ISSN 1347-3948

フィールドサイエンス
Journal of Field Science
No．
４ ２
０
０
３

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
５年１
２月

フィールドサイエンス
目
論

第４号

次

文
１

畑地からの亜酸化窒素放出に及ぼす耕起および農薬散布の影響／藤沼良典・松村昭治

９

鳥取における降水の酸性化（英文）／原宏

１９ 給食調理残渣飼料の給与が肥育豚の発育と肉質性状に及ぼす影響／宮澤賢司・石田幸一・平田哲
兵・田中佑一・相俊彦・富永麻衣子・横山倫子・牧野茂三郎・石井憲・上野啓介・神田修平・

板橋久雄

研究資料
２
５ チリ共和国におけるトマトおよび野生トマト属植物の採集／川部眞登・有江

力

３
３ 東京農工大学フィールドミュージアム（FM）秩父式―鉄板天井式―の炭窯／内田武次

フィールドサイエンス（J. Field Science）４
：
１―８，２
０
０
３

論

1

文

畑地からの亜酸化窒素放出に及ぼす耕起および農薬散布の影響＊１
藤沼＊２

良典 ・松村昭治＊２Effects of tillage and pesticides on nitrous oxide emission from an upland field
Ryousuke FUJIMURA＊２ and Shoji MATSUMURA＊２

Nitrous oxide flux from upland field of TUAT, Fuchu, Tokyo, where soybean was grown, was continuously determined in 1995. The objective is to examine the effects of field managements such as tillage ,amendment application, pesticides spraying, on the emission of nitrous oxide from the upland field. Eight
treatments, which were made by combining three treatments of tillage（tillage or no tillage）, amendments（manure or fertilizer）and chemicals（pesticide or no pesticide）,were set up in the Andi soil field of 1.5 ha.
Nitrous oxide flux had continuously been determined by the chamber method from the beginning stage ofsoybean to the harvest time.
As the results, the treatments of amendment application and pesticide spraying did not affect the amountof nitrous oxide emitted from the soil, but it was shown that the tillage treatment increased the nitrous oxide
flux about 20% in comparison with no tillage plots.
Keywords : Emission of nitrous oxide, Soybean Field, Tillage, Amendments, Pesticide

東京都府中市の大学農場において１９９５年にダイズ栽培中の圃場から放出される亜酸化窒素（N２O）量を測定した。目的は耕起作業，施肥連用，化学肥料，農薬散布などの管理作業が N２O 放出量に及ぼす影響を明らかにすることである。１．
５ha の火山灰畑圃場に，耕起処理（耕起または不耕起），施肥処理（堆肥 M または化学肥料 F）および農薬散布の有無を組み合わせ，８試験区を２連で設置し，ダイズの生育初期から収穫期まで，チャンバー法で定期的に N２O 放出量を測定した。
N２O 放出量に及ぼす各処理の影響を統計的に解析した結果，施肥処理（F または M）は N２O 放出量に全く影響せず，農薬散布処理（P または NP）も同様であった。しかし，耕起処理（T）区では不耕起（NT）
区よりも放出量が約２０％多い結果となり，耕起作業が N２O 放出量を増大する方向に作用すると推察された。
キーワード：亜酸化窒素放出量，ダイズ栽培圃場，耕起，施肥資材，農薬散布

１．はじめにし，１９５０～１９８０年の間は一時的に横ばい状態を維持したが，以後再び上昇に転じ，１９９２年までにさらに地球の平均気温は，１
８
６
０～１
９
２
０年の６０年間は約約０．
３℃上昇した（Houghton １
９９４）。この上昇傾０．
２℃の範囲で変動したが，上昇傾向はみ ら れ な

向は現在も続いている。このような地球規模での温かった。しかし，１９２０年以後，平均気温は徐々に上暖化現象の原因は，直接的には大気中の二酸化炭

昇し始 め，２０年 間 で そ れ ま で よ り も 約０．
３℃上 昇素，メタン，亜酸化窒素，フロン（クロロフルオロ＊１＊２Received Oct.２,２００２；Accepted Apr.５,２００３
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 Science Center, Faculty of Agriculture, Tokyo University of Agriculture and Technology, Fuchu, Tokyo１８３―８５０９, Japanフィールドサイエンス2

カ ー ボ ン）な ど の 濃 度 上 昇 で あ る と さ れ て い る（IPCC ２００１）。
亜酸化窒素（以下 N２O）は自然大気中に微量に存

４号

２．材料および方法
２．
１ 試験圃場およびダイズ栽培方法

在するガス成分であり，１７５０年の段階での濃度は

本試験は東京農工大学農学部附属農場（現 FSC

２
７０ppb であったが，１
９
９
８年には３
１
４ppb となり，

府中農場）の畑作長期試験圃場（腐植に富む黒ボク

１９９０年代における増加速度は０．
８ppb/年に達する

土壌，土性 L，面積１．
５ha）において実施された。

（IPCC ２００
１）
。N２O の 年 間 総 発 生 量 は１４．
９TgN

この土地は１
９４０年代から畑として利用されていたとされ，そのうちの１０．
８TgN は海洋や自然土壌なが，起伏の多い地形であったために，１９９１年度に基どの自然的発生源に由来し，４．
１TgN が農耕地や盤整備が行われた圃場である。この工事では，まず畜産などの人為的発生源に由来すると見積もられて表層の黒ボク土壌をすべて剥いでおき，下層に同質いる（IPCC ２００１）。近年の濃度上昇は人為的原因の赤土を搬入して圃場全体を均平化し，その上に黒によると考えられ，とくに農耕地からの発生量が比ボク土壌を同じ厚さに埋め戻した。こうして，厚さ較的多いことから，これを低減する方策が課題と

約０．
５m の腐植に富む火山灰土壌の表層と厚さ数 mなっている。N２O はアンモニア態窒素（NH -N）の赤土の下層を重ねた構造の供試圃場が整備されが硝酸態窒素（NO -N）に酸化される過程（硝化た。１９９２年５月から１９９３年６月まで無肥料でトウモ

過程）で発生するとともに，NO -N が N２に還元さロコシとコムギを栽培し，１９９３年７月から栽培試験れる過程（脱窒過程）においても発生することが知を開始した。すなわち，深さ２５cm までロータリー

られており，すなわち，農耕地に肥料として施用さで毎作耕耘する耕起（T）と，耕起を行わず播種のれる窒素が多ければ多いほど発生量が増加する可能ための整地作業として深さ５－６ cm にロータリー

性が高くなる。

をかける不耕起（NT，一般に播種前の整地や除草

＋
４

－
３

－
３

世界の人口は２０３０年には約８０億人に増加すると予のための中耕作業は耕起に含まれない），化学肥料

測されることから，農耕地における食糧生産活動が連用（F）と堆肥連用（M），および農薬散布（P）

今後さらに集約的に行われることは必至であり，窒と無農薬（NP）の３因子２水準からなる L ８（２３）素施肥量も増大せざるをえない。したがって，農耕直交配列を基礎とした試験区が設定され，さらに化地における施肥の問題，とくに施肥資材の種類およ

学肥料と堆肥を半量ずつ施用する併用区が加えられ

び施用方法と N２O 発生量との関係を明らかにし，ている（各２連，Fig. １）。まず，飼料トウモロコ

発生を抑制する技術を開発することが望まれる。

シを栽培し，’
９３年冬にエンバク，’
９４年夏に再び飼

東京農工大学農学部附属フィールドサイエンスセ

料トウモロコシ，’
９４年冬にコムギ，’
９５年夏にダイ

ンター（以下 FSC）の畑圃場では，１
９
９
３年以来，

ズが栽培された。エンバクや飼料トウモロコシは地

わが国の風土に適した環境保全型農業の確立を目標

上部全体が収穫目的部位であり，刈り株以外は圃場

として，これまでの栽培体系を見直すための長期圃
場試験が行われている。この試験では，化学肥料や有機質資材として投入される養分の動態，耕うん作
業や農薬散布が土壌を中心とする生態系に及ぼす影
響，機械による合理的除草体系の確立などが主な研
究課題となっている。作物収量に及ぼす施肥資材と耕うん法の影響をみると，トウモロコシやコムギのようなイネ科作物では化学肥料が堆肥よりも肥効のうえで優り，ダイズでは逆になる傾向が認められること，また，耕うん法の影響は大きくないことなどが示されている（松村ら ２０００）。本報では，施肥養分の動態研究の一環として，施肥資材の違い，耕うん法の違い，および農薬散布の有無が圃場からのN２O 放出量に及ぼす影響について調べた結果を報告する。

Fig . 1 . The Experimental field in the University
Farm, TUAT
T : Tillage, NT : No-tillage, M : Manure, F : Fertilizer,
P : Pesticide, NP : No-pesticide畑地からの N２O 放出（藤沼ら）

3

外に搬出される。コムギの場合も，コンバインで穀学肥料の併用区（Fig. １の F & M）を 除 く１
６区 画

粒収穫後，刈り株以外は機械で集めて圃場外へ持ちを測定対象とし，このチャンバーを各区画内２地点出される。刈り株や収穫の際のロス部分は，耕起区の畝間に深さ３ cm に埋め込んで設置した。設置５では深さ２５cm まで鋤き込み・混合されるが，不耕分後と１５分後に，あらかじめ真空にしておいた耐圧起区では深さ５ cm までに残存することになる。

バイアル管（１５ml）を用いてチャンバーに取り付

本試験はこのダイズ栽培期間中に実施された。主けた針からサンプルガスを採集した（ただし，フな管理作業の内容は Table １のとおりである。すラックスの少ない時期には設置２０分後に２回目の採

なわち，前作のコムギを収穫後，施肥処理として，集を行った）。採集時間は１０～１５秒とした。サンプ

M 区 に は７月２日 に 牛 糞 オ ガ ク ズ 堆 肥（N-P２O５-

リ ン グ は 毎 回 同 じ 地 点 で 行 っ た（２連）。N２O フ

K２O としてそれぞれ０．
６５－０．
１５－０．
７０％含有，C/N

ラックスは気温に依存し，一日の中でアレニウス回

－１

比２
１．
６）を２
５，
００
０kg ha の 割 合 で マ ニ ュ ア ス プ

帰を示すことが Conrad ら（１９８３）によって明らか

レッダーを用いて全面散布し，一方，F 区には７月にされていることから，サンプリングは午後２時を

１
２日にアンモニア系化成肥料（組成３-１０-１０）を３０-

中心に，午後１２時３０分から午後３時までの間に行っ

１
０
０-１
０
０kg ha （N-P２O５-K２O）の割合で手作業によた。

－１り全面散布した。また，F 区では８月下旬に下葉がサンプルガス中の N２O 濃度は ECD 付きガスクロ

やや黄化する傾向が見られたため，９月８日に同肥

マトグラフ（島津製 GC―１４B）を用いて測定した。

料 を１５-５
０-５
０kg ha （N-P２O５-K２O）畝 間 に 施 用 し

分析条件は，ヘリウム（純度９９．
９９９９％）をキャリ

た。７月１
３～１
４日に耕起処理を行い，７月１７日にダアとし，流量３０ml/min，カラム温度６０℃，インジェイズ（品種エンレイ）を畝間７０cm，株間２０cm でクション温度８
０℃，ECD 検出器温度３４０℃とした。

２粒ずつ播種し，発芽後の管理は慣行に従った。農

分析カラムはポラパック Q（５０～８０mesh，３ m）

薬処理としては，P 区では播種直後に除草剤（トリで，ガードカラムとしてドライアライト（除湿剤）

フルラリン４４．
５％含有乳剤）を２．
５L ha 地表全面

６ cm とソーダアスベスト（二酸化炭素を取り除散布し，９月１６日（ダイズ子実発育期）に殺虫剤

く）６ cm を取り付けてある。分析に用いたサンプ

パーマチオン（フェンバレレート１０％・MEP３
０％

ル量は０．
５～１．
０ml で，分析時の検出器の感度に応含有水和剤）７
５０g ha を散布した。NP 区には農じて変えた。この方法によって定量可能な N２O の薬は一切使用しなかった。

濃 度 は 約０．
０３ppm（N２O）で，す な わ ち，検 出 限

－１

－１

－１

２．
２ 調査項目および調査方法

界 は 約０．
０２μgN で あ る。校 正 は 次 の よ う に 行 っ土壌からの N２O フラックスの測定はクローズド

た。容積１ L の標準ガス希釈用ガラス容器（三方チャンバー法で行った。チャンバーは，Matthias

コック付き）内の空気を高純度ヘリウムガスで置換

ら（１９８０）および八木ら（１９９１）の方法を参考にしし，この中にストッパー付きガスタイトシリンジでて，ポリプロピレン製 薄 型 コ ン テ ナ ー（４５cm×１００％ N２O ガス１ mL を注入して１０００倍希釈ガスを

５
４．
５cm×７ cm）を加工して作成した。堆肥・化調製した。このガスの N２O 濃度は１．
２mgN L－１とな

Table 1. Records of field management for soybean in 1995
Items

Date

Method and so on

Harvest of previous crop, wheat

June 14 to 16

A combine. The straw was carried out of the field.

Manure application

July 2A manure spreader. Rate：25，000 kg ha‐１ to M plots.

Fertilizer application

July 12

By hand. Rate :３０-１００-１００（N-P２O５-K２O）kg ha‐１ to F plots.

September 8

By hand. Rate :１５-５０-５０（N-P２O５-K２O）kg ha‐１ to F plots.

Tillage treatment

July 13 to 14

A rotary cultivator in T plots.

Seeding

July 17

A seeder. The row space was 0.7 m and the hill space 0.2 m.

Herbicide spraying

July 18 to 19

Trifluralin, 2.5 L ha‐１ to P plots.

Mechanical weeding

August 21

A cultivator

Insecticide spraying

September 16

Parmathion powder（10% Fenvalerate ＋ 30% MEP）,
Rate：0.75 kg ha‐１ to soybean plants in P plots.

