カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－

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カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013 年冬作・2014 年夏作－
廣井利明１，五十嵐総一２，鈴木時也３，橋本良美３，田中雄大３，阿部文浩３，加島信一２
キーワード

汚泥肥料，連用試験，カドミウム

1． はじめに
肥料の公定規格１） では汚泥肥料中の含有を許されるカドミウムの最大量（以下，「含有許容値」という．）は0.0005 %と定められており，汚泥肥料はこの範囲内において流通，施用されている．一方，汚泥肥料の施用により土壌に負荷された重金属が蓄積し，更に長期に施用すると土壌の保持力を超えて農作物へ移行し，人畜に有害な農作物が生産されることが懸念されている．2009 年 3 月に農林水産省から発表された「汚泥肥料の規制のあり方に関する懇談会報告書」２）において，「3 将来実施することが必要な調査研究課題」として，カドミウム含有許容値の科学的知見を集積するため，「汚泥肥料の連用により通常に比べカドミウムの蓄積が進んでいる土壌を活用し，カドミウムを吸収しやすい農作物を栽培し，植物への吸収の有無，程度を調べる必要がある」と記載された．このことから，肥料の有効性及び安全の確保に必要な課題に関する調査研究として，汚泥肥料の連用施用試験を実施し，カドミウムの土壌への蓄積及び作物体の吸収量を確認する．
2009 年夏作から 2013 年夏作にかけては，汚泥肥料を施用した区及び施用していない区の 2 試験区を設け，ニンジン，ホウレンソウ，ホウレンソウ，チンゲンサイ，カブ，ホウレンソウ，ニンジン，ホウレンソウ，ニンジンの順で栽培し，土壌中のカドミウム濃度の変化及び作物体のカドミウム吸収量を確認した．その結果は既に肥料研究
報告第 6 号３）及び 7 号４）で報告した．2013 年冬作及び 2014 年夏作においてはそれぞれホウレンソウ，ニンジンを用いて試験を実施したのでその結果を報告する．
2． 材料及び方法
1） 2013 年冬作の連用試験（2013 年 11 月 5 日～2014 年 3 月 11 日）（1） 試験圃場及び供試土壌
本試験は当センター岩槻圃場（埼玉県さいたま市）で実施した．試験は，汚泥肥料の施用履歴がある土壌（汚泥肥料施用区）と施用履歴がない土壌（標準区）を供試土壌とし，2 試験区 2 反復とした．土壌の種類，土性，前作跡地の pH，EC，有効態りん酸，全窒素，全炭素及び 0.1 mol/L 塩酸可溶カドミウム（以下，0.1 mol/L HCl‐Cd）及び，参考に 2012 年夏作の作付け前土壌のリン酸吸収係数，陽イオン交換容量を Table 1 に示す．
（2） 供試肥料等
施用する汚泥肥料はし尿汚泥肥料を使用した．し尿汚泥肥料は，し尿及び生活雑排水を沈殿分離及び接触
１

独立行政法人農林水産消費安全技術センター 肥飼料安全検査部 （現）仙台センター

２

独立行政法人農林水産消費安全技術センター 肥飼料安全検査部 （現）福岡センター

３

独立行政法人農林水産消費安全技術センター 肥飼料安全検査部< 85 >

80

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

ばっ気を組合せた方式により排水処理して発生した汚泥を高分子凝集剤を用いて脱水，加熱乾燥した黒色，
粒径約 3 mmの市販肥料である．し尿汚泥肥料の成分分析結果を Table 2 に示した．カドミウム濃度は 3.6 mg/kg（現物）であり（Table 2），その乾物濃度は肥料公定規格の含有許容値付近（約 5 mg/kg）である．窒素全量（現物値）質量分率 3.3 %及び窒素無機化率約 30 %（30 ℃，28 日間培養）であり，窒素全量及び無機化率は一般的なし尿汚泥肥料の中では低めであるため，長期連用や大量施用した場合も作物への生理障害等は発現しにくく，カドミウム負荷量を高く保ちつつ長期連用試験が可能な肥料と考えられる．
補正肥料として特級試薬の硫酸アンモニウム，リン酸二水素アンモニウム及び塩化カリウムを使用した．汚泥
肥料及び補正肥料の各成分の分析は肥料等試験法５）によった（補正肥料の成分量は Table 3 に示した）．
なお，汚泥肥料中の 0.1 mol/L HCl‐Cd 濃度は，汚泥肥料 1 g を 0.1 mol/L 塩酸 50 mL で 1 時間振とうして抽出したカドミウムをフレーム原子吸光分析装置（Z-2310:日立ハイテクノロジーズ）で測定した．汚泥肥料中の 1
mol/L 酢酸アンモニウム溶液（pH 7.0）可溶カドミウム（以下，1 mol/L 酢安（pH 7.0）‐Cd）濃度は，汚泥肥料 1 g
を 1 mol /L 酢酸アンモニウム溶液（pH 7.0）50 mL で 1 時間振とうして抽出したカドミウムを ICP 質量分析装置（ICPM-8500：島津製作所）で測定した．

Table 1 Characteristics of soil for using in winter 2013 cropUnit
pH （H2O）

3）

4）

mS/m

EC

1)

Year

Phosphate absorption coefficientCEC

5）

mg/100 g
cmolc/kg

Available phosphate

5)mg/100 g

AP -2

1)

SP -1

2)

SP -2

2)

2009

7）

6.1

6.1

6.2

6.2

2013
2009

8）

6.1

6.2

6.0

6.1

10.0

10.3

14.0

11.6

2013
5）

AP -1

15.1

16.8

16.3

16.7

2012

9）

2370

2380

2360

2420

2012
2009

9）

37.8

38.8

37.7

38.4

5.8

6.1

7.7

6.9

2013

5.4

5.5

8.1

7.8

%

6）

2013

0.44

0.43

0.42

0.41

%

6）

2013

5.8

5.7

5.5

5.6

mg/kg

2009

0.18

0.19

0.18

0.21

2013

0.20

0.15

Kind of soil

0.20
Andosol

0.17
Andosol

Soil texture

Light clay

Total nitrogen
Total carbon

5）5)

0.1 mol/L HCl-Cd

5）

Light clay

1) Sludge-fertilizer-application plot2) Standard plot
3) Soil pH determined on 1 : 5 ( soil : water ) suspensions with a glass electrode, n = 1
4) Soil electrical conductivity determined on 1:5 (soil:water) susensions
with an electricalconductivity meter, n = 1
5) Content in the dry matter, average (n = 2)
6) Mass fraction7) The year when the study was designed to evaluate the effects of sludge fertilizer aplications
on soil intended for long-term use
8) The year when this study was conducted
9) The year when the study was conducted in summer 2012 crop

