行政ニーズや科学的進歩などなどの３種の陰イオンによる負電荷のそれぞれの量を考慮しながらデータを蓄積してきた。第４次調査がある基準内で一致するかが確認される。問題があの後は，恒久的なモニタリングとして一段と高く位れば再分析を含め，分析精度を確保するための検討置づけられ，国際的なネットワークの一環としてもがなされた。

重要な役割を果たしている。
ここではモニタリングデータのうち公表されていこれらのデータは環境庁に集められ降水化学，大気化学などの専門家からなる検討会で検討，確定さる最新のデータである第３次調査の結果を対象とす

れ，公表された。

る。このなかで測定地点が多い１９９５～１
９９７年度を選

５．
３ 結果と考察び，さらにその中から３５の測定地点のデータを選ん

５．
３．
１ 分析データの質の評価だ。さらに各測定地点に対し，降水量加重平均濃度

降水化学のデータ，つまりイオンなど，種々の物と年平均沈着量を算出し基本量とした。これらの平質の濃度が得られたとき，そのデータの分析精度を

均値をイオン組成，濃度，沈着量などの観点から考評価する必要がある。最も基本的な評価方法はイオ

察し，イオン濃度や窒素の沈着量など日本全体，おンバランスチェックといわれるもので，電気的中性

よび各測定地点の特色を探った。

の原理に基づく。降水試料は電気的に中性であるの

５．
２ 測定方法とデータで，測定された陽イオンによる正の電荷の和が，同環境省の酸性雨対策調査のデータを吟味して使用

じく陰イオンによる負の電荷の和に等しいことが要するデータを選び出した。公表されているデータの請される。

うち最新の調査である第３次調査を対象とし，測定

これは，測定したイオンで電気的中性の説明がつ地点の数と地域代表性，データの測定期間に対するくという仮定に立つ。地域によっては炭酸水素イオ

完全度など，総合的な精度を吟味した。ここでは，ン，フッ化物イオン，ギ酸，酢酸などの有機酸イオ＊１＊２Received May ３
１，２００２；Accepted July ８，２００２．Ⅰは前号に発表。
国立保健医療科学院 〒１０８―８６３８東京都港区白金台４―６―１

フィールドサイエンス

2２号

図６．環境庁の第３次調査の地点のうち，今回の解析の対象とした測定地点

ンの寄与も考えられ，十分な精度で分析がされてい（９０），（９１）で算出する。ここでかっこ，[ ]，はても，電気的中性が満足されないように見えたり，

その中の物質の当量濃度を表すものとする。

未測定の陽イオン，陰イオンが存在しこれらのイオ
ン同士で電気的な中性が満たされている可能性も否

陽 イ オ ン 和（C）＝ [H＋] ＋ [NH４＋] ＋ [Ca２＋] ＋ [K+]＋ [Mg２＋] ＋ [Na＋]（９０）

定できない。しかし，これまでの降水化学の経験か

陰イオン和（A）＝ [NO ] ＋ [SOら，少なくとも日本の降水では測定対象となっていこの９種のイオンで説明がつかない場合，寄与しる９種のイオンでイオンバランスが説明できるのていると思われるイオンを挙げておく：pH６程度

で，精度評価の標準的な方法であることも確かであ以上であれば大気中の二酸化炭素の溶解で生成するる。WMO（World Meteorological Organization，

炭酸水素イオン（HCO３－），炭酸イオン（CO３２－），石世界気象機関）や欧米の大規模なネットワークでも炭燃焼によるフッ化物イオン（F－）あるいは臭化物

このイオンバランスの考え方に基づく精度評価が基イオン（Br－），熱帯などで重要な有機酸イオン，ぎ

本のひとつになっている。

酸イオン（HCOO－），酢酸イオ ン（CH３COO－），蓚

イオンバランスの評価方法を具体的に述べる。電

－
３

２－
４

] ＋ [Cl ] （９１）－

酸イオン（－OOC‐COO－）などである。

荷の濃度と直接関連する濃度は当量イオン濃度であ

イオンバランスによる評価は個々の降水試料につるので，濃度の単位が質量濃度（ μ g ml など），

いて行われたが，ここでは全国３５地点の３年間の平モル濃度（mol dm など）で報告されている場合

均濃度に対してイオンバランスを評価しておく。

－１－３は，イ オ ン の 濃 度 を 当 量 イ オ ン 濃 度（ μ eq L な

一般に低濃度の試料は測定が困難であるので，イど）に換算する。つぎに，分析対象となる陽イオン

オン測定の精度はその濃度に依存する。また高濃度と 陰 イ オ ン の 濃 度 の 和，そ れ ぞ れ C と A，を 式であっても測定に適した濃度範囲に入れるため希釈－１酸性雨とフィールドサイエンス（原）3などの操作を行えば誤差の要因が入ってくる。そこを各地点の期間平均組成に対して厳密に適用する

で各濃度の組に対して式（９２）で定義する量，R１をと，以下の３地点がこの基準を満たさないことにな

算出し陰陽全体のイオン濃度和を考慮して R１を評る：丹沢０．
０８１ 京都八幡０．
０８２ 小笠原 －０．
０８１。

価する。

しかし，範囲から大きくは外れていないと解釈でき（９２）

るので，ここではそれを注意して結果を解釈するも現在，日本で標準的に使用されている評価基準のとして，
３５測定地点のデータを対象に考察を進める。

R１ ＝（C－A）/（C＋A）

は，東アジア酸性雨ネットワークのマニュアルの基
準である：

５．
３．
２ 降水化学データの概要
イオン組成（C＋A）＜５０ μ eq L ：R１０．
０±０．
３

（９３）

全国的な状況を見る基本として今回の測定地点の

（C＋A）
５
０～１０
０ μ eq L ：R１０．
０±０．
１
５

（９４）

平均濃度を算出する。平均濃度は算術平均，対数平（C＋A）＞１００ μ eq L ：R１０．
０±０．
０
８

（９
５）

均などいくつかの種類があるが，降水化学の観点か

これはイオンの濃度が低いほどその分析精度は低ら基本となる平均値は降水量加重平均濃度（vol-い可能性を考慮し，濃度範囲により異なる基準を設

ume-weighted mean concentration, Cvwm）で あ り，

け た も の で あ る。た だ，５０ μ eq L と１００ μ eq L

式（９６）で定義される。

－１

－１

－１

－１

－１

で基準が不連続的に変わるので，実情を考慮して滑Cvwm ＝ Σ CiPi / Σ Pi

らかな基準に設定しなおす必要も認められる。

（Ci，Pi：降水試料 i に対する濃度と降水量）（９
６）

今回使用した３５地点の期間平均濃度に対する R１

これは対象とする期間に捕集した全ての降水試料と（C＋A）の関係を図７に示す。いま，この基準の，全部を大きな容器に入れて一つの試料とし化学的な変化は起こらないと仮定した濃度である。
こうして算出した１９９５～１９９７年度，３か年について，全地点の濃度をさらに加重平均した日本全体の平均濃度および沈着量を表１にまとめる。また個々の地点に対する平均イオン濃度は表２に示す。以下，降水化学を概観するため表１にまとめた濃度
データを用いていくつかの考察を行なってみよう。
降水化学のデータは，まず各イオン種の濃度を図８のように陽イオンと陰イオンに分けて並べた棒グ
ラフにし，全体の様子を把握するのが便利である。

図７．R１によるイオンバランスの評価{/（C＋A）}
R１ ＝（C－A）

この図を，酸－塩基など化学の基本を念頭において考察すると，化学的過程を記述することができる。

表１．全地点に対する降水量加重平均濃度と年間沈着量および関連する統計パラメーター

表２．各測定地点の降水量加重イオン濃度4
フィールドサイエンス２号

酸性雨とフィールドサイエンス（原）5

図８．１９９５～１９９７年度，３５測定地点の平均イオン組成（ss-，nss-はそれぞれ海洋性（seasalt），非海洋性（non-seasalt）のイオンを示す）

以下，図８について順を追って説明する。

以外の寄与と区別する必要がでてくる。この方法はまず，陽イオン濃度の和と陰イオン濃度の和からいくつかあるが，モニタリングにおいては Na＋をす

全体の濃度レベルがわかる。濃度とは降水，単位体

べて海塩由来であると仮定し，Na＋，SO４２－，Ca２＋積あたりに含まれる物質量である。物質量は大気中との割合は海水飛沫の発生から湿性沈着するまでののガスやエアロゾルとして存在している物質の濃度

間，一定と仮定する。海水のイオン濃度比はよく知と，それらが降水への取りこまれる過程に依存すられているので，非海塩由来の部分（Non-seasalt

る。そして降水の量は雨の種類や降り方など気象学

Fraction）を式（９７），（９８）で見積もることができ的な過程で決まってくる。つまりガスやエアロゾルる。ここで（[SO４２－] / [Na＋]）ss，（[Ca２＋] / [ Na＋]）ssとの濃度と違って，降水中のイオン濃度は大気汚染の「ss（seasalt）」の付いた項は当該イオンの海水で程度と必ずしも対応しているわけではない。

の濃度比で，当量基準で値はそれぞれ０．
１
２
０
６，
０．
０
４
３
２

つぎに陽イオンと陰イオン，それぞれの和がバラである。

ンスしていることがわかる。これはこれら９種のイ[nss- SO４２－] ＝ [SO４２－] －（[SO４２－]/[Na＋]）ss × [Na＋]オンで降水化学の議論が可能であることと，分析精＝ [SO４２－] －０．
１２０６[Na＋]

度が十分に高いことを示唆する。
図８の平均組成に対する pH は pH４．
７６であり，第２次調査の平均組成に対する pH４．
８と比べるとほとんど同じである。

２＋

２＋

＋

＝ [Ca２＋] －０．
０４３２[Na＋]

＋

（９
８）

各測定地点について Na と Cl ，それぞれの濃度＋－の散布図を見ると海水比の周辺に点が散らばっていさらに，海塩からの成分の寄与と非海塩性の成分のそれが見て取れる。棒グラフの右側に置いた Na（９７）[nss- Ca ] ＝ [Ca ] －（[Ca ]/[ Na ]）ss × [Na ]２＋＋る（図９）。それよりも気になるのは，飛びぬけて濃度が高い点が一つあることである。

と Cl ，そして Mg が陽イオンと陰イオン，それ

これは隠岐のデータであるが，海水飛沫が直接，ぞれの組成の半分を占めている。これらのイオンは捕集装置に入った可能性がある。海水飛沫が入ると海水の主成分である。海水の飛沫が大気中に放出さ降水試料が汚染されることになるので Na＋など海塩

れ，その水が蒸発して海塩粒子となり，雲の核に

由 来 の イ オ ン の 濃 度 が 飛 躍 的 に 増 加 す る。式なったり落下する降水滴に取りこまれたものであ（９７），（９８）からわかるように Na＋の濃度の測定誤る。日本の国土は列島を成しており，観測地点は島差 が nss-SO４２－濃 度 の 精 度 に 直 接 影 響 し て く る の嶼や岬など海に近い地点が多いので，海塩の寄与がで，nss-SO４２－の濃度の精度が低くなる。これらの大きいことが理解される。

データは Na＋と Cl－の濃度比が海水のそれと比べど－２＋

海水にも SO４２－や Ca２＋が含まれており，降水は海

うなっているか，陽イオン全体に占める Na＋濃度の塩粒子を取り込むのでこれらのイオンの寄与を海塩割合，Na＋濃度の測定誤差を予測したとき nss-SO４２－

フィールドサイエンス

6２号

これは，それぞれの前駆体である SO２，NOX のガス濃度でみるとモル基準で同等の寄与があるということになる。
NH４＋と nss-Ca２＋
上に述べた考察から nss-Ca２＋は最初にあった硫酸や硝酸の一部を中和した塩基性物質に由来するイオンであると考えられる（式（６９），（７０），（７１））。nssCa２＋は塩基性のカルシウム化合物に由来すると考えられるが，この化合物の化学形が問題である。欧州では石炭燃焼にともなう酸化カルシウム（CaO）や土壌から炭酸カルシウム（CaCO３）であると考えられている。
日本の場合，黄砂など中国の黄土高原からの土壌粒子の影響があるとして，炭酸カルシウムであると扱われることが多い。状況を判断すると炭酸カルシ

図９．各測定地点の Na＋と Cl－の濃度の関係のイオンを示す）

ウムを含む，塩基性のカルシウム塩であることは確かであると思われる。しかし，道路粉塵に由来するの濃度の値がどう変化するのかなど，複数の観点か

カルシウム化合物や，アジア大陸の土壌からの硫酸ら吟味してから，値の意義の解釈をすべきである。

カルシウム（CaSO４）の寄与の可能性も否定できない。この硫酸カルシウムは水溶液中で解離するとカNO と nss-SO
－
３

２－
４

非海塩性硫酸イオンや硝酸イオンは基本的に硫酸

ルシウムイオンと硫酸イオンを生成するが，これはや硝酸に由来するものである。ここでこれらのイオ

中性であり pH への寄与はなく，nss-SO４２－の意義を

ンの関わる降水化学の過程を次のように考える。ま考えるとこの部分を過大評価することにつながる。

ず雲水滴が生成しそこに硫酸や硝酸が溶解したり，三種の陽イオンと二種の陰イオンのバランス

液相反応によって硫酸が生成する。こうして水滴が水溶液の pH，つまり水素イオン濃度は酸と塩基酸性になる。また，これらの硫酸や硝酸は水の中でのバランスで決定されるから，４．
５節で導入した式

水素イオンとこれらのイオンに解離する（４．
４節，（８２）の関係が成り立つ。ここでも，酸は硫酸と硝

式（６
５）
（６
，
６）
）
。ここに塩基性の物質が溶解し，酸酸，塩基はアンモニアと炭酸カルシウムであるとすと塩基の反応により酸の一部が中和される。塩基性

ると式（８３）が成立する。これらの酸，塩基はイオの物質として大気中のガスであるアンモニアの場

ンに解離するので，右辺の濃度は対応するイオンの合，水に溶解し NH と OH に解離する。この OH濃度に等しいとしてよいから，観測される量を用いが H と反応して水を生成し，水素イオンが減少す

ると式（８４）になる。

＋
４

－

－

＋

る。つまり酸と塩基の中和反応が起こり水素イオン

観測データにおいて式（８４）の関係が成立していの濃度は低くなる（４．
４節，式（６
７）
（６８）
，
）。ここ

るかどうかを確かめる必要がある。H＋は pH とし

で大切なことは SO４２－や NO３－は中和反応に関わらて測定されることなどこれらのイオンの分析精度をないので，硫酸や硝酸として最初に存在した量が硫考慮すると式（８４）を書きなおし，３種の陽イオン

酸イオン，硝酸イオンとしてそのままの量が保存さと２種の陰イオンのそれぞれの和が等しいとした，れることである。実際の過程はこれらと前後関係が式（８５）で比較する。

異なるが，酸と塩基の関係のポイントを抑えるためには以上の記述で十分である。

[H＋] ＋ [NH４＋] ＋ [nss-Ca２＋] ＝ [nss-SO４２－] ＋ [NO３－]（８
５）

さて実際の平均組成（図８）において，nss-SO

２－４

各測定地点のデータについて両辺の量，３種の陽の濃度はそれぞれ２９．
１ μ eq L ，１４．
９ μ eq

イオン和と２種の陰イオン和を算出してプロットすである。これから最初にあった硫酸や硝酸の濃ると，１：１の直線を中心にしてばらついており

度も２９．
１μ eq L ，１４．
９ μ eq L と解釈され，当量（図１０），こ の 比 は０．
９９±０．
１２，範 囲０．
７９－１．
３０

基準で２：１，モル基準だと１：１と理解される。

であった。これから日本の降水において，硫酸と硝

や NO

－
３

L

－１

－１

－１

－１

酸性雨とフィールドサイエンス（原）7酸という酸と，アンモニアと炭酸カルシウムなどの点は沿岸地域と内陸地域の両方にあるので（図６）

塩基性カルシウム化合物という塩基のどちらが，ど変動係数が大きいと思われる。また，nss-SO４２－，

れだけ多いかで降水の pH が決まるといえよう。しNO３－，He， Σ N は海塩起源のイオンに比べると濃かし，nss-Ca２＋がどんなカルシウム化合物に由来す

度，沈着量とも一様であると解釈される。

るのかは不明である。このカルシウム化合物を決定

また，モニタリングは長期にわたるものであるから，測定地点を変更しなくてはならないこともあ

することは残された大きな課題である。
日本におけるイオンの濃度と沈着量の概要

る。このようなデータに対してはパーセンタイル値

各測定地点の沈着量と濃度の期間平均値の概要をで比較するのが適当である。５０％値はメジアン値でつかむため，濃度，沈着量のそれぞれと，それらのあるので，期間平均値と比べてみると，変動係数の変動係数，また，全３５地点の値の１
０％，５０％，９０％

小さいものについてはほぼ一致している（表１）。

に対するパーセンタイル値を算出した（表１）。

５．
３．
３ イオンの濃度とその指標

濃度，沈着量ともイオン種などにより変動係数のnss-SO４２－と NO３－

大きさが異なる。そこで変動係数の大きさからイオ

nss-SO４２－と NO３－の濃度の関係を見るため散布図

ン種を分けてみたい。さらに，窒素元素の沈着といを作成してみると，各地点とも nss-SO４２－の濃度の＋４う観点から，NO と NH の濃度や沈着量の合計，

ほうが NO３－のそれよりも高い（図１１）。NO３－と nss-

（NO３－＋ NH４＋）＝Σ N も 評 価 す る。ま た，NH４＋はSO４２－との濃度比をとると平均 ０．
５２，範囲は ０．
２１土壌の中では硝酸に変換するので，土壌にとっての（小笠原）～ ０．
９８（丹沢）であった。これから全国

実際の水素イオンの量である，（H ＋２NH ）＝He

的に硫酸の方が降水の酸性化への寄与が大きいと判に（He : Effective Hydrogen Ions）ついても検討し

断される。

－
３

＋

＋
４

たい。これらの量は ５．
３．
３ で詳しく説明し，定義する。

NH４＋と nss-Ca２＋濃度の変動係数が１以上のイオン種など は K+,

同 様 の 検 討 を nss-Ca２＋と NH４＋に つ い て も お こ

Na＋，Cl－，Mg２＋，０．
３０以 下 の そ れ は NO３－，Σ N,

な っ て み る と，平 均 ０．
５３，範 囲 は ０．
２１（筑 後 小SO，他はその中間であった。沈郡）～ １．
３５（潮岬）であり，塩基性のカルシウム塩

着量についても類似の傾向があり，K ，Na ， Cl ，よりもアンモニアのほうが塩基として酸の中和に大Mg の変動係数は NH ，nss-SO

きく寄与していることがわかる（図１２）。

２－
４，He，nss-SO

２－
４

+

２＋

＋
４

２－
４

＋

－

，NO ，He，Σ
－３

N，降水量のそれが０．
４０以下，他のイオン種などは
これらの間に入った。

pH と pAi
一般的な関心を集めている pH の値は降水化学の

Na ，Cl ，Mg は海塩に起源をもつイオンであ

基本的な量ではあるが，その解釈には pH の十分なるから，海の影響の大きい測定地点とそうでない測理解が必要である。観測される pH は，酸と塩基の定地点があることを意味している。たしかに測定地

バランスの結果であることを頭に置くと降水化学の

図１０．H＋，NH４＋と nss-Ca２＋の 当 量 濃 度 和 と
nss-SO４２－と NO３－の当量濃度和の関係

図１１．nss-SO４２－と NO３－の濃度の関係

＋

－

２＋

フィールドサイエンス

8２号

特徴を際立たせることができる。具体的な方法がい（図１３）。pH は pH４．
４８（越前岬）～５．
７４（宇部）でくつか提案されている。

あり，その範囲は１．
２６pH 単位である。一方，pAi

酸―塩基の中和反応に関与する化学種は，酸は硫

は最低値と最高値はそれぞれ，４．
２４（新潟），４．
５６

酸と硝酸が主要なものであることは定説になってい（丹沢）であり範囲は０．
３２と，pH の範囲の１／４でる。しかし，塩基のほうは，ガス状のアンモニアのあった。

寄与は理解されるが，塩基性カルシウム塩の化合物[H＋]/（[NO３－] ＋ [nss-SO４２－]）あるいは H＋/Ai

形態が何であるかの証明はされていない。化学分析

降水中の酸と塩基の中和反応の議論を進めると，の精度を考えると，酸に関する化学種 SO－
３

化学的記述がさらに豊かになる。NO３－，nss-SO４２－の方がイオンクロマトグラフの導入により高い精度の濃度の和が最初あった酸の量であれば，H＋は中で測定されている。