Harvest of soybean

October 24

A bean harvesterフィールドサイエンス

4４号

る。これを校正用標準ガスとし，１ mL ずつ用いて
２０サンプルごとに校正した。１サンプルの分析にかかる時間は注入間隔を含めて約８．
５分であり，約６０
サンプルごとにカラムのエージングを行った。
こうして１
０分間または１５分間におけるチャンバー
内の空気中 N２O 濃度の上昇速度を求め，チャンバーの面積から１ヘクタール・１日あたりのフラックスに換算した。ダイズの株全体を栽培期間を通じて
チャンバーで覆うことは困難であるため，チャン
バーを畝間の中央ではなく，できるだけ株元に寄せて設置し，畝と畝間の両部分を覆うようにした。測定間隔は原則として３～４日とした。
本試験では畑地からの N２O フラックスのほかに

Fig. 2. Temperature (a) and precipitation (b) during
the experiment

気温，地温，土壌水分（pF）および土壌 pH を 測定した。気温はセンサー式温度計を用いて N２O サンプリング時（正午から１５時の間）に地上約５０cmの高さにおいて測定し，地温はセンサー式温度計（Ebsero 社製 HI８０５４）を用い，地温と同日時に，深さ約５ cm の温度を測定した。土壌水分（pF）の測定は，N２O サンプリング時ごとに，試験区内の
N２O サンプリング地点の深さ１０cm における pF 値
をセラミックス土壌水分計 pF―３３（（株）藤原製作所）を用いて行った。また，８月下旬から５回，深さ０～１０cm の位置から土壌を 採 取 し，２ M -KCl
で抽出して無機態窒素を測定した。アンモニア態窒
素はインドフェノールブルー比色法で，硝酸態窒素
は 改 良 カ タ ル ド 法（Matsumura & Witjaksono
１９９９a）で定量した。
３．結果および考察
３．
１ 気温，地温，降水量および土壌水分の推移
測定を開始した７月下旬以来，８月中の気温（正午から１５時の間に測定）は常に３０℃を超えており，

Fig. 3. Changes of water potential in soil
T : Tillage, NT : No-tillage, M : Manure, F : Fertilizer,
P : Pesticide, NP : No-pesticide

隙率が増大し，降雨の後で保水量が多かったためと考えられた。
３．
２ N２O フラックスに及ぼす耕起，施肥および農薬散布処理の影響

また，深さ５ cm における地温も８月上中旬にはFig. ４に N２O フラックスのデータを処理別にま３０℃以上であった。その後，両者とも徐々に下降

とめて示した。全試験区の共通点として，N２O フ

し，１
０月初旬には気温は約２５℃に，地温は約２０℃にラックスのピークは８月初旬および９月中下旬に認なった（Fig. ２－a）
。降水のあった日数は１７日で，められた。８月初旬には５日間で合 計６１mm，ま８月上旬，下旬，９月中旬および１０月上旬に３０mm

た，９月中旬には４日間で１４４mm の降雨があり，

以上のまとまった降水があった（Fig. ２－b）
。土それぞれ降雨の直後にフラックスが現れた。とくに壌水分は F 区，M 区ともに８月中旬から９月初旬

９月中旬のピークは顕著であり，それまでの乾燥気

ま で pF２．
０以 上 の 値 を 示 し 乾 燥 気 味 に 推 移 し た味の土壌で集積した硝酸態窒素に加えて，高温・湿が，９月初めの豪雨により乾燥は緩和された。９月

潤条件が重なり，活発な脱窒が起こったためと推定

中旬から１０月中旬にかけての約１ヶ月間は，M 区された。土壌中硝酸態窒素の含有率は８月２５日の総の方が土壌水分が高い傾向にあった（Fig. ３）。こ平 均４０．
７mgN kg－１か ら１０月１３日 の２４．
５mgN kg－１

れは有機物の連用により土壌中の腐植が増加して孔まで低下しており，作物による吸収以外に脱窒もこ畑地からの N２O 放出（藤沼ら）

5の低下を助長していたことがうかがわれる（Table２，３）。８月２２日 に は６４mm の 降 水 が あ っ た（Fig. ２－b）が，このときには N２O のピークは認
められなかった。８月上中旬は雨が降らず非常に乾燥していた（Fig. ３）。Goodroad & Keeney（１９８４）
や Hutchinson ら（１９９２）は硝化反応に起因する N２
O が土壌水分の影響を受けることを報告している。
乾燥のために硝化反応が進まずアンモニア態窒素が残存していたならば，この降雨の後で硝化過程でのN２O フラックスが認められたはずである。したがって，８月２２日の降雨のときは施肥後約４０日を経過しており，施肥由来の窒素はほとんどすべて硝化されていると考えられることから，ここでは脱窒を予測していたが，この降雨でも土壌に還元的部位ができるほどには湿潤にならなかったと推察される。
Fig. ４の N２O フラックスから，実験期間中における N２O 発生量を算出し，８月中旬のピークを含む７月１６日～９月１２日の期間とその後の期間に分け
Fig. 4. Effects of the amendments（a）,tillage（b）,and
pesticide application（c）on N２O emission fromthe field
M : Manure, F : Fertilizer, T : Tillage, NT : No-tillage,
P : Pesticide, NP : No-pesticide. Bars on the symbols
denote standard error.

て示した（Table ４）。P 値から明らかなように，いずれの処理区間においても N２O 発生量に有意な差は認められなかったが，９月１３日～１０月２７日の期間をみると，耕起区と不耕起区との P 値が０．
２５と比較的小さくなっており，耕起の有無が影響を及ぼす可能性が考えられた。両区における土壌条件の違Table 2. Concentration of ammonium nitrogen in soil（N mg kg‐１）
Aug. 25

Sep. 05

Sep. 23

Ocr. 13

Oct. 30

TFNP

5.0

4.7

37.1

0.5

2.5

TFP

4.5

4.5

27.7

0.5

2.4

NTFNP

3.6

3.7

31.8

4.7

2.4

NTFP

6.3

6.5

76.1

2.6

2.0

TMNP

4.0

4.3

3.8

0.6

2.7

TMP

4.7

4.9

4.5

4.2

2.9

NTMNP

4.0

4.1

3.2

0.0

2.4

NTMP

7.6

7.7

3.8

2.8

1.8

Mean of F

4.9

4.9

37.1

2.1

2.3

Mean of M

5.1

5.3

10.0

1.9

2.5

P value

0.83

0.71

0.60

0.90

0.65

Mean of T

4.6

4.6

30.4

1.5

2.6

Mean of NT

5.4

5.5

16.6

2.5

2.2

P value

0.65

0.39

0.49

0.45

0.04

Mean of P

5.8

5.9

21.9

2.5

2.3

Mean of NP

4.2

4.2

25.1

1.5

2.5

P value

0.83

0.71

0.65

0.90

0.65

T : Tillage , NT : No-tillage , M : Manure , F : Fertilizer , P : Pesticide , NP : Nopesticide, P-value : Statistical probability calculated by variance analysis

フィールドサイエンス

6４号

Table 3. Concentration of nitrate nitrogen in soil（N mg kg‐１）
Aug. 25

Sep. 05

Sep. 23

Ocr. 13

Oct. 30

TFNP

31.3

35.7

27.5

25.6

23.1

TFP

50.4

45.9

39.0

27.2

30.9

NTFNP

51.8

41.3

33.1

17.7

19.8

NTFP

43.8

43.2

35.2

29.4

22.5

TMNP

37.9

33.1

29.6

25.9

24.4

TMP

33.6

35.0

27.8

24.0

21.3

NTMNP

40.8

34.3

27.1

20.3

25.3

NTMP

36.0

38.5

30.5

26.0

20.5

Mean of F

44.3

41.5

33.7

25.0

24.1

Mean of M

37.1

35.2

28.8

24.1

22.9

P value

0.19

0.04

0.10

0.76

0.67

Mean of T

38.3

37.4

31.0

25.7

24.9

Mean of NT

43.1

39.3

31.5

23.4

22.0

P value

0.41

0.60

0.88

0.43

0.28

Mean of P

41.0

40.7

33.1

26.7

23.8

Mean of NP

40.5

36.１

29.3

22.4

23.2

P value

0.93

0.18

0.23

0.11

0.16

T : Tillage , NT : No-tillage , M : Manure , F : Fertilizer , P : Pesticide , NP : Nopesticide, P-value : Statistical probability calculated by variance analysis

Table 4. Amount of nitrous oxide emitted
Treatment

PeriodJul. 16－Sep. 12

Sep. 13－Oct. 27

Total

g N ha‐１
TFNP

19.6

27.3

46.9

TFP

41.8

15.8

57.6

NTFNP

35.0

9.8

44.8

NTFP

12.9

27.8

40.7

TMNP

29.9

28.6

58.5

TMP

25.6

20.6

46.2

NTMNP

30.0

12.2

42.2

NTMP

24.8

17.3

42.1

Mean of F

27.3

20.2

47.5

Mean of M

27.6

19.6

47.2

P-value

0.97

0.93

0.96

Mean of T

29.2

23.1

52.3

Mean of NT

25.7

16.8

42.5

P-value

0.61

0.25

0.29

Mean of P

26.3

20.4

46.7

Mean of NP

28.6

19.5

48.1

P-value

0.74

0.88

0.79

T : Tillage, NT : No-tillage, M : Manure, F : Fertilizer, P : Pesticide, NP : Nopesticide, P-value：Statistical probability calculated by variance analysis

畑地からの N２O 放出（藤沼ら）

7

いは深さ２
５cm までの耕うん層の有無であり，前作

oxide : Emission from soils during nitrificationの作物根や土壌動物によって形成された孔隙が残存

of fertilizer nitrogen. Science, 199 : 295―296.

するかどうかという点で大いに異なるはずである。

Bronson, K. F., A. R. Moiser & S. R. Bishnoi（1992）

Matsumura & Witjaksono（１９９９b）は 同 試 験 圃 場

Nitrous oxide emissions in irrigated corn as af-に設置してあるライシメーターで２年間にわたり土

fected by nitrification inhibitors. Soil Sci. Soc.

壌浸透水を調べ，耕起区よりも不耕起区で浸透水がAm. J., 56 : 161―165.

多く採取できることを示し，不耕起が土壌の透水性Conrad, R., W,Seiler. & G. Bunse（1983）Factors in-を高めると推察している。このことから，９月１６－

fluencing the loss of nitrogen into the atmos-

１７日の２日間で１３３mm の降雨があった際には，透pheric as nitrous oxide. J. Geophys . Res . 88 :水性の違いから，不耕起区よりも耕起区土壌の耕う

6709―6718.

ん層において雨水がより長時間停滞したと考えら

Goodroad, L. L. & D. R. Keeney（1984）: Nitrous ox-

れ，脱窒による N２O 発生量が多くなったと推察さ

ide emissions from soils during thawing. Can. J.

れる。

Soil Sci., 64 : 187―194.

Bremner & Blackmer （１９７８） や Keeney らGranli, T. & O. C. Bockman（1994）: Nitrous oxide（１９７９）は農薬散布によって N２O フラックスが大from agriculture. Nor. J. Agr. Sci., Sup., No. 12, 1

きくなる現象を認めているが，本実験では明らかで―128.

はなかった。これは，農薬の散布回数がわずか２回であり，しかもそのうちの１回はダイズ茎葉への散布であったために，土壌に対する影響が小さかったためと考えられる。

Houghton, J. T.（1994）: Global Warming. The Complete Briefing. A Lion Book, p. 46―56.
Hutchinson, G. L. & E. A. Brams（1992）Nitric oxide
versus nitrous oxide emissions from ammo-

以上のように，圃場の管理方法の違いは N２O 発
生量に大きな影響を及ぼさないことが明らかになった。しかし，本実験で測定された N２O 発生量は，nium ion-amended Bermuda grass pasture. J.
Geophys. Res.,９７: 9889―9896.
Intergovernmental

Panel

on

ClimateChangeダイズ作で窒素施用量が少なかったこともあり，国（IPCC）（2001）: Climate Change 2001（野 内

内 外 の 多 く の 文 献（例 え ば，Arah et al. 1991，

勇・陽Bronson et al. 1992，Granli & Bockman 1994 など）

果ガスの発生制御（平成14年度総集編），畜産で報告されている量に比較すると１/１０程度であっ

技術協会，p. １―３１．

捷行訳・解説） : 畜産における温室効た。したがって，窒素施用量を２倍，３倍に増やし

Keeney, D. R. I. R. Fillery, and G. P. Marx（1979）:

た場合にも，同様の結果が得られるかどうかを検証

Effects of temperature on the gaseous nitrogen

する必要がある。

products of denitrification in a silt loam soil Soil
Sci. Soc. Am. J., 43 : 1124―1128.

４．謝辞

Matthias, A. D., A. M. Blackmer and J. M. Bremner

本研究においては，１．
５ha 圃場でのダイズ栽培（1980）: A simple chamber technique for field

管理を技術専門官杉田國一氏に担当していただき，

measurement of emissions of nitrous oxide

また，N２O ガスの分析は本学農学部波丘地実験実習

from soils. J. Environ. Qual., 9 : 251―256.

施設（現 FS センターの FM 多摩丘陵）の楊宗興

松村昭治･橋本直樹･細矢伸之･塩谷哲夫（２０００）：作

氏（現本学農学部助教授）の研究室で行わせていた物の乾物生産量および収量に及ぼす耕起およびだいた。ここに深謝の意を表します。

堆肥連用の影響,東京農工大学農学部農場研究

引用文献

報告１７，１―９．
Matsumura, S and G. Witjaksono（1999 a）: Modifi-

Arah, J. R. M., K. H. Smith, I. J. Crichton & H. S. Li

cation of the Cataldo Method for the Determi-（1991）Nitous oxide production and denitrifi-

nation of Nitrate in Soil Extracts by Potassium

cation in Scottish arable soils. J. Soil Science ,Chloride. Soil Sci. Plant Nutr.,４
５ , 231―235.