< 86 >

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－

81

Table 2 Properties of sludge fertilizer
Item
Total nitrogen
Total phosphorus

2)

3)

Total potassium
4)

Total calcium
Organic carbon
Moisture

Unit

Content

%

1)

Item

Unit

Content

%

1)

3.3

Total copper

mg /kg

546

%

1)

5.2

Total zinc

mg /kg

1760

%

1)

0.4

Carbon to nitrogen ratio

-

7.1

2.1

Total cadmium

mg /kgmg /kg

3.6
3.2

%

1)

23.6

Acid-solubility-cadmium

7)

%

1)

26.1

8)

mg /kg0.32

5)Exchangeable-cadmium

6)1) Mass fraction2) Content as P2O5
3) Content as K2 O
4) Content as CaO
5) Content of cadmium dissolved with aqua regia
6) 4.9 mg/kg in the dry matter7) Content of cadmium dissolved with 0.1 mol/L hydrochloric acid8) Content of cadmium dissolved with pH 7.0, 1 mol/L ammonium acetate solution

Table 3 Properties of the reagent
Item

Unit

Total nitrogen
Total phosphorus

2)

3)

Total potassium
1) Mass fraction

Ammonium4)

sulfateUrea

Ammonium
dihydrogenphosphate

Potassiumchloride

5)

%

1)

21.1

46.2

12.0

-

%

1)

-

-

61.5

-

%

1)

-

-

-

63.1

2) Content as P2O5
3) Content as K2O4) Ammonium sulfate was used in winter 2013 crop5) Urea was used in summer 2014 crop（3） 試験区の構成
汚泥肥料施用区及び標準区は，1 試験区の面積を 4 m2（縦 2 m×横 2 m）とし，各試験区 2 反復の計 4 試験区を Fig.1 のとおり配置した．施肥量は埼玉県のホウレンソウ施肥基準６）を基に施肥設計した．
汚泥肥料の施用量は，農林水産省のアンケート調査結果では 1 作当たり 2 t/10 a 程度施用している農家も存在するが，施用量は，500 kg/10 a 程度が最も一般的であった７）．自治体によっては，汚泥肥料中の重金属の農地への蓄積を抑制するために施用上限量の目安を示しており，年間 500 kg/10 a～1000 kg/10 a としている事例がある８～１０）．また，高分子凝集剤を使用した汚泥肥料を連用した場合，土壌 pH が低下する１１）ことが知られている．連用施用による土壌理化学性への影響等を考慮し，ここでは，1 作当たりの施用量は 500 kg/10 a（現物）とした．
窒素肥効率は前作までの標準区との生育量の差から 10 %として計算し，不足分を補正肥料で施用した．りん酸及び加里についても不足分は補正肥料を用いて補った．標準区については，補正肥料を用いて汚泥肥料施< 87 >

82

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

用区と同様の成分量になるよう施用した（Table 4）．なお，前作までの跡地土壌を分析したところ，各試験区の有効態りん酸は 5.4 mg/100 g 乾土～8.1 mg/100 g 乾土であり，地力増進基本指針１２）における有効態りん酸の改善目標（10 mg/100 g 乾土）と比較して低い値であった．このため，熔成りん肥（く溶性りん酸 20 %含有）を 1 試験
区当たり 500 g 施用した（Table 4）．

1m

SP-1

2m

SP-2

1m

AP-1

2m

AP-2

1m
1m

2m

1m

2m

1m

Fig.1 Plot plan of the test field
AP: Sludge-fertilizer-application plot
SP: Standard plot

Table 4

The fertilization design of the test plots where spinach was cultivated in winter 2013
Amount ofapplication

The applied components

The applied components
per 10 a

per 4 m

2

1)

K

2)

Cd

Amount ofapplication
per 10 a

(g)

(g)

(g)

(mg)

(kg)

2000

66

104

7

7.3

500

16550 26100

1800

1.8

348

73

－

－

－

87

18345

－

－

per 4 m

2

N

P

(g)

Sludge fertilizer
Ammonium sulfate

N

P

1)

K

2)

Cd

(g)

(g)

(g)

(g)

