農 業 と 科 学

平成 27
年 7月 1日(5)-明'"川 1 ，，"喝 1111111....... 1 1..'11111四回・・， 11 ，， 11'. 司川 11111 1 ・ ....， '1・ 1111川，...山・0・ 1 1 ".... 叫 \'111..'....... 川 11111'''.... 川川1' 11 回 ~II' ・"・ 1....... 川 11 ・，，，，...川 11 1I1I 1....."lllh・， 1.. ，."・"川1 ，....川"， 1111園町， "IIUI Il I~"llh ， I'lhll..I'II.1・ III~ 田川 11 ， 111'.

熊本県における地下水保全に向けた土づくりの取り組み
ジェイ力ムアグリ株式会社

郡司掛則昭

技術顧問

5分の l程度と低いレベルで 基準を超えた地下水の割合も 2%以下と低い(図 1)。しかし，熊本市周辺の熊本地域においては 平均濃度は 6ppm
程度，環境基準を超える地下水の割合も 20%弱と良好であるとは言い難い状況にある。
2) 硝酸性窒素濃度の変動要因
表 1は，農業生産活動が硝酸性窒素の動態に及，.はじめに
熊本県は全国有数の農業県であり，イカなどの野菜生産トマトやス温州ミカンやデコポンなどの果樹生産が盛んで， これらで農業産出額の半分近くを占めている。生産農家は生産性の向上と持続あるいは連作障害回避のため，土づくりに古くから取り組んできているが九州支庖

収益重視による施設の固定化や栽培の集約化，長期化により施用された肥料成pp
町112と見られる地下水水質の悪化が懸念されている。

10

とりわけ約 100万人の人口を抱える熊本市とその近郊地域
は，生活用水のほぼ 100%を地下水に依存し，これに代わる水

デ20

基準超過率(熊本地域)，j.
圃ー‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑‑圃圃
ー15基
平均濃度(熊本地域) Max25mgL‑1 I 警
10富864

硝酸性窒素濃度分，特に硝酸性窒素に起因するι
今ー『年ユ平均濃度(県全体)

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源はないという現状から，地下

2水中の硝酸性窒素濃度を常時監視し適正域に保つための対策がH16

喫緊の課題となっている。

H18H20H225。

日 24

図， .熊本県および、熊本地域の地下水中硝酸性窒素の現状

ここでは，熊本市周辺地域における地下水の硝酸性窒素の実態を把握し，表， .熊本県における主要作物の窒素収支

1

環境負荷原因同定調査(熊本県， 1998"‑'2001)

これに基づく地下水保
全に向けた土づくりの作目

地目取組みについて述べる。

2. 地下水中硝酸性窒素の実態と変動要因，)硝酸性窒素の実態
熊本県における地下水中の硝酸性窒素は，県全体でみた場合，平均濃度は 2ppm程度と環境基準の 10ppmのサンプル投入量
料玖施設スイカ
畑
施設ナス
水田
ニンジン
畑
キャベツ
畑
樹園地
柑橘類
梨樹園地
l
一ιb、
・樹園地
ノ 144(18)
(9)
(9)
(9)
(36)
、(27)
(36)

持出量

N利 用 率 残 存N量 近 隣 井 戸 水

ABn'''';')
J
kg/10a kg/10a/0‑‑‑‑
t‑
"

30.
559.
114.
629.
525.
131.343.
411.5
10.
56.
59.
07.
15.
39.
438184531281722O"'80cm 硝酸性N
kg/10appm
26.
066.
2
14.
6
15.
0
13.
64
15.
92.
0

7.
7(4)
微 (3)
4.
6(2)
4.
1(2)
6.
4(9)
5.
2(5)
8.
8(7)

注 1)数値はいずれも平均値である。
注 2) 投入量=肥料N +堆肥N 持出量=可食部 N. N利用率 =B/AX100。
注3) 近隣井戸水硝酸性Nの( )はサンプル数を示す。