42 : 351―367.
Bremner, J. M. & A. M. Blackmer（1978）Nitrous

Matsumura and G . Witjaksono （ 1999 b ）: Tillage
Method and Soil Fertilization effects on Crop

フィールドサイエンス

8４号

yield and Nitrate Leaching. Acta Horticulturae,

境２. 水田からのメタン発生．土肥誌６２，５
５６―506, 193―198.

５６２．

八木一行（１９９
１）：土壌生態系のガス代謝と地球環

J. Field Science ４
：
９―１
８，２
０
０
３

9

ArticleAcidification of Precipitation in Tottori, Japan＊１
Hiroshi HARA＊２ and Yoshiaki KIMURA＊３

In order to capture temporal trends of nss-sulfate, nitrate, ammonium, nss-calcium, and hydrogen ions,bulk-sampled weekly data in Tottori on the Japan Sea coast for１
９８８－１９９６are discussed. Annual mean concentrations of all ions including acidity were found to be increasing and the acidity increase was explainedby more increases in acids than in bases. Similar trends were discernible for winter and summer seasonalmeans with more pronounced increasing rate for winter mean. These phenomena would be attributed tolong-range transport of pollutants from Asian continent and locally formed nitric acid and/or nitrate in consideration of atmospheric chemistry and monsoon in this region.
Keywords：acidification, acid, base, pH, precipitation, Japan

１．INTRODUCTION-term measurement of precipitation chemistry in Japan that is located at the east end of Asia. Particu-

Atmospheric deposition of both actual and poten-

larly winter precipitation is anticipated to show

tial acidic substances has been one of the leading

more marked trends because the winter meteorol-

environmental issues for scientists and policy mak-ogy is characterized by northwesterly monsoon .

ers as well as the general public. Extensive studies

Domestic emissions will also affect the precipitation

on precipitation chemistry were undertaken inchemistry. Most of the major sources are located on

Europe and North America where the deposition

the Pacific Ocean coast of Japan（ Fujita et al .

was considered one of the most critical pollution

１９９１）. In consideration of the meteorology andproblems. This problem has recently been realized

source distributions of Japan, precipitation chemis-

not to be limited to Europe and North America .

try measurements on the Japan Sea coast are capa-

Emissions of sulfur dioxide , nitrogen oxides , andble of demonstrating temporal trends of continental

ammonia that would eventually acidify the environ-

impacts on the precipitation chemistry in Japan.

mental ecosystems increase rapidly in Asia, south-

In the light of current understanding of atmos-

ern Africa and parts of Central and South America

pheric chemistry, sulfur dioxide and nitrogen diox-（Galloway １
９９５）.Emissions from Asia for１９９０are

ide are oxidized predominantly by OH radicals andprojected to be double or triple in the next twenty

the overall rate constant for sulfur dioxide oxidation

years whereas sulfur dioxide emissions in Northis one order of magnitude smaller than that for ni-

America and Europe are expected to decrease until

trogen dioxide oxidation（Schwartz １
９８９）.It is gen-２０
２０（Galloway １９９５）. Emphasis has been placed

erally accepted that nitrogen dioxide is more rap-

on the estimation of emissions in Asia（Bhatti et al.

idly converted to nitric acid than sulfur dioxide to

１
９
９
０，
Park and Kim １
９９７, van Aardenne et al. １
９９９,

sulfuric acid based on field observations and model

Dentener and Crutzen １
９９４, Wang et al. １９７
７）.

calculations and that the long-range transport of ni-

Impacts of increasing emissions in the Asian continent on wet deposition could be detected by a long
＊１
＊２

＊３

tric acid is thus somewhat less pronounced thanthat of sulfuric acid（Rodhe et al. １
９８１）.

Received Mar.１
４,２００３；Accepted Dec.２０,２００３
Field Science Center, Tokyo University of Agriculture and Technology, Saiwaicho３―５―８，Fuchu, Tokyo,１８３―８５０９
Japan
Tottori Prefectural Institute of Public Health, Matsunamimachi２, Tottori,６
８０―０８０１JapanJ. Field Science 4

10

In view of wet and dry deposition mechanism ,highly soluble gases like nitric acid and ammonia
are efficiently incorporated into water droplets andeasily dry deposited on the earth's surface.（Seifeld
and Pandis １９９８）. However, when nitric acid is associated with atmospheric gaseous ammonia toform ammonium nitrate, this fine particulate matterare not easily scavenged by falling water dropletsand could be transported over a long - range than
the nitric acid in its original form. In considerationof the above atmospheric processes of sulfur and nitrogen species , precipitation sulfate on the JapanSea coast is fairly influenced by long-range transported sulfur rather than domestic sulfur species. In
contrast , nitrate in Tottori precipitation could becontributed by local and long - distant sources . Nitrate salts would have been formed in the continentand transported to Japan, and nitric acid and nitratesalts, when reacted in Japan with alkaline species,
would have resulted from nitrogen oxides emitted
from Japanese sources.

Fig. 1. Location of the sampling station.

２．MEASUREMENT OFPRECIPITATION CHEMISTRY

Several monitoring networks of precipitation

Tottori City, the prefectural capital, is located inchemistry have been operated in Japan. Japan Envi-the western coast of the Japan Sea side of Honshu,

ronment Agency has developed a nation-wide net-

the Main Island of Japan , has a population ofwork since１９８３（Hara et al. １
９９０, Hara １９９３, Hara

１２０，０００with few large sources of industrial emis-

et al. １
９９５, Hara １９９７）. During the monitoring op-

sions（ Fig . 1 ）. The samples were collected on aeration , some sites were relocated and the bulk

weekly basis at Tottori Prefectural Institute of Pub-samplers were replaced by wet - only samplers .

lic Health, which is located in the suburban area of

These changes will limit us to utilize the datasetsthe city. The Japan Sea coast is located about ３ km

for long-term trend analysis . Besides the govern-

to the north and the downtown of the city about ７

mental network , prefectural institutes of environ-

km to the south of the institute. The coastal area of

mental sciences have their networks, which would

the city is comprised of a dune, １
２km wide and ２offer long - term measurements for such analyses .

km long. The samples were collected on the rooftop

Among these measurements, precipitation chemis-of the institute throughout the survey period since

try records for１９８
８－１９９６are available for Tottori

１９８８. The sampler consists of a collection funnel andon the Japan Sea coast where the precipitation isa storage bottle with a membrane filter in between,

least influenced by domestic emissions（ Fig . １ ）.

which minimizes evaporation loss of the sample and

The data was collected by using bulk sampling

biologically induced chemical conversion（Hara ettechnique throughout the survey . An analysis ofal. １９９０）. Ionic species were determined by using

this dataset for１
９
８
８to１９
９
６would shed light on the

an ion chromatograph and pH and conductivity

temporal trends of major ion concentrations on thewere measured with pH and conductivity meters,

Japan Sea coast.

respectively . The data quality was assessed interms of ion balance check based on the six cations
and the three anions : H＋ , NH４＋ , Ca２＋ , K＋ , Mg２＋ ,Na＋ , NO３－ , SO４２－ , and Cl－ . The ion balance checkAcidification of Precipitation in Tottori, Japan（HARA et al .）showed an excellent agreement between the cation

11

and０．
０４３２２, respectively.

and anion sums（Fig. ２）, which sufficiently meet

The weekly measurements are transformed into

the ion balance criteria of Japan Environment

the volume-weighted monthly means and archived

Agency that the ratio of the cation sum to the anion

officially in the institute . The volume - weighted

sum should be in the range of０．
８０and１．
２.

mean concentration is calculated by using eq.（３）,Cvwm ＝ （Ci Ri）/

Ri

（３）

where Ci and Ri are concentration and rainfall
amount for the ith precipitation sample of interest. In
the case of hydrogen ion, the volume-weighted concentration is given by eq.（ ４）because the concentration of hydrogen ion is derived from the pH,[H＋] vwm ＝（１０－pH Ri）/
i

Ri

（４）
.

And the monthly pH is calculated on the basis of
the definition :pH ＝ －log [H＋]vwm
Fig . 2 . Ion balance of the precipitation chemistrydata.

Because of the acidity is directly related toequivalent concentrations of acids and bases inaqueoussolution,equivalent

unit

is

（５）

３．RESULTS
３．
１ Temporal Variations of Annual Mean Concentration
Monthly pH was recognized to be decreasing

utilized

trend during the survey period with fluctuations

throughout this paper. The concentration is numeri-（Fig. ３）.In order to capture distinct feature of thecally identical with molar concentration for thetrend, the temporal variation is discussed in terms

monovalent ions and doubled for the divalent ionsof volume-weighted annual means of hydrogen ion

such as sulfate and calcium ions. In the present arti-

and related ions.

cle, the brackets denote equivalent concentration of
the ions in brackets.

Figure ４ clearly shows an increasing trend of
the hydrogen-ion concentration during the period.

Precipitation incorporates seasalt particles con-

In the first year of the survey, １９８８, the volume-

taining seawater components including sulfate andweighted annual mean hydrogen-ion concentration

calcium ions. Therefore, the seasalt should be dis-

was１８μeq L－１ and was elevated to be almost ３０criminated from the non-seasalt ions . Non - seasalt

μeq L－１ in１９９６.

（ nss - ）fractions of sulfate and calcium ions were

The increasing acidity is due to either an increaseusually estimated with eqs.（ １）and（２）, respec-in acid concentration or a decrease in base concen-

tively , on the basis of sodium ion as a tracer oftration, or both. Major acids and bases in precipita-

seawater under the assumption that the relativetion are generally supposed to be sulfuric and nitriccomposition of these seasalt ions are conserved

acids, and ammonia and basic calcium salts in thethroughout the atmospheric processes（Hara et al.

atmosphere , respectively : [ H＋ ] ＝（ [ H２SO４ ] ＋

１
９
９
０）
.
[nss-SO

２－
４[HNO３]））－（[NH３] ＋ [CaCO３]）In the precipitation] ＝ [SO

２－
４] －（[SO

２－
４] / [Na ]）seawater x [Na ]solution, these acids and bases dissociate into their（１）,ionic constituents. The equivalent concentrations of＋＋[nss- Ca ] ＝[Ca ] －（[Ca ] / [Na ]）seawater x [Na ]
２＋

２＋

２＋

＋

＋

the acids and bases mentioned above are numeri-（２）.

cally equal to the respective ionic concentration :] / [ Na + ] ）seawater and（ [ Ca ] /[nss-SO４２－], [NO３－], [NH４＋］,and [nss-Ca２＋］.The resul-[Na＋ ]）seawater are the equivalent concentration ratios

tant acidity, [H＋ ], is therefore expected to be ob-of seawater components and numerically ０．
１２０６

tained by the quantity,（[nss-SO４２－ ] ＋ [NO３－ ]）－where （ [ SO

２－
４

２＋

J. Field Science 4

12

Fig. 3. Monthly mean pH in Tottori for１
９８
８－１９９６. The bold curve and the straight line are a running mean and alinear regression, respectively.

（[NH４＋ ] ＋ [nss-Ca２＋ ]）which is here defined as theacid - base difference . The concentrations of theseions will explain actual acid - base relationships inprecipitation.
The annual mean concentrations of nss-sulfate, nitrate, ammonium, and nss-calcium ions were also
depicted in Fig .４. Nss - sulfate concentration was
higher than any of other four ions by a factor of twoduring the period . The concentration in the last
three years was higher than５５μeq L－１ whereas theFig. 5. Annual means of hydrogen ion concentration（◇）and the acid-base difference,（[nss-SO４２－ ] ＋ [NO３－ ]）－（[NH４＋ ] ＋ [nss-Ca２＋ ]）（■）.

concentration in the first six years was fluctuating
between４０and５０μeq L－１. Nss-sulfate ion concen-

on ecosystems , ammonium ion is eventually an

tration actually increased with time.

acidifying substance because this ion is biologicallyAmong the variation of the five kinds of ions, ni-converted to nitric acid after deposition to soil（Vantrate and ammonium ions are likely to show steady

Breemen et al. １
９８２, Chadwick and Hutten １
９９１）.

increases. Regarding to impacts of acid deposition

Figure ４ shows that ammonium ion was increasing
together with hydrogen ion, which implies the ecosystem in this area is being acidified over the survey period. Nss-calcium ion was found to be fluctuating during the period although it was elevated in
１９９５.
The annual concentration of hydrogen ion andthe acid - base difference were shown in Fig . ５.
These two quantities agreed with each other interms of a correlation coefficient of ０．
８０１, whichfurther ensured that the temporal trends of the hydrogen ion concentration and the concentration difference considerably overlapped each other within
observational uncertainty . This agreement indicates that the acids and the bases were increasing
but with a higher increasing rate of acids, which re-Fig. 4 . Annual mean concentrations in Tottori for
１９８８－１９９６. top : nss-SO４２－ ；■, NO３－ ；●,H＋；◇, bottom : NH４＋；◆, nss-Ca２＋；△.

sulted in increasing acidification of the precipitation.