<Sludge-fertilizer-application plot (AP)>－Ammonium dihydrogenphosphate

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

Potassium chloride

103

－

－

65

－

26

－

－

16200

－

Fused magnesium phosphate

500

－

100

－

－

250

－

25000

－

－

140

204

72

7.3

34895 51100 18000

1.8

Total
<Standard plot (SP)>Sludge fertilizer

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

Ammonium sulfate

283

60

－

－

－

71

14907

－

－

－

Ammonium dihydrogenphosphate

170

20

104

－

－

42

5093 26100－－

Potassium chloride

114

－

－

72

－

29

－

－

18000

－

Fused magnesium phosphate

500

－

100

－

－

250

－

25000

－

－

80

204

72

0.0

20000 51100 18000

0.0

Total
1) Content as P2O5
2) Content as K2O< 88 >

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－

83（4） 栽培方法
供試作物はホウレンソウ（品種名：強力オーライ）とし，埼玉県の施肥基準を基に栽培した．各試験区の周辺
部にはガードプランツとして供試作物を栽培した．
施肥は 2013 年 11 月 1 日に，各試験区の表層土約 12 kg を袋に取り，肥料を入れ混合し，各試験区表層に均等に散布し，耕耘機で深さ約 15 cm まで耕耘した．
試験区内は 9 条（条間約 20 cm）とし，播種は 11 月 5 日にシーダーテープ種子により行った．
間引きは 11 月 20 日及び 11 月 29 日に行い，農薬散布はヨトウムシ等の害虫防除のため播種時にダイアジノ
ン粒剤を散布した．雑草防除は手除草により適宜実施した．
収穫は 2013 年 3 月 11 日に行い，地際をハサミで切断して地上部を収穫した．
（5） 作物体のカドミウム分析
収穫したホウレンソウは直ちに試験区毎に全株重量を測定した．分析用試料として試験区中央の 1 m2 分全てを，水道水，イオン交換水の順に洗浄し，ガラス室で自然乾燥した後に通風乾燥機にて 65 ℃で１昼夜乾燥した．重量を測定した後，目開き 500 μm のふるいを通過するまで粉砕機（ZM200：Retsch ロータ回転数 6000rpm）で粉砕し分析用試料とした．
カドミウム含有量は，分析試料 0.5 g に硝酸 5 mL 及び過酸化水素水 2 mL を加えマイクロ波分解装置（Multiwave 3000：Perkin Elmar）１３）で分解したものを 50 mL に定容し試料溶液とした．測定は ICP 質量分析装
置（ICPM-8500：島津製作所）により行った．
（6） 跡地土壌の分析
収穫後の跡地土壌は，対角線採土法１４）により採取した．各試験区の作物体の分析用試料を収穫した場所と同じ試験区中央 1 ｍ2 の四隅及び中央の計 5 か所より，採土器（内径 50 mm×長さ 250 mm）を用いて表層から
約 15 cm まで採取，混合した．通風乾燥機により 35 ℃で一晩乾燥後，目開き 2 mm のふるいを通過したもの及び更に全量分析用として目開き 500 μm のふるいを通過するまで粉砕機（ZM200:Retsch ロータ回転数 6000rpm）で粉砕したものを分析用試料とした．
風乾した土壌の水分は，ハロゲン水分計（HG53：メトラー・トレド）により測定した．
土壌 pH 及び EC は風乾土壌 1 に対して純水 5 を加え 1 時間振とう後，pH はガラス電極法（F-23：HORIBA）
により，EC は電気伝導率計（F-54：HORIBA）により測定した．
土壌中のカドミウム分析については，形態別カドミウムを分析した．土壌中カドミウムの形態（可溶性）別評価
法については，土壌の種類による溶出傾向や作物体の吸収との相関などに対応するための様々な方法が検討されているものの，万能と呼べる方法がない状況にある．そこで統一的な尺度として，政令１５）で定められた 0.1
mol/L HCl-Cd，及び交換性陽イオンの測定に用いられており１６），0.1 mol/L HCl-Cd と比較してより多くの各種作
物体のカドミウム濃度と相関があると報告されている１７～１８）交換態カドミウム（1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd）を選択した． また，参考として供試汚泥肥料中にカドミウムと比較して多量に含まれる銅及び亜鉛の土壌蓄積状況を確認するため，1 mol/L 酢酸アンモニウム溶液（pH 7.0）可溶銅及び亜鉛（以下，1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cu 及び Zn）
についても測定した．
土壌中の 0.1 mol/L HCl-Cd は，土壌 10 g に対し 0.1 mol/L 塩酸 50 mL を加え約 30 ℃に保ち 1 時間振とうして抽出したカドミウムを ICP 質量分析装置（ICPM-8500：島津製作所）により測定した．
土壌中の 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd，Cu 及び Zn は，土壌 2.5 g に対し 1 mol/L 酢酸アンモニウム溶液（pH 7.0）
50 mL を加え約 25 ℃～30 ℃に保ち 1 時間振とうして抽出したカドミウムを ICP 質量分析装置（ICPM-8500：島< 89 >

84

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

津製作所）により測定した．
2） 2014 年夏作の連用試験（2014 年 6 月 19 日～2014 年 9 月 19 日）（1） 試験圃場及び供試土壌
試験圃場及び供試土壌として 2.1）の試験の汚泥肥料施用区及び標準区の跡地を引き続き使用した．
土壌の種類，土性，及び前作跡地の pH，EC，有効態りん酸（トルオーグ法） １４） ，全窒素，全炭素及び 0.1
mol/L HCl‐Cd 濃度を Table 5 に示す．
Table 5 Characteristics of soil for using in summer 2014 cropUnit
pH （H2O）
EC

3)

4)

mS/m

Total nitrogen

5）

%

5)

Total carbon
5)
Available phosphate
0.1 mol /L HCl-Cd

5)

AP -1

1)

AP -2

1)

SP -1

2)

SP -2

2009 ）

7

6.1

6.1

6.2

6.2

8）

6.3

6.4

6.2

6.2

10.0

10.3

14.0

11.6

Year
2014
2009

2)

2014

19.3

19.8

17.3

17.3

6）

2014

0.42

0.41

0.39

0.39

6）

2014

5.8

5.8

5.6

5.6

2009

5.8

6.1

7.7

6.9

2014

6.7

6.2

10.2

9.0

2009

0.18

0.19

0.18

0.21

2014

0.22

0.21

0.16

0.16

%
mg/100 g
mg/kg

Kind of soil

Andosol

Andosol

Soil texture1) Sludge-fertilizer-application plot

Light clay

Light clay

2) Standard plot
3) Soil pH determined on 1 : 5 ( soil : water ) suspensions with a glass electrode, n = 1
4) Soil electrical conductivity determined on 1:5 (soil:water) susensions
with an electricalconductivity meter, n = 1
5) Content in the dry matter, average (n = 2)
6) Mass fraction7) The year when the study was designed to evaluate the effects of sluge fertilizer aplications
on soil intended for long-term use
8) The year when this study was conducted（2） 供試肥料等
供試肥料及び補正肥料は 2.1）（2）と同様のものを用いた．ただし，補正肥料のうち，窒素肥料は硫酸アンモ
ニウムではなく尿素を使用した．これは土壌の EC 上昇防止及び比較的緩効性の肥料とするためである．
（3） 試験区の構成
試験区の構成は 2.1）（3）と同様に配置した．施肥量は埼玉県のニンジン施肥基準６）を基に設計した．汚泥肥料の施用量は，前作同様 500 kg/10 a（現物），窒素肥効率を 50 %として計算し，不足分を補正肥料で施用した．
りん酸及び加里についても不足分は補正肥料を用いて補った．標準区については，補正肥料を用いて汚泥肥< 90 >

85

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－料施用区と同様の成分量になるよう施用した（Table 6）．
また，前作（2013 年冬作）までの跡地土壌を分析したところ，各試験区の有効態りん酸は汚泥肥料施用区 6.2
mg/100 g 乾土，標準区 10.2 mg/100 g 乾土であり，地力増進基本指針１２）における有効態りん酸の改善目標（10mg/100g 乾土）に比べて低い又は同等な値であった．このため，過去の有効態りん酸の推移を基に，不足分のりん酸として，熔成りん肥（く溶性りん酸 20 %含有）を汚泥肥料施用区は 1162 g，標準区は 133 g 施用した．

Table 6 The fertilization design of the test plots where carrot was cultivated in summer 2014
Amount ofapplication

The applied components

The applied components
per 10 a

N

P

1)

K

2)

Cd

Amount ofapplication
per 10 a

(g)

(g)

(g)

(g)

(mg)

(kg)

Sludge fertilizer

2000

66

104

7

7.3

500

16550 26100

1800

1.8

Urea

93

43

－

－

－

23

10725

－

－

－

Ammonium dihydrogenphosphate

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

Potassium chloride

90

－

－

57

－

23

－

－

14200

－

Fused magnesium phosphate

1162

－

232

－

－

291

－

58100

－

－

109

337

64

7.3

27275 84200 16000

1.8

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

30

13907

－

－

－

5093 26100

per 4 m2

per 4 m

2

N

P

1)

K

2)

Cd

(g)

(g)

(g)

(g)