和の 後 に 残 っ た 酸 の 量 で あ る。し た が っ て[H＋]/

２－
４

，NO

酸と塩基のバランスの結果である水素イオンも測（[NO３－] ＋ [nss-SO４２－]）比（あ る い は「H＋/Ai」と定されるが，実際に観測にかかるのは濃度の逆数のよぶことにする）は最初にあった酸のうち中和され対数をとった pH である。pH 測定の誤差を考えるずに残っている割合を示す重要な指標である。図８と，pH を水素イオン濃度に変換して，SOの場合，この H＋/Ai は０．
４０で，酸の６０％が中和さ

２－４の濃度と比べるよりも，SO

２－
４

，NO

－
３

，NO の濃度和を対－３数にとって比較する方が，これらの持っている精度を最大限に活用することができる。

れてしまったことになる。
各測定地点の H＋/Ai の値を見てみると，０．
０３（宇
部）～０．
７９（倉橋島）であり，それぞれの pH と pAi

以上の考え方に立って，４．
４ 節および ４．
５ 節で

は５．
７４と４．
２５，４．
５２と４．
４１であった（図１４）。塩述べたように，著者は降水化学を pH と - log（[nss-基による中和が起る前の pH はある狭い範囲にあっSO] ＋ [NO ]）（この量を pAi と定義）の二つのたと思われるが，塩基による中和の程度が測定地点量で考察することを提唱している。（[NO ] ＋ [nss-により異なっていたため，中和後の pH はもっと広SO]）は中和反応の前にあった酸の濃度に対応すい範囲の値になったと解釈することができる。

る 量 を 入 力 酸 性 度（input acidiy）と よ び Ai と 書

アンモニアの硝化を考慮した指標，pHe

く。pH の定 義 pH ＝ - log [H ] に 対 応 さ せ て Ai の沈着したアンモニウムイオンは土壌中で微生物に

２－
４

－
３

－
３

２－
４

＋

対数の逆数 - log（[nss-SO] ＋ [NO ]）＝ pAi を考えより硝酸に変換される（硝化）。１個のアンモニウ

ると pAi はもともとあった酸の濃度を pH で表した

ムイオンから２個の水素イオンが生じるので，土壌ものに相当する。

にとっては水素イオン濃度が（[H＋] ＋２[NH４＋]）で

２－
４

－
３

表１からこの値を計算すると pAi ＝４．
３６でありある雨が降ったのと同等になる（式（８８））。これをpH４．
７６より０．
４pH 単位だけ低いことになる。こ土壌に対する実質的な pH として表し - log（[H＋] ＋の比較を地点別に行うと全体の様子が見えてくる

２[NH４＋]）を，pH に“effective”の e を添えて，pHe

図１２．NH４＋と nss-Ca２＋の濃度の関係

図１３．pAi と pH の関係

酸性雨とフィールドサイエンス（原）図１４．H＋/Ai と pH の関係

9

図１５．pHe と pH の関係とした（式（８９））
。

（表２）。NH４＋と nss-Ca２＋の沈着量の最大値はいず

各 測 定 地 点 の pHe と pH を 見 て み る と pHe は

れ も 宇 部 で 観 測 さ れ，NH４＋：５４．
８meq m－２ y－１，

４．
１
５～４．
６
３の範囲にあり，pH よりも狭い範囲に出

nss-Ca２＋：３１．
９meq m－２ y－１であった。これに立山，現している（図１５）。また pAi と比べると pHe の方

輪島と 続 く。NH４＋だ け を 見 る と 筑 後 小 郡 の１７．
２が低い，影響を考えるとき pHe などの指標を用い

meq m－２ y－１，nss-Ca２＋では市原の２４．
５meq m－２ y－１て（[H＋]＋２[NH４＋]）についても検討が必要と思われる。

も注目される。また，これらのイオンでも野幌で最小 値 が 記 録 さ れ NH４＋：１２．
５meq m－２ y－１，nss-

５．
３．
４ 沈着量

Ca２＋：４．
８meq m－２ y－１であった。これは綾里の値，

主要イオンの沈着量
沈着量は単位時間，単位面積あたりに沈着する物

NH４＋ ：１２．
５ meq m－２ y－１，nss-Ca２＋ ：３．
８ meq m－２質量と定義され，濃度と降水量の積で算出される。

y－１とほとんど同じ値であった。南鳥島では NH４＋の測定期間における各測定地点でのイオン沈着量を年

沈着量は野幌よりさらに小さく，２．
５meq m－２ y－１

間沈着量として表３に示す。

であったが nss-Ca２＋のそれは６．
８meq m－２ y－１と倉

ここでは主要イオンや Σ N などの指標の沈着量について考察する。

橋島のレベルであった。
（H＋＋２NH４＋）の沈着量
５．
３．
３

nss-SO４２－と NO３－

で述べたように，土壌中でのアンモニの沈着量が大きいところは NO の沈着

アの硝化を考慮した（H＋＋２NH４＋）の沈着量は生量も大きく，nss-SO４２－と NO３－とも輪島で沈着量が態系への負荷量の指標となるが，その沈着量の分布最大であった（それぞれ７７．
３，４０．
３meq mについて見てみたい。簡単のためこの実効的な水素

nss-SO

２－
４

－
３

－２

y ）
－１

（表２）
。これに立山，京都弥栄，新津，越前岬の測定地点での値が続く。nss-SO

イオンの沈着量を He と書くことする。

と NO の沈着量

全体的に H＋の沈着量が大きい地点は He のそれの最小値はいずれも野幌で観測され，nss-SO４２－：

も大きい傾向にある。立山，輪島，京都弥栄，越前

２０．
８meq m y ，NO ：８．
３meqm y であった。

岬，屋久島，新津では H＋も He も大 き か っ た。筑これを気象庁による南鳥島での測定値（nss-SO４２－；

後小郡では H＋は大きくはないが He では３番目に９．
３meq m－２ y－１，NO３－：２．
７meq m－２ y－１）と 比 べ大きかった。また，H＋の沈着量が小さいところでると，野幌での沈着量は南鳥島の２～３倍程度であも，宇部，大牟田のように He の沈着量は新津に次り，輪島の１/５～１/４程度であった。

ぐレベルにあった。これから He として硝化を考慮

２－
４

－２

－１

－
３

－
３

－２

－１

した酸の沈着量も見ていく必要が認められる。

NH と nss-Ca＋
４２＋

これらのイオンの場合も，NH の沈着量が大き＋４

いところは nss-Ca２＋のそれも大きい傾向が見られた

Σ N の沈着量と NH４＋/ Σ N 比
大気から地表への物質の沈着は生態系への物質負表３．各測定地点の年間イオン沈着量

10フィールドサイエンス２号

酸性雨とフィールドサイエンス（原）11荷であるが，窒素という元素の負荷として NH４＋と右される。しかし，年間値などある程度，長期間の－３

NO をあ わ せ た 窒 素 の 量，Σ N（＝ NH ＋ NO ）

平均値について降水量がどのように関わっているの－
３に対する沈着量も重要である。Σ N は NH ，NO

かは明らかではない。この関係の理解を一歩進めるの沈着量と相関があるが，NH とのほうが高い相ため，濃度に対する沈着量の関係を主要なイオンに関を示す。Σ N は立山で最大値，８９．
３meq m

ついて考察した。

－
３

＋
４

＋
４

＋
４

－２

y

－１

をとり，輪島，宇部，京都弥栄などと続く（表２）。

これまで扱ってきた，全３５測定地点での沈着量とΣ N に対して NH と NO のどちらの寄与が大きい

濃度の平均値を，それぞれの単純平均値で除し，各かを見るため，NH / Σ N 比を取ると平均値は０．
５５

測定点の沈着量と濃度を規格化する。この沈着量を±０．
０８であり，全体的に Σ N に対して NH の寄与濃度に対してプロットすると各点と原点（０，０）の方が大きかった。

を結んだ直線の傾きは降水量に対応することになる。

＋
４

－
３

＋
４

＋
４

５．
３．
５ 沈着量と濃度の関係

まず nss-SO４２－の場合を図１６に示す。点（１，１）

降水化学において沈着量（D）は直接観測されるを境にして，これより上の空間は沈着量が平均より量ではなく，濃度（C）とそれに対応する降水量大きいことに対応し，さらにその右半分は濃度が高（RF）の積として算出される量（D = C×RF）でいので沈着量が大きく，左半分は降水量が大きいのある。実際の測定でも降水化学のための分析試料はで沈着量が大きいことに相当する。点（１，１）よ

降水があるときだけ容器のふたが開く降水時開放型

り下の空間も同様に濃度が低いから沈着量が小さいの捕集装置で捕集され，降水量は気象官署で用いらところと，降水量が小さいため沈着量が低いとことれる標準雨量計で測定するのが一般的な観測方法でに分けることができる。

ある。

もちろんこれはあまりにも単純な解釈であり沈着

これまで，沈着量が大きいのは降水量が大きいた

量と濃度の共分散など統計的な因子を詳しく考察すめと理解されてきた。確かに日本海側の沈着量は降る必要がある。ここでは予備的な解釈を提出する。

水量と直線的な対応関係があり，高い相関関係が認

nss-SO４２－の沈着量の大きい６地点を順にならべ

められている。

ると，輪島，立山，京都弥栄，屋久島，新津，新潟

一方，イオン種の間の相関関係を見ると，沈着量の順になる。これを図１６の空間で見ると，新潟，宇で見る方が濃度に比べて高い相関関係にあることが部は濃度が高いため沈着量が大きく（濃度型，C 型

多いように思われる。これは降水量ないし降水現象とする），立山，屋久島では降水量が大きいため沈が濃度になんらかの影響を与えていることを示唆す

着量が大きい（降水量型，R 型とする）と解釈できるが，気象学の観点から降水の生成過程を考えるとる。そのほかの輪島，京都弥栄，新津はその中間のあたりまえのことであろう。つまり，個々の降水にタイプ（CR 型）と分類することができよう。

対する濃度はそのときの降水の物理過程に大きく左NO３－についても同様に調べてみると，立山は R

図１６．規格化した沈着量と濃度の関係：nss-SO４２－

図１７．規格化した沈着量と濃度の関係：NO３－

フィールドサイエンス

12２号

型，輪島，越前岬，京都弥栄，新津は CR 型と分類

タを対象にした長期的な時間変動の考察が必要であ＋
４

でき，C 型は認められなかった（図１７）。また，NHる。しかし，一方では空間的な考察やイオン相互のでは立山は R 型，宇部が C 型，筑後小郡，大牟田，関係など，大気化学のメカニズムを明らかにするた輪島，京都弥栄が CR 型と分類できるだろう。nss-

めの解析や，地上生態系への物質の沈着として関連

Ca では立山，輪島が R 型，市原，川崎が C 型，

する量を整理することも大きな課題である。

２＋

最大の沈着量がみられた宇部は CR 型であった。

データの解析は，大気化学，統計学，分析化学なこれまで示したように沈着量を主に支配するのはどの考察から何らかの結論を引き出すことである。

降水量か，濃度かは測定点によって異なる。湿性沈ここで大切なことは，その結論の表現はデータの精着する物質の影響の観点からみると，当該地点は先度と一致すべきことである。pH の低下で例をあげにのべた R 型，C 型，CR 型のいずれであるかを把よ う。「pH は０．
００７４±０．
０００６pH unit y－１」と い う

握しておくことは大切なポイントであろう。

表現から「pH は横ばいではなく，どうも低下してこの沈着量と濃度の関係は沈着量を決めるメカニいる傾向がありそうだ」という表現まで広い幅があ

ズムと関わっているので，大気化学的，統計学的なる。このなかからデータの精度にあった適切な表現検討を進めねばならない。

を選び出さねばならない。これが精度保証・精度管５．
５ 今後の課題

理の考え方である。湿性沈着，降水化学のデータのここでは３年間の平均値について簡単に考察し解析にもこの考えを広く応用し，確実な結論を出した。今後は月や季節ごとなど時間分解を上げた解析が必要である。さらに１０年以上のモニタリングデーていくことが望まれる。
（つづく）

J. Field Science ２
：
１
３―２
２，２
０
０
２

13

ArticleContamination of the sediments and soils with thallium andrelated harmful metals discharged from the Hosokura Mine andSmelter, Miyagi Prefecture, Japan＊１
Teruo ASAMI＊２，３, Satoshi SAEKI＊２, Chizuru MIZUI＊２, Naoko NOGAMI＊２,
Masayuki TAKAHASHI＊２, Hirotake NISHIKAWA＊２ and Masatsugu KUBOTA＊２

We determined the total concentrations of Tl and nine related harmful metals（Cu, Zn, As, Ag, Cd, Sb, Te,
Pb, and Bi）in１０sediment samples and１
９soil samples collected near the Hosokura Mine and Smelter. The
Hosokura Mine and Smelter, which previously produced large amounts of Pb, Zn, Cd, and Ag and smaller
amounts of Cu, Sb, Tl, and Bi, discharged fumes, dust, and waste water. The maximum concentration of Tl（７９９. mg kg－１ DW）in the sediments was observed at a site about１km downstream of the contamination
source and was２５８times higher than the background level of soil Tl. However, the Tl concentration in thesediments decreased downstream. The Tl in soils was also higher near the contamination source but wasmuch lower than that of the sediments. The maximum concentration of soil Tl（２.３９mg kg－１ DW）is７.７
times higher than the background level. The geometric means（mg kg－１ DW）of Cu（３０２）, Zn（３９３０）, As
（１３２）,Ag（１１８. ）,Cd（４９５. ）,Sb（３５４. ）,Te（７５. ５）,Tl（１７５. ）,Pb（２０８０）, and Bi（１３９. ）concentrations in theriver sediment were１
６,６
６,１
９,１５
７,１
６
８,９
６,１８４,５
６,１２１and４
１times higher than the background levels. In
comparison, the geometric means（mg kg－１ DW）of those metal concentrations in the soils were Cu（４
８４
. ）,
Zn（４
７
２）,As（２７０. ）, Ag（０９. ６）, Cd（２８. ５）, Sb（４０. ３）,Te（０１. ９）,Tl（０５. ８）,Pb（２６３）and Bi（０６. ５）and were２.
６,７９
. ,４０
. ,１
２８
. ,９７
. ,１０９. ,４６. ,１９. ,１５３. and１９. times higher than the background levels. From these results, we
assume that the harmful metals affect not only the organisms in the rivers, but also the growth of crops. Tl,
Cd and some of the other metals will be absorbed by crops and consequently consumed by human beings.
High correlation coefficients of nearly all the metals in the sediments and soils were obtained. This meansthat the contamination source is the same : the Hosokura Mine and Smelter.
Keywords：Hosokura Mine and Smelter, contamination, thallium, harmful metals, sediments, soils, Japan.

１．INTRODUCTION

In１９７９, a serious situation developed in Germany（ Schoer , １９８４）, when a cement factory caused

Thallium（Tl）is a highly toxic element, and, un-heavy Tl contamination of the environment . The

til now, neither Tl nor its compounds have had any

soils around the factory were contaminated with Tl.

widespread industrial application . Only a small

Leaves fell from trees in June, sheep died withoutamount of Tl is used in alloys（anti-corrosion），op-

any outward signs of disorder or disease, and rab-tical lenses（increases refractive index），low-tem-

bits and horses were reported to lose fur and hair.

perature thermometers, dye and pigments（artist

High concentrations of Tl were found in green cab-paints）, semiconductors, fiber - optic cables , vapor

bage, grains and beef tissues. Epidemiological inves-

lamps, scintillation counters, portable radiation（γtigations indicated that hypersensitive persons

ray ） detection devices , and organic chemistry

might have been chronically poisoned. The Tl origi-（catalyst）（Mulkey and Oehme,１９９３）．

nated from pyrite roasting that was used as Fe２O３

＊１
＊２
＊３

Received Apr．２０，２００２；Accepted Aug．２，２００２
School of Agriculture, Ibaraki University
Present Adress：３―２４―１１Tennodai, Abiko, Chiba２
７０―１１４３, JapanJ. Field Science 2

14

additives for producing special types of cement. In

and４
２g Zn kg－１ have been mined. The Hosokura

the Peoples’Republic of China , Tl from a aban-

Mine ceased operation in １
９８７, after producing

doned Hg mine polluted agricultural soil and wasabout ２
３×１０６t of raw ores . At present , only Pbabsorbed by crops（Zhou and Li,１９８２）. From１９６０

smelting continues, using imported ores. Maximum

to１９
７
７, １８
９cases of chronic Tl intoxication via Tl-

annual production of metals in recent years was aspolluted food were found（Zhou and Liu,１９８５）.

follows：１５５０t of Cu（１９６２）, ２１７８３t of Zn（１９７７）,

Pollution from Tl was previously thought to be

６３t of Ag（１９８４）, １３１t of Cd（１９７０）,６２t of anti-

restricted to localized occurrences. However, since

mony oxide（１９４９）,２２１９０t of Pb（１９７８）and４０t of

the discovery of high-temperature superconducting

Bi（１９６２）. Tl was produced only in１９４
４and１
９４５

compounds in the system Tl-Ca-Ba-Cu-O（Dagani,（１０. ０７kg and１.６
２２kg, respectively）（ Sato, １
９８７）.

１
９
８
８）
, Tl has attracted greater attention as a poten-

Contamination of sediments and soils from harmfultial future pollution source on a large scale（Asami,

metals has a long history in this area. Harmful met-１９９１；Sobott,１
９
９
３）.

als in the dust and fumes from the chimneys have

Environmental

contamination

fromvariousbeen deposited on the forest, field, and paddy soils

heavy metals such as As, Cu, Zn, Cd, and Pb has

around the smelter. The harmful metals contained

been frequently reported near mines and smeltersin mine water and waste water from mines, smelt-

in many countries（Asami, １
９８８）. However, very

ers, dressing factories, and waste heaps flowed into

few studies have been carried out on the contami-

the Namari River . The Namari River originates

nation of sediments and soils from Tl.

from the mining area of Uguisuzawa Town, flows

The Hosokura Mine and Smelter produced small

through a number of hamlets , and joins the Ni-amounts of Tl. Large amounts of Pb, Zn, Cd, andhazama River , which flows through Uguisuzawa ,Ag and smaller amounts of Cu, Au, Sb, and Bi have

Kurikoma, and Kannari Towns, where many paddy

also been produced（Tsubotani et al .,１９６５；Miyagi

fields are located . The Nihazama River joins thePrefecture,１９８０；Sato,１
９８７）.Thus, we determined

Ichihazama River, and flows into the Hazama River,the concentrations of Tl and nine related metals

and then into the Kitakami River that finally flows（Cu, Zn, As, Ag, Cd, Sb, Te, Pb and Bi）in the sedi-

to the Pacific Ocean. The harmful metals in water

ments and soils near the Hosokura Mine andand suspended sediment of the rivers have been

Smelter. To our knowledge, studies on Tl and Te

carried into paddy fields with irrigation water .

contamination of sediments and soils from mining

Moreover, the slime containing the harmful metals

and smelting activities have not been conducted inflowed into paddy fields due to the destruction ofJapan.

the precipitation ponds and overflowing of the rivers when the area was hit by typhoons in１
９４
８and

２．THE HOSOKURA MINE AND SMELTER

１９４９（Miyagi Prefecture,１
９７５）.