Acidification of Precipitation in Tottori, Japan（HARA et al .）

３．
２

13

Temporal trends of summer and winterlar trend was discerned for the ammonium concen-

concentrations

tration with higher concentration in winter. Nss-cal-

The coastal areas of the Japan Sea are character-

cium ion, however, was found to be largely fluctuat-ized by a northwesterly monsoon in winter months

ing without any appreciable trends. For winter con-（Whelpdale and Moody １
９９０）. During winter, thecentrations, the increasing rates for nitrate and am-

prevailing flow provides a transport path off themonium concentrations were considerably higher

east coast of the Asian continent to Japan. In sum-than that of nss-sulfate ion whereas the concentra-

mer months, however, the airflow changes comingtion levels of these nitrogen species were lower

from the Pacific Ocean . This seasonality strongly

than that of nss-sulfate（Fig. ６）.Winter concentra-

suggests air pollutants from the continent could

tion of hydrogen ion increased from２
３μeq L－１ indominate the precipitation chemistry in Tottori in

１９８８ to ３８ μeq L－１ in １
９９６ while the summer con-winter. In summer months, however, emissions incentration showed a less rapid increase １
６μeq L－１

industrial areas on the Pacific Ocean coast and local

in １９８８to ２
７μeq L－１ in １９９６. The acid-base differ-emissions in and around Tottori would dominate

ence defined in section３．
１（, [nss-SO４２－] ＋ [NO３－]）－the precipitation chemical constituents.

（[NH４＋ ] ＋ [nss-Ca２＋ ]）was also increasing for sum-

Volume-weighted mean concentrations of major

mer and winter periods.

ions in summer（June, July, and August）and win-

These results taken together imply that all theter（December, January, and February）were cal-major acids and bases increased to a larger extent

culated as illustrated in Fig. ６. Winter concentra-

in winter than in summer and that the acid concen-

tions of nss-sulfate were higher than the summer

trations were more growing than the bases, which

ones and increased during the period whereas theresulted in further acidified precipitation in winter.

summer concentration seemed to remain fairly con-

４．DISCUSSION

stant. Nitrate showed increases both in winter andsummer with a larger rate for winter. A very simi-

４．
１ Emissions of sulfur and nitrogen in East
Asia
Ionic concentrations generally depend upon emission rates of precursor gases, air concentrations ofoxidizing species, and precipitation amounts. These
factors will be briefly discussed in connection withthe observed trends of precipitation chemistry.
Trends of nss-sulfate and nitrate concentrations
in Tottori precipitation would be caused by enhanced emissions of sulfur and nitrogen oxides in
East Asia. Emission intensities of sulfur and nitrogen oxides have been reported for selected years assummarized in Table １（Bhatti et al. １
９９０, Parkand Kim １９９７, van Aardenne et al. １９９９）. Theseestimates were carried out with different methods.
Park and Kim（１９９７）explored total fuel consumption of various economic sectors . The other esti-

Fig. 6 . Summer and winter mean concentration in
Tottori for１
９８８－１
９９６．top : nss-SO４２－（summer；□, winter；■）, NO３－（summer；○,
winter； ● ）, bottom : NH４＋ .（ summer；◇ ,winter ； ◆ ）, nss - Ca２＋（ summer ； △ , winter；▲）mates were projections based on some scenarios tofuture years.
According to these results , emissions of thesegases will be concluded to have been increasing in
northeast Asia. The total emission of sulfur dioxide

J. Field Science 4

14

Table１．Estimated emissions of SO２ and NOX in East Asia in Tgy－１
SO２

NOX

SO２

NOX

NOX

1986

2000

1986

2000

1988

1993

1990

2000

1990

2000

China

18.97234.036

7.673

15.316

*

*

*

*

8.273

13.719

Japan

*

*

*

*

*

*

*

*

2.468

3.168

North Korea

0.587

0.92

*

*

*

*

0.518

0.914

South Korea

1.224

2.721

0.422

0.764

0.977

1.995

Country

Authors

0.663

1.302

Bhatti et al., 1990

1.127

1.45

Park and Kim, 1997

van Aardenne et al., 1999

*not estimated.

increases from １，
１２６，
５０
０ ton in １
９
８
８ to １，４
５０，
１００

and nitric acids to form corresponding ammonium

ton in １
９９
３ although the increase rate was slowed

salts . Ammonia is injected into the atmosphere

down after １
９９０, which was mainly attributed tofrom anthropogenic and natural sources（Dentener

the gradual replacement of anthracite with town

and Crutzen １
９９４）.

gas in residential and commercial sectors（Park and４．
２ Air quality in Tottori

Kim １９９
７）. On the other hand, nitrogen oxides total

Air quality in Tottori for the corresponding pe-emissions increased rapidly from ４２１，
９０
０ ton inriod was compiled in terms of the annual mean air

１
９
８
８to７
６
３，
７
０
０ton in１
９９３, which corresponds to aconcentrations of sulfur dioxide, nitrogen oxide, ni-linearly increasing rate of １６％ per year. They in-trogen dioxide, and oxidants. These gases were all

terpreted that this rapid increase was accelerated

monitored at the identical station and the annual

by the rapid increase in motor vehicles after １
９９０

mean concentration was the arithmetic mean con-（Park and Kim １
９
９
７）
.

centrations. Figure ７ shows an increasing trend of

Sulfur species emitted from Far East Russia

oxidants from２
１ppb in１
９８８to３
６ppb in１
９９６dur-might contribute to give rise to precipitation sulfate

ing the period. The pollutants other than oxidants

in Tottori under some meteorological conditions. Al-

remained rather constant. Also annual mean con-though anthropogenic emissions of sulfur and nitro-

centrations of carbon monoxide were almost con-

gen oxides in Asia have been recently studied

stant to be４００to５００ppb whereas non-methane hy-（ Kato and Akimoto １
９９２, Akimoto and Narita

drocarbons decreased with some fluctuations from

１９９４）, no convincing emission inventory data for２
４０ppb in１
９８８to１５０ppb in１
９９６.

sulfur and nitrogen species are currently available.

In terms of seasonal means, some pollutants dem-

Estimated emission intensities in some areas adjoin-

onstrated more increasing trends . Oxidants were

ing Far East Russia, sulfur emissions from Russianrecognized to be increasing in both summer andareas do not seem intensive enough, in comparison
with those in Korea and Northeastern China, to affect precipitation chemistry in Tottori. In consideration of these factors, significant contributions from
Russian sources are not plausible for the present increasing trend.
These increasing emission trends of sulfur and nitrogen oxides in East Asia could have contributed
to the observed increasing concentrations of nss sulfate and nitrate in Tottori precipitation.
Ammonium in precipitation is usually derived
from atmospheric ammonia reacting with sulfuricFig. 7. Annual mean air concentrations of air pollutants in Tottori for１
９８８－１９９６.
oxidant；●, NO２；■, NO；◆, SO（
２ X）together
with the summer and winter means of oxidant（summer；△, winter；▲）.

Acidification of Precipitation in Tottori, Japan（HARA et al .）winter months as depicted also in Fig. ７. Figure ８
shows that winter mean nitrogen dioxide , nearly15

trends in concentration that emerged.
４．
４

twice as high as the summer means, grew steadily

Atmospheric Chemistry of the temporal
trend

from８．
６ppb in１
９
８
８to１３ppb in１
９９
６. However, its

Precipitation chemistry in Japan is controlled byannual and summer means remained nearly con-both long-range transported and locally emitted air

stant. Sulfur dioxide illustrated no temporal trends

pollutants (Ishikawa et al. １
９９８）. In terms of thefor these means.

potential impacts of emission sources in the AsianThe formation rate of nitric acid is proportional tocontinent on wet deposition in Japan, the seasonal

the OH radical and the nitrogen dioxide concentra-

meteorology suggested that winter precipitation

tion. The OH concentration, which is not monitored

would be demonstrated to be impacted by long -in Tottori, will be supposed to be fairly proportional

range transported acidic substances from the conti-

to the oxidant concentration. The increasing trend

nent.

of oxidant and stable nitrogen dioxide strongly sug-

Considerations of the atmospheric chemistry andgests that increased production of nitric acidthe meteorology of Japan would lead us to interpretaround Tottori although no measurements werethat the winter nss-sulfate was mostly dominatedmade for nitric acid during the winter months in

by increasing emissions of sulfur dioxide in the con-this period.

tinent and that the summer month nss-sulfate wasassociated with domestic sulfur dioxide emissions.
For the nitrate variation, a similar discussion will
apply to wintertime nitrate concentrations. In addition, local formation of nitrate will be plausible tocontribute to the precipitation chemistry because
increasing

photochemical

oxidantinTottoristrongly suggests that active oxidizing species will
Fig. 8. Annual, summer, and winter mean concentra９８８－１９９６. annual；tion of NO２ in Tottori for１●, summer；△, winter；▲.

４．
３ Precipitation amounts in Tottorienhance local production of nitrate . Growing concentrations of nitrate in summer would be attributed to locally formed nitrate species due to risinglevels of oxidant as observed at the station.

Annual precipitation amounts in Tottori was fluc-

In the light of the current understanding of at-

tuating with maxima in １
９９０ and １９９５（ Fig . 9 ）.

mospheric processes , precursor emission trends ,Some increase, however, might be captured during

and observed trends of chemical species in Tottori,

１９
９
２－１
９
９
５, which would result in decreasing con-sulfuric and nitric acid concentrations impacting

centrations . Despite this increase in precipitation

Tottori precipitation are supposed to have in-amounts, concentrations of the major ions showedcreased during the period. Sulfuric and nitric acids

an upward trend . Therefore , the precipitationof increasing concentrations are likely to more read-amount will not have been involved in the temporal

ily incorporate ammonia, a typical basic gas in theatmosphere to result in increasing concentration of
precipitation ammonium.
５．CONCLUSION
During the period of １
９８８－１９９６，volume weighted annual mean acidity was found to be in-Fig. 9. Annual, summer, and winter mean precipitation amounts in Tottori for １９８
８－１９９６. annual；●, summer；◇, winter；■.

creasing in Tottori on the Japan Sea coast. This increasing trend was enhanced for winter months incomparison with summer month acidity. The acid-J. Field Science 4

16

ity was explained due to increasing sulfuric and ni-（１９９０）Analysis of Two-year Results of Acidtric acids. Acid-neutralizing basic ammonia also in-

Precipitation Survey within Japan . Bulletin ofcreased during the period but lower rate than that

Chemical Society of Japan６３；２
６９１―２６９７.

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J. Field Science 4

18

和文要旨

鳥取における降水の酸性化
原宏・木村

酸性雨に関する主要なイオン成分、nss-SO４２－、

義明と説明できた。冬期と夏期の季節平均についても同及び H の濃度 の 経 年 変 化

様な増加傾向が表れており、特に冬期の増加が顕著

傾向を把握するため、日本海側にある鳥取におけるであった。地域で季節的に卓越する気象を考慮する

１
９
８
８―１
９
９
６年の週ごとに測定された降水のデータをと、これらの現象はアジア大陸からの長距離輸送さ考察した。水素イオンを含めこれら全てのイオン成れる汚染物質と、地域的に生成する硝酸あるいは硝分の濃度は増加しており、水素イオン濃度の増加は酸塩に起因すると思われる。

NO 、NH 、nss-Ca
－
３

＋
４

２＋

＋

酸の方が塩基よりも大きな速度で増加しているため

フィールドサイエンス（J. Field Science）４
：
１
９―２
４，２
０
０
３

論

19

文

給食調理残渣飼料の給与が肥育豚の発育と肉質性状に及ぼす影響＊１
宮澤横山

賢司＊２・石田 幸一＊２・平田倫子＊３・牧野茂三郎＊３・石井哲兵＊２・田中 佑一＊２・相憲＊３・上野 啓介＊３・神田

俊彦＊２・富永麻衣子＊２
修平＊２・板橋 久雄＊２

Effects of Feeding Food Waste Productson the Growth and Meat Quality of Growing-Finishing Pigs＊１
Kenji MIYAZAWA＊２, Koichi ISHIDA＊２, Teppei HIRATA＊２, Yuiti TANAKA＊２, Toshihiko AI＊２,
Maiko TOMINAGA＊２, Michiko YOKOYAMA＊３, Mosaburo MAKINO＊３, Ken ISHII＊３, Keisuke UENO＊３
Shuhei KANDA and Hisao ITABASHI＊２
The dried powder materials were made from food waste of cooking center, and were analyzed for chemical composition and fed to growing pigs as substitute for feed. Food waste was dried by adding rice bran for
４ hr at about８
０℃．Treated materials contained８
７％ dry matter，２
１％ crude protein, and２
７％ neutral detergent fiber. In growth experiment, six‘Tokyo-X’pigs were used, three of them were fed control formulafeed, and the others were fed８
０％ formula feed＋２０％ treated food waste materials. They were fed equalamounts of feed, and growth experiment was lasted until１
１０kg of body weight. The daily gains during theexperiment were０．
７
６kg in both groups. There were no significant differences in dressing percentage,
backfat thickness, and other meat characteristics between both groups. These results suggest that treatedfood waste materials may be utilized in swine diets when they were substituted in about２０％ of formula
feed.
Keywords : food waste products, pig, meat quality

給食調理野菜残渣を乾燥粉末化し，その主要成分を分析するとともに，肥育豚の飼料に添加し，豚の発育と肉質性状に及ぼす影響を検討した。給食調理残渣に米ヌカを加え，約８０℃で４時間攪拌乾燥処理した。処理物の乾物割合は約８７％，粗タンパク質は約２１％，総繊維（中性デタージェント繊維）は約２７％であった。
肥育試験には「トウキョウ X」豚６頭を供試し，対照区の３頭には通常の肥育用配合飼料を給与し，試験区の他の３頭にはその配合飼料８０％＋給食残渣処理物２０％を給与した。飼料給与量は両区とも同量とし，体重が１
１０kg になるまで飼養試験を行った。試験期間における１日当たり増体量は，両区とも０．
７６kg であった。枝肉歩留り，ロース芯断面積，背脂肪厚，その他の肉質性状も両区間に差は認められなかった。官能検査の結果も両区間でほぼ等しかった。以上より，給食残渣処理物は乾物割合で２０％程度の代替であれば，肥育豚の飼料として利用できることが明らかになった。
キーワード：給食残渣飼料，肥育豚，肉質