農 業 と 科(6)学

平成 27年 7月 1日

司1' 11' 11何 回司川 1111..1"" 川 111..11 町四川 11"" ，.司 1111 川 00' ・ .-.'1111 1 ' .. ，.. ..1 1 ，.， '1 ・ II ....~ '. III ・・ 1" 司・ "0011 川 l・・ー‘ 11 11 " 1 川 恒，-， 1 11' ・・ ・ "II1II 1 1 ・ H ・ 1111 ・ a 川1 ・ 1111' .... 川1 ・・ N・ d ・.... 11 ・ t l hnl ，. ~f'l.. ttl' I... 川 ...1 川 ..... ・ 11111'lhll "，，， I'I I III. ， I~ 田川 11001" '""ぽす影響を調べるために熊本県が実施した環境負窒素に変化してから荷原因同定調査の結果を示している。

形で作物に吸収される。作物によ って吸収されず

この表において各作物が栽培されている圃場

近くの井戸水中硝酸性窒素濃度が最も高い作物は茶，スイカ，柑橘類および梨で，平均濃度は 5ppm

一方化学肥料はそのままのに残った窒素は土壌養分として蓄積され，次の作付けで再利用される。
ここまでの窒素の挙動は水田と畑で同じであを超えている。特に茶とスイカで非常に高い濃度るが， これ以降は両者で違いが見られる 。すなわが観測されている。

ち，水田は通常水が溜められ還元的な状態である

硝酸性窒素濃度が高い原因は茶では施肥量がので，土壌に残存する無機態窒素は脱窒により窒多く投入量に対する吸収量の割合を示す窒素利用素ガスとして空気中へ放出される 。このため， 水率が低く，栽培後硝酸性窒素が土壌に多量に残存田では硝酸性窒素はほとんど溶脱されない。

し， これが降雨等によって地下水へ溶脱するためと推察される。

これに対して，水がなく酸化的な状態にある畑では脱窒は起こりにくいので土壌に残存する堆

一方，スイカでは施肥量はそれほど多くはな

肥等有機物や化学肥料に由来する無機態窒素は，く，窒素利用率も高いが，施設が固定化され連作微生物の働きによって硝酸性窒素に変化し，降雨されることが多く等によって下方へ溶脱されることになる。

土壌に残存する窒素が被覆ビニル等を除去して裸地状態にされた時に降雨等によって下方へ溶脱するためと考えられる。
以上のことから熊本県における地下水中の硝酸性窒素濃度は上昇傾向にありこのように，地下水保全の対象と なるのは主に畑であり，畑においてどのような土づくりをして硝酸性窒素の溶脱低減を図るのかが課題である 。

特に施設栽培や

解 決 の ポ イ ン ト は 作 物 の 生 育 収量お よび品質

果樹栽培が盛んな熊本地域において顕著である。

を確保する，土壌に残存する窒素を極力減らすこ

また，その原因は堆肥等有機物や化学肥料に由来とである。これらを満足させることができるのする窒素の影響が大きいと推察される。

は，土づくり関連技術の中では土壌診断に基づく

3. 地下水保全に対する土づ、くりの役割適正施肥であると考えられる 。

1)硝酸性窒素と土づくりの関係

3) 適正施肥の考え方

土づくりは，土壌の地力を構成する物理性，化

慣行施肥は作物の生育に必要な窒素吸収量 を施学性，生物性が総合された生産力を向上させ，作肥基準に従って化学肥料を施肥する，あるいは堆物が安定して生育する土壌を作る行為である。土肥を施用し，さらに化学肥料を施肥する方法であづくりのための技術は，大きく資材の施用，土壌診断に基づく化学肥料の適正施肥，的確な耕うん，輪作体系に分けられる 。
このうち，堆肥等有機物の施用と土壌診断に基づく化学肥料の適正施肥が土づくり技術の主体である。しかし堆肥等有機物や化学肥料はいずれも窒素を含んでおり土壌への施用は多かれ少なかl施用れ地下水へ影響することになる。このため，両者の施用に当たっては地下水の硝酸性窒素濃度にどのように影響するのかを十分理解していなければならない。
2) 硝酸性窒素低減の対象は畑である