The Hosokura Mine is situated in Uguisuzawa

In １９６８, the Japan Public Health Association

Town, Miyagi Prefecture, Japan. This mine was dis-

（１９６９）discovered that the river sediment and thecovered in the ninth century, and the main ores are

paddy soil were contaminated with Cd, Pb, and Zn.

galena（PbS）, sphalerite（ZnS）, and pyrite（FeS２）.

After a detailed survey, ２
１２.２ ha of paddy fields in

Moreover, there are also accompanying ores of chal-

the Namari and the Nihazama River basins were

copyrite（ CuFeS２ ）, stibnite（ Sb２S３ ）, marcasite

found to be contaminated with Cd. In addition,２
４６.８（FeS２）and pyrargyrite（Ag３SbS３）（Miyagi Prefec-

ha of paddy fields in Uguisuzawa Town that wereture,１９
８０）.

heavily contaminated with Cd were designated as

Silver smelting began in the １
７ th century , Pb

the agricultural land soil pollution policy area undersmelting in the １
９ th century , and production of

the Agricultural Land Soil Pollution Prevention

electrolytic zinc in１
９１
６. In recent years, about１０００

Law（Miyagi Prefecture,１９８０）.Since the irrigationt daywater from the Namari River was heavily polluted－１of raw ores containing about１５g Pb kg－１

Contamination of sediments and soils with thallium（ASAMI et al .）15with Cd, the river water from upstream of the Ni-

３．
２ Analytical methodhazama River was pumped up at the Nakayama

The sediment and soil samples were air-dried at

Pump Station, and paddy fields in the Namari Riverbasin were irrigated from Ootakezawa Pond（Miyagi Prefecture,１９８０）（Fig.１）.
３．MATERIALS AND METHOD

about５０℃ and passed through a２mm sieve.
To determine Tl and As concentrations, ５.０００g
of the samples were digested with２
５mL of concentrated HClO４-HNO３（４：１）in a ３００mL conicalbeaker. After digestion, the acids were evaporated

３．
１ Sampling of sediments and soils

until the residue in the flask became syrupy . We

Surface sediment and surface soil were sampledcooled the residues, added２
０mL of distilled water,in September １９９
４ using hand shovels . The sedi-

and filtered the residue into a １
００ mL volumetricment samples were taken from １
０ locations : four

flask. The sample solution had an acidity of about１

from the Namari River , four from the Nihazama

M HClO４（Asami et al .,１９９６）. The concentration ofRiver, and one each from the Ichihazama and theTl was determined by flame AAS after separation

Hazama Rivers. Similarly, soil samples were takenof the extracted Tl into di-isopropylether from HBr

from１９locations : one from a forest, three from up-

solution including Ce（ SO４）
（Asami et al ., １
９９
６）.
２

land fields, and１５from paddy fields. The sampling

The concentration of As was determined by continuoussites are shown in Fig.１. The sediment and soil sam-hydride generation-AAS（Kubota et al .,１９９０）.

ples were stored in polyethylene bags and transferred to the laboratory.

To determine Cu, Zn, Ag, Cd, Sb, Te, Pb and Bi
concentrations, we placed５０. ００g of the samples to

Fig.１．Sampling sites and the Tl concentrations in the sediments and soils.

16

J. Field Science 2

a１
００mL Erlenmeyer flask fitted with a Liebig con-

４．RESULTS

denser and boiled it gently with２
０mL６M HCl for
１hr on a sand bath. We then filtered the extract
into a １
００mL volumetric flask（Asami and Kato,

４．
１ Concentration of Tl in the sediments andthe soils

１９７７；Asami et al .,１９９２；Saeki et al .,１９９５）.We de-Concentrations of Tl in the sediments and thetermined the concentrations of Ag, Cd and Pb after

soils are shown in Fig. １, Table２ and Table４. The

extraction with Na diethyldithiocarbamate（DDTC）-

main Hosokura Mine and Smelter facility was situ-

methylisobutyl-ketone （ MIBK ） by flame AAS

ated between sampling site R１and R２.

（Asami and Kato, １
９７７；Saeki et al ., １９９５）. Simi-

The background levels of Tl and the related met-

larly, we determined the concentrations of Cu andals in Japan and the world （ Bowen , １９７９） are

Zn by flame AAS by direct aspiration of the diluted

shown in Table１. The background levels of thesesample solution. We then determined the concen-

metals in the Japanese soils coincide fairly well withtrations of Sb and Bi by continuous hydride genera-

those worldwide, irrespective of the mixture of thetion-AAS（Asami et al .,１９９２）.We also determinedmetal - contaminated soils . Because sediments are

the concentration of Te by continuous hydridecomposed mainly of soil materials, we compared thegeneration-AAS with standard addition method

metal concentrations in the sediments and the back-（Kubota et al ., unpublished）. All the reagents usedground levels of the metals in Japanese soils.

were analytical-reagent grade. To establish the ana-

The Tl concentrations of the sediments were

lytical methods for total amounts of As, Ag, Sb, Te,very high near the main facility of the mine andTl and Bi in soils, we used four reference soils fromsmelter, but decreased downstream. The maximum

the Canada Centre for Mineral and Technology .

concentration（７９９. mg kg－１ DW）was observed at

The HClO４―HNO３ digestion method has been usedsite R３about２km downstream of the main facility,

in Japan for determining total amounts of Cu, Zn,

which is ２
５８ times higher than the backgroundCd, and Pb in soils. However, we used a much sim-level. The Tl concentrations of the sediments of thepler method to digest the soils with 6 M HCl after

Nihazama River are lower than these of the Namariconfirming that nearly the same amounts of theseRiver , while Tl concentrations of the Ichihazama

heavy metals were obtained by both digestionand Hazama Rivers are lower than those of the Ni-

methods.

hazama River. The geometric mean of the Tl con-Table１．Concentrations of Tl and related harmful metals in uncontaminatedsurface soils of Japan and the world.
（mg kg－１ DW）

Contamination of sediments and soils with thallium（ASAMI et al .）17

centrations of the sediments is１
７.５ mg kg－１ DW ,trations relative to background levels are also

which is ５６ times higher than that of the back-shown in Table２.
Except for Zn, the concentrations of the metals

ground level.
The Tl concentrations in the soils were higher

were maximum at sites R２ or R３, but decreased

near the main facility, but the amounts were much

abruptly at site R５ because of the inflow from thelower than those of the sediments. This can be at-

Nihazama River, and then decreased gradually totributed to the fact that uncontaminated water hassite R１０.The amount of water flow of the Nihazama

been provided from the Nakayama Pump Station.

River is much larger than that of the Namari River.

The maximum concentration of soil Tl was２３. ９mg

The maximum concentration of Zn occurred at sitekg

DW, which is ７.７ times higher than the back-R１, about １km upstream from the main facility .

ground level. The geometric mean of the Tl concen-

The reason for this phenomenon is not clear. The

tration of the soils is０５
. ８mg kg

pattern of the decrease in Zn concentration after－１－１

DW, which is１９.

times higher than that of the background level. A
somewhat high value was observed in site S１
２, although the reason is not clear.
４．
２ Concentrations of Tl and related harmful
metals in the sedimentssite R３was nearly the same for the other metals.
The order of the rate of the geometric mean concentration relative to the background level of eachmetal is Te> Cd> Ag> Pb> Sb> Zn> Tl> Bi> As>
Cu. The order of the rate of maximum concentra-

The total concentrations of Tl and related harm-tion relative to the background level of each metal

ful metals in the sediments are shown in Table２, as

is Te> Ag> Sb> Bi> Pb> Cd> Tl> Zn> Cu> As,

well as the geometric mean, minimum, and maxi-

and the order does not coincide well with that of themum concentrations of each metal. The rates of thegeometric mean concentration of each metal.

geometric mean, minimum, and maximum concen-

From the above results, we concluded that theTable２．Concentrations of Tl and related harmful metals in the sedimentsof the Namari River and its downstream rivers.
（mg kg－１ DW）

J. Field Science 2

18

river sediments were heavily contaminated from Tl

４．
３ Correlation coefficients among Tl and re-and related harmful metals . Thus , a very large

lated harmful metals in the sediments

amount of these metals have come down the rivers,

Correlation coefficients among Tl and related

and the organisms in the rivers may have sufferedharmful metals in the river sediments are shown infrom these harmful metals . Similarly , the paddy

Table３. Tl is significantly correlated with Cd at thefields in the river basins are also contaminated with

０１
. ％ level, with As, Ag, and Pb at the１％ level, andthese harmful metals.

with Cu, Zn, and Sb at the ５％ level. Because theAccording to the Japan Public Association

Hosokura Mine and Smelter produced large（１９６９）, the amounts of Cd , Pb , and Zn in theamounts of Pb, Zn, Cd and Ag, the correlation coeffi-

Namari River sediments were１
７２. ５, １２
７
０ and３
１２０

cients among these metals are very high （ p ＜０.

mg kg

－１

００１）（except for Zn）.Correlation coefficients of Cu

in the other site. Amounts in the Nihazama Riveras compared to As, Ag, Sb, Te, Pb or Bi ; Ag as

sediment were８２. ０（Cd）,４
３０（Pb）,and１
２
４
４（Zn）

compared to As, Sb or Bi ; and Pb compared to As

mg kg , and those in the Hazama River sedimentor Sb are also very high（p＜００.０１）. These results－１were ５.００（Cd）,１
０５（Pb）and ６０
８（Zn）mg kg .

clearly show that the contamination source of these

The two sites of the Namari Rivers were adjacentmetals is the same : the Hosokura Mine and Smelter.

and about ２ km downstream of site R ４. The Ni-

４．
４ Concentrations of Tl and related harmful－１

at one site and８５. ４, ８９
０ and１５
４４mg kg－１

hazama River site was a little downstream of site R

metals in the soils

５, while the Hazama River site was about １ km

Total concentrations of Tl and related harmful

downstream of site R１
０. The amounts of Cd , Pb

metals in the soils are shown in Table４, as well as

and Zn in the sediments of the Namari and Ni-

the geometric mean, minimum, and maximum con-hazama River were much lower than our data, andcentrations of each metal. The rates of the geomet-

those of the Hazama River coincided well with our

ric mean, minimum, and maximum concentrations

data. From these results, we assumed that the sedi-

relative to the background levels are also shown inments of the Namari and Nihazama Rivers became

Table４. The soils are arranged from the upstream

heavily contaminated with Tl and related harmfulsites to the downstream sites. Site S１is forest soil ;metals after １
９６８. The amount of raw ore minedwhile sites S２, S６ and S７ are upland field soils ;was also much higher after１９
６５（Sato,１
９
８
７）.

and the others are paddy soils.

Table３．Correlation coefficients among Tl and related harmful metals inthe sediments of the Namari River and its downstream rivers.

Contamination of sediments and soils with thallium（ASAMI et al .）19

Table４．Concentrations of Tl and related harmful metals in the soils aroundthe Hosokura Mine and Smelter and in the basins of the Namari
and its downstream rivers.
（mg kg－１ DW）

Relatively large amounts of some harmful metals

hibit high rates . The maximum concentration ofwere found in sites S１, S２ and S３. These threeeach metal is derived mainly via air, since the maxi-

sites are within２km of the main facility of the mine

mum concentrations were shown in a forest soil or aand smelter , and the metals in sites S １ and S ２field soil. The order of the rate of each metal is Pb>

were derived mainly from the fumes and dust dis-

Ag> Sb> Te> Cd> Zn> Bi> As> Cu> Tl, which is

charged from the chimneys of the smelter . The

nearly the same as that of the mean concentration

Nakayama Pump Station which is located at the up-of each metal.

stream site of the Nihazama River , pumps cleanwater to Ootakezawa Pond, and the water in this４．
５ Correlation coefficients among Tl and related harmful metals in the soils

pond is used to irrigate the paddy fields of theCorrelation coefficients among the soil concentra-

Namari River Basin（Miyagi Prefecture,１
９８０）.Thetions of Tl and related harmful metals are shown inpump and the pond are shown in Fig.１. Therefore,

Table ５. Tl is significantly correlated with these

the concentrations of harmful metals in the paddy

metals（except Zn）at the ０.１％ level. Correlationsoils, sites S４, S５and S８, are not so high.

coefficients at the ０.１％ level are also observed for

The order of the rate of the geometric mean and

Cu compared to Ag, Cd, Sb, Te, Pb, or Bi, Zn com-the background level of each metal is Pb> Ag> Sb>

pared to Ag, As compared to Ag, Cd, Sb or Pb, Ag

Cd> Zn> Te> As> Cu> Tl＝Bi. The metals pro-compared to Cd, Sb, Te or Pb, Cd compared to Sb,

duced in larger amounts（Pb, Ag, Cd and Zn）ex-

Te, Pb or Bi, Sb compared to Te, Pb, or Bi, Te com-

J. Field Science 2

20

Table５．Correlation coefficients among Tl and related harmful metals inthe soils around the Hosokura Mine and Smelter and in the basinsof the Namari and its downstream rivers.

pared to Pb or Bi and Pb compared to Bi. As statedwere found at５００m from the emitting stack in the

before for the river sediment, these results indicate

eastern（６９. mg kg－１ DW）and south-eastern direc-

that the contamination source is the same : the Ho-tions（６.３ mg kg－１ DW）. Tl concentrations of thesokura Mine and Smelter.

soil decreased rapidly with increasing distance from

５．DISCUSSION

the emitter, reaching the detection limit of ０.１ mg
kg－１ DW at２０００m. The percentages of distribution

Environmental pollution problems involving Tlof the investigated soil samples were７７％ less thanhave occurred in China and Germany. From１
９６０to

０５
. mg Tl kg－１ DW, ８％ ０.５ to １.０ mg Tl kg－１ DW,

１
９
７
７,１
８
９cases of chronic Tl poisoning occurred in-

and１
５％１０
. to１
００
. mg Tl kg－１ DW. In１９７９, a total

termittently in a rural area in southwest Guizhou

of７７１samples of edible plants from a narrow range

Province in China. Environmental and epidemiologi-

around the facility was investigated. Within a４km

cal data indicated that soil polluted by waste slag on

diameter area, the center being about５
００m east ofwhich vegetables were grown was the source of Tl,

the emitting stack,１
４５of the７
７１plant samples ex-

and consumption of cabbage from the polluted soil

ceeded the declared limit of ０.５ mg kg－１ FW. The

was probably the route of entry into the humanconcentration in kale was extraordinarily high , inbody. The mean（range）of the garden soils was

one case４
５mg kg－１ FW. Other vegetables such as

４
３２
. （２
８３
. －６０５. ）mg kg－１ and that of cabbage waskohlrabi, savoy and white cabbage contained１to１
０

４
１.７（３
９.０－４
８.６）mg kg （Zhou and Liu, １９８５）.

mg kg－１ FW without any external sign of damage

Zhou and Li（１９８２）reported that ５.８ mg Tl kg－１

（Schoer,１９８４）.Increases in Tl excretions were re-was found in the vegetables grown in the acid soil

corded in the local population near the cement fac-

－１

containing only４５. mg kg .

tory. Means（ranges）of Tl concentrations in urine

In August１
９
７９, a cement factory in Lengerich,and hair of the population in the cement factory

northwest Germany was discovered to have emit-

area were５２. （＜０１. －７６５. ）μg L－１（n＝１２６５）andted Tl in considerable amounts. Damage to plants

２０３
. （０６
. －５６５）μg kg－１（n＝１１６３）, respectively. A

and domestic animals had been observed near the

total of ９９２（７８％ ） exposed persons had urinary

factory for a number of years. In order to obtain in-levels exceeding１μg L－１ whereas among the refer-formation about soil contamination around the fac-ence group（n＝４１）only one individual（２５. ％）hadtory, five trajectories in northern, north - western ,a urinary level exceeding１μg L－１. Since the normal

eastern , south - eastern , and southern directions

Tl concentration in human hair is around １
０ μg

were drawn to a distance of ５ km with sampling

kg－１, a considerable part of the Lengerich popula-point intervals of ５
００ m . High Tl concentrations

tion exhibited markedly increased hair Tl concen-－１

Contamination of sediments and soils with thallium（ASAMI et al .）trations reaching up to ５
６
５μg kg－１. A clear expo-

21

this area.

sure-response relationship was established between

According to the Japanese Public Health Associa-

urinary Tl and a predominance of sleep disorders,tion（１
９６９）, Cd, Pb and Zn in the river water andtiredness , general bodily weakness , nervousness ,sediment samples from four sites polluted by theheadaches, and other psychic disorders as well as

Hosokura Mine and Smelter were analyzed in１９６８.

neurological symptoms such as paraesthesia, mus-The amounts of Cd, Pb and Zn in the Namari Rivercle and joint pain. A similar exposure-response rela-water were ０.１６, ０.２３ and ２０.２５mg L－１ at one site

tionship was obtained using hair Tl as an exposureand ０.１
６, ０.２５, and ２１.７５ mg L－１ at another site .

indicator（Schoer,１
９
８
４）
.

Amounts in the Nihazama River water were ０.０
３,There is little information on the chemical form

００
. ５and３８. ０mg L－１, and those in the Hazama Rivertaken by Tl in soils. It is generally believed that Tl

water were ０.０
０, ０.００ and ０.３
５５ mg L－１ . The

is present as Tl＋ and is transferred to solution inamounts in these water samples were very highthis form. Since the ionic radius of Tl is similar tocompared with the data of the other polluted riverthat of K , the behavior of Tl in nature will also bewater. Since the river sediments were also heavily

similar to that of K . Therefore, plants will easily

contaminated with Tl and other harmful metals

absorb Tl in soils, as observed in China and Ger-

（Table２）, the river water will also be contami-

many. Hoffman et al .（１９８２）cultivated agriculturalnated with Tl and these metals. Therefore, aquatic

crops on soils with varying natural Tl levels, andorganisms and benthos in the rivers will absorb andsome amended with TlNO３. Green cabbage, turnip-

be affected by Tl and related harmful metals.

＋

＋

＋

＋

＋

rooted cabbage（kohlrabi）and rape accumulated

Therefore, the effect of the contamination of Tl

significant Tl levels , even from soils with low Tl

and related harmful metals on the aquatic organ-

status. They concluded that“a soil Tl concentrationisms, benthos, crops and humans in this area mustof １mg kg

be investigated.

－１should be recommended as the toler-able margin.”Kloke et al .（１９８４）also showed that

REFERENCES

Tl, together with Cd, Zn, and Se, tended to have thehighest soil plant transfer coefficients of all the

Asami, T.（１９８８）Soil pollution by mining and smelt-

trace elements of major toxicological importanceing activities . In : Chemistry and Biology ofsuch as Be, Cr, Co, Ni, Cu, As, Sn, Hg and Pb.

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As shown in Table ４, the geometric mean
（ range ） of soil Tl in the Hosokura Mine andSmelter area was ０.５８（０.２
６－２.３９）mg kg

p.１４３―１６９, Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg,
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DW,

Asami, T.（１９９１）Problems in future on the soil con-and a field soil and a paddy soil contained２.０
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１.５５mg Tl kg

DW. As stated before, Tl is easilytion by Harmful Metals, Ed. Jpn. Soc. Soil Sci.

absorbed by crops without any stress symptoms ,Plant Nutr., p.１
１３―１３５, Hakusuisha, Tokyo（inand translocated to the upper part of the crops .

Japanese）
.