＊１
＊２

＊３

Received Nov.２５,２００３；Accepted Jan.１
３,２００４
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 Science
Center, Tokyo University of Agriculture and Technology, Fuchu, Tokyo１８３―８５０９, Japan
伊藤忠飼料研究所 〒３２５―０１０１栃木県黒磯市青木：Research Laboratory, C-Itoh Feed Mills Co. Ltd., Kuroiso, Tochigi,３２５―０１０１，Japanフィールドサイエンス20

１．はじめに４号

前日の粉末製品のうち約３０kg を取り出し，残りを水分調整剤として用いた。４日目以降は粉末製品が我が国では，家畜飼料の大部分は海外に依存してやや褐色化し，品質の良い粉末製品が得られなかっおり，これは，飼料価格の変動や国際的な需要動向

たので，生ゴミ処理装置に残っている粉末製品をすなどの影響を直接受けるので，畜産経営の不安定要

べて取り出し，１日目と同様の処理を行い，以後は因のひとつになっている。一方，食品廃棄物は，食繰り返した。これらの処理の概要を Fig. １に示し品製造業から生じ産業廃棄物として扱われているもた。今回の実験では１日目に取り出した粉末製品ののが年間で約３４０万 t あり，食品流通業や外食産業

成分を分析し，豚の給与飼料の一部として用いた。

などから生じ一般廃棄物とされているものが約６００
万 t ある。この他に家庭などからの一般廃棄物が約
１，０００万 t あ り，併 せ て 約２，０００万 t の 膨 大 な 量 になっている（１９９６年度）。これらのほとんどは，焼却処分されているのが現状であるが，環境への影響が問題となっており，また，「食品リサイクル法」が制定され，食品残渣を家畜の飼料原料や肥料として再利用していくことが重要になっている。食品廃棄物の飼料化では，国内では熱風乾燥，油温脱水，
高温発酵乾燥など（入江ら １９９０，阿部ら ２００
０，
渡辺ら ２
０
０
１）さまざまな利用方法が確立されつつFig. 1. Scheme for the treatment of inedible waset fromcooking center

あり，海外でも各種の方法により，飼料化の取り組

供試粉末製品を粉砕して１ mm 目のフルイに通みがなされている（Myer et al. １９９
９，Westendorf

し，乾物（DM），中性デタージェント繊維（NDF），

et al. １９９８）。

粗タンパク質（CP）を常法（石橋 ２０００）によりそこで，東京農工大学農学部附属フィールドサイ

測定した。

エンス（FS）センターでは，府中市の協力で給食

２．
２ 供試動物および飼養管理

調理残渣の飼料化に関する研究を開始した。今回の供試動物には肥育豚６頭（トウキョウ X，平均６５

実験では，給食残渣処理物の飼料価値を調べるとと日齢，平均体重３２．
５kg）を用いた。これを対照区

もに肥育豚を用いた給与試験を行い，肥育豚の発育３頭，試験区３頭に分け，それぞれ群飼した。雌雄および産肉性に及ぼす影響について検討した。まの構成は，対照区，試験区ともに，去勢雄１頭，雌た，豚肉の官能試験を実施し，給食残渣飼料が食味２頭とした。畜舎はコンクリート床豚房（３ m×に及ぼす影響についても調査した。

３ m）が並列する FS センター内開放型豚舎を用

２．材料および方法

い，２つの豚房に３頭ずつ収容し，敷料にはオガクズを用いた。飲水は自由摂取とした。飼料として

２．
１ 給食残渣の飼料化処理と成分分析

は，対照区には肥育用配合飼料（前期子豚用，TDN

供試材料として，府中市の給食センターより FS

５％，CP１５
７８％，CP１６％，後期肥育用，TDN７５．

センターに供給された新鮮厨房残渣を用いた。本残％，伊藤忠飼料）のみを給与し，試験区には同配合

渣はすべて野菜由来であり，動物性の残渣は含めな

飼料８０％＋生ゴミ飼料２０％の割合で混合したものをいようにした。これを生ゴミ飼料化処理装置（日立

対照区と同量給与した。飼料給与量は，日本飼養標湘南電子製 ED-２５０型）に１日約１５０kg 投入した。

準・豚（農林水産技術会議事務局 １９９８）により決

これに，水分調整剤として米ヌカを約１００kg 加え，定した。肥育期間は，出荷体重である１
１０kg にな

高温発酵菌（バチロン Z）を３ g 添加し十分攪拌るまでとした。

後，灯油バーナーで約８０℃で約４時間攪拌乾燥し２．
３ 発育成績および肉質検査た。翌２日目には，１日目で製造された粉末製品約

毎 週１回 体 重 を 測 定 し て１日 当 た り 増 体 量

１
２０kg のうち約３０kg を処理装置より取り出し，残（DG）を算出するとともに，飼料摂取量を測定しりを米ヌカの代わりの水分調整剤として用い，１日た。また，DG および飼料摂取量から飼料要求率を目と同様の処理を施した。３日目も２日目と同様に算出した。体重が１１０kg に到達した個体を半日絶給食残渣飼料が肥育豚の発育と肉質に及ぼす影響（宮澤ら）

21

Table 1. Chemical composition of treated inedible waste from cooking centerFirst day

Second day

Third dayDry matter（%）

87.9±0.6＊85.6±2.786.7±0.9

Crude protein（%）

21.3±4.3

20.3±0.8

19.9±0.6

Neutral detergent fiber（%）

26.5±3.1

26.5±1.825.9±0.5＊Mean ± SD

食させたあと，放血屠殺し，温屠体重量，枝肉歩１に示した。DM は処理１日目では８７．
９％，処理２留，第１１胸椎部の背脂肪厚とロース芯断面積を測定

日目では８５．
６％，処理３日目では８６．
７％と大きな変した。第１１胸椎部から第２腰椎部の肩ロースより試

動を示さなかった。CP の割合は２０～２１％で，他の料を３点採取し，肉質性状を調べた。肉質性状は一

報告（橋本ら ２０００，佐伯ら ２００１）によって示さ

般成分（水分，粗タンパク質，粗脂肪，粗灰分），れた値より，やや高かったが，これは水分調整剤と遊離アミノ酸濃度，脂肪の脂肪酸組成と融点などをして米ヌカを混合したためと考えられる。NDF の測定した。遊離アミノ酸測定では，供試肉をミンチ

割合も２６～２７％で，安定した値であった。これら

し，これに２倍量の５％スルホサリチル酸を添加しは，給食調理残渣がすべて野菜由来のものであり，

ホモジナイズ後，遠心分離を数度繰り返し，上澄液

その組成が比較的安定していたためと考えられる。

をメンブランフィルター処理したものを分析試料と３．
２ 肥育豚の発育成績した。分析は高速アミノ酸自動分析計（日立 L―８５００

給食調理残渣処理物を混合した試験区の飼料の嗜好型）により行った。脂肪酸組成は，ミンチ試料より性は対照区と比較して遜色なく良好であり，試験期抽出した脂肪を２％硫酸―メタノール溶液によりメ間を通じて下痢などは認められなかった。

チルエステル化し，脂肪酸メチルエステルをヘキサ

肥育豚の体重の推移，DG および飼料要求率をンにより回収し，フィルターでろ過後，ガスクロマ

Fig. ２および Table ２に示した。体重 は 対 照 区，

トグラフ（島津 GC―１
７A 型）により分析した。肉試験区ともにほぼ同様に推移し，肥育期間を通して色および脂肪色は，カラーレーダー（MINOLTA

増体速度に大きな変動はみられなかった。全試験期

CR―１３型）により測定した。その他の測定は常法に間における DG は，対照区では０．
７５kg，試験区でより行った。

は０．
７６kg であり，両区間で有意差は 認 め ら れ な

官能検査は唐沢ら（１９９４）の方法に従い実施しかった。肥育後期の２３週齢付近では，DG の変動がた。供試肉として，第１１胸椎から第２腰椎までのやや大きかったが，これは暑熱による採食量の低下

ロース芯を用い，手切りで厚さ２～３ mm にスライスした後，肉の重量の約２倍量の２％食塩水に１時間浸透した。その後，水を切り，表面の水分をろ紙で軽く除去し，ホットプレートを用い，２００℃で約１分間焦げ目がつかない程度に加熱し，官能検査に供試した。調理済みの試料をランダムに配置し，「テクスチャー（食感）」，「軟らかさ」，「多汁性」，「におい」，「肉の味」，「総合」の６項目について５
段階評点法で行った。パネラーは農学部附属 FS セ
ンターおよび生物生産学科の教官および学生で，合計２０名であった。
得られたデータの統計解析は，処理区間の有意差の有無を t 検定法により５％の水準で行った。

Fig. 2. Change in body weight of pigs
Table 2. Daily gain and feed conversion rate
Control

Treatment

Daily gain（kg/day）

0.75±0.09＊

0.76±0.03

３．
１ 給食調理残渣処理物の成分

Feed conversion

3.4±0.35

3.4±0.08

給食調理残渣処理物の各成分の分析結果を Table＊Mean ± SD

３．結果および考察フィールドサイエンス

22４号

が主な原因と考えられる。トウキョウ X 豚におけなどを使用したことが挙げられる。米ヌカの脂質はる一般的な DG の値は，去勢雄で約８２０g であり，約１７％であり，このため，食品残渣飼料の脂質含量

雌 で 約７８０g で あ る と 報 告 さ れ て い る（坂 田は対照区の飼料よりも高まり，脂質の体内蓄積を増

１
９
９
８）
。本実験で供試した豚の DG の値は，これよ加させたと考えられる。

りもやや低かった。トウキョウ X 豚の肥育では指ロース芯の肉質性状を Table ４～６に示した。

定配合飼料が推奨されているが，これは，通常の肥Table 4. Chemical composition and color value of rib eye

育用飼料に比べ大麦の含有量が２２％と多く，嗜好性

Control

Treatment

Water

70.1±2.4＊71.5±1.0

Crude protein

23.4±0.823.3±0.2

Crude fat4.7±3.6

3.8±1.2

Crude ash

1.5±0.2

1.4±0.1

Melting point（℃）

37.6±0.637.5±1.7pH

5.5±0.0

5.6±0.1

Drip（%）

28.6±2.4

28.0±2.1

L value46.6±2.946.9±1.9

差は認められなかった。ロース芯断面積は，対照区

a value8.3±0.4

7.1±0.9が３
４．
８cm２，試験区が３３．
６cm２とほぼ等しい数値を

b value9.2±1.2

9.0±0.6

示した。トウキョウ X 豚におけるロース芯断面積

Color of fat
L value74.3±2.775.5±1.7

a value1.8±0.5

0.9±0.2

b value6.1±0.7

5.0±0.2がすぐれているので高い DG になると考えられる。
全 試 験 期 間 に お け る 飼 料 要 求 率 は，対 照 区 が３．
４４，試験区が３．
３６とほぼ同じ値となった。豚の肥育における飼料要求率は３．
１が目標値とされているが（農林水産技術会議事務局 １９９８），今回の肥育試験では両区ともこの値よりもやや高かった。
枝肉の測定結果を Table ３に示した。枝肉重量の 平 均 は，対 照 区 で７６．
３kg，試 験 区 で８０．
２kg であり，両区間で有意差は認められなかった。枝肉歩留は対照区が６８．
１％，試験区が７０．
６％であり，有意の一般的な値は２５～３０cm２であり（坂田 １９９８），
対照区，試験区ともにこの値よりも大きな値を示した。背脂肪厚は対照区が２９．
０mm，試験区 が３０．
７mm となり，試験区の方が１．
７mm 厚かったが，有意差は認められなかった。これらの結果は豚に食品

Chemical composition（%）

Evaluation of meat

Color of meat

＊Mean ± SD

Table 5. Free amino acid and peptide concentrations in
rib eye（mg／１００g）

残渣処理物を給与して肥育試験を行った他の報告（入江ら １９
９０，渡辺ら ２００１，矢後ら １９９８）とほぼ同様であった。今回の実験では両区間で有意差が認められなかったものの，枝肉重量，枝肉歩留おControl

Treatment

Taurine47.33±

5.37＊

44.96±

0.76

Aspartic acid

3.26±

2.05

2.46±

1.87

Threonine

9.90±

4.62

8.66±

3.88
3.19

よび背脂肪厚が対照区より試験区で高い傾向を示し

Serine15.17±

5.30

9.30±

たことから，給食残渣含有飼料では脂肪がつきやす

Glutamic acid27.29±

9.13

23.20± 11.98

くなると考えられた。渡辺ら（２００１）の報告による

Glutamine

44.68±

3.23

49.50± 13.50と，温風乾燥処理した厨房残渣を配合飼料原料（大Glycine19.42±

3.30

19.66±

8.65

Alanine39.98± 10.12

32.21±

8.65

麦）と代替したときに，代替率を上げると背脂肪厚が増加する傾向が認められる。このように，試験区

Isoleucine

9.69±

2.90

7.90±

3.65

Leusine18.80±

6.00

15.13±

6.91の豚に脂肪がつきやすい原因のひとつとしては，食Tyrosine

12.84±

4.15

10.17±

4.35

品残渣飼料を製造する際に水分調整剤として米ヌカ

Phenylalanine

11.47±

3.47

12.05±

4.35

β-Alanine

5.90±

1.84

4.81±

0.77

Lysine14.36±

5.71

11.91±

5.57

Histidine

4.98±

1.33

4.46±

2.09

Table 3. Characteristics of dressed carcass
Control

Treatment

Carnosine

782.88±113.25

806.70±223.11

Weight（kg）

76.3±5.79＊ 80.2±5.06

Anserine

35.93±

4.57

35.10±

5.73

Yield（%）

68.1±5.73

70.6±3.44

Arginine

16.03±

5.35

13.57±

4.97

34.8±13.1

33.6±5.50

Proline28.30±

5.62

28.54± 12.44

Thickness of backfat（mm） 29.0±4.36

30.7±6.03

γ-aminobutyric acid

0.42±

0.15

11.83± 20.07

Rib eye area（cm ）２＊Mean ± SD

＊Mean ± SD

給食残渣飼料が肥育豚の発育と肉質に及ぼす影響（宮澤ら）

23

Table 6. Fatty acid composition of fat in rib eye（%）（Table ６）。一般に，厨房残渣などの食品残渣を

Fatty acid＊

豚用飼料と用いると軟脂になり易いことが報告されControl

Treatment

C 10：00.17±0.06＊＊

0.20±0.00

C 12：00.23±0.06

0.23±0.06（２０００）は，慣用の肥育飼料の８０～９０％をパン屑・て い る（入 江 ら １
９８６，大 本 ら １９８０）。中 西 ら

C 14：02.03±0.06

2.00±0.10

豆腐粕で代替した飼料を豚に給与した場合，枝肉脂

C 16：026.03±1.3326.20±0.50

肪の C１８：２（リノール酸）と C１
８：３（リノレ

C 16：12.23±0.75

1.97±0.55

C 18：013.90±1.3114.80±1.04ン酸）の割合が増加するとしている。これらは融点

C 18：138.70±3.4138.17±4.10

C 18：213.37±5.49

13.47±3.98

食味低下の一因とされている。今回の実験では給食

C 18：30.77±0.29

0.73±0.21

残渣飼料を２０％代替利用したが，不飽和脂肪酸の比

C 20：00.10±0.00

0.15±0.06

率の上昇や，それによる融点の低下は認められな

C 20：10.50±0.00

0.50±0.00

かった。

C 20：40.23±0.06

0.83±1.01

Saturated

43.23±2.1544.17±1.42

Unsaturated

56.77±2.1555.83±1.42

Saturated/Unsaturated

0.76±0.07

0.79±0.05＊Expressed as number of carbon : number of double

bonds.