<Sludge-fertilizer-application plot (AP)>

Total<Standard plot (SP)>Sludge fertilizer

－

－

Urea

120

56

－

Ammonium dihydrogenphosphate

170

20

104

－

－

42

－

－

Potassium chloride

101

－

－

64

－

25

－

－

16000

－

Fused magnesium phosphate

133

－

27

－

－

33

－

6640

－

－

76

131

64

0.0

19000 32740 16000

0.0

Total
1) Content as P2O5
2) Content as K2O（4） 栽培方法
供試作物はニンジン（品種名：恋ごころ）とした．各試験区の周辺部にはガードプランツとして供試作物を栽培した．
施肥は 2014 年 6 月 16 日に行った．各試験区の表層土約 12 kg を袋に取り，肥料を入れ混合し，各試験区表層に均等に散布し，耕耘機で深さ約 15 cm まで耕耘した．
試験区内は 9 条（条間約 20 cm）とし，播種は 6 月 19 日にシーダーテープ種子を用いて行った．
間引きは 7 月 22 日及び 7 月 30 日に行い，収穫時の株間が約 8 cm となるようにした．
農薬散布はヨトウムシ等の害虫防除のため，施肥時にダイアジノン粒剤を散布した．雑草防除は手除草により適宜実施した．適宜水道水によるかん水を行った．
収穫は 2014 年 9 月 19 日に行い，葉部と根部を収穫した．
（5） 作物体のカドミウム分析
収穫したニンジンは水道水洗浄後，試験区毎に全株重量を測定した．分析用試料として試験区中央の 1 m2
分全てを根部と葉部に切り分け，部位別に重量を測定した．根部はイオン交換水ですすぎ，自然乾燥して薄く< 91 >

86

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

切り分けた後，通風乾燥機により 65 ℃で 24 時間乾燥を行い重量を測定した．葉部は葉が重ならないように広げ，自然乾燥し，その後，通風乾燥機により 65 ℃で 24 時間乾燥を行い，重量を測定した．乾燥した根部及び葉部は，それぞれ目開き 1 mm 及び 500 μm のふるいを通過するまで粉砕機（ZM200：Retsch ロータ回転数
6000 rpm）で粉砕した．
カドミウム含有量の分析は，2.1).(5)と同様に行った．
（6） 跡地土壌の分析
収穫後の土壌は，2.1).(6)と同様に採取及び調製した．また，カドミウムの垂直分布を調査するため，表層から約 15 cm まで採取した際の同じ穴から，採土器（内径 30 mm×長さ 100 cm）を用いて約 15 cm から 25 cm までの土壌を採取し同様に調製した．
土壌の分析は，2.1).(6) の項目に加えて全カドミウム（全 Cd）を分析した．
土壌中の全 Cd は，分析試料 0.5 g に，硝酸約 10 mL，過酸化水素水約 3 mL，及びフッ化水素酸約 5 mL を加え，マイクロ波分解装置（Multiwave 3000：Perkin Elmar）により分解し試料溶液とした．測定は ICP 質量分析装置（ICPM-8500：島津製作所）により行った．
3． 結 果1） 2013 年冬作連用試験（冬作ホウレンソウ：2013 年 11 月 5 日～2014 年 3 月 11 日）（1） 作物体の収量及びカドミウム吸収量
播種から収穫までの栽培期間は約 5 ヶ月であり，その間に異常な症状等は観察されなかった．
ホウレンソウの収量，カドミウム濃度及び吸収量を Table 7 に示した．汚泥肥料施用区及び標準区の収量は，
生体重平均値でそれぞれ 16.65 kg と 17.90 kg であり，標準区の収量を 100 とした汚泥肥料施用区の収量指数は 93 であった．カドミウム濃度（乾物）については，汚泥肥料施用区は平均値で 0.45 mg/kg，標準区は 0.30
mg/kg であり，汚泥肥料施用区が有意に高かった（p＜0.05）が，その現物濃度は Codex 基準値（0.2 mg/kg）の
1/4 未満であった．カドミウム吸収量については，汚泥肥料施用区は平均値で 0.73 mg/試験区，標準区は 0.53mg/試験区であり，汚泥肥料施用区が有意に高かった（p＜0.05）．
（2） 跡地土壌のカドミウム濃度
跡地土壌の 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度，1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd 濃度，pH 及び EC を Table 8 に示した．0.1
mol/L HCl-Cd 濃度は，平均値で汚泥肥料施用区は 0.22 mg/kg，標準区は 0.16 mg/kg であり，汚泥肥料施用区が有意に高かった（p＜0.05）．1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd 濃度は，平均値で汚泥肥料施用区は 0.041 mg/kg，標準区は 0.029 mg/kg であり，汚泥肥料施用区が有意に高かった（p＜0.05）< 92 >

87

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－

Table 7 Cadmium uptake and yield of spinach (edible portion) in the test
Unit

Yield

Significancetest

Test plot-1

Test plot-2

Average

kg

17.50

15.80

16.65

93

-

kg

1.66

1.54

1.60

90

-

index

4)

<Sludge-fertilizer-application plot (AP)>Fresh weight
Dry weight
1)

Cadmium concentration

2)

Cadmium concentration

3)

Quantity of cadmium uptake

0.46

0.47

0.42

0.46

0.45

-

significance

mg/kg

0.044

0.045

0.041

0.045

0.044

-

-

mg/plot

0.77

0.78

0.65

0.71

0.73

-

significance<Standard plot (SP)>Fresh weight
Dry weight
1)

Cadmium concentration

2)

Cadmium concentration

3)

Quantity of cadmium uptake

kg

18.45

17.35

17.90

100

-

kg

1.85

1.72

1.78

100

-

mg/kg

0.32

0.32

0.28

0.27

0.30

-

-

mg/kg

0.032

0.032

0.028

0.027

0.030

-

-

mg/plot

0.59

0.59

0.48

0.47

0.53

-

-

1) Content in the dry matter2) Content in the fresh matter3) Quantity of cadmium uptake = Yield (dry weight) × Cadmium concentration (dry matter)4) Yield of Standard plot was indexed as 1005) It is significantly different for Standard plot (two-way ANOVA, 5 % of both sides levels of significance,n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))Table 8 Characteristics of cultivated soil in winter 2013
Test plot-1

Test plot-2

Average significance test

mg/kg

0.22

0.22

0.22

0.21

0.22

significance

mg/kg

0.038

0.039

0.046

0.040

0.041

significanceUnit< Sludge-fertilizer-application plot（AP） >0.1 mol /L HCl-Cd
Exchangeable-Cd
pH （H2 O）
EC

1)

2)

3)

4)

mS/m

6.3

6.4

19.3

19.8

5)

< Standard plot (SP) >0.1 mol /L HCl-Cd
Exchangeable-Cd
pH （H2 O）

3)