図 2に示しているように，堆肥等有機物や化学肥料として施用された窒素は一旦土壌養分となり，堆肥等有機物は微生物の働きによって無機態溶脱 ・浸透

図2. 作物生産における窒素の循環イメ ージ

(7)農 業 と 科 学

平成 27年 7月 1日

町・ 11111111..・ 1111111..1." ・ '1011 川e 四四川 11..11 1 司司 11111111 11 ._. .1川 ..'I ，.. ..'I ， ."IIU ・・岨 \ '111 1 1 1' ・・・ 4 川 11'11" ー‘川川1'''ー ~III'" ・ 11 ， ".11 ・ H ・ 1I ，.a. øl'UIIIIII..""'I'Ihll l . rJlj U' ・H・ U ，，，.， "IIIIIIII 圃司川" ， I..I~" ・ Ihll'lhll"''''ltl ， h ，，''''四・・・ 11 ，， 11'"

るが，施用した全ての窒素が作物によって吸収さ

地下水保全上の問題はなくれることはない。このため吸収量よりも多くの量施することが可能と考えられる 。

を施用しなければならず普段通りの施肥を実一方，果菜類の平均は 0.3mS以上と高く，特に結果として吸収されずこれが降雨等によ45 トマトで、は 0.56mSと非常に高メロンでは 0.

り下方へ溶脱し，地下水中の硝酸性窒素濃度を上い値が認められている。また葉菜類や柑橘類は昇させる原因となる。

0.18""'0.26mSと平均値は低いが，最大値をみるに土壌に残存する窒素が生じ一方，適正施肥は，土壌診断によって土壌や堆肥由来の窒素量を求めこれらを慣行の施肥基準.68""'0.83mSと高くと0圃場によって変動が大きいことが特徴である 。

から差し引いて過不足分を化学肥料等で補う無駄

よって， これらの果菜類や一部の葉菜類や柑橘のない施肥法である。また溶脱されやすい化学肥類については硝酸性窒素低減のため適正施肥の実料の代わりに家畜ふん堆肥や肥効調節型肥料など施が不可欠であると考え られる 。

を利用することも可能である。

4. 地下水保全のための適正施肥の具体例)土壌 ECが基準値内にある作物の場合，4) 土壌診断基準と基準項目適正」に相当する基準が適正施肥を行う場合， I

土壌診断に基づく適正施肥は土壌 ECを土壌必要で、あるが， これに利用できるのが土壌診断基診断基準と照合して施肥量を決めることである

準である。土壌診断基準とは栽培対象の作物にが， ECが基準値内であれば，従来通りに作物別対して作物別施肥基準による施肥を行えば目的との施肥基準や JA栽培暦に従 って 施肥しでも 差 しする収量や品質が得られる土壌地力の数値あるい支えないことになる 。しかしはその範囲を示したものである。

連作や輪作体系では土壌養分の蓄積が予想 される

土壌診断基準のどの項目を使うかであるが，診同一圃場におけ るので，土壌 ECを定期的にチェ ック し，診断結果断項目にも取り上げられている硝酸性窒素濃度がに基づいて施肥量を増減する必要がある 。

ベストであるに違いない。しかし硝酸性窒素濃度はこれを正確に測定しようとすると，測定操作が一方，前述したように，メロンやトマトなどの果菜類栽培ではほとんと、が 0.3mS以上，柑橘類あ煩雑である，測定に時間がかかる，高価な測定機

るいは葉菜類の 一部でも高い EC値が認められて器が必要であるなどの問題がある。

いるので，硝酸性窒素の溶脱リスクを低減するた

よって， これよりも非常にポピュラーな電気伝めの措置として土壌診断に基づく適正施肥を実施導度(以下， ECという)を選ぶ方が得策であるとする必要がある 。

考えられる。なぜならば，土壌 ECは以前から土

2) 土壌ECが基準値以上の施設野菜の場合壌診断基準として採用されている，測定機器の操土壌 ECが基準の 0.3mSを超える熊本市北部地

ECメーターは既に農業改良普及センターや JAに整備済みである，また野菜栽培土壌では硝酸性窒素濃度との読み替えが可能であるなど利点も多い。

120

作や測定が簡単である

られる。ここで，土壌 EC値 0.3mSは硝酸性窒素濃度としておおよそ 5mg/lOOgに相当する。
5) 農耕地土壌の土壌ECの現状

表 2は熊本県内における長期モニタリング圃場の土壌 ECを作物別にまとめたものである。水稲
では EC値が O.lOmS以下露地野菜のニンジンやタマネギなどでも平均値および最大値とも低く，・適正施肥②100

