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

Shogo IMADA, Yasuhiro TAKO, Yuichi TAKAKU, Shun’ichi HISAMATSU
Department of Radioecology
Abstract
Part of the14

C released from the nuclear fuel reprocessing plant in Rokkasho, Aomori, Japan in theform of CO2 is incorporated into the organic compounds of crop plants by photosynthesis and causes aradiation dose to people who consume the crops. The purpose of this study is to establish a dynamiccompartment model describing transfer of photo-assimilated 14C into fruits and its accumulation in them foran apple tree using a stable carbon isotope (13C).
In FY 2017, we conducted a 13CO2 exposure experiment using three-year old potted ‘Fuji’ apple (Malusdomestica) trees (JM. 1) (hereafter, young apple trees) to obtain data for the model construction. The young
apple trees were exposed to 13CO2 (approximately 15 atom%) for 8 hours in an experimental chamber atdifferent fruit development stages, particularly during the first half of the fruit growing period. The sample
trees were then cultivated in artificial climate chambers, followed by sampling fruits, leaves and current-year
branches at the time of harvesting the fruits. The collected samples were analyzed for 13C concentration to
get 13C retention in the plant parts. Since the C inventory of plant parts during the growing season isnecessary for model construction, we measured the size of fruits, leaves, and current-year branches ofunexposed control sample trees. The C inventory in the samples was nondestructively estimated by using
allometric equations between the size and C concentration, which were established by destructively
measured C concentration data for the trees and other unexposed control sample trees.
The retained 13C concentrations in the fruits at the harvest date increased with later exposure during thefirst half of the fruit growing period, while those in the leaves and current-year branches had a peak with theexposure at around 45 days after buds broke and then decreased with later exposure. The allometricequations to estimate C inventory in the plant parts were well established, and the C inventory data during
the fruits developing period were obtained. All those data will be used for model construction together with13

CO2 retention data during the latter half of the fruit growing period, which we plan to get in FY 2018.

1. 目的

人体に取り込まれると考えられる。本調査では、リ

大型再処理施設から排出された 14C の一部は光合成ンゴを対象に、炭素安定同位体である 13C をトレー作用によって植物に吸収され、有機物に同化される。

サーとして用いて、光合成で固定された炭素の果実

14

したがって、 C は大型再処理施設周辺で栽培されへの移行・蓄積モデルを構築することを到達目標とる作物の可食部及び作物を飼料とする家畜を介してする。平成 29 年度の調査における目標は以下の通り

である。

15%の CO2 へのばく露を約 8 時間行った。各時期に14C の大気からリンゴ幼木の果実への移行・蓄積ばく露した全てのリンゴ幼木を収穫時に刈り取り、モ デ ル を 作 成 す る た め 、 リ ン ゴ （ ふ じ , Malus.

各時期に固定された 13C の収穫時における目的部位

domestica ‘Fuji’）3 年生幼木（JM. 1 台木）の各部位別残存濃度を測定した。

①のサイズと炭素現存量との関係式を導出するとともに、実験施設内で、リンゴ幼木の各部位のサイズ経3. 成果の概要

時変化データを非破壊的に取得し、各時期・各部位3.1 生長データの取得の炭素現存量等を推定する。
②14生長データの取得では、先ず、果実、葉及び当年C の大気からリンゴ幼木の果実への移行・蓄積

枝のサイズデータから炭素現存量を推定する式を導モデルを作成するため、実験施設内で、リンゴ幼木出した。果実については横径及び縦径のデータ、葉の果実生育期間前期について、果実生育段階別にについては葉身長及び葉幅のデータ並びに葉重/葉13CO2 にばく露した個体の収穫時各部位における C面積比の時間依存関数、当年枝については長さ及び残存濃度データを得る。

基部直径のデータから、それぞれ炭素現存量を推定13する式を導出した。果実、葉及び当年枝いずれにお2. 方法

いても高い決定係数（0.89 以上）が得られた（Fig. 1）。

2.1 生長データの取得

次に、各部位のサイズと炭素現存量との関係式及び植物栽培室で栽培したリンゴ幼木について、果実、各部位のサイズの経時変化データを用いて、リンゴ葉及び当年枝の外形サイズに関するデータを経時的幼木の各部位の炭素現存量での生長曲線を作成したに取得するとともに、果実生育期間中に 3 度、リン（Fig. 2）。

ゴ幼木を刈り取って、それらの部位の外形サイズ、3.2 果実生育段階別 13CO2 ばく露実験（前期）

生重量及び乾燥重量を測定し、個体ごとに炭素濃度

Fig. 3 にばく露実験終了後から収穫日まで栽培しデータを取得した。刈り取り個体で得られたデータ

たリンゴ幼木の収穫時における果実、葉及び当年枝から、平成 28 年度に乾燥重量推定について確立したの 13C 残存濃度を示す。果実生育期間の前半におい方法を用いて、各部位の外形サイズから炭素現存量て、ばく露時期が遅い程、収穫時における果実中 13Cを推定する式を導出した。得られた式と各部位外形残存濃度が高いという傾向が見られた。一方、葉及サイズの経時変化データから各部位炭素現存量の生び当年枝においては、発芽日から約 45 日後（開花日長曲線を作成した。

から約 20 日後）にばく露した場合に収穫時における2.2 果実生育段階別 13CO2 ばく露実験（前期）13

主に果実生育期間前半の各時期において、植物栽培室で栽培したリンゴ幼木を対象に 13C 存在比約C 残存濃度のピークが見られ、その後、ばく露時期が遅い程 13C 残存濃度が低下する傾向が見られた。

54C mass (mol C)

0.05

Fruits0.04

y = 0.00301x
R2 = 0.993
N = 1073

30.4Leaves

y = 0.0293x
R2 = 0.891
N = 1280

0.03

Current-year branches

y = 0.00102x
R2 = 0.936
N = 938

0.30.2

20.02

10.01

00.1

00500
1000
LAD1×LAD2×LOD (cm3)

1500

000.4
0.8
LL×W (cm2) ×SLW

1.2

0100
200
300
LB×BAD1 ×BAD2 (mm3)400

Fig. 1 The allometric equations between the size and C mass of each of the fruits, leaves, andcurrent-year branches of potted apple trees. LAD1 and LAD2 are lateral diameters of fruits fromperpendicular directions, and LOD is the longitudinal diameter. LL, W and SLW are the length,
width and the time-dependent function of specific leaf area of leaves, respectively. LB is thelength of current-year branches, and BAD1 and BAD2 are the basal diameters fromperpendicular directions.

C mass (mol C plant–1)

155Fruits

2Leaves

410

Current-year branches

1.5

31
2

5

0.5

100050

100

150

200

0050

100

150

200

050

100

150

200

Days after bud break（DAB）

Fig. 2 The growth curves of C mass for the fruits, leaves, and current-year branches of apple trees (n =5, bars indicate standard deviation) obtained from allometric equations between size and C
inventory.

13C concentration (atom%)

1.28

1.38

Fruits1.38

Leaves

1.28

1.28

1.18

1.18

Current-year branches

1.18

1.08

1.08
050

100

150

200

1.08
050

100

150

200

050

100

150

200

Days after bud break （DAB）

Fig. 3 The 13C concentration in the fruits, leaves, and current-year branches at the harvest date (n = 5,bars indicate standard deviation).
*Broken lines indicate the 13C concentration of control apple trees without 13CO2 exposure.