が低い不飽和脂肪酸の割合が多くなるためであり，官能試験の結果を Table ７に示した。官能試験におけるテクスチャー，軟らかさ，多汁性，におい，肉の味のどの調査項目においても両区間で有意差は認められなかった。給食残渣飼料には植物性蛋
白質および脂質の含有量が多いので，それを添加することにより，脂肪の食味に悪影響がみられると予＊＊Mean ± SD

想したが，今回の官能検査ではそのような影響は認
ロース芯の対照区と試験区における水分は，それぞめられなかった。ロース芯の肉質性状において，不

れ７
０．
１％，７
１．
５％，粗蛋白質は２３．
４％，２３．
３％，粗飽和脂肪酸の比率が対照区と試験区でほとんど差が脂 肪 は４．
７％，３．
８％，粗 灰 分 は１．
５％，１．
４％と な

なかったことが理由として考えられる。

り，いずれの項目においても両区間で有意差は認め以上のことから，肥育飼料に給食残渣処理物をられなかった。また，融点，pH，ドリップ量およ

２０％混合して給与した結果，対照区と比較して発育

び肉色と脂肪色についても区間の差は認められな

成績，枝肉成績，肉質性状および食味においてほとかった（Table ４）。食味に影響するとされる遊離んど差がみられなかったことから，乾物２０％程度のアミノ酸のなかで，セリン，グルタミン酸，アラニ

代替であれば，給食残渣処理物を豚の肥育飼料としン，ロイシン，リジンなどは対照区の方がやや多て利用できることが明らかになった。

かったが，グルタミンやペプチドであるカルノシン

謝は試験区の方がやや多かった。しかし，これらの濃辞度に両区間で有意差は認められなかった（Table

本研究において，トウキョウ X 豚の導入やその５）。両区を通じて，脂肪の脂肪酸の中で C１８：１

飼養に際しては東京都畜産試験場の大久保光行部（オレイン酸）が最も多く，これに次いで C１
６：長，合田之久部長らに格別のご配慮とご指導をいた

０（パルミチン酸）が多かった。脂肪酸組成は両区だいた。また，官能検査の実施にあたっては，東京間で有意差は認められなかった。飽和脂肪酸と不飽

都立立川短期大学の高崎禎子助教授に多くのご教示

和脂肪酸の割合にも区間 差 は 認 め ら れ な か っ たをいただいた。肥育豚の屠殺解体では，ニホンカイ

Table 7. Sensory evaluation of meat
Characteristics of meat

Degree of assessment

Control

Treatment

Texture1（Bad）→ 5（Good）

3.2±0.50＊

3.6±0.13

Tenderness

1（Tough）→ 5（Tender）

3.3±0.41

3.4±0.05

Succulent1（Dry）→ 5（Succulence）

3.1±0.43

3.4±0.05

Smell

1（Bad）→ 5（Good）

3.4±0.23

3.2±0.09

Taste

1（Bad）→ 5（Good）

3.4±0.26

3.6±0.09

General assessment

1（Tasteless） → 5（Taste）

3.4±0.40

3.7±0.06＊Mean ± SD

フィールドサイエンス

24４号

ハツミートの山口和雄氏をはじめ関係各位のご協力に関する研究，パン屑主体のオールインサイをいただいた。これらの諸氏に深く感謝の意を表す

レージとパスタ屑利用による肥育試験．第７４回る。

日本養豚学会大会要旨，８．
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フィールドサイエンス（J. Field Science）４
：
２
５―３
２，２
０
０
３

25

研究資料

チリ共和国におけるトマトおよび野生トマト属植物の採集＊１
川部眞登＊２・有江

力＊３

Collection of Lycopersicon esculentum and wild Lycopersicon spp.
in Republic of Chile＊１
Masato KAWABE＊２ and Tsutomu ARIE＊３
Field-stage collection of cultivated tomato（Lycopersicon esculentum）was made in regions I（Tarapaca）
and V（Aconcagua）of Republic of Chile. Wild tomatoes（L. peruvianum and L. chilense）were also collected
in ０―１，０００m and２，
０
０
０―３，
７
０
０m of altitude, respectively, in region I.
Keywords : Chile, tomato, wild tomato, Lycopersicon, field stage collection

チリ共和国，地域 I（タラパカ）および地域 V（アコンカグア）の圃場において栽培種トマト（Lycopersicon esculentum）の採集を行った。また，地域 I の標高１－１，０００m および２，０００－３，
７００m のフィールドにおいて，野生種トマト（L. peruvianum および L. chilense）をそれぞれ採集した。
キーワード：チリ共和国，トマト，野生トマト属植物，Lycopersicon，フィールド調査

１．はじめに
世界で最も愛されている果菜のひとつであるトマト（Lycopersicon esculentum）に は，萎 凋 病（子 嚢dogyne spp．による），モザイク病（キュウリモザ
イクウイルスなどによる）などの重要病害が発生
し，栽 培 上 の 障 害 と な っ て い る（Jones et al .
１９９１，日本植物病理学会 ２０００，Estay and Bruna

菌 Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici に よ る），根

２００２）。

腐萎凋病（F. oxysporum f. sp. radicis-lycopersici によ

トマトは，南米，アンデス山地を原産とする野生る），半 身 萎 凋 病（子 嚢 菌 Verticillium dahliae に よ

トマト属植物から，１６世紀までに南米あるいは中米

る），褐 色 根 腐 病（子 嚢 菌 Pyrenochaeta lycopersici

において育種され，その後観賞用として移出されたによる）アルターナリア茎枯病（子嚢菌 Alternaria

欧州において現在の食用トマトへとさらに育種さalternata tomato pathotype による），葉かび病（子れ，世界中に広がったとされている（稲熊 １９９７，

嚢 菌 Fulvia fulva に よ る），菌 核 病（子 嚢 菌 Scle-

橘 １９９９）。

rotinia sclerotiorum に よ る），灰 色 か び 病（子 嚢 菌

近代育種は，上述のような重要病害からトマトを

Botrytis cinerea による），うどんこ病（子嚢菌 Oid-

保護するために，アンデスを原産とする野生種トマ

ium spp．による），疫病（卵菌 Phytophthora infestansト（L. pimpinellifolium，L. pennellii 等）との 交 配 過による），青枯病（細菌 Ralstonia solanacearum によ

程を経ることなどによって耐病性品種を作りだしてる），か い よ う 病（細 菌 Clavibacter michiganensis

きた。しかしながら，耐病性品種を侵すことができ

subsp. michiganensis による），根こぶ線虫病（Meloi-

る新たな病原菌レース出現する，耐病性品種と病原

＊１
＊２

＊３

Received Jul.３１,２００３；Accepted Oct.２
７,２００３
東京農工大学大学院連合農学研究科 〒１８３―８５０９東京都府中市 幸 町３―５―８：United Graduate School of Agricultural Science, Tokyo University of Agriculture and Technology, Fuchu, Tokyo１８３―８５０９, Japan
東京農工大学農学部応用生物科学科植物病理学研究室 〒１８３―８５０９東京都府中市幸町３―５―８：Plant Pathology
Laboratory, Tokyo University of Agriculture and Technology, Fuchu, Tokyo１８３―８５０９，Japanフィールドサイエンス

26４号

菌との‘いたちごっこ’はなおも続いている（Mar-られ，両植物を採集し，その上 に 生 息 す る F. ox-

shall et al. ２
０
０
１）
。

ysporum を分離することは興味深いことである。こ例えば，病害抵抗性を持たない「Ponderosa」等

こでは，チリにおけるトマト栽培状況，野生トマトのトマト品種に世界的に大きな被害をおよぼした萎

生育状況，採集や持ち出し，持ち帰りに関する情報凋病（現在のレース１）に対して，１９
４
１年には，L.

を，実際のフィールド調査の結果に基づいて述べ

pimpinellifolium 由来の抵抗性遺伝子 I を導入した耐る。

病性トマト「Pan America」が育種された。我が国

なお，チリにおけるトマト栽培状況，野生トマト

においても，旧農林水産省園芸試験場興津支場で，に関する情報は，国際農林業協力協会（１９９３），全

I を 保 持 す る「Homestead」を 元 に，
「興 津１～６

国農業改良普及協会（１９９９），佐藤（１９９９）などか号」が育種され，その後現在に至るまで，F１ 品種

ら得ることができる。

を含むほぼ全ての実用品種が I を保持する萎凋病

２．チリ共和国の概要（レース１）耐病性トマトである。ところが，その後，I を持つ品種を無効化する菌系が報告され，こチリ共和国（Republic of Chile）は，南米大陸西れが新レース（レース２）であることが確認され海岸の，南緯約１８度から５５度にかけて４，
３２９km にた。これに対応して，Strobel らは，L. pimpinellifo-

亘る長い国土を持つ。南北の長さに比較して東西のlium 由 来 の レ ー ス２抵 抗 性 遺 伝 子 I-2を 持 つ「PI

幅は２００km 弱と狭く，その東辺は，アンデス山脈

１
２
６
９
１
５」と「Homestead」を 母 本 に，I と I-2を 併の高地である。

せ持つ，レース１，レース２抵抗性の品種「Wal-北部は降水量が少なく乾燥した地域で，いわゆるter」を１９６
９年に育成した。我が国でも１９８０年代に，アタカマ砂漠を含む。そのため北部では一般にフ「桃太郎」をはじめとする I を持つ品種に激しい萎

ローラが貧弱であり，僅かにアンデスからの水を運凋症状を引き起こす病原菌の出現が認められるよう

ぶ川あるいは伏流水周辺に植物が見られる。土壌にになり，Walter 由来の I-2を持つ，レース１，レー

塩類（ボロンなど）が多く含まれることから植物のス２抵抗性品種として「桃太郎８」や「マイロッ栽培にも好適とはいえない。

ク」，「おおひめ」などが育成された（国安 １９８０，

一方，中部のサンチアゴ周辺は地中海性の温暖なSela-Buurlage et al. ２００１）。ところが，１９９
０年の後気候で，アンデス山脈からの雪解け水などもあり，

半から，さらにこれらの品種をも侵す新たな萎凋病

肥沃な農業地帯が広がる。消費地を控えているた

菌レース（レース３）の出現が我が国を含め各国で

め，蔬菜類などの栽培が多い上に，谷沿いには砂利報告されてきており，現在レース３にも抵抗性の品を含む地域も多く，ワイン用ブドウの産地としても種育成が進められている。

有名である。

我 々 は，ト マ ト 萎 凋 病 菌（F. oxysporum f. sp. ly-

チリ本土は北部より I から XII および V と VI のcopersici）およびそのレース出現の過程について，間に位置する首都サンチアゴ周辺（RM）の１３の地

病原性変異株の作出と遺伝子破壊法を利用すること

域（Region，州あるいは県と表記している書物もで解析を進めているが，その一方で，分子進化学的ある）に分けられている（図１）。以下の文中ではアプローチによってもその道筋を明らかにしていき

この地域番号を示す場合がある。

たいと考えている。そのために，世界各地より，トマト萎凋病菌を蒐集し，その病原性・交配型・菌糸
融 合 群・分 子 系 統 に つ い て 解 析 を 行 っ て い る

３．チリにおけるトマト生産と病害発生に関する聞き取り調査

submitted）。加えて，野生トマト

チリ政府が運営す る INIA（Instituto de Investi-

属植物から F. oxysporum を分離し，トマト萎凋病

gaciones Agropecuarias，農 業 牧 畜 研 究 所）La菌との関係を調査することで，トマト萎凋病菌の進

Platina（プラチナ地域研究センター）の研究員か化過程についての基礎的知見を得ることができるのら収集した，チリにおける地域別トマト（生食用）

ではないかと考え，トマト属植物の原産地とされるの栽培面積に関する情報を表１に示す。温室トマト

南米のアンデスにおける野生トマト属植物の採取を栽培としては，大市場のサンチアゴを控えた地域 V計画した。特に，チリでは，食用トマトと野生トマが最大である。この地域では，約３０年間に亘って連ト属植物が近接して生育している環境もあると考え

作 が 重 ね ら れ て い る た め，褐 色 根 腐 病（corky（Kawabe et al.