2)

1)

5)

mg/kg

mg/kg

0.16

0.16

0.17

0.16

0.16

mg/kg

0.028

0.027

0.031

0.031

0.029

6.2

6.2

4)

mS/m
17.3
17.3
EC
1) Content of cadmium dissolved with 0.1 mol/L hydrochloric acid in the drying soil2) Content of cadmium dissolved with pH 7.0, 1 mol/L ammonium acetate solution in the drying soil
3) Soil pH determined on 1 : 5 ( soil : water ) suspensions with a glass electrode, n = 2
4) Soil electrical conductivity determined on 1 : 5 ( soil : water ) suspensions with an electricalconductivity meter, n = 25) It is significantly different for standard plot (two-way factorial ANOVA, 5 % of both sides
levels of significance, n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))< 93 >

88

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

Table 9 Cadmium uptake and yield of carrot in the test
Yield
index

Significance
test

8.90

100

-

5.65

6.05

98

-

15.60

14.30

14.95

99

-

kg

1.01

0.94

0.97

98

-

Leaf

kg

0.88

0.88

0.88

101

-

Total

kg

1.89

1.82

1.85

99

-

Root

mg/kg

0.17

0.17

0.15

0.17

0.17

-

Significance

Leaf

mg/kg

0.25

0.25

0.26

0.25

0.25

-

Root

mg/kg

0.019 0.019 0.017 0.018

0.018

-

Pending
-

Leaf

mg/kg

0.034 0.034 0.040 0.039

0.037

-

-

Root

mg/plot

0.17

0.18

0.14

0.16

0.16

-

SignificanceLeaf

mg/plot

0.22

0.22

0.23

0.22

0.22

-

Pending

Total

mg/plot

0.39

0.40

0.37

0.38

0.38

-

Pending

Root

kg

Part

Unit

Test plot-1

Test plot-2

Average

Root

kg

9.15

8.65

Leaf

kg

6.45

Total

kg

Root

4)

< Sludge-fertilizer-application plot（AP） >Fresh weight

Dry weight

1)

Cadmium concentration

2)

Cadmium concentration

3)

Quantity of cadmium uptake

5)6)< Standard plot (SP) >Fresh weight

Dry weight

1)

Cadmium concentration

2)

Cadmium concentration

3)

Quantity of cadmium uptake

9.00

8.85

8.93

Leaf

kg

6.80

5.60

6.20

Total

kg

15.80

14.45

15.13

Root

kg

0.98

1.01

0.99

Leaf

kg

0.96

0.79

0.87

Total

kg

1.94

1.79

1.87

Root

mg/kg

0.13

0.14

0.12

0.12

0.13

Leaf

mg/kg

0.20

0.20

0.17

0.17

0.18

Root

mg/kg

0.015 0.015 0.013 0.013

0.014

Leaf

mg/kg

0.029 0.028 0.024 0.023

0.026

Root

mg/plot

0.13

0.14

0.12

0.12

0.13

Leaf

mg/plot

0.19

0.19

0.13

0.13

0.16

Total

mg/plot

0.33

0.33

0.25

0.25

0.29

1) Content in the dry matter2) Content in the fresh matter3) Quantity of cadmium uptake = Yield (dry weight) × Cadmium concentration (dry matter)4) Yield of Standard plot was indexed as 1005) It is significantly different for Standard plot (two-way ANOVA, 5 % of both sides levels of significance,n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
6) It was pending decision to be significantly different for Standard plot and for interaction(two-way ANOVA, 5 % of both sides levels of significance, n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))< 94 >

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－

892） 2014 年夏作連用試験（夏作ニンジン：2014 年 6 月 19 日～2014 年 9 月 19 日）（1） 作物体の収量及びカドミウム吸収量
播種から収穫までの栽培期間は約 3 ヶ月であり，収穫直前には，一部の葉にうどん粉病と思われる病徴や虫による葉の食害が認められた．また，過去の試験結果と比較して早期に下葉が黄化する窒素欠乏症状が認められ収量も低くなったが，それ以外の異常な症状等は観察されなかった．
ニンジンの収量，カドミウム濃度及び吸収量を Table 9 に示した．汚泥肥料施用区及び標準区の収量は，生体重平均値で根部がそれぞれ 8.90 kg と 8.93 kg，葉部がそれぞれ 6.05 kg と 6.20 kg であり，標準区の収量を100 とした汚泥肥料施用区の収量指数は根部が 100，葉部が 98 でほぼ同じ収量であった．
汚泥肥料施用区及び標準区のカドミウム濃度（乾物）については，平均値で根部がそれぞれ 0.18 mg/kg と0.15 mg/kg，葉部がそれぞれ 0.33 mg/kg と 0.28 mg/kg であり，根部については汚泥肥料施用区が有意に高かった（p＜0.01）が，その現物濃度は Codex 基準値の 1/4 以下であった．汚泥肥料施用区及び標準区の試験区当たりのカドミウム吸収量については，平均値で根部がそれぞれ 0.17 mg と 0.13 mg，葉部がそれぞれ 0.25 mgと 0.18 mg であり，根部については汚泥肥料施用区が有意に高かった（p＜0.0１）．作物体全体の試験区当たりのカドミウム吸収量の平均値は汚泥肥料施用区で 0.38 mg，標準区で 0.29 mg であった．
（2） 跡地土壌のカドミウム濃度
跡地土壌の全 Cd 濃度（作土層（表層から 0 cm -15 cm）及びその下層（15 cm -25 cm）），0.1 mol/L HCl-Cd
濃度，1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd 濃度，pH 及び EC を Table 10 に示した．作土層の全 Cd 濃度は，汚泥肥料施用区は 0.57 mg/kg，標準区は 0.47 mg/kg で，汚泥肥料施用区が有意に高かった（p＜0.01）．下層（表層から15-25 cm）の全 Cd 濃度は，汚泥肥料施用区は 0.46 mg/kg，標準区は 0.44 mg/kg で，試験区間で有意差は確認できなかった．0.1 mol/L HCl-Cd 濃度は，汚泥肥料施用区は 0.20 mg/kg，標準区は 0.15 mg/kg で，汚泥肥料
施用区が有意に高かった（p＜0.01）．1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd 濃度は，汚泥肥料施用区は 0.038 mg/kg，標準区は 0.026 mg/kg で，汚泥肥料施用区が有意に高かった（p＜0.01）．

< 95 >

90

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

Table 10 Characteristics of cultivated soil in summer 2014
Unit

Test plot-1

Test plot-2

Average Significance test

< Sludge-fertilizer-application plot（AP） >
1)

2)

mg/kg

0.54

0.54

0.61

0.59

0.57

Significance

1)