－１

－１

This phenomenon of Tl is nearly the same as that of

Asami, T. and Kato, K.（１９７７）Comparison of total

Cd. Tl is incorporated mainly via ingestion, and re-analysis of cadmium, zinc, lead, and copper insorption of ingested Tl into the gastro - intestinal

soils. J. Sci. Soil Manure, Jpn.４
８：３３５―３３
６（intract is nearly complete （ Schoer , １
９８４）. In con-Japanese）.

trast, resorption of ingested Cd is only about ５％

Asami, T., Kubota, M. and Minamisawa, K.（１９８８）（WHO,１９９２）. The crops in the area will absorb a

Natural abundance of cadmium, antimony, bis-considerable amount of Tl, and the Tl in the crops

muth and some other heavy metals in Japanese

will be incorporated and resorpted by the generalsoils. Jpn. J. Soil Sci. Plant Nutr.５９：１９７―１９９（inpeople. Therefore, we assume that the Tl problem

Japanese）.

is as severe as the Cd problem for human health in

Asami, T., Kubota, M. and Saito, S.（１９９２）Simulta-

J. Field Science 2

22

neous determination of antimony and bismuth

mination of arsenic in soil by continuous hy-

in soils by continuous hydride generation -dride generation-atomic absorption spectrome-

atomic absorption spectrometry . Water Air

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２：３
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：
２
３―２
９，２
０
０
２

23

Research materialInter-calibration of two meteorological observation methods
in FM Tama Hills＊１
Ken’
ichi SASAKI＊２，３，４, Issei SUZUKI＊２, Minoru TOMIZAWA＊２, Takeshi UCHIKAWA＊２，５
Yukiko DOKIYA＊２，６ and Norio OGURA＊２

Meteorological observations have been performed by conventional methods since１
９６５and by automatic
meteorological instruments since April２
００
０, in Field Museum Tama Hills, Field Science Center, Faculty ofAgriculture, Tokyo University of Agriculture and Technology. We conducted inter-calibration for some meteorological instruments employed in these two methods by comparing the two datasets from April２
００
０to
December２
００
１. Observed meteorological elements were the air temperature, the relative humidity, theamount of precipitation, and the soil temperature. The correction factors for each meteorological element except for the relative humidity were made by simple regression curves. We could not develop a correction
factor for the relative humidity due to the greatly scattered data.
Keywords : FM Tama Hills, meteorological observation, inter-calibration

１．INTRODUCTION
Some meteorological elements have been ob-

The main method of meteorological observation in
FM Tama Hills is gradually shifting to automatic
meteorological observation.

served continuously since １
９６
５ in Field Museum

Long - term meteorological observation data is

Tama Hills, Field Science Center, Faculty of Agri-very important for detecting environmental changes.

culture, Tokyo University of Agriculture and Tech-

It is possible to replace the conventional method of

nology （ Hachioji , Tokyo , Japan ）（ hereafter FM

observation with the automatic method if the data

Tama Hills ）. These observations were made tofrom the automatic method is comparable with thecompare central Tokyo and the peripheral areas

data collected previously using the conventional（FM Tama Hills）with regard to climate change

method. In this paper, we performed inter-calibra-

for the last３
５years using long-term meteorologicaltion between two（or three）observation methodsdata（Uchikawa et al ., ２００１）. In order to detect

using multiple datasets observed from April１,２０００

global warming and to monitor urban environ-to December ３
１, ２００１. Automatic soil temperaturements , it is necessary to compare observed data

observation was started on June１
７,２
０００.

with a large historical dataset.
An automatic meteorological observation instrument with some meteorological sensors was in-

２．METEOROLOGICAL ELEMENTS
AND OBSERVATIONAL METHODS

stalled at FM Tama Hills in April ２００
０. The auto-

The meteorological elements and the traditional

matic meteorological observation system is now op-

observation methods at FM Tama Hills are shownerating in parallel with the conventional method .

in Table１（Mozawa and Sugimoto, １
９６８）. Ther-

＊１
＊２
＊３

＊４
＊５
＊６

Received Nov．１，２
００１；Accepted Sep．１，２００２
Faculty of Agriculture, Tokyo University of Agriculture and Technology, Fuchu, Tokyo１８３―８５０９, Japan
Present affiliation : Ocean Observation and Research Department, Japan Marine Science & Technology Center（JAMSTEC）（E-mail : ksasaki@jamstec.go.jp）
Corresponding author
Environmental Volunteer, Hino City, Japan.
Present affiliation : College of Sociology, Edogawa Unicersity

24

J. Field Science 2
Table１．Meteorological elements and methods in the traditional observation.

Table２．Meteorological elements and methods in the Automatic observation.

mometers are set in an instrument shelter. Atmos-

calibrated by the Japan Meteorological Agency.

pheric pressure is monitored by an aneroid barome-

The observation items and the methods of the

ter with an analog recorder （ TOKYO KOHARI

automatic meteorological instrument introduced on

Joint Venture）. The amount of precipitation is ob-

April２０００are shown in Table２. This instrument

served by two methods（a bucket method（reser-（made by METIC, Inc.）consists of an air tempera-

voir type）and a tipping-bucket rain gauge with anture/humidity sensor（Type HMP４５A）,a tipping-analog recorder（Type AN‐
２, ANDO KEIKI, Inc.））

bucket rain gauge（Type R‐５）, soil temperaturein traditional observations. In the period examined

sensors（Type R‐９０３）and dataloggers（Type FM

in this study, the rate of missing data due to no ob-‐６００and LS‐３３００PtV）. Though these sensors areservation per month, calculated from the number of

not calibrated by the Japan Meteorological Agency,

observation in the month, is ０ to ４
０％ for air tem-they have precisions equivalent to the Japan Mete-perature,１０to４
０％ for relative humidity, and１
０toorological Agency calibration standard . The auto-

３０％ for soil temperature. There is no information

matic meteorological instrument records maximum,on whether these meteorological instruments wereminimum and mean values of each meteorologicalInter-calibration of meteorological observation methods（SASAKI et al .）25

element every １
０ minutes . The temperature / hu-

served day. If the total amount of precipitation was

midity sensor is installed in a naturally ventilated

recorded for two days in the traditional method

shelter（Type TH‐００, METIC, Inc.）.Each day,１４４

with no observation in the last morning, the two-

data observations are collected for each meteoro-

day amount of precipitation was also used in the tip-

logical element. In order to compare these observa-

ping - bucket rain gauge for the inter - calibration .

tions with the observations obtained by the tradi-

The data from the conventional methods was plot-

tional method, we extracted the data in the corre-

ted with the data from the automatic observationsponding time or period of the data observed in the（ Fig . １）. Figure １

traditional method from the dataset obtained by thebucket rain gauge with an analog recorder . The

automatic method, and used it for inter-calibration,

conventional data is significantly lower than theas shown in Table２.

data from automatic observation. In particular, for

３．INTER-CALIBRATION

is a plot for the tipping -precipitation exceeding ５０mm/day, the difference
seems to become large. Assuming that the relation-

３．
１ Amount of precipitation

ship is linear, we calculated the gradient of the re-

We observed the amount of precipitation bygression curve to be０８
. ９. Because both instruments

three methods , i . e . a bucket method （ reservoir

employ tipping-buckets, this difference may be due

type ）, a ０.５ mm step tipping-bucket rain gauge

to a recording error, not a rain-gauge error. The

with an analog recorder, and an automatic meteoro-

data obtained by the tipping - bucket rain gauge

logical instrument（０５. mm step tipping-bucket rainwith an analog recorder usually has an error ofgauge with a digital recorder ）. The rain gauges

１０％.

were placed within １.２ m of each other. The daily

Figure１

is a plot of data from a reservoir-type

amount of precipitation is observed by the reservoir

bucket method. The relationship is linear, and the-type rain gauge at０
９００. The daily amount of pre-gradient is０９
. ８７±００. １４. The data from the bucket

cipitation observed by the other two observation

method can be directly compared with that frommethods was calculated by integrating all the data

the automatic observation without any correction

from０９０
０of the previous morning to０
９００of the ob-

within a９
５％ confidence limit.

Fig.１

Fig.１

Fig.１．Calibration curves for amount of precipitation observed by（a）tipping-bucket rain gauge with analog recording and（b）conventional reservoir-type rain gauge with respect to an automatic instrument（tipping-bucket
rain gauge with digital recording）. Solid line is a simple regression curve. Broken lines show９
５％ confidence limit.

J. Field Science 226

３．
２ Air Temperature

Fig.２

The daily minimum（Tmin ）and maximum temperatures（Tmax ）and temperature at ０
９
０
０（T９）
have been observed at ０９０
０ by the conventional
method（a glass thermometer）. The data from theglass thermometer is plotted with the corresponding data （ average value from ０９００ to ０９１０） extracted from the dataset obtained by automatic observation（Fig.２）.The dispersion of the plot for T９（Fig.２）is smaller than that for others（Figs.２

and２）,which is possibly due to the definitionof Tmin and Tmax from the conventional method. The
observed Tmin and Tmax from the conventional method
are defined to be the daily minimum temperature of
the observed day and the daily maximum temperature of the previous day. This definition may rarely

Fig.２

be unsuitable. The relative difference in the gradient of the regression line from １ is less than １％ ineach plot. However, the intercepts are significantly
above or below zero. The intercepts are ＋０.１
２℃
for Tmin, －０６. ８℃ for Tmax, and －０６. ４℃ for T９.
３．
３ Relative Humidity
The relative humidity at０９００calculated from thepsychrometer data and the atmospheric pressure（ aneroid barometer ）is plotted with the corresponding data from the automatic observation（capacitive hygrometer）（, Fig.３）. The plot is greatly
scattered and exhibited a very weak（r２＝０７. ２）correlation between the two methods . One of thecauses is the difference in the time of conventional
observation. The difference in observation time produces a large error because relative humidity undergoes a significant temporal change at around０９０
０. The relative humidity data from the conventional method is generally higher than that from theautomatic observation. The gradient of a simple regression curve is clearly smaller than１（０６. ７）. The
intercept is as large as ３
３％. This large disagree-

Fig.２．Calibration curves for（a）daily minimum and（b）daily maximum air temperature and（c）
temperature at ０９００ observed by glass thermometers with respect to an automatic instrument （ platinum - resistance thermometer ）.
Solid line is a simple regression curve . Brokenlines show９
５％ confidence limit.

Fig.２

Inter-calibration of meteorological observation methods（SASAKI et al .）27

to maintain the data quality. Furthermore, if an old
cloth is used to wrap the wet-bulb, the temperatureof the wet-bulb rises, and the calculated humidity isthen higher than the actual value.
３．
４ Soil Temperature
In the conventional method using a glass thermometer, the soil temperature is observed at ０
９００
and １５００. The temperatures in deeper layers（３０and １００cm depth）are observed only at０
９００because there is little daily variation . We compared
the observed data from the conventional methodwith corresponding average data from０
９００to０９１０
and/or １５００ to １５１０ extracted from the automatic
observation data. The soil temperature was measFig.３． Plot of relative humidity observed by psychrometer and by automatic instrument （ capacitive hygrometer）. Solid line is a simple regression curve. Broken line shows equivalent.

ured at depths of０,５,１
０, ３０ and １
００cm. The datafrom the conventional method is plotted with thatfrom the automatic observation system（Fig.４）.In
the upper layers（０ to ３
０cm depth）, the results

ment can’t be explained by the difference in the ob-from the two methods agree well. The dispersion

servation time alone. Because it has been provenbecomes smaller with increasing depth because thethat the dry-bulb thermometer functions properly

response to the air temperature becomes small

as described in previous section , the discrepancy

with deepening. The gradients of simple regression

could be attributed to a problem in other datasets, i.

curves are approximately１（from０９. ９to１０. ５）.Thee. the wet-bulb thermometer, the aneroid barome-intercepts significantly differ from zero （０.２
４ toter or the capacitive hygrometer. One possibility is

０７. ６）. The conventional data must be corrected, asthat the cloth wrapping the wet-bulb thermometershown in Table３.

might not have been exchanged frequently enoughThe plot for the data from １００cm depth forms

Table３．Correction factors for conventional meteorological observation in FM Tama Hills.

28

J. Field Science 2

Fig.４

Fig.４

Fig.４

Fig.４

Fig.４

Fig.４． Calibration curves for soil temperatures. sur５cm, １０cm, ３０cm and １００cm
face,depths. Solid line is a simple regression curve .
Broken lines show９５％ confidence limit.

Inter-calibration of meteorological observation methods（SASAKI et al .）29）.It was plotted using different sym-

tions. The correction factors are listed in Table３.

bols for the warming period（from March to Sep-

The errors of the coefficients represent the ９５％tember）and cooling period（from October to next

confidence limit. In order to compare these observa-

February）.The data in the warming period is plot-

tions with worldwide data , the meteorological in-

ted above the cooling period data. This difference

struments must be calibrated by the Japan Mete-

could originate from the difference in the transmis-

orological Agency.

ring（Fig.４

sion rate of surface warming or cooling probably
due to some difference in the installation depths be-

ACKNOWLEDGMENTS

tween the glass thermometer and the temperature

We thank Dr. A. Naemura and members of labo-

sensor of the automatic meteorological instrument,

ratory of Social Geochemistry, Tokyo University of

and/ or from the difference in the heat transfer co-Agriculture and Technology, for help in meteoro-

efficients of soil between the installation sites. The

logical observation.

temperature difference in the two periods is thelargest（ca.１℃）around １
５℃ in soil temperature.

REFERENCES

The dispersion of the data is very small . If these

Mozawa, R. and Sugimoto, B.（１９６８）Meteorologicaldepths are adjusted, the plot may become a simple

data of Tama Experimental Field, １
９５９―１
９６３.

linear relationship. The gradient and intercept of a

Bulletin of the Institute for Agricultural Re-

simple regression curve are calculated to be １.００６
and００. ４, respectively.
４．CONCLUSION

search on Rolling Land ４：３
６―５１（. in Japanese）
Uchikawa, T., Ogura, N., Ambe, Y., Yoh, M., Tomizawa, M. and Dokiya, Y.（２００１）Meteorologicalrecords in Rolling Land. An invitation to Field

We can compare the data from conventional ob-

Science（ed. Dokiya, Y., Ogura, N., Yasutomi, R.

servations with that from automatic observation for

and Uchikawa, T.）, Keyaki-Shuppan, p. ４
７―５７.

each meteorological element except for the relative（in Japanese）

humidity by correcting the conventional observa-

フィールドサイエンス（J. Field Science）２
：
３
１―３
６，２
０
０
２

31

研究資料

東京農工大学フィールドミュージアム（FM）における＊１
底生水生昆虫の生息状況（２
０
０
２）
石井

隆寛＊２，桑原繁＊３，桑原誠＊３，内田武次＊４，熊倉充＊５Benthic aquatic insects observed in University Forests of TUAT in２００
２＊１
Takahiro ISHII＊２, Shigeru KUWABARA＊３, Makoto KUWABARA＊３, Takeji UCHIDA＊４ and Mitsugu KUMAKURA＊５
Benthic aquatic insects in University Forest of TUAT were investigated in２００２. A table including all benthic aquatic insect species and collected numbers was made, and６
１types of benthic aquatic insects（４３species,１５genus and３families）were recorded.
Keywords : aquatic insect, species, collected numbers

東京農工大学農学部付属広域都市圏フィールドサイエンス教育研究センター（FS センター），FM 大谷山（旧大谷山演習林），FM 草木（旧草木演習林），FM 唐沢山（旧唐沢山演習林），FM 秩父（旧埼玉演習林）
および FM 多摩丘陵（旧波丘地試験地）において，底生水生昆虫の種類と生息状況が２００２年に調査された。
その結果，６１種の水生昆虫が，合計９４４頭捕獲され，標本として保管された。
キーワード：水生昆虫，種，捕獲数

東京農工大学農学部附属広域都市圏フィールドサ

１．はじめにイエンス教育研究センター（略称 FS センター）

森林生態学や水文学に興味を持っていれば，アメは，大学に属していた演習林や農場などの統合によリ カ 合 衆 国 北 東 部 の New Hampshire 州 に あ るり２０００年４月に発足し，首都圏に８箇所のフィール

Hubbard Brook Experimental Forest（HBEF）とドミュージア ム（略 称 FM）を 持 つ。各 FM は 学

いうフィールドサイエンス・センターを見聞きした生・院生・教官などの教育・研究の場として利用さことがあるであろう。HBEF における研究の特徴れているが，日本における Ecological Research Site

は，長期生態モニタリングの継続であり，森林小流として HBEF のよ う な 長 期 生 態 モ ニ タ リ ン グ を域における物質循環，養分動態，および森林を取り行ってきた。FM 大谷山・FM 草木・FM 唐沢山・巻く環境や生態系などの調査が，古いものでは１９５５FM 秩父では，哺乳動物，鳥類，爬虫類，樹木，小年から行われている。それら研究成果の概要は，流域の物質循環・養分動態などのモニタリングが，nd「 Biogeochemistry of a Forested Ecosystem , ２

古いものでは１９７０年から行われている。FM 多摩丘

edition」（Liken and Borman,１９９５）に ま と め ら れ

陵では，大気中や降水中の微量成分が積極的に調査ている。

されている。それらの研究成果は，森林環境資源科

＊１
＊２
＊３

＊４
＊５

Received Sep．２
０，２００２；Accepted Sep．２５，２００２
セイラム国際大学，米国：Salem-International University, Salem, WV２
６４２
６, USA
東京農工大学農学部附属フィールドサイエンス・センター，FM 大谷山 〒３７６―０３０４群馬県勢多郡東村神戸字上の山２７７：Field Musium Oyasan, Tokyo University of Agriculture and Technology, Godo, Azuma-V., Gunma-Pref.３
７６―０３０４，Japan
同 FM 秩父：FM Chichibu
同 FM 唐沢山：FM Karasawayama

フィールドサイエンス

32

２号

学誌やフィールドサイエンス誌の中で報告されている。

道具は，市販されている川虫採集用の網（網目２ただし，これまでのモニタリングは，東京農工大

mm＊３ mm），ピンセット，捕獲した水生昆虫を確

学内の教官の研究対象となったものに限られてお保するための瓶，７０％～８０％に希釈したエタノール

り，系統的に調査されていないという欠点を持ってとトレイである。この川虫採集用の網を採集地点よいた。特に，草本や昆虫といった地球環境にもっとりも下流側約５cm～１０cm に片手で網を立てて置も敏感な生物が調査されていなかった。そこで，き，川底にある岩や砂泥を裏返すか，または洗うよFM 大 谷 山・FM 草 木・FM 唐 沢 山・FM 秩 父・

うにかき混ぜる。そうして舞い上がったものを，川FM 多摩丘陵において，水生昆虫の種数を調査し，底と一緒に掬い取る。こうして網にかかったもの

まったく調査例の無い地域における２００２年の生息種を，水を張ったトレイに一度移し，水生昆虫がいれを記録することにした。私の調査・研究により，生ば，７０％～８０％のエタノールを入れた瓶に移した。

態系の中でも重要な要素の水生昆虫相の概要が把握

種によって非常に小さいものもいるので，そういっされ，他の研究に役立つことができれば，幸いである。

たものはピンセットを使って採集した。この時に採本文を作るにあたり，水生昆虫の種名同定を指導集する水生昆虫が破損しないように注意した。調査して下さった東京大学大学院農学生命科学研究科加は下流側から上流に向かって行うようにした。これ

賀谷 隆先生，終始指導して下さった東京農工大学

は川底にある砂泥が調査時に舞い上がり，下流へ流FS センター自然環境教育研究分野長岸 洋一教授れるため，下流側にいると推測される水生昆虫に，に，それぞれ深い謝意を表します。

影響が出るのを防ぐためである。このようにして採集された水生昆虫は，死亡を確認した後，後日分類

２．調査方法を行った。

２．
１ 採集場所２．
４ 分類方法

今回調査を行ったのは，FM 大谷山内の沢上流

分類には実体顕微鏡を使用した。その時に標本の，FM 草木 ，FM 唐乾燥を防ぐため，７０～８０％エタノールをシャーレに，FM 秩父の標高約８００m にあ入れ，液浸した状態で，分類を行った。分類には検，FM 大谷山内の沢中流
沢山の秋山川上流

る入波沢上流 ，FM 秩父入り口の入波沢，秩父の大滝ダムより下流にあるキャンプ場前の中津川，FM 多摩丘陵内の沢 である。沢や渓流は枯渇していないものを対象とした。

索図説を使用した。分類の完了した水生昆虫はラベルをつけて保存した。
２．
５ 保存方法容器には１０ml と２０ml のねじ瓶を使用し，保存

なお，A 地点は FM 大谷山１林 班 れ 小 班，B 地

液には９９．
５％のエタノールを，イオン水によって点は同１林班ぬ小班，C 地点は FM 草木８林班ほ７０％～８０％に希釈したものを使用した。ラベルは標小班，D 地点は FM 唐沢山３林班り小 班，E 地 点