チリにおけるトマト・野生トマト属植物の採集（川部ら）

root）半 身 萎 凋 病（Verticillium wilt），萎 凋 病（wilt），根こぶ線虫病（root knot）による土壌病
害の被害が大きいとのことである。
これらの土壌病害に対して，従来はメチルブロマ

27に探索している事情は我が国と同様である。
４．チリにおけるトマト，野生トマト属植物採集
４．
１ サンチアゴ近郊トマト圃場における採集

イドを使用して土壌消毒を行うことが一般的であっサンチアゴ北部約２００km の 地 域 V 内，Quillota

たが，２
０
０
５年の使用禁止を目前に代替防除法を盛ん（キオタ）および Limache（リマーチェ）地 域 の栽培トマト圃場において採集調査を行った（実際の採集は２００２年１２月１０日）。トマト，レタス，トウモ
ロコシ，タマネギ，アボカド等の栽培が盛んな地域である。
この地域では，トマトは大規模温室栽培が一般的である（図４－１）。この地域では，温室を造り，農家に貸し，その後の栽培管理指導までを一貫して行う会社組織が存在していることが興味深い。ただし，温室とは言うものの日本の温室と異なり，サイドが解放されているため，大規模な雨よけ栽培と理解することも可能である。トマトは品種 FA―５９３，
Miramar ， 785 Fortaleza （ strongest の意 ）， Jonit
が主に栽培されており，殆どの場合，接木無しの自根で栽培されていた。土壌消毒は，これまでにメチ
ルブロマイドに替えて，クロルピクリン＋１，３ジク
ロロメタンを用いることを検討中とのことである。
実際に栽培されていたトマトにおいて，かいよう病，黒斑病（leaf spot，Alternaria tomato による），葉かび病，灰色かび病，萎凋病，根こぶ線虫病と診断できる病害の発生があり，試料をサンプリングし図１．チリ共和国の概要と地域

た。

表１．チリにおける生食用トマトの栽培状況
地域
Ⅰ

温室生産面積（ha）
５

露地生産面積（ha）
７９５

Ⅱ

０

２

Ⅲ

１１０

２２０

Ⅳ

１１０

９４０

Ⅴ

１，
５７０

５３０

Metropolitan（RM）

８０

１，
３８０

Ⅵ

１１

１，
１２９

Ⅶ

２１６

１，
９４２

Ⅷ

６

４８０

Ⅸ

５

２８０

Ⅹ

合
２０００年現在。

計

０

２４

０

１

１

０

２，
１１４

７，
７２３

フィールドサイエンス

28４号

図３．アリカ周辺およびジュタ渓谷～高地の採集フィールド
地図中の１～５は本文中のフィールド１～５に対応している。
標高は，１ :２０m，２ :４００m，３ :１，
９２０m，４ :２，
３００m，５ :３，
７００m。

４．
２ Azapa（アサパ）Valley 周辺におけるトマ
ト圃場における採集

谷の村，サンミゲルやラスマイタス（図３）において実際に栽培されていたトマト（図４－２）では，う

チリ北端部，I 地域の町アリカ（Arica）をベー

どんこ病，灰色かび病の発生が多くみられた。萎スにトマトの採集調査を行った（実際の採集は２００２

凋，枯死症状を示している株もあり，萎凋病，かい

年１
２月１
３日）
。すでに述べたように，チリ北部は乾よう病などが原因として推測された。また，根を引燥地帯であり，アリカ周辺もほぼ砂漠地帯である。

き抜くと根こぶ線虫によるこぶが多数形成されていところが，アリカの東部のアサパ渓谷（Azapa val-

るもの，根はりが悪く根が黒変しており褐色根腐のley）には，アンデスからの水が季節によっては流発生を推定させるものも多かった。

れ，また，伏流水も存在するために，アリカ周辺では数少ない耕作可能地帯となっており（図２），オ
リーブおよびトマト等の蔬菜が栽培されている。

４．
３ Lluta（ジュタ）Valley および高地における野生トマト属植物の採集
ジュタ渓谷は，アサパ渓谷と平行する北側の渓谷である。ジュタ渓谷は，アサパ渓谷と比べると少ないものの，水が供給されているため，狭い範囲で農耕が行われている。また，渓谷沿いに，トマト属などの野生植物が生育する。ただし，ジュタ渓谷の土壌は，アサパ渓谷に比べて非常に高濃度の塩（ボロンなど）含むため，高塩濃度耐性でない一般の植物の生育は困難であるとされる。
実際の調査は２００２年１２月１４日に，アリカ（標高約０ m）か ら プ ー ト レ（Putre，標 高 約３，５００m）ま図２．アリカ市内から見るアサパ渓谷
アサパ渓谷沿い（右奥）だけが緑に覆われているのがわかる。

で Ch１１号線を走行し，道沿いの野生トマト属植物

アサパ渓谷におけるトマトは露地で垣根栽培されしては，L. peruvianum（図４－３～６）およびL. chilenseているのが特徴であり，Naomi などの品種を栽培（図４－７～９）の２種がある。どちらも多年生の草している。萎凋病や根こぶ線虫病の発生に対して，

本で，大きいものでは，直径５０cm から１ m の灌

メチルブロマイド処理を嫌い，鶏糞を入れるなどの木状に生育し，L. esculentum と類似した黄色い花を耕種的防除法が試されているようである。アサパ渓

咲かせていた。葉は，どちらも複葉であるが，L. pe-の観察，採集を行った（図３）。
チリのこの地域で採集できる野生トマト属植物とチリにおけるトマト・野生トマト属植物の採集（川部ら）

29

図４．チリのおけるトマト栽培状況とトマト属野生植物
１：Limache におけるトマト温室栽培，２：Las Maitas におけるトマト露地栽培，３：Lycopersicon peruvianumの生息状況（フィールド１）。奥は食用トマトの圃場，４：L. peruvianum の果実（フィールド１），５：L. peruvianum の花（フィールド１），６：L. peruvianum の葉および花の多様性（フィールド２），７：Lycopersicon chilenseの生息状況（フィールド４）。奥に candelabro が見える。８：L. chilense の花（フィールド３），９：L. chilense の果実（フィールド４）。

フィールドサイエンス

30

４号

ruvianum が比較的 L. esculentum と類似した形態と期。

なるのに対し，L. chilense では，小葉が細かく，葉【フィールド４】

身の面積が狭いのが特徴であった。また，果実は，７３km ポイント，標高２，３００m。道路右手に沿っ

L. peruvianum では白っぽい緑で，直径２ cm 余りのて 水 が 無 い 川 が 走 り，サ ボ テ ン（candelabro,

球形，熟すと紫色を帯び，特に縦に紫色の縞模様がPachycereus weberi（JM. Coult．）Backeb．
）が 点 在みられる一方，L. chilense では比較的濃い緑で直径するところの河床。L. chilense が多数自生。岩の隙１ cm 程度，やや平べったく，紫色を帯びないよう

間に根を下ろしており，土壌採集困難。経年株と考であった。果実は，L. peruvianum ではトマト臭がえられる。開花，結実期。このあたりは，道路の路

あ り，酸 味 が 強 く，甘 み は 無 く，や や 苦 い。L.

側に多数の L. chilense が自 生 し て い る。
（２，
５０
０m

chilense はカレー臭を持ち，酸味，甘みともにあまあたりから Putre 付近まで L. chilense は分布していり感じられなかった。

ない）

ジュタ渓谷下流から，１，０００m 付近までの，河川【フィールド５】

敷などで L. peruvianum が群落を形成し，黄色い花

１２０km ポイント，標高３，７００m。Putre の町を見を咲かせ，結実していた。場所によっては，栽培ト

下ろす展望台脇。道路左手の路側の斜面。L. chilense

マトの株元に L. peruvianum が自生しているところが開花，結実開始期。ここより Putre に至る道路脇もあり，両者上での微生物相の異同に興味が持たれは，L. chilense の宝庫。

た。また，L. peruvianum の複葉の形態，花柄 の 長

５．チリにおける採集についての注意事項

さ，着果数などに，かなりの多様性がみられた。
Ch１１号線は Poconchile の村落を越えたあたりでチリは現時点では，遺伝資源の国外持ち出しにつジュタ渓谷から離れ，乾燥した山岳に登り始める。

いては比較的無頓着のようである（我が国と同レベ

この乾燥地帯によって，L. peruvianum の自生域と，

ルか？）。出発前に，在日チリ大使館に問い合わせ

L. chilense が自生する標高の高い地域が分断されてたところ，「研究目的の場合，規制はないのでどういる様である。標高２，０００m 付近～３，７００m 付近のぞ」という旨の解答を得た。また，INIA や大学関

水無し川や道路路側で L. chilense は群落を形成して係の研究者も特に問題無いと考えているようであっ

いた。

た。

トマト属野生種の主な採集地点を以下に示す（図農家における採集は，現地の関係者（INIA や大３中の番号に対応している）。

学）から連絡をとってもらい，訪問した上で行うべ【フィールド１】きである。特に，サンチアゴ近郊では，無断で立ちジュタ渓谷下流，Ch１１号線分岐点より１０km ポ

入った場合は発砲されることも考えられるため，注

イント，標高２０m。道路左側，河川敷の畑付近の意を払うべきである。また，農家では，スペイン語

空き地。L. peruvianum が花盛りで菜の花畑の様。

以外は通じない場合が殆どであるため，スペイン語

果実も多く形成されている。すぐ脇に栽培トマトによほどの自信がある場合を除き，研究者あるいは（収穫終了期）圃場あり。

通訳の同行が必要である。

【フィールド２】
ジュタ渓谷下流，２２km ポイント，標高４００m。

６．植物検疫について

橋（Restaurant Las Chilcas の看板あり）を越えた

６．
１ チリ国内における植物体・土壌などの移動

道路右側，河川敷に L. peruvianum の株が多数自生

病虫害の移動を防ぐ目的で，アリカを含む北部地していた。開花，結実期。株によってかなり形態に帯からサンチアゴ等の南部への植物の移動は，政府

多様性がみられる（図４－６）。

機 関 で あ る Servicio Agricola y Ganadero（SAG，【フィールド３】

農産物動物検疫）によって制限されている。許可な

ボ ロ ン の 採 掘 工 場（Planta Quiborax）を 超 え

しで生植物や土壌を移出することはできず，空港にた，６５km ポイント，標高１，９２０m。水がなく，塩おいても SAG 係員によって荷物のチェックが行わが析出している川を道が横切る地点。道路右手の河れる。北部から日本へ持ち帰る生植物や土壌は，サ

床に L. chilense が多数自生。殆ど土壌が無いようン チ ア ゴ な ど で 開 け な い こ と を 条 件 に，市 内 ので，砂利や岩の間に根を張っている。開花，結実

SAG 事務所において梱包し，検印を受けるとともチリにおけるトマト・野生トマト属植物の採集（川部ら）

31に，サンチアゴへの移出許可書を受け取る（手数料き，１５kg の荷物をおよそ４万円で輸送できる。た

約１，
０
０
０ペソ）
。DHL 等の貨物便で，北部から日本

だし，注意点として，DHL の受付窓口が当然ながへ生植物や土壌を送る際も必ず貨物がサンチアゴをら，植物防疫上通常は海外輸送が禁止されている貨経由するため，この手続きをとった後，許可書と貨物の輸送に不慣れであること（本来，輸入国のみの物を DHL 事務所に持ち込む必要がある。

規制であるため，チリからの発送は問題無いはずで

６．
２ 植物体・土壌などの日本への持込あるが，日本の植物検疫官が輸入を拒否した場合の我が国では，生植物体，土壌，植物病原菌など

責任の所在などに不安を持つようである），送達先

は，植物防疫法に基づき，原則として輸入禁止品とが２段階（１段階目は植物防疫所で，イエロータグされている。ただし，研究目的などの特殊な場合にによりこれを明示，検査終了後我々のもとに届けらは農林水産大臣より禁止品輸入許可を受けて輸入れる）であることにより手続きが複雑になる，北部

し，許可条件を守ることで当該禁止品の試料としてのアリカから DHL で貨物を送る場合，必ず南部のの利用が可能になる 。チリ産栽培トマト植物組

サンチアゴ経由となるため，アリカからサンチアゴ

織，罹病植物組織，土壌，野生トマト属植物，植物までの移出許可（上述）が必要になること，DHLからの分離微生物もこの方法によって日本に持ち帰や植物検疫の事務所が平日のビジネスアワーしか開り，研究対象とすることができる。また，チリ産ト

いていないこと，我が国へ貨物が届いてからも，

マト属植物種子については輸入禁止品の対象外であDHL の係員が手続きに必ずしも習熟しているとはるため，チリで購入あるいは採取した種子は，日本

言えず，荷物が立ち往生する場合がある，などをあへ入国時に植物検疫官による検査を受けるのみで持げることができる。なお，くれぐれも輸入禁止品貨

ち帰り，植物防疫法上の制限無く利用できる。ただ物中にその他の物品を混ぜないようにされたい。

＊４

し，輸入禁止品対象試料と，種子は別々に梱包する

７．謝必要がある。

辞

チリより生植物や土壌を携行によって輸入する場

本フィールド採集は，平成１４～１
５年度科学研究費

合，航空機の関係で第３国（例えばアメリカ合衆

基盤研究 B【海外調査研究】「植物病原菌フィール

国）を経由しなくてはならない場合は，当該国の植ド分離株の DNA に病原菌の起源と進化の道筋を探

物防疫指針に従わなくてはならないはずであるたる」の補助の元に行われた。また，採集したトマ

め，注意が必要である。我々も，米国ダラス空港経ト，野生トマト属植物等から分離した菌の解析は現由で帰国，一時入国しなくてはならないため，米国在遂行中である。

農務省（USDA）に再三問い合わせを行ったが，返フィールド調査を実施する前に，チリにおけるト答を得られず，正式な手続きの方法や手続きに要す

マト栽培状況，野生トマト属植物の分布などに関する期間などについては不明である。チリ（サンチア

る情報をいただいた，鈴木茂博士（元農業生物資源

ゴ国際空港）から日本へのルートはかなり限られて研究所），鴨川知弘氏（サカタのタネ）に厚くお礼いるが，可能であれば，第３国へ入国をしなくてよ

申し上げる。また，チリでのフィールド調査に快くい，あるいは携行荷物が直行する帰国ルート（ブラご協力くださったINIAのMs. Alice Bruna Vasquez，