なお過不足の具体的な数値としては既存の診断基準値として採用されている 0.3mSが適当と考え

口適正施肥①80
収量 60
指数4020。

圃場A

圃場 B

圃場 C(身次ら， 2002年)

図3. 施設メロン栽培における土壌と堆肥の窒素供給量評価に基づく適正施肥

農 業 と 科 学(8)平成 27年 7月 1日

司1' 1111 1 111 " 司 川 1 1I 1.. 1.~l l h ， 1 ・."岡田川 11.." ，..司 川 l 川 1I '....d・ 111 1 1 ' '''' 1'川 " ' 11 ・・岨 川川 01' ・ ・・ 4 川 "'IJ " ー‘ 川川 1 ・ H 旬 .... ' 1' ."" ・・ .... μ ・ 11 ・ ' 11 ，・ a 川 1"111 1 ..... " 1 1 1 1・・ '1...." 川川し..."， '.""' 1" .... ・ 1 1 1 111..'''. '11・ .111 111 ' ." ' 1 1 ，・I・ 1 1 ' ''' 同 ・ 11 111 ， 11 '.

。
。

域のメロン施設栽培において，堆肥から供給される窒素量を施肥基準から減肥した適正施肥①と，さらにこ跡地土壌の無機態窒素含量

102030mg/100g
405020れから土壌の残存窒素量を減肥した
適正施肥②の硝酸性窒素の低減効果40

土壌が 3ヶ所の現地農家圃場で、検討されの深ている。

さ

その結果，図 3に示すように，メ6080cm100

ロンの収量は慣行施肥に比較してい一・一 慣行施肥

120

ずれの農家においても高く，減肥し・0・適正施肥①

140ても収量には影響しないことが認め‑・ー 適正施肥②160られている。

180

一方，図 4に例示した C農家の栽

図4. メロン栽培園場(図 3の C) の跡地土壌における硝酸性窒素の垂直分布

培圃場における硝酸性窒素の垂直分
布は，慣行施肥に比べ適正施肥①は作土付近や 1m以下の土壌で、は低い濃度となっているが 40cmから 1mくらいではむ

し，注意しなければならないのは，家畜ふん堆肥

しろ高く，硝酸性窒素溶脱のリスクはあまり改善の成分的特徴と窒素の効き方である。

されていない。これに対して，適正施肥②では，家畜ふん堆肥の成分的特徴では，牛ふんは窒素，作土表層から下層へと全層にわたって硝酸性窒素リン酸，カリの含量が他の家畜ふんに比べて低い。

濃度が低く推移している。

豚ぷんや鶏ふんの窒素含量は牛ふんよりも高く，このように，土壌や堆肥から供給される窒素量有機質肥料である菜種油粕に比べると低いが，リを診断して施肥量から差し引く適正施肥は，土壌ン酸含量は高い。また，窒素の効き方は，速効的ECが基準値 よ りも高い圃場で行われる施設果菜に効く部分とゆっくりと効く部分があり，その割類のような栽培において硝酸性窒素の溶脱低技術であると推察される。
3) 一 部 土 壌 ECが 高

窒素施用量減効果が高い土づくり

化学肥 料

牛ふん堆肥 2t+化学肥料+牛ふん堆肥 2t 豚ぷん堆肥1t 午ふん堆肥 2t 豚ぷん堆肥 0.
5t(ブレンド堆肥)

い露地野菜の場合
この場合は，前節 2)の EC値 が 高 い 場 合 と同様に，施用する堆肥や土壌からの窒素供給らす適正施肥の適用が原則である。しかし，溶脱されやすい化学肥料の代替品として家畜ふん堆肥を使用することも可能である。ただ収量指数量を窒素施肥量から減

180160140120100806040200

化肥+牛ふん 2t

豚ぷん1t

牛ふん 2t

ブレンド堆肥(甲木ら， 2003年)

図5. 露地野菜の 4作連続作付け体系におけるブレンド堆肥の効果

農 業

平成 27年 7月 1日と 科(9)学.