本と共にねじ瓶の中に入れた。標本のラベルには検は FM 秩父４林班ろ小班，F 地点は同４林班ね小

索番号，採集場所，採集日付そして採集者の名前を班に位置する。

記載した。記入には０．
５mm 芯のシャープ・ペンシ

２．
２ 調査期間
調査延べ時間は，FM 大谷山では，２００
２年６月２９～３
０日の延べ約１４時間，および９月１１日の延べ約６ルを使用した。
３．調査結果時間であった。FM 草木では７月１～３日の延べ約

捕獲種数は，夏季には FM 大谷山で１４科１５種，

１
１時間，および９月１２日の延べ約６時間であった。

FM 草 木 で９科１０種，FM 唐 沢 山 で１２科１２種，FMFM 唐沢山では８月１～２日の延べ約６時間，およ秩父で１４科１５種，秩父の大滝ダム下流で１０科１３種，

び９月１０日の延べ約４時間であった。FM 秩父ではFM 多摩丘陵で８科８種，全体で２８科５０種が確認さ６月２２～２５日の延べ約２４時間，および９月５，６日

れた。秋季には，FM 大谷山で１
８科２２種，FM 草木の延べ約６時間であった。FM 多摩丘陵では７月１８

で１０科１５種，FM 唐沢山で１３科１４種，FM 秩父で１３日の延べ約２時間，および９月２０日の延べ約２時間

科１７種，秩父の大滝ダム下流で１１科１７種，FM 多摩であった。

丘陵で６科６種，全体で２７科４５種が確認された。夏２．
３ 採集方法季と秋季をあわせると６１種（内１５は属名のみ，内３

今回の調査において，水生昆虫の採集に使用したは科名のみ）となった（表１．を参照）。

東京農工大学 FM における底生水生昆虫の生息状況（石井ら）

４．Discussion

33

者の影響を受け，そこの地点のコカゲロウ属の密度
が，減るという。（Forrester,１
９９４）。

今回の調査で使用した川虫採集用網の網目は，少今回の調査は前例も少なく，資料も十分とはいえし大き過ぎたため，この網目からすり抜けてしまっない状態の中で行われたため，昆虫種数や捕獲頭数

た水生昆虫もいたと思われる。そのため採集できたの変動は解析されなかった。今後資料を蓄積して，ものの大きさは，ある一定の大きさ以上のものが大水生昆虫の生態や個体数変動要因を究明したい。

半である。

参考文献

しかし，こういった条件の中でも，結果を見て判るとおり，調査地点や調査時期の違いにより，昆虫
種数や捕獲頭数が大きく変動した。原因の一つとし

馬場金太郎・平嶋義宏（１９９１）昆虫採集学．６６
６pp，
九州大学出版会．

ては，水生昆虫の多くが，成虫に羽化してしまった

Forrester, G. E.（１９９４）Influences of predatory fishと推測される。この他にも調査日の前日に，非常にon the drift dispersal and local density of

強い雨などが降り，沢の底の砂泥や岩などが，下流

stream insects. Ecology７５：１２０８―１２１８.

へ押し流されていたりすれば，そこにいた水生昆虫
も，下流へ流されてしまう可能性がある。

今森光彦（２０００）ヤマケイポケットガイド１８水辺の昆虫．２８１pp，山と渓谷社．

もう一つ考えられる原因は，捕食者の存在であ

石田昭三・石田勝義・小島圭三・杉村光俊（１９８８）

る。FM 秩父の E 地点と F 地点の結果を比べると日本産トンボ幼虫・成虫検索図説．１４０pp，東

捕獲された合計の頭数が F 地点では非常に少ない
ことがわかる。実際に，F 地点では山女を複数発見することができたのに対し，E 地点にはこのように

海大学出版会．
川合禎次（１９８５）日本水生昆虫検索図説．４０９pp，
東海大学出版会．

目立った捕食者の存在は見当たらなかった。特にコ

丸山博紀・高井幹夫（２０００）原色

カゲロウ属は，捕食者の影響を受け易く，そこに捕pp，全国農村教育会．

食者が侵入し，捕食者の密度が増えた場合に，捕食

川虫図鑑．１８６

種

カゲロウ目］

名

名

０→３
０→０

クロタニガワカゲロウ
ウエノヒラタカゲロウ

Ecdyonurus tobiironis（Takahashi）

Epeorus uenoi（Matsumura）

０→０
０→０
０→０

イマニシマダラカゲロウ
エラブタマダラカゲロウ
クロマダラカゲロウ

Ephemerella imanishii（Gose）

Torleya japonica（Gose）

Ephemerella nigra（Ueno）

０→０
０→５
５→０

クロサナエ
ダビドサナエモイワサナエDavidius moiwanus（Okumura）

０→３

０→１

Davidius fujiama（Fraser）

サナエトンボ科

ムカシトンボムカシトンボ科

オオカワトンボ

カワトンボ科

フタスジモンカゲロウ

Davidus naunus（Selys）

Gomphidae

Epiophlebia superstes（Selys）

Epiophlebiidae

Mnais nawai（Yamamoto）

Calopterygidae

トンボ目］

Cincticostella japonica（MacLachlan）［Odonata

０→０

０→０

０→０

０→０

０→１

０→０

０→０

０→３

０→０

５→３

０→０

３→１３ ６→４

０→０

ホソバマダラカゲロウ

Ephemerella denticula（Allen）

モンカゲロウ科

０→２

ヨシノマダラカゲロウ

０→２

採

集

１→１

０→０

０→０

０→０

０→０

３→０

０→３

０→０

０→４

０→０

０→４

２→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

７→２

０→５

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

３→０

０→０

０→０

０→０

０→４

０→０

０→０

０→０

３→０

５→１

０→０

G

０→１

０→１

３→０

点

０→０

０→０

０→０

０→０

０→１

２→０

０→２

１→２

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→１

０→０

０→３

０→０

５→１

６→１

５→１

３→１

０→０

０→０

４→９

０→０

０→０

０→８

０→０ ２５→１

２→０

５→２５ ２３→６ １２→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

F

地

５→１１ ０→６

０→０

E

０→０ ２０→０

０→０

０→０

D

０→１０ １７→１８ ４→０

２→２

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

４→７

０→０

C

３→０

１

合計頭数 標本番号０→５ ５９０→７ ５８０→８ ５７４

３

２→０ １５

５→１ １４６→１ １３５→１ １２３→５ １１５→０ １００→１ ６０

０→０

０→０

０→０

８→０ １９０→１１

３→０ １８０→０ １０→１６ １７

０→０

３→１ ５２→５６ １６

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０ ２１→３３ ９

０→０ １８→３４ ５，
６，
７，
８

０→０

０→０

０→０

０→０ ２５→１

０→０ ２２→１

０→０ １２→３６ ２

０→０

Hフィールドサイエンス

Ephemeridae

０→０

フタマタマダラカゲロウ

０→１

Drunella bifurcata（Allen）

マダラカゲロウ科

ウエストントビイロカゲロウ

トビイロカゲロウ科

コカゲロウ属Drunella cryptomeria（Imanishi）

Ephemerellidae

Paraleptophlebia（Imanishi）

Leptophlebiidae

Baetis

０→０

０→４

０→０

０→０

０→０

１→３

０→０

B

３→１１ ０→７

０→０

キブネタニガワカゲロウ

Ecdyonurus kibunensis（Imanishi）

コカゲロウ科０→０

エルモンヒラタカゲロウ

Epeorus latifolium（Ueno）

Baetidae０→０

ナミヒラタカゲロウ

Epeorus ikanonis（Takahashi）

０→０

A

２→８

ヒラタカゲロウ科

チラカゲロウ

チラカゲロウ科

和ユミモンヒラタカゲロウ

名Epeorus curvatulus（Matsumura）

Heptageniidae

Isonychia japonica（Ulmer）

Isonychiidae［Ephemeroptera

学

表１．東京農工大学５ FM における底生水生昆虫目録と捕獲頭数（２００２年夏→同秋）

34
２号

Planaeschna milnei（Selys）

カワゲラ目］

ミルンヤンマ

０→０
０→０
０→６
０→０

オオシマトビケラ属
アミメシマトビケラ属
シロフツヤトビケラ属
エチゴシマトビケラ属

Arctopsyche

Parapsyche

０→０
０→０

ツメナガナガレトビケラ
ナガレトビケラ属

Apsilochorema sutchanum（Martynov）

Rhyacophilia

Rhyacophilidae

ナガレトビケラ科

０→１

キブネシマトビケラ

Diplectrona kibuneana（Tsuda）

Macronema

Potamiya

０→０

０→０

ミヤマシマトビケラ属

シマトビケラ科

ヒゲナガカワトビケラ

ヒゲナガカワトビケラ科

Diplectrona

Hydropsychidae

Stenopsyche marmorata（Navas）

Stenopsychidae

トビケラ目］

０→０

カミムラカワゲラ

Kamimura tibialis（Pictet）［Trichoptera

３→８
０→０

モンカワゲラコガタフタツメカワゲラ属

Gibosia

カワゲラ科

Carineuria stigmatica（Klapalek）

Perlidae０→０

ヒロムネカワゲラ科

Peltperidae
ノギカワゲラ０→０

オナシカワゲラ属

Cryptoperla japonica（Okamoto）

０→０

フサオナシカワゲラ属

０→０

０→０

０→０

Nemoura

オナシカワゲラ科

ミネトワダカワゲラ

トワダカワゲラ科

オニヤンマ

オニヤンマ科

Amphinemura

Nemouridae

Scopura montana（Maruyama）

Scopuridae［Plecoptera

Anotogaster sieboldii（Selys）

Cordulegasteridae

ヤンマ科

オジロサナエAeschnidae

０→０
０→０

チビサナエ

Stylogomphus ryukyuanus（Asahina）

A

Stylogomphus suzukii（Oguma）

名
０→０

和
ヒメクロサナエ

名名

Lanthus fujiacus（Fraser）

学

種

０→０

２→１

０→０

１→０

０→０

C

０→０

０→２

０→５

０→０

０→０

０→０

０→３

０→０

０→０

４→０

０→０

０→０

０→０

０→９

０→２

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

２→１８ ４→０

７→０

０→０

０→４

０→０ １４→３

３→０

０→０

０→０

０→０

０→０

B

０→０

０→０

２→０

E

集

０→０

０→０

０→０

５→２

０→２

０→０

０→０

０→１

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

７→１

０→０

０→０

０→０

０→０

０→１

０→２

０→３

０→０

０→０

４→０

０→０

０→０ １７→４

０→０

０→０

０→０

６→５

８→０

０→０

４→９

４→１２ ０→０

０→３

０→０

０→０

D

採
G

０→０

０→０

０→１

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

点

０→２

０→０

４→０

０→１

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

７→０

７→０

０→０

０→０

０→２

５→０

０→０

０→０

０→０ １０→０

０→２

０→０ １３→０

０→０

０→０

５→２

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

F

地

４→５ ２２１→０ ２１２→０ ２０

合計頭数 標本番号９→２６ ２９７→０ ２８４→０ ３２．
５

０→２ ６３０→１１ ６２

０→５ ６１５→０ ３３．
５

０→０

７→３ ３５０→０ １１→０ ３４

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０ １１→２ ３３０→００→０ １０→０ ３２

０→０ １７→８ ３１

０→０ １３→９ ３０

０→０

０→０

０→２ １６→１４ ２７

９→０ １７→１１ ２６０→０ １
４→３ ２５

７→７ １
４→１６ ２４

６→４ １
２→１７ ２３

４→２

０→０

０→０

H

東京農工大学 FM における底生水生昆虫の生息状況（石井ら）
35

甲虫目］

ブユ科

計

Simulidae

合

ユスリカ科

Chironomidae

ホソカ属

ホソカ科

Dixidae

Dixia

ガガンボ科

双翅目］

マルヒラタドロムシ属

ヒラタドロムシ科

ゲンジボタル

ホタル科

ゴマダラチビゲンゴロウ

ゲンゴロウ科

Tipulidae［Diptera

Eubrianax

Psephenidae

Luciora cruciata（Motschulsky）

Lampyridae

Neonectes natrix（Ishida）

Dyticidae［Coleoptera

クロツツトビケラ

クロツツトビケラ科

アオヒゲナガトビケラ属

ヒゲナガトビケラ科

タニガワトビケラ属 DD

カワトビケラ科

０→０

０→３

１→１

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→５

０→０

３→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

３→８

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

６→１

０→０

０→０

０→０

１→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

２→１２ ０→０

０→０

０→０

０→１

０→０

０→０

０→０

２→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→１

０→９

９→０

６→４

０→０

０→０

０→０

F

地
G

０→１

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

０→１

０→０

１→０

０→０

０→０

０→０

０→０

３→３

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

点

２→０ ３８３→５ ３７２→３ ３６

合計頭数 標本番号５→２０ ４４，
４５

０→０

４－０

１→１

０→０

０→０

０→０

０→０

１→０

０→０

０→０

０→０

０→１ ６
６

７→３３ ５６

１→１ ５５６→７ ５３，５４

１→４ ５２０→０ ５１０→１ ６５

１→４ ６４１→０ ４９６→１ ４８２→１８ ４７

０→０ ２８→４ ４６０→００→０ ２１→２０ ４０，
４３

０→０ ３７→０ ４２

０→０ １０→４ ３９

０→０

０→０

０→０

H

２６→６２ ５７→８０ ４０→６６ ８０→１０４ １２９→４３ ４３→３０ ９４→３８ ３５→１７ ５０４→４４０

０→０

０→１
３ ０→７

０→０

０→４

０→３

０→０

０→０

０→４

０→０

０→０

０→０

０→０ １２→４
０→３

０→０

０→０

０→０

２→３

E

集

０→０ ２８→０

０→０

０→０

０→０

０→０

D

０→１２ ５→０

５→３

０→０

０→０

０→０

０→０

０→０

C

採

フィールドサイエンス

Uenoa tokunagai（Iwata）

Uenoridae

Mystacides

Leptoceridae

Dolophilodes DD

Philopotamidae

Psilotreta Kioensis（Iwata）

０→３

５→０ １１→０
０→０

ヨツメトビケラ
フタスジキソトビケラ

Perissoneura paradoxa（McLachlan）

０→２

０→５

オオカクツツトビケラ
フトヒゲトビケラ科

Neoseverinia crassicornis（Ulmer）

Odontoceridae

０→０
３→１ １０→３

フトヒゲカクツツトビケラ

０→０

４→０

０→０

コカクツツトビケラ

０→０

２→０

Goerodes japonicus（Tsuda）

カクツツトビケラ科

カクスイトビケラ属

カクスイトビケラ科

キタガミトビケラ

３→０

０→０

B

Goerodes complicatus（Kobayashi）

Lepidostomatidae

Brachycentrus

Brachycentridae

Limnocentropus insolitus（Ulmer）

キタガミトビケラ科

０→５

Limnocentropodidae

シコツナガレトビケラ

ARhyacophilia shikotsuensis（Iwata）

名
０→０

和
レゼイナガレトビケラ

名名Rhacophila lezeyi（Navas）

学

種

36
２号

フィールドサイエンス（J. Field Science）２
：
３
７―４
１，２
０
０
２

37

研究資料

フリーストール乳牛舎における搾乳牛の蹄の生長について＊１
岡陽子＊２，伊藤正浩＊２，神田修平＊２

Growth of hoofs of dairy cows in free-stall cowshed＊１
Yoko YANAOKA＊２, Masahiro ITO＊２ and Shuhei KANDA＊２
In１９９４, we changed our university farm management system from a stanchion stall barn to a free-stalland milking cowshed. We often observed abnormal hoof shapes and lameness in our milking cows, and thishas recently become a serious management problem. The objective of this study was to examine the growth
and wear of hooves of milking cows by measuring the major parts of hooves and the number of steps taken
by each cow. From this data, we hope to improve the care of hooves.
We concluded the experiment for four milking cows from３０June１
９９９to１
６April２０００at the cowshed of
TUAT. In general, a cow’s rear hooves grow more rapidly than front ones, but the results of our experiments revealed just the opposite, except for one cow. One calving cow’s rear hooves were small. Because ofthis, she slipped more frequently than the other cows when walking in the cowshed. We did not observe therelation between the number of steps and the lengths of hooves. The length of each cow’s hooves increased
over the long term, but daily measurements varied . Accordingly , daily observation and proper care ofhooves are necessary to keep hooves healthy.
Keywords : Free-stall cowshed, growth and wear of hooves, milking cow.

東京農工大学農学部附属 FS センターの乳牛舎は１９９４年に建て替えられ，スタンチョン方式の乳牛舎からフリーストール方式になった。フリーストール乳牛舎においても蹄の形状異常と四肢の障害が搾乳牛に多く見られ，これらはフリーストールにおける牛群の管理上で深刻な問題となっている。それゆえ，それぞれの搾乳牛の蹄の主な場所を計測して蹄の生長と磨耗の実態と歩数すなわち運動量を調査し，削蹄方法や通路を改善の一助とすることを目的とした。FS センターの乳牛舎の搾乳牛４頭を供試し，１
９９９年６月３０日から
２
０
０
０年４月１
６日までの期間に調査を行った。一般的に乳牛の後肢蹄の生長は，前肢のそれより早いと言われている。しかし，今回の調査では，１頭を除き前肢の生長が後肢の生長より大きかった。初産牛の後肢蹄の大きさは小さく，後肢と前肢のバランスが悪く，２産以上の搾乳牛よりも滑りやすかった。蹄の長さと運動量との関係は見られなかった。それぞれの搾乳牛の蹄は，長い期間で見ると生長を続けていたが，その測定値は，測定日ごとに大きく変化していた。それゆえ，蹄の健康を守るためには，日常の観察と蹄の適切な削蹄が不可欠であると考えられた。
キーワード：フリーストール乳牛舎，蹄の生長と磨耗，搾乳牛

１．はじめにればならないため，蹄病は搾乳牛にとって致命傷となる場合が多い。近年，フリーストール乳牛舎でのフリーストール乳牛舎において搾乳牛は，搾乳時蹄病の発生は４０頭中２５頭に及ぶ例も見られる（吉田を除き，給餌場，牛床および運動場間を移動しなけら，２０００）。それらの予防のためには削蹄及び薬浴＊１＊２Received Sep．３，２
００２；Accepted Sep．３０，２００２
東京農工大学農学部附属フィールドサイエンス・センター 〒１８３―８５０９東京都府中市幸町３‐
５‐８：Field Sience
Center, Faculty of Agriculture, Tokyo University of Agriculture and Technology, Fuchu, Tokyo１８３―８５０９，Japanフィールドサイエンス

38等の予防が必要になる。

２号

２．
２ 蹄の測定本学のフリーストール乳牛舎の給餌場，通路，待１９９９年１１月３０日 か ら２０００年５月１６日 間 に，ほ ぼ

機場のコンクリ－ト製の床には滑り止めとして一般

１ヶ月１回，合計６回，市販のメジャーを用いての道路と同様なドーナツ状のカットを施工した。給餌

蹄の測定を行った。測定日を Table ２ に示した。

場・牛床通路の牛糞尿をバーンスクレーパで１日３１回目の測定前には簡単な削蹄を行った。４肢それ

回除去している。年に１～２度，削蹄鉈で蹄尖部をぞれの外蹄と内蹄について，Fig. １ に示した a（蹄削蹄していたが，新フリーストール乳牛舎が１９９４年突部の長さ），b（蹄底部の長さ），c（蹄球部の長１０月に完成し移行後，５，６年目には搾乳牛に過長さ）の３部位を測定した。

蹄等の蹄形状の異常や蹄病の発生による歩行異常が増加した。さらにバーンスクレーパでの除糞作業等
によって通路床のコンクリートが磨耗し，ドーナツ状のカットに糞や敷料が詰まったことが重ったた
め，搾乳牛が通路で滑り，転倒する事故が発生するようになった。
フリーストール乳牛舎においても，搾乳牛の削蹄
方法を蹄の生長に合わせて工夫し，異常蹄の発生を防ぐことが，搾乳牛の蹄病の予防および通路での転倒事故防止のために不可欠である。今回，フリース
トール乳牛舎における蹄生長の特徴を知るため，搾Fig.１．Hoof measurements points
a : Toe to coronet lengthb : Bearing surface lengthc : Bulb length

乳牛の蹄の生長および運動量について調査した。
２．材料および方法
２．
１ 供試牛
東京農工大学農学部附属フィールドサイエンスセ

２．
３ 運動量

ンターのフリーストール乳牛舎で飼養されている搾供試牛の後肢に万歩計（人間用）を取り付け，蹄乳牛４頭を供試した。これらの搾乳牛の産次，体重の測定日から次回測定日までの間，毎朝の搾乳時には Table １ に示した通りであり，慣行により飼料連日値を読み取った。それぞれの期間内の個体別総

給与と搾乳を行った。

歩数を観測日数で除して１日当たりの歩数とした。

Table１．Date from cows

３．結果

Milking cow No.