3)

mg/kg

0.48

0.48

0.44

0.43

0.46

mg/kg

0.19

0.20

0.21

0.21

0.20

Pending
Significance0.038 0.038

0.038 0.039

0.038

Significance

6.9

6.8

16.9

17.7

Total-Cd ,upper layer soil
Total-Cd ,lower layer soil
0.1 mol /L HCl-Cd
Exchangeable-Cd
pH （H2 O）

4)

5)

6)

7)

mS/m

EC
< Standard plot (SP) >
1)

2)

mg/kg

0.43

0.47

0.48

0.50

0.47

1)

3)

mg/kg

0.44

0.45

0.43

0.43

0.44

mg/kg

0.14

0.15

0.15

0.16

0.15

0.025 0.024

0.026 0.027

0.026

6.8

6.8

15.4

16.9

Total-Cd ,upper layer soil
Total-Cd ,lower layer soil
0.1 mol /L HCl-Cd
Exchangeable-Cd
pH （H2 O）

4)

5)

6)

7)

EC
1) Content in the dry matter

mS/m

8)

9)

2) 0 cm - 15 cm depth3) 15 cm - 25 cm depth
4) Content of cadmium dissolved with 0.1 mol/L hydrochloric acid in the drying soil5) Content of cadmium dissolved with pH 7.0, 1 mol/L ammonium acetate solution in the drying soil
6) Soil pH determined on 1 : 5 ( soil : water ) suspensions with a glass electrode, n = 2
7) Soil electrical conductivity determined on 1 : 5 ( soil : water ) suspensions with an electricalconductivity meter, n = 28) It is significantly different for standard plot (two-way factorial ANOVA, 5 % of both sides levelsof significance, n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
9) It was pending decision to be significantly different for Standard plot and for interaction (two-way
ANOVA, 5 % of both sides levels of significance, n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))

4. 考

察

1） 2009 年連用試験開始時からの推移について
2009 年の試験開始時から，これまで 6 年間，年 2 作，計 11 作の試験を行った．各試験結果等の推移については下記のとおりであった．
（1） 施肥履歴
これまでの試験における施肥履歴を Table 11 に示した．

< 96 >

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－

91

Table 11 The fertilizer application log of the test plots<Sludge-fertilizer-application plot (AP)><Standard plot (SP)>The applied components
The applied components
Amount ofAmount ofYear
Fertilizers
per 10 a
per 10 a
application
application
1)
2)
1)
2)
Season
N
Cd
N
Cd
K
K
P
P
(g/10 a)(g/10 a)(kg/10 a)(kg/10 a)
Test crops(kg/10 a)(kg/10 a)2009
Sludge fertilizer
332
11
17
1
1.2
－
Summer Ammonium sulfate
52
11
104
22
CarrotPotassium dihydrogen phosphate
3
2
1
36
19
12
Potassium chloride
28
18
12
8
Total
22
19
20
1.2
22
19
20
0
2009
Sludge fertilizer
302
10
16
1
1.1
－
WinterAmmonium sulfate
47
10
95
20
Spinach Potassium dihydrogen phosphate
30
16
10
－
Potassium chloride
27
17
12
8
Total
20
16
18
1.1
20
16
18
0
2010
Sludge fertilizer
227
8
12
1
0.8
－
Summer Ammonium sulfate
36
8
71
15
CarrotPotassium dihydrogen phosphate
23
12
8
－
Potassium chloride
15
9
3
2
Total
15
12
10
0.8
15
12
10
0
2010
Sludge fertilizer
181
6
9
1
0.7
－
WinterAmmonium sulfate
28
6
0
0
57
12
Qing geng Potassium dihydrogen phosphate
5
3
2
23
12
8
cai
Potassium chloride
15
0
0
10
6
4
Total
12
12
12
0.7
12
12
12
0
2011
Sludge fertilizer
227
8
12
1
0.8
－
Summer Ammonium sulfate
33
7
57
12
TurnipAmmonium dihydrogenphosphate
6
1
3
24
3
15
Potassium chloride
22
14
24
15
Total
15
15
15
0.8
15
15
15
0
2011
Sludge fertilizer
483
16
25
2
1.8
－
－
－
－
－
Winter
Urea
22
10
43
20
－
－
－
－
－
－
Spinach Potassium dihydrogen phosphate
1
1
1
50
26
17
－
－
－
－
Potassium chloride
25
16
1
1
－
－
－
－
－
－
Total
26
26
18
1.8
20
26
18
0
2012
Sludge fertilizer
500
17
26
2
1.8
－
－
－
－
－
Summer Ammonium sulfate
65
14
80
17
－
－
－
－
－
－
Ammonium dihydrogenphosphate42
526
Carrot
－
－
－
－
－
－
－
Potassium chloride
29
18
32
20
－
－
－
－
－
－
Fused magnesium phosphate
50
10
50
10
－
－
－
－
－
－
Total
30
36
20
1.8
22
36
20
0
2012
Sludge fertilizer
500
17
26
2
1.8
－
－
－
－
－
WinterAmmonium sulfate
71
15
71
15
－
－
－
－
－
－
Spinach Ammonium dihydrogenphosphate
42
5
26
－
－
－
－
－
－
－
Potassium chloride
26
16
29
18
－
－
－
－
－
－
Fused magnesium phosphate
50
10
50
10
－
－
－
－
－
－
Total
32
36
18
1.8
20
36
18
0
2013
Sludge fertilizer
500
17
26
2
1.8
－
－
－
－
－
Summer Ammonium sulfate
81
17
80
17
－
－
－
－
－
－
Ammonium dihydrogenphosphate42
526
Carrot
－
－
－
－
－
－
－
Potassium chloride
29
18
32
20
－
－
－
－
－
－
Fused magnesium phosphate
50
10
50
10
－
－
－
－
－
－
Total
34
36
20
1.8
22
36
20
0
2013
Sludge fertilizer
500
17
26
2
1.8
－
－
－
－
－
WinterAmmonium sulfate
87
18
71
15
－
－
－
－
－
－
Spinach Ammonium dihydrogenphosphate
42
5
26
－
－
－
－
－
－
－
Potassium chloride
26
16
29
18
－
－
－
－
－
－
Fused magnesium phosphate
250
25
250
25
－
－
－
－
－
－
Total
35
51
18
1.8
20
51
18
0
2014
Sludge fertilizer
500
17
26
2
1.8
－
－
－
－
－
Summer Urea
23
11
30
14
－
－
－
－
－
－
Ammonium dihydrogenphosphate42
526
Carrot
－
－
－
－
－
－
－
Potassium chloride
23
14
25
16
－
－
－
－
－
－
Fused magnesium phosphate
291
58
33
7
－
－
－
－
－
－
Total
27
84
16
1.8
19
33
16
0
1) Content as P2 O5
2) Content as K2O< 97 >