-司1111111111....1111111...."111.'11111四 ~"Inlll" 喝司川 1 1111 11._..1. ， 11111 ，.. ...11 ，.， 11 ・ 11.....' ， 111 ・・ l' ・・・ 4 川川 11"ー・ 111 11 '1 川副~，'川1 ・ 11.....11111 川 H ・ ""11 ・ II'I ，"'''''I' 'IIIII" "， "III..U. "，，，川'川 111...tllhll"I.~IIII ， lllhll"" 川 I lI h ， ll~ 四・・・， 1"" ，合も畜種で異なっているなどである。
このような成分的特徴と窒素の効き方を考慮し

表2. 熊本県における栽培跡地土壌の EC値(松森ら， 2010年)

た家畜ふん堆肥の施用法としては，成分バランスをうまく調整して異畜種の堆肥を混合するブレンド堆肥の施用が効果的と考えられる。
図 5に示した黒ボク畑で午ふん堆肥を 10a当たり2トン，豚ぷん堆肥 0.
5トンを組み合わせたブレ
ンド堆肥によるレタス

トウモロコシ，ダイコン，レタスの 4作連続作付け栽培における野菜の収量は，化学肥料のみの施肥と同等以上である。また

平 均値 最 大 値

地目 サンプル

作物
葉菜類

畑
畑

ニ/ン ン
タマネギ

畑

メロン

水田

スイカ
トマト

畑
畑
水田

地表 1m以下の硝酸性窒素の年間溶脱量は，ブレナス

水田

柑 橘類

樹園地

ンド堆肥では化学肥料のみに比べて 70%減少して

水稲

水田

最低 値

‑mS/cm‑
一一一数

一一一10454555560.
2
60.
1
30.
0
70.
45
0.
330.
560.
300.
300.
1
8く0.
1
00.
8
30.
1
70.
1
00.
7
10.
45
2.
2
40.
9
40.
45
0.
6
80.
0
30.
1
00.
0
30.
2
70.25
0.
0
60.
0
80.
1
80.
0
7いる(図 6。
)
kg/10a25

する適正施肥は労力やコスト面から適用が難しい。このような場合には20窒素利用率が高い肥効調節型肥料を用いることが効果的である。

年(1)茶間窒 15素0溶 1脱量茶に対する慣行施肥の年間施肥回数は 8回(内訳は春肥 2回，芽出し肥 1回，夏肥 3回，秋肥2回)，窒素施肥量は 60kg/10aと多い。これに5。

対して，3月下旬頃の芽出し肥の施用時期に芽出し肥の硫安と溶出タイプの異なる被覆尿素肥料

化肥化肥+牛ふん2t豚ぷん1t 牛ふん 2tブレンド堆肥

図6. 露地野菜の 4作連続作付け体系における年間窒素溶脱量(
LP
70:LP100=2:1)を夏肥として， 8月下旬頃の秋肥の施用時期に被覆尿素肥料 (LP70)を秋肥として年間の施肥回数を 4回減らし，慣行の窒素施肥量 (18kg/10a) から施肥量を 25%減肥

よって，土壌 ECが基準値内の圃場での露地野菜の連続作付け体系においてはブレンド堆肥の施用は家畜ふん堆肥の硝酸性窒素の溶脱低減効果が高い適正施肥であると考えられる。

しでも， 一番茶および二番茶の生葉収量は慣行施肥よりも 10"'27%多く製茶品質も同等以上となる 。 また，硝酸性窒素の年間溶脱量は 45%低減することができる(図 7)。