ジル・米国経由の VARIG 航空便やシドニー経由のMs. Gloria Tobar C.，Mr. Juan Felipe Pasten Du-

カンタス航空便）を利用すると安心である。

arte，Mr. Jose Olavarria の各氏，Tarapaca Univer-

チリから生植物や土壌を貨物便や小包，郵便に

sity の Mr . Mauricio Jimenz Roco ， Mr . Eugenio

よって日本へ送る場合，まず注意しなくてはならな

Doussoulin Escobar ， Mr . Prdro Gallo ， Dr . Rene

いのは，我が国の農林水産大臣許可に輸送手段（貨Chavez の各氏に感謝の意を示す。最後に，チリに物，小包，郵便）が明示されるので，申請時に輸送おける採集に同行いただいた児玉基一朗講師（鳥取

手段を決定しておく必要がある。貨物便が便利であ大学）および終始，通訳・調査・案内をしていただ

ると考えられる。チリから日本へは，DHL（航空いた Ms. Crystal Vodanovic 氏に感謝申し上げる。

貨物）などによって１週間程度での貨物の送達がで＊４

乾燥したイネ科植物組織（緑色を保っているものは含まない）は、口蹄疫などの伝染源となりうるため、原産国
によっては併せて動物検疫の対象ともなるので注意が必要である。

フィールドサイエンス

32

８．参考文献Estay , P . P . and Bruna , A . V . （２００２） Insectos ,acarosy enfermedades associades al tomate en
Chile.１１
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４号

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１０３：１
２１６―１２２２．
日本植物病理学会（２０００）日本植物病名目録．８５７
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佐藤隆徳（１９９９）チリにおける開発途上国生物遺伝稲熊隆博・細井克敏（１９９７）トマト，世界を制覇し資源共同調査事業（多様性の変化情報・特性にた植物たち．日本農芸化学会編，３０２pp，学会

関する現地共同調査，平成８～１０年度）報告書

出版センター，東京：１０３―１
３０．

―チリ国におけるトマト近縁野生種の生息域内

Jones, J. B., Jones, J. P., Stall, R. E. and Zitter, T. A．
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３pp, APS Press, St. Paul, USA.

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６
pp．および付図，野菜・茶業試験場，津．
Sela-Buurlage, M. B., Budai-Hadrian, O., Pan, Q., Car-

国際農林業協力協会（１９９３）チリの農林業―現状と

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国安克人（１９８０）トマト萎凋病．作物のフザリウム
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橘 み の り（１９９９）ト マ ト が 野 菜 に な っ た 日．２３８
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Marshall, J. A., Knapp, S., Davey, M. R., Power, J. B.,

全国農業改良普及協会（２００２）中南米における持続Cocking, E. C., Bennett, M. D. and Cox, A. V．

的な農業技術を推進するための手引き―品質選（２００１）Molecular systematics of Solanum sec-

定を中心に―．１
２６pp，全国農業改良普及 協tion Lycopersicum（Lycopersicon）using the会，東京．

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

33

研究資料

東京農工大学フィールドミュージアム（FM）
秩父式―鉄板天井式―の炭窯＊１
内田

武次＊２

A charcoal kiln with an iron plate ceiling improved
at University Forests of TUAT＊１
Takeji UCHIDA＊２
Charcoal kilns with iron plate ceilings have been used for more than４０years at Chichibu University Forest of Tokyo University of Agriculture and Technology. Iron plate ceilings of the kiln are suspended fromupper beams using wire ropes. Side walls of the kiln and upper surfaces of the ceilings are made of clay. Thiskiln, which is easily built, makes it possible to produce much quantity of charcoal and to work efficiently.
Keywords : charcoal kiln, charcoal production, iron plate, suspended ceiling

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，FM 秩父（旧埼玉演習林）
において，鉄板天井式の炭窯が４０年以上前から使われている。この窯は，梁等からワイアロープで吊り下げられた鉄板を天井に使い，側壁および天井上を粘土で固める。築窯は技術的に容易であり，木炭収穫量が大きく，窯内での作業能率が高かった。
キーワード：木炭生産量，炭窯，鉄板，吊り下げられた天井

１．はじめに木炭は，昨今はほとんど重視されていないが，燃料革命前までは現在の石油のような存在であった。

窯の築窯は難しいため築窯技術者は希少である現在，鉄板天井の FM 秩父式炭窯は容易に築窯でき，しかも製炭量などの機能は優れており，記録に残すべきと考えられたので，ここに報告する。

例えば芝本（１９４４）には，「木炭に対する国家的要

本文を草するにあたり，終始指導して下さった東求は極めて熾烈にして，其の増産及び消費規正につ

京農工大学 FS センター自然環境教育研究分野長岸き適切なる諸般の措置を講じてこれを強力に推進す

洋一教授，旧埼玉演習林・FM 秩父の旧・現職員のることは刻下の急務である。
」とある。そのため，各位に，それぞれ深い謝意を表します．

木炭の増産に直結するとして，炭窯の改良が各地で精力的に調査された。

２．炭窯の改良

東京農工大学農学部附属埼玉演習林では１９４９年の炭窯として具備すべき条件は，①構造が簡単でし発足時から，機構改革によりフィールドミュージア

たがって築窯が容易であること，②熱量の損失が少ム（FM）秩父に２０００年に改称されたあとも，製炭なく予備乾燥その他加熱に要する燃材が可及的少量は主要なる業務の一つであり，製炭に関する調査・でよいこと，③点火及び炭化温度の調整が容易であ研究が長年行われてきた。その中で，半球状の在来

ること，④炭材の調整・立て込み・出炭その他の作＊１＊２

Received Oct.１,２
００３；Accepted Oct.１
６,２００３
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 秩父 〒３６９―１９０１ 埼玉県秩父郡大滝村字大滝：
Field Musium Chichibu, Tokyo University of Agriculture and Technology, Otaki-V., Saitama-Pref.３
６９―１９０１，Japanフィールドサイエンス

34

４号

業が容易でかつ能率的に行い得ること，⑤木炭の収来窯は依然広く使われているが，鉄板を側壁と天井穫量が大で品質もよいこと，の５点に要約されるに使った窯（鶴見未発表）やフォークリフトで炭材

（芝本 １
９
４
４，芝本・佐藤 １９５
０）。

に真上から被せる鉄製の箱型窯（KST 型製炭炉）

古くから普及しているいわゆる在来窯は，操作がも，使われるようになった。

少々困難で多くは非能率的であり，しかも窯口付近

３．FM 秩父式の炭窯の灰化が多く，木炭の収得率が低いという欠点を持っていた。そこで種々の改良窯が案出されたが，FM 秩父式の炭窯は，在来窯の改良であり，４０年

清澄 G 式黒炭窯がそれらの欠点をほぼ補完し，全以上前から使われている。粘土，レンガ等を積み上国的に普及した（千葉演習林 １９９７）。

げる半球状の在来窯に対し，小屋組の梁等にワイ

木炭生産量は燃料革命以降減少を続けたが，近年

ヤー及び吊り下げ金具を用いて天井用鉄板（幅１２０

木炭そのものが見直され，生産量は横ばいとなっ

cm×長さ２００cm×厚さ２．
５mm）４枚を合わせる。

た。一般市民参加の小規模生産は，１ m 程度の木

側壁は粘土を使い固める（図１～３）。天井は焼土材を対象に，金属製の移動式簡易炭化炉（猿田等で空気もれを塞ぐ。その長所は，①外側の柱組が１９８２）やドラム缶（津田 １９９８）を利用して行われあれば，築窯は技術的に容易であり，４～５名で２０ている（表１）。２～３ m 程度の木材を対象に，在日程度で完成する，②長方形であるため窯内の容量

３３

表１．各炭窯の機能の比較
炭

窯

ドラム缶
移動式簡易炭化炉

製炭量

品

質

築

窯

作業能率

製炭時間

１５kg

並

容易

並

１５～２０時間

５０～２００kg

並市販

並

１０～３０時間

在来窯

４００kg

良

困難

並

７日

FM 秩父式

５
００kg

良

容易

良

８日

鶴見式鉄板窯

４００kg

良

容易

良

２４時間

KST 型製炭炉

２～２．
５m

並

市販

良

２４～３６時間

３

梁柱

梁柱

ワイヤー

ワイヤー

鉄板

鉄板1

鉄板2

鉄板

粘土

鉄板3
粘土
窯内部
入口

窯内部

20cm

窯内部

排気口

図２．炭窯の側面図

鉄板4
入口

20cm

図１．炭窯の平面図

図３．炭窯の外観

鉄板天井式の炭窯（内田）が大きく，木炭収穫量が大きくなる，③天井を高く

35

７３．

することによって，窯内での作業能率がよくなる，

猿田四郎（１９８２）移動式簡易炭化炉による製炭方ことである。欠点は，製炭に時間がかかることであ法．茨城県林業試験場研究成果解説９：１―２．

る。

芝本武夫（１９４４）清澄 G 式黒炭窯と其の操作法．

この窯で作られた木炭の品質や燃材の使用量は，在来窯に劣ることはなかった。筆者が経験した他の

山林７４３：１０―２７．
芝本武夫・佐藤修（１９５０）木材炭化に関する研究

窯の機能と比較すると表１のようになり，２～３（第８報）清澄 G 式黒炭窯．東大演習林報告

m 規模の木炭生産には問題はなく，適していると

３８：４３―５７．

３考えられた。

津田裕司（１９９８）ドラム缶を利用した木炭・木酢液
引用文献

千葉演習林（１９９７）木炭の演習林．演習林３６：４７―の製造法．茨城県林業試験場研究成果解説３４：
１―２．
鶴見武道（未発表）

37

投

稿

規

程

は，審査員１名以上で行う。
（３） 原稿が受理されたのち，原稿が入力された「フィー ル ド サ イ エ ン ス」（英 文 名：Journal of

フロッピーディスク（DOS/V １．
４４MB）にField Science）は，東京農工大学農学部附属広域都

テキストあるいは書式付きテキスト）を提出

市圏フィールドサイエンス教育研究センターの研究する。

報告誌で年１回以上発行される。
本誌には，広くフィールドサイエンスに関する研

７．その他（１） 別刷希望者は実費負担とする。

究成果などを掲載する。

執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

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

３．報文の種類と内容

４）著者名のローマ字書きフルネーム（１） 原著論文：独創的な研究で，価値ある結論

５）ランニングタイトル（和文）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。
（２） 研究資料：測定・観察記録，既成の知見の確認など研究上報告する価値のあるもので未発表のものに限る。
（３） 総説・解説：フィールドサイエンスに関す

６）英文要旨・キーワードおよび和文要旨・キーワード７）本文（はじめに，試料と方法，結果，考察）
８）引用文献（２） 英文原稿
１）英文表題るレビュー，実験・調査方法に関する解説な

２）著者名のローマ字書きフルネーム

ど。

３）和文表題４．報文の原稿

４）著者名（１） 原稿は，和文または英文とする。

５）ランニングタイトル（英文）（２） 原稿は，別に定める執筆要領に従って作成

６）和文要旨・キーワードおよび英文要旨・し，刷り上がり２０ページ以内とする。
５．投稿手続き
原稿は，原著論文では原文１部とコピー２部，その他原稿では各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（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。

38（４） 用語は，原則として文部省編「学術用語集」に使われているものを用いる。

２）表は１枚ごとに別紙とし，表番号の表示
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。

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.）.３８０pp, 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

板橋

編集委員

岸
洋一
鈴木
馨
島田
順
松村 昭治
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 センター教授
FS センター助教授
生物生産学科助教授
応用生物科学科教授
環境資源科学科助教授
地域生態システム学科助教授
獣医学科助教授
硬蛋白質利用研究施設教授事赤井FS センター事務長

務

局

英文校閲者

久雄

義一

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
Hisao ITABASHI

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

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

Professor of Field Science Center
Associate Professor of Field Science Center
Professor of Field Science Center
Associate 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
Associate Professor of Dep. of Ecoregion Science
Associate Professor of Dep. of Veterinary Medicine
Professor of Scleroprotein and Leather Research InstituteManagement Office
Yoshikazu AKAI

Chief of Field Science Center Office

English Referee
CRIPE, R. A.

Spacegate, Tsukuba, Ibaraki, Japan

平成１
５年１
２月１
５日 印刷
平成１
５年１
２月２
０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.4

December, 2003

Articles１

Effects of tillage and pesticides on nitrous oxide emission from an upland field/ Fujinuma, R. andMatsumura, S.

９Acidefication of Precipitation in Tottori, Japan/ Hara, H. and Kimura, Y.

１
９ Effects of Feeding Food Waste Products on the Growth and Meat Quality of Growing-Finishing Pigs/
Miyazawa, K., Ishida, K., Hirata. T., Tanaka. Y., Ai. T., Tominaga. M., Yokoyama. M., Makino. M., Ishii.
K., Ueno. K., Kanda. S. and Itabashi. H.

Research materials
２
５ Collection of Lycopersicon esculentum and wild Lycopersicon spp. in Republic of Chile/ Kawabe, M. andArie, T.
３
３ A charcoal kiln with an iron plate ceiling improved at University Forests of TUAT/ Uchida. T.

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