92

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）（2） 作物体の収量
作物体の収量（生体重）の推移は Table 12 のとおりである．これまでの試験の収量は，参考にした自治体施肥基準に記載されている目標収量と同等以上であり，一定の収量を確保できていると考えられる．標準区に対する汚泥肥料施用区の生体重指数を見ると，試験開始から主に葉菜類において，汚泥肥料施用区の収量が 8 割程度で推移した．これは，汚泥肥料施用区の施肥設計において，汚泥肥料の連用による残効１９）を考慮して，窒素肥効率を 100 %として計算していたが，連用 6 作目の 2011 年冬作ホウレンソウにおいても収量が標準区に対して 8 割程度であった．この原因として，窒素要求量の比較的少ないニンジン（2009 年夏作）では両試験区間での収量が同程度であったことから，汚泥肥料の窒素肥効率は標準区の試薬よりも低いことが考えられる．そこで，改めて供試肥料であるし尿汚泥肥料の窒素無機化率を確認するため，無機化試験（恒温槽 30 ℃で 240 日間培養）を実施したところ，培養期間 90 日までに無機化率 30 %となり，その後ほぼ一定で推移した．この結果から，2012 年冬作ホウレンソウは汚泥肥料の窒素肥効率を 30 %として施肥したところ，標準区の生体重を 100 とした
汚泥肥料施用区の生体重指数は 85 となった．冬は地温が低いため，無機化試験の温度 30 ℃と比較して無機化率が低くなっていると考えられる．2013 年夏作ニンジンは汚泥肥料の窒素肥効率を 30 %として施肥したところ，
標準区の生体重を 100 とした汚泥肥料施用区の生体重指数は 118 となった．これは，前作である冬作の残効があることが考えられる．以上のことから，供試肥料としているし尿汚泥肥料については，窒素肥効率を夏作ニンジ
ンでは 50 %，冬作ホウレンソウでは 10 %として施肥設計を計算することが適当と考えられる．窒素肥効率を10 %として施肥した 2013 年冬作ホウレンソウでは，標準区を 100 とした汚泥肥料施用区の生体重指数は 93 となり，汚泥肥料施用区の生体重指数は増加したものの，同等の収量とはならなかった．現在試験中の 2014 年冬
作ホウレンソウ試験においては，供試汚泥肥料の窒素肥効率を 0 %として施肥している．
また，2014 年夏作ニンジンにおいて過去の試験結果と比較して下葉が黄化する窒素欠乏症状が早期に認められ収量も低かった．これは，施肥設計において参考とした自治体施肥基準が減肥設計に改訂され（窒素施用量（改訂前）22 kg/10a（改訂後）19 kg/10a），栽培した品種も減肥栽培が推奨されているもののため，改訂された
施肥基準に従い過去の試験と比較して窒素施用量を少なく施用したことが影響したと考えられる．通常，ニンジンは自治体施肥基準では堆肥により土づくりを行い，根の肥大を促進するため基肥は緩効性肥料を使用し，加えて追肥を行うこととされている６）．しかし，本試験では堆肥による土づくり，緩効性肥料の使用及び追肥が困難なため基肥のみの施肥方法としている．基肥のみで一定の収量を確保するためには窒素施用量は，施肥基準の量 19 kg/10a よりも多くし 2013 年夏作以前と同量（22 kg/10a）程度とする必要があると考えられる．
（3） 跡地土壌の理化学性の推移（3.1） 跡地土壌の pH
跡地土壌 pH の推移は Fig.2 のとおりである．pH 6.0～pH 6.9 の範囲内で試験区間差も小さく推移している．
石灰含量の低い高分子凝集汚泥を連用施用した場合に土壌 pH が低下することが知られている１１）が，本試験では pH 6.0 を下回らないよう，適宜，石灰資材による pH の補正を行っている．また，供試土壌が黒ボク土である
ことや，高分子凝集剤を使用したし尿汚泥肥料の施用量が極端には多くないため，連用施用による pH の変動
は比較的少ないものとなっていると考えられる．土壌 pH の変動は，土壌中カドミウムの作物体への可給性に影響を及ぼすことが知られている２０，２１）．本試験では，汚泥肥料施用区と標準区の跡地土壌 pH はほぼ同程度で推移していることから，各試験でのカドミウム動態の処理間差に土壌 pH はほとんど影響していないものと考えられる．

< 98 >

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－

93

Table 12 The yield of each crop body of 2009 to 2014 (fresh weight)
1)
2)
Fresh
Aim
AP
SP
SeasonTest Crops
Part
Fresh weight Fresh weight yield3) weight index
4)of AP(kg/plot)(kg/plot)(kg/plot)

Year
2009

SummerCarrot18.0 (0.1)5)Root

17.9 (1.0)

-

101

Leaf
10.5 (0.4)
9.6 (0.9)
Total
28.5 (0.4)
27.6 (1.8)
162009 WinterSpinachEdible portion
13.7 (0.8)
18.6 (1.0)
82010 Summer
SpinachEdible portion
4.5 (0.1)
5.8 (0.6)
42010 Winter Qing geng cai Edible portion
22.4 (0.7)
26.9 (0.8)
122011 Summer
TurnipRoot
8.9 (0.6)
9.4 (0.9)Leaf
8.7 (1.0)
10.0 (1.3)
Total
17.6 (1.5)
19.3 (2.2)
162011 WinterSpinachEdible portion
8.1 (0.0)
10.3 (0.5)
82012 Summer
CarrotRoot
12.3 (0.5)
12.1 (0.2)
Leaf
10.0 (0.6)
9.7 (0.8)
Total
22.3 (0.1)
21.8 (0.5)
142012 WinterSpinachEdible portion
11.3 (0.5)
13.3 (0.6)
82013 Summer
CarrotRoot
12.2 (0.9)
10.3 (1.4)
Leaf
5.4 (0.3)
4.6 (0.6)
Total
17.6 (1.2)
14.9 (2.0)
142013 WinterSpinachEdible portion
16.7 (1.2)
17.9 (0.8)
82014 Summer
CarrotRoot
8.9 (0.4)
8.9 (0.1)
Leaf
6.1 (0.6)
6.2 (0.8)
Total
15.0 (0.9)
15.1 (1.0)141) Sludge-fertilizer-application plot2) Standard plot3） This value is shown in the recommending rate of fertilizer application (local government)

109
104
74
77
83
95
88
91
79
101
103
102
85
118
119
118
93
100
98
99

2

exchanging aim yield (kg/10 a) to 4 m .
4） Fresh weight index of sludge-fertilizer-application plot when standard plot assume 100.
5） Standard deviation (n = 2 (2 repetition))pH
7.5