ただし，家畜ふん堆肥を連用すると土壌に養分が集積し土壌 ECが上昇しやすいので，定期的にkg/10a
30

土壌診断を実施する必要がある。
4) 施肥量や施肥回数が多く

土壌診断に基づく

芸20

茶や柑橘類は，表 2に示すように，土壌 ECが素 15高く硝酸性窒素の溶脱量が多いので，低減対策をし，両作物とも年間の施肥回数が多いことに加えて多肥栽培が慣行であるので残存養分量を把握し施肥時期に土壌のその都度窒素施肥量を加減

口被覆尿素肥料震25

適正施肥が困難な場合真っ先に講じなければならない作物である。しか圃慣行施肥震10量

1996年

1997年

1998年

(甲木ら， 2003年)

図 7. 茶園表面下 1mにおける年間窒素溶脱量

農 業 と 科 学(10)(毎月 1日発行)平成 27
年 7月 1日第 673号

1
司.川"川 ，1 い"..司川川 1"
川'“，.""川"川.“t仙1"川"同問'川"川，仙1 1 ，川"川，11 司噂'司』川'川， 1 ，川.“111 1 ."，“川，1 ，川
1 ， 1 川'川‘，...，叫山"川.'川.吋川11 ‘岨 1"“川"川"川"川.叫叩
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(2)柑橘類させて安全安心をアピールし温州ミカンにおいては慣行施肥では年間 3固有機配合肥料を施肥するが県産品の消費拡大を図る戦略と理解される。

微生物分解型緩効

この事業展開において注目すべきは，化学肥料

性 窒 素 肥 料 (CDU) と被覆尿素肥料 (LPS40，低減と土づくりに積極的に取組む具体的な手段とLPS80， LPS160) を組み合わせて，慣行施肥量の 15kg/10aから 30%の減肥で 11月上旬に 1回施肥しても， 3年間の平均果実収量は同等で，果して土壌分析に基づく適正施肥の重要性が謡われや適正施肥などの土づくりは昔から農業を支えて実糖度も向上する結果が得られる(図 8)。ここ

きているが，それをきちんと，また継続すること

では硝酸性窒素の溶脱量に関する測定結果は示さが作物の安定生産に繋がるだけでなく地下水保全れていないが，窒素施肥量が慣行施肥に比べ 30%に寄与するに違いないという理念が感じられる。

削減されるので今後とも地道な適正施肥による土づくりを怠るこ

硝酸性窒素の溶脱リスクもこれに応じて軽減されると考えられる。ている点である。そこには堆肥等有機物の施用となく農業と環境の両立を目指していきたいものである。

果実収量kg/樹 口 1997年 口 1998年 ・ 1999年 ・ 2000年

180160140120100
80604020

引用文献
熊本県
熊本県

2005. 熊本地域硝酸性窒素削減計画.
2001.環境負荷原因同定調査

熊本県農業研究センター

2004. プロジェクト

研究「農耕地からの窒素負荷軽減のための合理的施肥技術の確立J 実績報告書， 47‑48.
松森信，城秀信

2010. 九州・沖縄地域における農耕地土壌の変化，農林水産省九州農政局編

39‑44.

0

慣行施肥

肥効調節型 70%(熊本県農業研究センター， 2004年)図8. 温州ミカンの年次別果実収量

身次幸二郎，小財伸2002. スイカーメロン連

続栽培体系における施肥窒素削減，熊本県農業研究センター研究報告， 11， 56‑63.
甲木哲哉，郡司掛則昭，城秀信

2003. 露地野

5. エピローグ
本年 1月 5日付け熊本日日新聞に熊本県が推進

菜作付け体系における有機物の環境保全型施用する「地下水と土を育む農業」に関する記事が掲

13‑20.

載された。これは地下水瓶養に貢献し，環境に配2.
技術，熊本県農業研究センター研究報告， 1
甲木哲哉，城秀信

2003. 茶園における減肥に慮した生産方式によって生産された農畜産物をくよる窒素負荷低減効果，熊本県農業研究セン

まもとグリーン農業による認証制度とタイアップ

ター研究報告， 1
2. 70‑78.