１

２

３

４

Age（Years）

６

４

３

２

Calving No.

４

３

１

１

が一定でなかった。それゆえ，長期間の測定値（１すべての搾乳牛において毎回の蹄の測定値の変化

Body weight（kg）
１ st

７
１
０

６
４
８

６
１
８

５
８
６

回目と６回目の測定値）の差を用いることで測定値

at each measurement ３ rd

６
２
５

５
８
８

５
８
５

５
０
０

６ th

６
８
２

６
４
６

６
６
８

６
２
６

を 平 均 化 し て 測 定 位 置 ご と の 変 化 と し た。乳 牛
No．
２と No．４を代表例として蹄の測定結果を Fig.
２～Fig. ４に示した。

Table２．Measurements date
Measurement

Milking cow No.
１

２

３

４

１ st

１９９９．
１１．
３０．，
１２．
１．

１
９
９
９．
１
２．
１
４．

１
９
９
９．
１
２．
７．

１
９
９
９．
１
２．
１
３．

２ nd

２
０
０
０．
１．
１
４．

２
０
０
０．
１．
１
２．

２
０
０
０．
１．
１
２．

２
０
０
０．
１．
１
２．

３ rd

２．７．

２．７．

２．７．

２．７．

４ th

３．
１
４．

３．
１
４．

３．
１
４．

３．
１
４．

５ th

４．
１
１．

４．
１
１．

４．
１
１．

４．
１
１．

６ th

５．
１
６．

５．
１
６．

５．
１
６．

５．
１
６．

搾乳牛の蹄の成長（

Fig.２．Length from toe to comet岡ら）

Fig.３．Length of bearing surface

39フィールドサイエンス

40

２号

３．
１ 蹄突部の長さ（Fig. ２）
蹄突部

は約５．
５ヶ月 間 に 最 小０．
２cm（２号 牛

左前肢外蹄），最大２．
３cm（２号牛左後肢外蹄）伸長し，全頭平均では約１ cm 伸長した。内蹄間および外蹄間についての比較では，１頭（２号牛）を除き，前肢蹄が後肢蹄より伸長した。それぞれの肢蹄ごとに外蹄と内蹄の長さとを比較すると，１頭（１号牛）を除き，前肢では内蹄が外蹄に比較して長く，後肢ではその差は小さかった。
３．
２ 蹄底部の長さ（Fig. ３）
蹄底部

は１回目の測定値より長さが縮小している蹄もあり，平均測定値についても蹄突部のような大きな伸長は見られなかった。前肢，後肢，それぞれの蹄の伸長を比較すると２号牛と１号牛では後肢蹄が，３号牛と４号牛では前肢蹄がより多く伸長した。また２号牛の前肢では左前肢の内蹄が３．
５cm 縮小し，逆に４号牛の前肢では左前肢の内蹄が３．
４cm 伸長した。外蹄と内蹄の長さの比較では前肢において，１頭（２号牛）を除き，内蹄が外蹄よりも多く伸長し，初産の搾乳牛でその傾向がより顕著であった。後肢では１頭（３号牛）を除き，
外蹄が内蹄よりも長く推移した。
３．
３ 蹄球部の長さ（Fig. ４）
蹄球部は縮小した蹄もあったが，全頭平均では０．
７cm 伸長した。前肢蹄と後肢蹄の同部位間の比較では，a および b の測定値よりも差が少なかった。また外蹄，内蹄の長さの差についても，a や bに比較して測定値の変動が少なかった。例外として，１号牛の前肢蹄では変動が大きく，２号牛と１号牛後肢では外蹄が長い傾向があった。
３．
４ 運動量
蹄測定日間（前回測定日から本測定日間）の運動量の平均値を Fig. ５に示した。期間により多少の増減はあったが，搾乳牛の個体ごとの変化に特徴がFig.４．Length of bulb

Fig.５．The number of steps in the period ofeach measurement of hoof

搾乳牛の蹄の成長（

岡ら）

41

見られた。跛行をしていた１号牛では歩数が極端にによるのかもしれない。また，前肢と後肢のバラン

少なく，４号牛，２号牛，３号牛の順に歩数が増加した。

スが崩れることで産次数の少ない搾乳牛が滑り易く

４．考察

蹄の大きな伸長の後には必ず縮小（磨耗）が起きなることが予想される。搾乳牛の歩行安定のためには，削蹄の他に床面の改善および敷料等による滑り止め対策も必要である。

たが，おおむね各部位とも長期的には徐々に伸長し運動量（歩数の測定値）と蹄の生長に負の相関はていた。これらは歩様や偶発的な要因に左右されて見られなかった。今後，測定期間を通しての延べ歩いたと考えられる，蹄球部

数および滑りや転倒回数のデータを合わせて検討すの測定値については増加割合が少なかったことから，伸長と摩耗がおおる必要があると考えられる。

むね均衡していたと考えられる。日本削蹄師協会の

５．摘

調査（１
９
８
８）によれば，雌牛の前肢と後肢の負担体要重の割合は，前肢約５５％，後肢約４５％であり，負担

搾乳牛が自由に行動できるフリーストール乳牛舎

重量の多くかかる前肢より後肢の生長がより早いとにおいても蹄の磨耗量と生長量が等しいことはまれ言われている。今回の調査で後肢蹄の生長が前肢蹄であった。蹄尖部を落とすだけの削蹄では本来の蹄より早かったのは１頭のみ（２号牛）であり，フ形を保てないことは明らかであり，蹄全体の定期的

リーストール乳牛舎の搾乳牛では，前肢蹄の生長がな削蹄によりそれぞれの肢蹄を基準蹄に導き，それ

後肢蹄よりも早い傾向にあった。一般に成牛では前を維持していくことが重要である。その際，各牛の肢の内蹄は外蹄より，後肢の外蹄は内蹄よりも大き

蹄の生長の特徴を考慮し削蹄することも必要である

いと言われている。今回の調査でも蹄突部 と蹄底

引用文献

部 の測定値において前肢の内蹄が外蹄よりも長く，後肢については逆の傾向であり，一般の傾向と牛削蹄教本編集委員会（１９９８）牛の削蹄．（財）日本装蹄師会，１０３pp．

同様であった。これら前後各肢蹄の生長の違いを考えると，蹄尖部を落とすだけの削蹄では本来の蹄形

眞鍋弘行（２００２）削蹄質問箱・FS 牛の蹄はよく伸を保てないことは明らかであり，蹄全体の定期的なびる．酪農ジャーナル ５５（５）：２２―２５．

削蹄によりそれぞれの肢蹄を基準蹄に導き，それを樋口豪紀（２００２）蹄の衛生管理・バイオセキュリテ

維持していくことが重要である。その際，各牛の蹄イから考える蹄の感染症．酪農ジャーナル ５５の生長の特徴を考慮し削蹄することも必要である。

（５）：１９―２１．

産次数で比較すると前肢では長さに差が見られな

吉田靖・久保長政・松井司・尾澤宏朗（２０００）

いのに対し，後肢では産次数の少ない搾乳牛の蹄がフリーストールにおける蹄病の発生とその治療より短く，測定値の変動が少なかった。２～３歳のについて．日本畜産学会北陸支部会報 ８
０：１
８―２
０．

搾乳牛はまだ成長段階であり蹄の生長も早いと推測

吉谷一紀（２００２）角質疾病の原因と予防対策．酪農

されるが，牛群内での順位が低く，給餌場や休息場
で強い牛に追われる回数が多く歩数が多くなること

ジャーナル ５５（５）：１６―１８．

フィールドサイエンス（J. Field Science）２
：
４
３―５
２，２
０
０
２

解

43

説

中国における畜産からの温室効果ガスの放出と対応策＊１
板橋

久雄＊２

Greenhouse Gas Emissions from Livestock Sector and Measures
for their Mitigation in China＊１
Hisao ITABASHI＊２
This paper discusses recent changes in methane and nitrous oxide emissions from the livestock sector in
China and measures for mitigating these emissions. Methane from enteric fermentation, mainly from the rumens of draft cattle and buffalo, accounts for７２. ％ of the worldwide livestock methane emissions, and２
０％ ofChina's total methane emissions. Although the methane emissions from this sector are relatively low compared with the emissions from rice paddy fields in１
９９４, it increased recently and became the largest sourceof methane emissions in agriculture. Ammonia treatment of roughage as well as the increase in efficiency ofnutrient utilization are effective measures for mitigating methane emissions from enteric fermentation .
Methane from livestock manure also increased recently , with swine being the largest contributors andslurry--manure management systems having the largest share. Pasture and dry-lot systems were the major
contributors to nitrous oxide emissions from livestock manure. However, estimates of greenhouse gases stillvary widely, so it is important to develop a simple, cheap and accurate method for measurements from livestock and to collect much accurate data.
Keywords : greenhouse gas, methane, nitrous oxide, enteric fermentation, rumen, ammonia treatment

中国の畜産からのメタンと亜酸化窒素の放出およびその対応策について概説した。役肉牛（黄牛）と水牛のルーメンが大半を占める腸内発酵からのメタンは世界の家畜からのメタンの７．
２％であり，中国のメタン総量の２０％に相当する。１９９４年では，腸内発酵からのメタンは水田からのメタンに比べ低かったが，その後増加し続け現在では農業からのメタンの最大の発生源になった。このメタン発生の削減の方法として，粗飼料のアンモニア処理や栄養素利用効率の向上が期待されている。家畜のふん尿からのメタンも最近増加し続けており，豚のふん尿からが最も多く，また処理法ではスラリーからが最も多い。一方，亜酸化窒素の放出
では草地およびドライロット方式が主な発生源である。しかし，これらの温室効果ガスの放出量の推定値は変動が大きいので，簡易で安価にかつ正確に推定できる方法が必要であり，これによって測定の精度を高めることが重要である。
キーワード：温室効果ガス，メタン，亜酸化窒素，腸内発酵，ルーメン，アンモニア処理

１．はじめになどの温室効果ガスの濃度が急激な割合で上昇し，地球温暖化を早めていることが注目されている。昨近 年，大 気 中 の 二 酸 化 炭 素（CO２），メ タ ン

年，IPCC（気候変動に関する政府間パネル）は，（CH４），亜酸化窒素（N２O）およびフロン（CFCs）「地球温暖化は従来の予測を上回る勢いで進んでい＊１＊２

Received Sept．３，２
００２；Accepted Sept．２７，２００２
東京農工大学農学部附属 FS センター，FM 府中 〒１８３―８５０９東京都府中市幸町３‐５‐８：Field Sience Center, Faculty of Agriculture, Tokyo University of Agriculture and Technology, Fuchu, Tokyo１８３―８５０９，Japanフィールドサイエンス

44２号る」とする第３次報告書をまとめた。１９９６年の第２次報告書では２１００年までに１～３．
５℃の温度上昇と見込んでいたが，今回は１．
５～６℃にも修正されている。
これらの温室効果ガスのなかで，温暖化に最も寄与しているのは CO２であるが，他の微量ガス類は温暖化ポテンシャルが大きいとともに上昇割合が高い
ので，今後は CO２に匹敵するほどの影響を及ぼすことが指摘されている。
CH４と N２O の発生にはさまざまな農業活動もかな
り関わっている。とりわけ，畜産は反芻家畜のルーメンおよび家畜排泄物からのメタン発生，排泄物および飼料作圃場からの亜酸化窒素の発生が地球の温図１．中国における農業区と畜牧区との境界（宮崎，１９９６）

暖化にかなり寄与していることが指摘され，その削減方策が世界の畜産研究者・技術者により検討され中国の畜産は１９８０年頃よりしだいに進展し，従来の農村での複合経営から専業的な経営が徐々に広ている。
わが国では，社団法人「畜産技術協会」が平成３まっている。主な家畜は反芻家畜（黄牛，水牛，改年度から農水省畜産局の委託を受け，畜産からの温良された乳牛，メン羊，ヤギ，ヤク，ラクダ），単室効果ガスの発生の定量的な解明と抑制技術等に重胃家畜（豚と家禽）および馬とラバである。これら点をおいて調査活動と検討を行ってきた。筆者はこの中で，食肉としての消費が最も多いのは豚であの事業にかかわるとともに，平成１１年度より３ヵ年

り，１９８５年では食肉量全体の８６％を占めていたが，にわたり文科省科学研究費により中国との国際共同

最近では鶏肉と牛肉が増える傾向にあり，１９９６年で研究「ルーメンからのメタン抑制と繊維の消化促

はそれぞれ１８．
２％，１２．
４％となっており，豚肉は進」を行ってきた。中国は人口のみならず家畜の頭６９．
１％に低下している。それでも豚肉生産量は世界数でも大国であり，家畜からのメタンなどの温室効の約３０％を占めている。

果ガス放出は世界の全家畜からの約１０％と推定され

なお，世界の家畜頭数に占める中国の頭数割合ているので，そこでの今後の動向は大きな影響を及は，豚；４９．
３％，牛；７．
４％，水

ぼすことになる。以下では，中国における温室効果

羊；２
１．
５％，メン羊；１１．
８％，馬；１６．
２％，ラバ；

ガスの発生の現状と今後の見通し，および対応策の３６．
６％であり，中国は畜産でも大国であることがわ

現状について概括する。

かる。

２．中国の畜産の概況
中国の総面積は９６０万 km で日本の２５倍であり，
２

牛；１４．
６％，山

温室効果ガス発生に係わる反芻家畜と豚の飼養状
況は以下の通りである。
【反芻家畜】

そ の う ち，耕 地 は１２％の１億１千 万 ha，森 林 は

黄牛：中国で一般的に牛という場合は黄牛を指

１６％，山 岳・砂 漠・草 原４３％，荒 地２０％，そ の 他す。全土で広く飼われているが，特に，河南，山９％となっている。この広大な国土は，自然的・経

東，陜西各省で多く，その種類も多く毛色もさま済的条件によって畜牧区と農業区に二分されておりざまで，体型や肩峰の有無と大きさなども異なっ（図１），農業生産額に占める畜産物生産の割合はている。北部畜牧区や南部の山岳地帯では小型で畜牧区では７０％以上，農業区では５０％弱である。両産肉能力の低いものが多いが，華北農業区ではや区で家畜頭数を比較すると，農業区は全頭数のうちや大型の黄牛が飼われている。

豚で９６％，牛で７７％，ヤギで６８％，メン羊で２５％を飼料は一般的には青草，稲ワラ，麦ワラなどの占め，畜産総生産額では約９０％となっている。これ

自給飼料で，これに少量の自家産濃厚飼料が給与

は，農業区は比較的温暖・湿潤な気候なので土地生される。繁殖率は低く，３年に１頭の子牛が生産産性が高く，作物栽培面積も圧倒的に多く，多量のされる程度である。主に役用として利用されてい副産物や穀類を家畜に給与できるためである。

るが，食用としての飼養も広まっている。最近で中国における畜産からの温室効果ガス（板橋）45

は，１８～２
４カ月齢の素牛を１年間かけて体重４００

腹部が下垂し，毛色も白黒の斑が多い。代表的な～５
００kg で仕上げる肥育法が行われつつある。

ものにわが国でも有名な江蘇省の梅山豚や湖北省

牛乳の消費も伸びており，ホルスタイン種と黄牛の通城豚などがある。高原型は黒色のチベット豚の交配による乳牛が各地で活躍している。

で長い毛に被われており，厳しい自然の中で生活

水牛：もともとインドシナの沼沢地帯から導入さする条件を身につけている。

れた品種で，長江，漢水，珠江流域などの稲作地

現在，中国では養豚の改良は，その中心に在来帯で多く飼育されている。性質が温順なため，主種をおきつつ，外国種を有効に利用する方針をとして役用であるが，一部では乳も利用されていとっている。その一つとして，雑種化により，飼る。一般に成牛で３００～３５０kg に達し，大きいも料効率の良いミートタイプの豚肉生産が進められ

のでは６０
０～６５
０kg にも成長し，約２０年間も役用ている。

に供することができる。しかし，水牛は暑熱や寒冷に弱く，冬季には敷料として草を厚く敷く必要がある。

３．中国における畜産からの温室効果ガスの発生
中国における畜産からの温室効果ガス（GHG）

ヤク：チベット高原，新彊ウイグル自治区などのの発生については，主に中国農業科学院（CAAS）

寒冷な高原で多く飼われている。高山の痩せた土

農業気象研究所（北京）で研究している。CAAS

地でも成育が可能で，運搬には欠かせない動物では１９５７年に設立された国家研究組織で，約１０，０００人ある。ピエンはヤクの雌に黄牛の雄を交配して作の職員と３８の研究所があり，１７の省に分布してい出した一代雑種で，乳量も比較的多く，乳脂肪をる。このうち，北京には１７の研究所がある。農業気多く含む。ピエンの雌にホルスタイン種やジャー

象研究所では主に Dr. H. Dong と Dr. Li Yue がこのジー種の雄を交配したものも広まりつつある。

問題に取り組んでおり，彼らは IPCC による各国の

メン羊とヤギ：メン羊は畜牧区の主要な家畜としGHG インベントリ（排出・吸収目録）作成活動のて新彊ウイグル自治区で集中的に飼養され，食中国側責任者で，当面は GHG 発生量のより精度の用，毛皮用，乳用，皮革用に欠かせないものに高い推定と効果的な削減法の提示の任を負っている。

なっている。メン羊の品種は１００種類にも及び，

３．
１ ルーメンからのメタン発生量の推定

代表的なものには，蒙古羊・寒羊，湖羊，ハザッ

中国で１９９４年におけるメタン発生源は水田３９％，ク羊，同羊，灘羊，チベット羊がある。ヤギはメ

炭 坑２７％，反 芻 動 物２０％，燃 料 燃 焼９％，廃 棄 物

ン羊よりも頭数は少ないが，主として搾乳用に飼３％，糞尿２％で，IPCC の１
９９６年改訂ガイドライ

養されている。農家の副業とし農業区で飼われるンによる消化管発酵（ほとんどは反芻動物のルーメことが多く，品種としては，蒙古ヤギ，ハザックン）に由来する量は，年間７．
０
９Tg となっている。

ヤギ，アンカラヤギ（毛羊），カシミヤヤギ（毛これは世界の家畜からのメタン放出の７．
２％となる用）などがある。

が，糞尿からの放出を含めると中国の家畜からのメ【豚】
中国での豚の飼養頭数は世界全体の約５０％を占

タン放出は世界の家畜からの約１０％と見積もられている。

めるほど多い。飼料は，稲ワラ，バガス，マメザ

しかし，畜産物の消費は増加しており，家畜頭数

ヤ，トウモロコシ残茎，青草，ヌカなどを活用しも増加傾向なので，家畜からのメタン放出はまもな

た発酵飼料が主体で，それに各種の食品製造副産

く水田からの放出を上まわることが確実となってい物や食品残さなどを給与している。

る。これは特に，穀物に依存しないで生産できる牛

豚の品種は約１５０で，大別すると華北型，華南とメン羊の伸びが大きいためである。すでに，２０００型，華中型，高原型に分類できる。華北型は内モ

７Tg に達し，水田からの１２．
９Tg を上回
年には１３．

ンゴル，新彊ウイグル自治区，東北各県から黄河

り，今後両者の開きは大きくなると予測されている流域にかけて分布し，毛色は黒色系が多く，発育（図２）。

は緩慢なラードタイプが多い。華南型は雲南省，中国における反芻家畜の飼養は地域，飼料給与形

広西自治区，広東省などに分布し，１年を通じて

態，管理方式，気候区分からつぎの４地帯に分けら青草が豊富な地域で飼われている。華中型は中国れる。

の中部と南部の各省に分布し，背線部は陥没して草原畜牧地域：新彊ウイグル自治区，内モンゴ

フィールドサイエンス

46２号

る。だが，広大な中国では家畜の飼養頭数自体を正確につかむことが困難である。成雄牛，育成雌牛，
去勢牛，穀類多給のフィードロット牛の頭数については確かな統計はない。広大な地域を移動させて放牧する場合は，頭数を重複してカウントすることもある。
また，中国では農家は独自の飼料給与を行っているので，メタン発生量推定のもとになる採食量の把握はかなり困難である。放牧では，多くの場合，採食量は要求量を下回っているので，冬季には体重減
図２．中国の農業からのメタン放出の予測

少が続き死亡する例が，新彊ウイグル自治区，チベットなどでよくみられる。

ル，チベット，甘粛省，青海省，寧夏省などで，黄中国ではメタン発生量は IPCC の示す複数の異な

牛やヤクなどの乳牛以外の牛が中国全体の１８％飼わる推計方法によって測定されてきた。表２は IPCCれている。ほとんどは粗放な放牧形態である。

のガイドライン（１９９６年）によるメタン排出推定値

中央耕種地域：山東省，河南省，河北省，安微と実際のメタン測定データに基づく推定値を示した

省，山西省などで，多くの農家は数頭の家畜を飼ものである。IPCC はさまざまな手法により家畜種

い，飼料の大半は小麦ワラとトウモロコシ残茎であ別の排出係数（１頭１年当りのメタン排出量，kg）

る。古くから役牛として飼われ，採食量は体重維持を示しているが，これにはかなりのばらつきがあ水準程度である。

る。たとえば，乳用牛，黄牛（役肉牛），および水南部および西南部の米作地帯：多くの農家が数頭

牛を含む牛に関しては，２０００年の IPCC グッドプラ

ずつの水牛を飼っており，飼料は稲ワラが主体であクティスガイダンス（良好手法指針）を用いたメタる。最近，南部では乳生産のための規模の大きな水

ン排出係数の推定の方が，１９９６年改訂 IPCC ガイド

牛経営が急な伸びを示しており，ここでは，粗飼料ラインの第２階層方法（Tier ２）を用いた場合よに加え，市販濃厚飼料が給与されている。

りもやや大きい。しかし，メン羊と山羊に関して

東北部および大都市近郊地帯：北京，上海，四川は，良好手法指針を用いた排出係数の推計は IPCCなどで，最新技術を導入した先進酪農が営まれていガイドライン第２階層方法を用いた場合よりも小さる。乳牛の管理方式や飼料構成などは先進国の方式い。牛 と メ ン 山 羊 で 結 果 が 異 な る の は，２０００年とほぼ同様である。

IPCC 良好手法指針では体重の維持と成長に必要な生産システムの変化と生産性の向上に伴って，新たな地域配置が形成されている。肉牛生産はこれま

総エネルギーの算出式にそれぞれの家畜で修正が加えられたためである。

での草原畜牧区より中央穀物生産地帯に移りつつあ

IPCC は温室効果ガス排出量推定で各国の状況をり，すでに国内生産の３５％を占めるに至り，北米式

反映する独自のデータがない場合に，その代用としの大規模フィードロットも始まっている。羊肉生産てデフォルト値を用いることを推奨しているが，よも畜牧区では総生産の２０％であるが，中央地域はり正確な推定のためには今後はその精度を高めるこ

４５％を占める。

とが要求される。表２には試験データに基づく推定

これらの地域における反芻家畜の飼養状況は表１値も示されているが，中国での基礎データがあまりの通りであり，また，メタンの発生状況は表２のよにも少ないために，排出係数と排出量の変動幅が大うになる。

きいことがわかる。

しかし，これらの数値にはかなりの不正確さがあ

表２の家畜種別排出量の推定結果によれば，メタる。基礎になる年間の飼育頭数や飼料給与方式ごと

ン排出に最も大きな影響を及ぼしているのは黄牛の頭数構成は，中華人民共和国農業年鑑や家畜年鑑（役肉牛）であり，全体の５０％以上を占めている。

からの引用である。また，各家畜の平均的な生体

これに次いで多いのは水牛の約１
４％，メン羊の約重，体重増加，妊娠期間，および泌乳期間などの家

１２％であるが，近年ではこれらの割合は低下しつつ畜生産性係数は研究機関などの数値を基にしていある。逆に，乳牛からの排出割合は約５％である中国における畜産からの温室効果ガス（板橋）47

表１．各地域における反芻家畜の飼養状況（１９９４年）
地
黄

牛

（役肉牛）

域

頭数（万頭）

気候

草 原 畜 牧 区

１５７０．
０２

１７

放牧

冷

涼

中

地 区

３１９４．
４９

３５

舎飼い，集約的

温

暖

区

８８８．
８１

１０

舎飼い，集約的

冷

涼

部

９９５．
３１

１１

舎飼い，集約的

亜熱帯

舎飼い

亜熱帯

央

東

北

南

乳

牛

水

牛

管理形態

西

南

部

１６７７．
４７

１８

そ

の

他

９０４．
４７

１０

草 原 畜 牧 区

１８３．
５２

４８

放牧

冷

涼

中

７６．
０１

２０

集約的

温

暖

集約的

冷

涼

央

地 区

東

北

区

８５．
５７

２２

そ

の

他

３９．
２４

１０

部

１
１７２．
６８

５１

舎飼い，集約的

亜熱帯
亜熱帯

南
南

メン羊・ヤギ

割合（％）

区

７６６．
６１

３３

舎飼い

草 原 畜 牧 区

西１０６５１．
３７

４４

放牧

中

８８２２．
２３

３７

舎飼い

央

地 区

表２．中国における反芻家畜からのメタン放出（１９９４年）
IPCC 推奨値による予測値
排出係数

試験データに基づく予測値

頭数

メタン排出量

排出係数

（１０４）

（Tg）

（kg／頭／年）（EF）（kg／頭／年）
黄

牛

成雌牛

（役肉牛）
水

乳

合

３１．
７９

９２３９．
５７

２．
９３７

４
６．
０

２２９１．
３２

１．
０５４

３８４．
３

０．
０７５－

２０１１

０．
４７８

３３５４

１．
７８２

成雌牛

６７．
４８

９００

０．
６０７

子牛

３８．
３５

３１１

０．
０９９

その他＊

５６．
５４

１０８０

０．
６１１

成雌牛

７０．
４０

１８８

０．
１３２

１
９．
５６－

子牛

３８．
３５

８９

０．
０２８

３６．
６８

その他

５６．
５４

１０７

０．
０６

成雌

７．
０６

１２０６６

０．
８５１

０．
９８－

その他＊＊

３．
５５

１１９８７

０．
４２６

３．
９１

３６

０．
０２１

５
８

３１３３６

７．
０８

ラ ク ダ

５８

計

（Tg）

４．
８９－

２８．
５０

メ ン 羊

（１０４）

１．
９８４

６３．
１３

牛

ギ

３８６６

子牛

牛

メタン排出量

（EF）

その他＊

＊

ヤ

５１．
３２

頭数

０．
４５２－

０．
１４１
２４０５２．
８

０．
２３４－
０．
９４０

３５．
６３

０．
０２１
１．
８３６－
５．
０９３

育成牛および１２カ月齢以上の雄牛
１２カ月齢未満

＊

＊＊

が，この１
０年の間に２倍に増加している。なお，豚年から，６０～７
０kg／頭／年に修正すべきとの見解がからの排出割合はほぼ安定して約５％である。豚にある。

はルーメンはないのでメタン放出はすべて腸内発酵

３．
２ 家畜排泄物からのメタン発生量の推定によるが，その排出係数はきわめて低いにもかかわ

中国における家畜排泄物からのメタン発生は各種

らず，飼養頭数が多いために乳牛と同程度の割合との家畜ふん尿処理システム（Animal Manure Man-

なっている。

agement Systems, AMMS）からの発生として整理

上述のように，これらの予測値にはかなりの不正されている。実際の排泄物処理実態をもとに算出し確さがあるが，排出係数を修正して精度を高めるこた メ タ ン 発 生（Tier ２）は１９９０年 で は６１７．
５Gg，となどが当面の課題になっている。たとえば，乳牛

１９９６年では７８８．
１Gg であり，この間に２８％の増加の泌乳量は近年では４０００～５０００kg／年のように向上が見られた。このうち６９％は豚であり，９％が黄しているので，メタン排出係数も現在の５６kg／頭／

牛，４％が 水 牛，３％が 乳 牛，９％が 家 禽 で あ っフィールドサイエンス

48２号

た。７年間における増加のうち５８％は豚によるもの

測定実験の実施，家畜種ごとの採食量や消化率につであり，頭数で２６％増加し，メタン発生で２２％増加

いての詳細なデータの収集が優先的に行うべき課題

したのが大きい（表３）。

となっている。

家禽は AMMS からの メ タ ン の う ち１９９０年 で は

３．
３ 家畜排泄物からの亜酸化窒素の発生量の推定６％を占め，１
９
９６年には９％になり，その増加率はメタンと並んで微量 GHG として重要な亜酸化窒

８６％であった。同様に，黄牛からの発生は３２％，乳素の AMMS からの発生量は，IPCC のデフォルト

牛からは６４％増加しているが，これらは豚の飼養頭値と排出係数を用いると（Tier １），１９９０年は１９０

数の伸びよりも牛や家禽の頭数の伸びの方が大きGg，１９９６年は２５４Gg となる。これは，Tier ２方式

かったためである。ヤギからのメタン発生量の増加で測定したそれぞれの値，１
８３．
８Tg，２４６．
３Tg と

７
９％も注目される。

大差はなかった。１９９０年から１９９６年までの間に，発排泄物の処理システム別のメタン発生では，スラ

生量は３４％増加したが，これは牛，家禽，豚の頭数

リー（液状厩肥化）は４３％，ドライロット（固形堆増加によるものである。メタン発生と違って，亜酸肥化）は２
６％，放牧草地などは２０％と見積もられて化窒素の場合には３５％は乳牛以外の牛（黄牛）の排いる。

泄物に由来するものであり，２４％が豚，１４％が家地域的にみると，AMMS からのメタン発生が最も多いのは広東省で中国全体の１２．
２％を占めるが，禽，８％が水牛，７％がヤギ，５％がメン羊で，乳牛からの発生はわずかであった（表４）。

これは，豚でのスラリー処理の割合が２６％と高く，飼養形態別に亜酸化窒素の発生量をみると，５０％

年間平均気温が２１．
８℃と高く豚の飼養頭数割合が全は放牧草地であり，４８％がドライロット／固形物か体の５．
７％と高いことによる。次は四川省でメタン

らで，スラリーなどからはわずかであった。

発生は全体の９．
７％で，豚の飼養頭数割合が１８％と地域的には，山東省，河南省，四川省などで発生最大であること，平均気温が１６．
０℃と高いことによ

量が多く，これらで全体の２９％になる。これは，乳る。湖 南 省 が こ れ に 次 ぎ，メ タ ン 発 生 は 全 体 の牛以外の牛の飼養頭数が多いためで，これらの省の９．
５％となるが，これはスラリー処理の割合が１６％

飼養頭数割合は全体のそれぞれ，１３．
１％，１２．
６％，と高く，平均気温１７．
２℃および豚の飼養頭数割合

７．
７％となっている。

７．
７％と高いためである。

３．
４ 家畜排泄物処理からの温室効果ガスの総発生量

AMMS からのメタン発生量の推定では，ルーメ

AMMS から発生する温室効果ガス CO２相当総量

ンからの発生の場合と同様に，不正確さが大きいこ（Gg CO２－C）をメタンと亜酸化窒素の地球温暖化とが問題である。IPCC のデフォルト値（Tier １）

ポテンシャル（GWP）に基づき算出すると１９９０年を用いると，メタン発生量は排泄物処理実態に基づ

では２７，９６０，１９９６年では３７，２３８となる。このうち，

く Tier ２の推定値の２倍にもなることが指摘され

１９９６年では，３２％は役肉牛（黄牛）の排泄物によるている。そのため，家畜種・地域ごとの，ふん尿処

もので，１３％が家禽，２９％が豚，７％が水牛，１１％理システムの使用状況に関する詳細なデータの収がメン山羊となっており，１９９０年に比べると３３％増集，家畜種ごとの窒素排泄に関する詳細なデータの

加 し た。肉 牛 の ド ラ イ ロ ッ ト 方 式 と 放 牧 管 理 が収集，家畜種・処理システムごとのメタン排出係数

AMMS からの GHG 総量に最も大きく影響してい表３．中国における家畜排泄物からのメタン発生（GgCH４）
年

黄牛

乳牛

水牛

メン羊

山羊

豚

馬

ラバ

ラクダ

家禽

合

計

１９９０

５１．
４

１６．
４

２
６．
８

１
０．
６

９．
５

４４２．
７

１２．
０

１０．
２

０．
６

３７．
４

６
１７．
５

１９９１

５２．
１

１
７．
８

２７．
１

１
０．
４

９．
３

４５１．
３

１１．
９

１０．
２

０．
６

４０．
７

６
３１．
４

１９９２

５３．
８

１
８．
１

２７．
４

１
０．
２

９．
５

４７０．
８

１１．
８

１０．
１

０．
５

５１．
３

６
６３．
５

１９９３

５６．
２

２
１．
１

２７．
７

１
０．
７

１０．
４

４７８．
２

１１．
８

１０．
０

０．
５

５０．
９

６
７７．
５

１９９４

５９．
４

２
３．
１

２８．
２

１
０．
９

１２．
２

４９７．
２

１１．
９

１０．
１

０．
５

５５．
９

７
０９．
５

１９９５

６３．
４

２
５．
８

２９．
０

１
１．
７

１４．
９

５２４．
８

１２．
０

９．
９

０．
４

６１．
４

７
５３．
２

１９９６

６７．
９

２
７．
０

３０．
０

１
２．
３

１６．
９

５４２．
２

１２．
１

９．
８

０．
５

６９．
５

７
８８．
１

１９９６年の相対割合（％）

９

３

４

２

２

６９

２

１

０

９

１９９０年に対する増加率（％）

３２

６４

１２

１６

７９

２
２

１

－４

－２３

８６

２
８

中国における畜産からの温室効果ガス（板橋）49

表４．中国における家畜排泄物からの亜酸化窒素の発生（GgN２O―N）
年

黄牛

乳牛

水牛

メン羊

山羊

豚

馬

ラバ

ラクダ

１９９０

６３．
６

０．
５

１
６．
７

１１．
３

９．
４

４５．
８

７．
０

１１．
５

０．
３

１７．
５ １８３．
８

家禽

合

計

１９９１

６４．
５

０．
５

１６．
９

１１．
１

９．
５

４６．
７

７．
０

１１．
６

０．
３

１９．
２ １８７．
３

１９９２

６６．
９

０．
５

１
７．
１

１０．
９

９．
７

４８．
５

６．
９

１１．
４

０．
３

２３．
１ １９５．
３

１９９３

７０．
２

０．
６

１７．
４

１１．
１

１０．
６

４
９．
７

６．
９

１１．
３

０．
３

２３．
１ ２０１．
２

１９９４

４７．
９

０．
７

１７．
６

１１．
７

１２．
２

５
２．
５

６．
９

１１．
４

０．
２

２６．
９ ２１５．
０

１９９５

８０．
４

０．
７

１
８．
２

１
２．
７

１４．
８

５６．
０

７．
０

１１．
１

０．
２

２９．
５ ２３０．
７

１９９６

８６．
２

０．
８

１
８．
８

１３．
２

１６．
９

５８．
０

７．
０

１１．
１

０．
２

３３．
９ ２４６．
３

１９９６年の相対割合（％）

３５

０

８

５

７

２
４

３

５

０

１
４

１９９０年に対する増加率（％）

３５

６６

１３

１８

７
６

２７

０

－３

－２
３

－４

る。なお，メタンに比べ亜酸化窒素の GWP の方が高いため GHG 総量に占める亜酸化窒素の割合は

３
４

環境負荷
家畜生産効率８８％となり，メタンの割合は少ない。

家畜生産能力しかし，これらの AMMS からの温室効果ガスの発生量の推定値もルーメンからの発生量の推定と同様にかなりの不正確さがある。この大きな要因は，排泄物の処理方式のデータが不十分なためで，より正確なデータの集積がいま最も求められている。また，各家畜からの窒素の排泄量，採食量と消化率，排泄物からの亜酸化窒素とメタンの排出係数の実測値を集積することも重要な課題になっている。
４．畜産からの温室効果ガス発生の削減に対する取り組み状況

A

B
栄養摂取量

図３．栄養摂取量，家畜生産能力と環境負荷の相互関係に伴い，急激に増加する。したがって，家畜の能力を改良するとともに，栄養管理の向上を図ることに最近ハルピンで開催された「畜産環境問題の解決

よって，利用効率のピークを高めるとともに，環境のための飼料栄養管理シンポジ ウ ム」
（中 国・日負荷を低減させる技術がきわめて重要であると指摘

本・韓国共催）では，豚や家禽におけるリンや窒素している。これはメタン放出抑制を考える上でも重の排泄量の削減，牛におけるメタン発生と窒素の排要な視点といえる。

泄量削減などに関しての報告と討議が行われた。こ

内モンゴル動物科学院の LuDeXun 教授は，草原の報告により，中国での畜産からの温室効果ガス発

畜牧地域での反芻家畜の生産性の向上に取り組んで生の削減に対する現在の取り組み状況を知ることがいる。特に飼料価値の低い作物生産副産物の利用効できる。

率の向上に力点を置いているが，これは集約的栄養

これらの中で，四川農業大学動物栄養研究所の

管 理（Integrative Nutritional Manipulation, INM）

Daiwen Chen 教授は，畜産における可食物への飼技法と呼ばれ，メタン抑制もその一環として取り組料の転換効率は，エネルギーでは約１５％，蛋白質でまれている。対象とする粗飼料は麦ワラ，稲ワラ，は約２０％と低く，残りの多くの部分が環境に放出さトウモロコシ茎などの低質粗飼料であるが，これをれるために，さまざまな環境問題を引き起こしてい４種類の技術の組み合わせで飼料価値を高めようとるとし，適切な飼料栄養管理によってそれらの効率するものである。これは P プラス３M 技法とも呼を高めることが重要な課題になっていることを多くばれており，P（roughage processing）は粗飼料のの具体例をあげて示した。例えば，図３に示したよ

処理でアンモニア処理やサイレージ化があり，摂取

うに，栄養素の摂取量が高まると家畜生産能力はし量の増加をねらいとする。M１（nutritional manipu-

だいに高まり，B でプラトーに達するが，栄養素のlation）は飼料添加物によるルーメンでの消化性・利用効率はそれ以前にピークがあり，その後は徐々利用効率の改善であり，M２（nutritional manage-に低下する。一方，環境負荷は利用効率が低下するment）は飼料の粒子サイズの処理，飼料給与計画

フィールドサイエンス

50

２号の適正化や青草類の併給などによる栄養管理の向上

１０％以上の削減が可能と推定している。LuDeXun

で あ る。M３（nutritional status monitoring）は 栄

教授はこれらの技法を含め，中国におけるこれから養状態のモニタリングで，添加物利用や各種の技法のメタン削減策として表６のようにまとめている。

の有効性を評価する。

粗飼料のサイレージ処理はまだ広まっていないが，

LuDeXun 教授は小麦ワラを給与したメン羊を用
いて，INM 技法の 有 効 性 を 検 討 し た 例 を 紹 介 しこれによりメタン発生がある程度抑制されることも報告されている。

た。表５に示したように，アンモニア処理小麦ワラ

粗飼料のアンモニア処理は主にワラ類を対象に以の 乾 物（DM），粗 蛋 白 質（CP），粗 繊 維（CF），中

前から行われてきたが，１９９２年からは国家プロジェ

性デタージェント繊維（NDF），酸性デタージェン

クトに組み込まれ，２０１０年までの予定でその普及拡

ト 繊 維（ADF）の 消 化 率 は INM 技 法 の 導 入 に よ大が進められている。これにより，メタンは１０％以り，それぞれ，３．
４
６，４．
７
４，７．
０４，３．
０
５，４．
０８％改

上抑制されることが知られており，中国でのルーメ善された。窒素の蓄積率と利用性，増体量，飼料要

ンからのメタン発生抑制法として最も有望と考えら

求率も改善された。

れている。アンモニア処理によって繊維の消化率は

彼らはこの INM 技法を用いて，成長メン羊に亜高まるが，残存アンモニア自体がメタン生成菌を阻

鉛メチオニンを飼料に添加し，亜鉛の利用性を著し害する可能性がある。この技術は主に黄牛についてく向上させた研究結果についても報告した。メタン行われており，家畜消化管からのメタン発生量を５の削減効果については測定装置が整備されていない～１０％低下させたと推定されている（表７）。アンのでデータは得られていないが，この技法によりモニア処理による粗飼料の利用性向上とメタン抑制

表５

アンモニア処理小麦ワラを給与したメン羊の飼料利用性に及ぼす IMN 技法の効果
IMN 技法対照

消化率（％）
乾物（DM）

６５．
１８±１．
７２＊＊

６１．
７２±１．
４０

粗蛋白質（CP）

６７．
５７±２．
０３＊＊

６２．
８３±１．
９６

粗繊維（CF）

６４．
６８±１．
８４

５７．
６４±２．
５６

中性デタージェント繊維（NDF）

６３．
７６±２．
４０＊

６０．
１８±１．
８０

酸性デタージェント繊維（ADF）

５５．
８０±２．
２２＊

５１．
７６±２．
５０

＊＊

窒素蓄積量（g／日）

＊

８．
４９

６．
１４

窒素利用性（可消化 N％として）

６３．
５４

５６．
２２

増体量（g／日）

８３．
３

７３．
８

飼料要求率

１０．
２

１１．
８

P＜０．
０５，

＊

P＜０．
０１

＊＊

表６

さまざまな飼料処理や栄養管理によるルーメンからのメタン発生の削減
技術の可能性

投入コスト

メタン削減効果（生産物当たりの）アンモニア処理わら

進行中

低い

＞１０％

切断ワラ

進行中

低い

＞１０％

稲わらラッピング

検討中

低～中程度

＞１０％

飼料処理

添加物利用
糖蜜尿素ブロック

進行中

低い

＜４０％

ブロック＋バイパス蛋白質

進行中

低～中程度

＜６０％

ミネラル＋蛋白質添加物

進行中

低い

５－１０％

プロトゾア除去

今後検討

低い

＜２５％

成長ホルモン

進行中

低い

１０％

一部進行中

低い

５－１０％

進行中

低い

６－１４％

栄養管理

同化ホルモン埋没
メタン阻害剤中国における畜産からの温室効果ガス（板橋）表７51

消化管内発酵からのメタン排出量＊に及ぼす処理ので，当面は研究体制の整備を図りこの問題への取済みワラ給与り組みを強めることが重要な課題である。

の影響（Tg CO２ Eq．）＊＊

年

処理済みワラの影響を考慮せず処理済みワラの
影響を考慮

１９９０

１９０．
４

１８４．
６

１９９１

１９２．
０

１８４．
３

１９９２

１
９７．
０

１８７．
２

処理やサイレージ化，糖蜜やミネラルなど添加物の

１９９３

２０４．
７

１９２．
８

利用が進んでいる。これらにより，生産効率を高

１９９４

２１３．
８

２
００．
２

め，家畜の飼養頭数の増加をできるだけ抑え，生産

１９９５

２２７．
３

２１０．
９

１９９６

２４０．
９

２２１．
２

物あたりのメタンを削減することが望ましい方向と

１９９７

２０８．
２

１８５．
５

１９９８

２１９．
９

１９３．
６

１９９６までの増加

２６．
５％

１９．
９％

れるので，このような方向も重要なことが強調され

１９９８までの増加

１５．
５％

４．
９％

ている。

２０００年 IPCC グッドプラクティスガイダンスによる
主にアンモニア処理＊＊＊

中国畜産の主要な飼料は豊富なわら類やトウモロ
コシ残茎などの作物副産物であり，その利用性向上
が共通の目標になっている。このためにアンモニアいえる。家畜排泄物処理ではバイオガス利用が盛んであるが，これによりメタン放出がある程度抑制さ

上述のように農業科学院では農林業からの GHG
発生と吸収に関する推定を精力的に行っている。一方，人工改良草地よりも自然草地の方がメタン吸収については浙江大学の Liu 教授らによっても精力的

量ははるかに多いことなどが明らかにされている。

に取り組まれているが，投入コストが低いことから森林における GHG の放出と吸収，耕地でのさまざ

中国における当面のメタン削減策として効果的な方

まな栽培条件での GHG の放出についてのデータも法ということができる。ただし，アンモニア処理の整備されつつあるが，今回はこれらについては省略

過程で，アンモニアが直接大気に拡散したり，土壌した。

での反応を介して亜酸化窒素になり，温室効果ガス

参考文献の発生源になりうることが指摘されている。これらの部分をできるだけ抑えることがアンモニア処理技

李玉娥・薫紅敏・井上元・清水英幸・西岡秀三・平術を通してメタン削減を行う場合に重要であり，今石尹彦・田辺清人（２００２）産業部門からの温室

後の検討課題である。

効果ガス排出の精度管理，温室効果ガスインベ

ルーメンからのメタン発生の測定では，米国環境

ントリーシステム構築の方法論に関する研究，保護庁（EPA）からの資金援助で六フッ化硫黄（SF平成１１～１３年度国立環境研究所・農業技術研究

６）を用いたトレーサー実験がまもなく行われるこ所：２４―３６．

とになっている。塩ビ製のサンプリング用キャニス

Dong, H., Lin, E., and Li, Y.（１９９６）An estimation of

ター（ヨーク）と SF６を測定するガスクロマトグ

methane emission from agricultural activities

ラフがすでに導入されている。農業科学院には畜産

in China. AMBIO, A Journal of the Human En-

研究所があり，それらを用いて牛やメン羊からのメ

vironment２
５：２
９２―２９６．

タンを測定する実験棟は日本の援助も受けて建設さDamasa B. Magcale-Macandog（２０００）GHG inven-

れるが，各種の飼料給与でのメタン放出のデータがtories for Asia-Pacific region . Institute for

揃うのには数年はかかりそうである。

Global Environmental Strategies and National

５．おわりにInstutute for Environmental Studies. Japan.１
５０pp.

中国は経済発展に伴い畜産物の消費が増えておMeng, G., Lin, U. and Min, X.（２０００）Effect of replac-

り，豚肉は伸びないが，牛肉や鶏肉が増えるなどの

ing corn and wheat bran with soy hulls in lac-

変化が生まれている。全体的に家畜の頭数は増加しtating cow diets on in situ digestion character-ているために，畜産からの温室効果ガス（GHG）

istics of dietary dry matter and fiber and lacta-の排出は増え続け，水田からの排出を上回るほどに

tion performance, Asian-Aus. J. Anim.Sci.１
３：

なった。しかし，試験研究の遅れや各種の統計デー

１６９１―１６９８.

タなどの不備のために，GHG 発生量の精度が低い

Meng, Q. and R. L. Preston（１９９７）Evidence for ex-フィールドサイエンス

52

２号

istence of lectins on the ruminal bacteria froming on ammoniated rice straw diet. Small Rum.

steers fed roughage and concentrate diets . J .

Res.３９：１３１―１３６.

Gen. Appl. Microbiol.,４
３：８
１―８
７.

Liu, J. X. and Orskov, E. R.（２０００）Cellulase treat-

Meng, Q. X.（２０００）The requirement of ruminal de-ment of untreated and steam pre-treated ricegradable protein for non-structural carbohy-

straw : effect on in vitro fermentation charac-

drate - fermenting microbes and its reaction

teristics. Anim. Feed Sci. Tech.８８：１８９―２００.

with dilution rate in continuous culture, Asian-

Lu De-Xun.（２０００）Advances in enhance of nutrient

Aus. J. Anim. Sci.１３：１
３
９
９―１
４
０
６.

utilization for ruminant by nutritional manipu-

Liu, J. X., Wu, Y. M. and Xu, N. Y.（１９９４）Effects oflation to reduce environmental contamination.

ammonia bicarbonate treatment on kinetics ofProc. The２nd Symposium of China/Japan/Ko-

fiber digestion, nutrient digestibility and nitro-

rea Association, Harbin, China４５―５６.

gen utilization of rice straw by sheep . Anim .
Feed Sci. Tech.５
２：１
３
１―１
３
９.

Gao Min , Wang Zhi-Ming , Odd and Lu De-Xun ,（１９９１）Improving nutrient utilization of am-

Liu, J. X., Yao, J., Yan, B., Yu, J. Q. and Shi, Z. Q.

moniaed wheat straw by IMNS technique（in（２０００）Effects of mulberry leaves to replace

Chinese）. Inner Mongolian J. of Anim. Sci. andrapeseed meal on performance of sheep feed-

Prod. No.２.：１―４．

53

投

稿

規

程

「フィー ル ド サ イ エ ン ス」（英 文 名：Journal of（３） 原稿が受理されたのち，原稿が入力されたフロッピーディスク（DOS/V １．
４４MB）にテキストあるいは書式付きテキスト）を提出

Field Science）は，東京農工大学農学部附属広域都する。

市圏フィールドサイエンス教育研究センターの研究

７．その他

報告誌で年１回以上発行される。

（１） 別刷希望者は実費負担とする。

本誌には，広くフィールドサイエンスに関する研究成果などを掲載する。
１．目的
フィールドサイエンスに関する研究成果を公表し，その発展に寄与する。
２．投稿者
東京農工大学に所属する者およびフィールドサ
イエンスに関心をもつ者

執

筆

要

領

１．原著論文（１） 和文原稿
１）和文表題
２）著者名
３）英文表題
４）著者名のローマ字書きフルネーム

３．報文の種類と内容

５）ランニングタイトル（和文）（１） 原著論文：独創的な研究で，価値ある結論

６）英文要旨・キーワードおよび和文要旨・あるいは実験・調査結果を含むもので未発表のものに限る。

キーワード７）本文（はじめに，試料と方法，結果，考察）（２） 研究資料：測定・観察記録，既成の知見の

８）引用文献確認など研究上報告する価値のあるもので未（２） 英文原稿発表のものに限る。
（３） 総説・解説：フィールドサイエンスに関す

１）英文表題
２）著者名のローマ字書きフルネーム

るレビュー，実験・調査方法に関する解説な

３）和文表題

ど。

４）著者名

４．報文の原稿

５）ランニングタイトル（英文）（１） 原稿は，和文または英文とする。

６）和文要旨・キーワードおよび英文要旨・（２） 原稿は，別に定める執筆要領に従って作成
し，刷り上がり２０ページ以内とする。
５．投稿手続き
原稿は正副各１部を次の様式による原稿送り状を添えて，編集委員長に提出する。

キーワード７）本文（Introduction, Materials and Methods,
Results,Discussion）
８）引用文献（３） 原稿の表紙（第１枚目）には，上記１）～（１） 著書名５）を記載し，脚注として著者の所属（学科（２） 表題名等）を和文および英文で記載する。

（３） 原稿枚数（表紙，本文，要旨，図，表および写真のそれぞれの枚数）

２．用語等（１） 和文原稿は，A ４判用紙（縦）を用い横書（４） 報文の種類

きとし，ワードプロセッサーにより１０００字（４０（５） 別刷り希望部数

字，２５行）に印字する。

６．原稿の受理・採否（１） 原著論文の審査は編集委員会で委嘱した学
内および学外の審査員各１名以上が行い，論文等の採否は，審査結果に基づいて編集委員会が行う。
（２） 研究資料および総 説・解 説 の 原 稿 の 審 査
は，審査員１名以上で行う。

（２） 英 文 原 稿 お よ び 英 文 要 旨 は，A ４判 用 紙（縦）に ワ ー ド プ ロ セ ッ サ ー１行 約６０字 詰
め，２５行で印字する。
（３） 動物・植物等の和名，外来語および原語によらない場合の外国の地名・人名はカタカナとする。学名はイタリックとする。
（４） 用語は，原則として文部省編「学術用語集」

54に使われているものを用いる。

は，Table１．のようにする。

（５） 量記号は，イタリックのローマ字もしくは本文中で表番号を示すときも同様とする。

ギリシャ文字のアルファベットの１字，また３）表の挿入箇所は，原稿の該当位置の右欄外

はこれに添字を付けたものを用いる。
（６） 単位は国際単位系（S １）を用いることが望ましい。
３．要旨・キーワード（１） 和文要旨は約５００字以内に，英文要旨は約３００語以内にまとめる。なお，和文原稿の英文
要旨は約６００語以内にまとめる。
（２） キーワードは日本語および英語でそれぞれに表番号を朱書きして指定する。
６．研究資料および総説・解説
原著論文の執筆要領に必ずしも準じなくても良い。
７．引用文献（１） 引用文献は著者名のアルファベット順に記載し，本文の該当箇所に（著者名，年号）または著者名（年号）のように明示する。

５個以内とし，和文および英文要旨の後に書（２） 雑誌の場合は，著者名（年）表題．雑誌名，

く。なお，英文の１つのキーワードは３単語

巻または号（通巻ページでないものは巻号）：以内とする。

最初のページ－最後のページとする。

（３） 要旨は和文，英文ともそれぞれ別紙に記載する。

（３） 単行本の場合は，著者名（発行年）書名．
ページ，発行所，所在地とする。

４．本文（１） 和文，英文ともに本文の見出しはポイント

引用文献の書き方（例）

システムによる記号を用い，大見出し，中見

文献は本文中に引用されたものすべてを記載す

出し，小見出しをそれぞれ１．
，１．
１，１．
１．
１と

る。雑誌名は原則として，省略しないで表記する。

する。さらに細分を要する場合は（a），（b），（a） 雑誌論文……，を用いる。

田中阿歌麿・星野隆一（１９３３）択捉島湖沼踏査概５．図・表
和文原著論文の場合，図・表の題名・注等は英文とする。
（１） 図（写真は図として取り扱う）
１）図の題名および注はその順序に図の下に書く。
２）図は白紙に鮮明に書く。また，図のサイズは印刷される大きさの約２倍に描く。
３）図は１枚ごとに別紙とし，図番号の表示
は，Fig．
１．
のようにする。
本文中で図番号を示すときも同様とする。
４）写真は鮮明なものを用いる。題名および注はその順序に写真の下に記載する。
５）図の挿入箇所は，原稿の該当位置の右欄外に図番号を朱書きして指定する。
（２） 表
１）表の題名は表の上に，注は表の下にそれぞれ記載する。
２）表は１枚ごとに別紙とし，表番号の表示

況及其の湖沼形態，水の理化学的所見．陸水学雑誌，３：１―１９．
Birge, E. A. and Juday, C.（１９３４）Particulate anddissolved organic matter in inland lakes. Ecological Monograph，４：４４０―４７４．
（b） 単行本の全部
吉村信吉（１９３７）：湖沼学．
２６
６pp，三省堂，東京．
Ruttner, G. E.（１９５７）Fundamentals of Limnology（Translated by Frey, D. G. and Fry, F. E.
J.）３
８０pp, Toronto University Press, Toronto.
（C） 単行本の章または分冊
小林繁男（１９９３）熱帯林土壌のせき悪化．熱帯林
土壌，真下育久編，３８５pp，勝美堂，東京：２８
０―３３３．
Syrett , P . J . （１９６２） Nitrogen Assimilation . In
Physiology and Biochemistry of Algae, Lewin,
R . A . （ ed . ）, ６７０ pp , Academic Press , New
York：１７１―１８８．

フィールドサイエンス編集委員会
編集委員長

小倉

編集委員

岸
洋一
鈴木
馨
島田
順
板橋 久雄
平田
豊
岩渕喜久男
楊
宗興
峰松 浩彦
柴田 秀史
石井 泰博

FS センター教授
FS センター助教授
FS センター助教授
FS センター教授
生物生産学科教授
応用生物科学科教授
環境資源科学科教授
地域生態システム学科助手
獣医学科助教授
硬蛋白質利用研究施設助教授事

本橋

FS センター事務長

務

局

英文校閲者

紀雄

一恭

CRIPE, R. A.

東京農工大学農学部 FS センター長，教授

Spacegate, Tsukuba, Ibaraki, Japan

Editorial Committee of Journal of Field Science
Editor-in-Chief
Norio OGURA

Director of Field Science Center , Professor of Tokyo University of Agriculture andTechnology

Editorial Board
Yoichi KISHI
Kaoru SUZUKI
Jun SHIMADA
Hisao ITABASHI
Yutaka HIRATA
Kikuo IWABUCHI
Muneoki YOH
Hirohiko MINEMATSU
Hideshi SHIBATA
Yasuhiro ISHII

Professor of Field Science Center
Associate Professor of Field Science Center
Associate Professor of Field Science Center
Professor of Field Science Center
Associate Professor of Dep. of Biological Production
Professor of Dep. of Applied Biological Science
Associate Professor of Dep. of Environmental and Natural Resources Science
Assistant Professor of Dep. of Ecoregion Science
Associate Professor of Dep. of Veterinary Medicine
Associate Professor of Scleroprotein and Leather Research InstituteManagement OfficeKazuyasu MOTOHASHI

Chief of Field Science Center Office

English Referee
CRIPE, R. A.

Spacegate, Tsukuba, Ibaraki, Japan

平成１
４年１
０月２
０日 印刷
平成１
４年１
０月２
５日 発行

発 行 所

東京農工大学農学部附属 FS センター
１
８
３―８
５
０
９ 府中市幸町３―５―８

印 刷 所

電

算

印

刷

株

式

３
９
０―０
８
２
１ 松本市筑摩１―１
１―３
０

０
４
２―３
６
７―５
７
９
９

会

社
０
２
６
３―２
５―４
３
２
９

ISSN 1347-3948

Journal of Field Science
No.2

Oct. 2002

ForwardPublication-Journal of Field Sience/ Miyata, S.
Invited review
１ Acid rain and field science（２）Scientific perspective on wet deposition./ Hara, H.
Articles１
３ Contamination of the sediments and soils with thallium and related harmful metals discharged fromthe Hosokura Mine and Smelter, Miyagi Prefecture, Japan./ Asami, T., Saeki, S., Mizui, C., Nogami, N.,
Takahashi, M., Nishikawa, H. and Kubota, M.
Research materials
２
３ Inter-calibration of two meteofological observation methods in FM Tama Hills./
Sasaki, K., Suzuki, I., Tomizawa, M., Uchikawa, T., Dokiya, Y. and Ogura, N.
３
１ Benthic apuatic insects observed in University Forests of TUAT in２００２. /Ishii, T., Kuwabara, S., Kuwabara, M., Uchida, T. and Kumakura, M.
３
７ Growth of hoofs of dairy cows in free-stall cowshed./ Yanaoka, Y., Ito, M. and Kanda, S.
Introduction
４３ Greenhouse gas emissions from livestock sector and measures for their mitigation in China/
Itabashi, H.

FIELD SCIENCE CENTER, TOKYO UNIVERSITY OF
AGRICULTURE AND TECHNOLOGY
Fuchu, Tokyo 183-8509, Japan