Sludge-fertilizer-application plot（AP）

7.0

Standard plot (SP)

6.5
6.0
5.5
5.0
－

CarrotSpinachSpinachQing geng cai

TurnipSpinachCarrotSpinachCarrotSpinachCarrotExamination After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer
startcultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation
2009

2010

2011

2012

Fig. 2 Changes in the pH of soil after harvest< 99 >

2013

2014

94

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

EC（ mS/m）
30
Sludge-fertilizer-applica tion plot（AP）
25

Standard plot (SP)

20
15
10
5
－

CarrotSpinachSpinachQing geng cai

TurnipSpinachCarrotSpinachCarrotSpinachCarrotExamination After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer
startcultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation
2009

2010

2011

2012

2013

2014

Fig. 3 Changes in the EC of soil after harvest

TC（Mass fraction %）TN（Mass fraction %）
0.60

6.0

0.55

5.5
TN-Sludge-fertilizer-application plot（AP）

TN-Standard plot (SP)TC-Sludge-fertilizer-application plot（AP）

TC-Standard plot (SP)

0.50

5.0

0.45

4.5

0.40

4.0

0.35

CarrotSpina chSpinachQing gengca iTurnipSpinachCarrotSpina ch

Ca rrot

SpinachCarrotAfter winter
After
After winter
After
After winter
After
After winter
After
After winter
After
After
summersummer cultiva tionsummer cultivation
summer cultivation
summer cultiva tionsummer cultivation
cultivation
cultivation
cultiva tioncultivation
cultivation
cultiva tion
2009

2010

2011

2012

2013

Fig. 4 Changes in the total nitrogen (TN) and total carbon (TC) of soil after harvest(The error bar indicating the standard deviation)< 100 >

2014

3.5

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－

12

95

mg/100g
Sludge-fertilizer-application plot（AP）

10

Standard plot (SP)

8
6
4
2
0
－

CarrotSpinachSpinachQing geng cai

TurnipSpinachCarrotSpinachCarrotSpinachCarrotExamination
start

After summer
cultivation

After wintercultivation

After summ er
cultivation

After wintercultivation

After summ er
cultivation

After wintercultivation

After summ er
cultivation

After wintercultivation

After summ er
cultivation

After wintercultivation

After sum mer
cultivation

2009

Fig. 5

2010

2011

2012

2013

2014

Changes in the available phosphate of soil after harvest (The error bar indicating the standard deviation)（3.2） 跡地土壌の EC
跡地土壌 EC の推移は Fig.3 のとおりである．試験開始以降，年々上昇傾向となっている．これは，肥料由来の塩類が土壌中に蓄積しているためと考えられる．冬作跡地土壌において EC が上昇する傾向があり，これは，夏作よりも降水量が少ないことが一因として考えられる．地力増進基本指針１２）における EC（電気伝導度）の改
善目標は黒ボク土で 30 mS/m 以下とされている．作物の種類により最適 EC は異なるが，今後，EC が上昇を続けた場合，作物生育に影響を及ぼす可能性もあるため，推移を確認する必要がある．2014 年夏作ニンジン試験
では，EC 上昇防止及び比較的緩効性の肥料とするため，これまで使用していた窒素肥料を硫酸アンモニウムから尿素に変更したところ，EC の上昇は比較的少なかった．
（3.3） 跡地土壌の全窒素（TN）及び全炭素（TC）
跡地土壌の全窒素（TN）及び全炭素（TC）の推移は Fig.4 のとおりである．試験開始当初は TN 及び TC において試験区間でほぼ同等であったが，2011 年冬作ホウレンソウ以降，常に汚泥肥料施用区の方が高く推移している．これは，汚泥肥料施用区は汚泥肥料由来の有機物が毎回施用されているが，標準区は有機物の施用がない状態で連作しているため，土壌中の有機物濃度が減少する傾向にあると考えられる．肥料由来のカドミウム
は土壌中の有機物と結合し不可給態化することが知られており２２） ，有機物濃度の差が土壌中のカドミウムの動態や作物への可給性に影響する可能性があるため，推移を確認する必要がある．
（3.4） 跡地土壌の有効態りん酸
跡地土壌の有効態りん酸の推移は Fig.5 のとおりである．試験開始当初から汚泥肥料施用区と比較して標準区が高く推移している．供試土壌が黒ボク土のため試験開始当初から有効態りん酸が比較的低いが，このこと
が作物生育の制限となる可能性が考えられる．そのため，2012 年夏作試験から地力増進基本指針１１）の改善目標である 10 mg/100g を目標に試験毎に熔成りん肥を施用した結果，2014 年夏作跡地土壌において標準区は10 mg/100g 以上となったが，汚泥肥料施用区は標準区と比較して有効態りん酸の上昇率が低かった．これは，汚泥肥料由来のりん酸が無機肥料由来のリン酸と比較して肥効率が低いこと，また，汚泥肥料に含まれる凝集剤等と結合しりん酸が不可給態化していることが考えられる．土壌の pH が中性に近づくと，土壌のカドミウムは，りん酸イオンと結合して水に溶けにくい化学形態のものが増加することが知られている２０） ．今後は，りん酸の施肥設計を見直し，両試験区の有効態りん酸を 10 mg/100g 程度に保ち，カドミウムの動態を観察する必要がある< 101 >

96

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）と考えられる．
（3.5） 跡地土壌の交換性塩基（加里，苦土，石灰）跡地土壌の交換性塩基（加里，苦土，石灰）の推移は Fig.6 のとおりである．
交換性石灰及び加里はほぼ一定で推移していた．
交換性苦土は，試験開始時と 2011 年冬作跡地土壌を比較するとやや減少していた．その後 2012 年夏作の作付け前から，各試験区の有効態りん酸を増加させることを目的として熔成りん肥の施用を開始した．2013 年冬
作までは全ての試験区に同量の熔成りん肥を施用していたが，上記（3.4）のとおり，汚泥肥料施用区は標準区と比較して熔成りん肥施用量に対する有効態りん酸の増加率が低いため，2014 年夏作では標準区よりも熔成りん肥施用量を多く施用した．このため，標準区と比較して汚泥肥料施用区の跡地土壌中の交換性苦土が高い状態となっていると考えられる．交換性塩基の違いが，作物生育及びカドミウムの動態に影響があるか今後の推移を確認する必要があると考えられる．

Exchangeable-potassium-Sludge-fertilizer-application plot（AP）

Ex-potassium
Ex-magnesiummg/100g

Ex-calcium
mg/100g

Exchangeable-potassium-Standard plot (SP)Exchangeable-magnesium-Sludge-fertilizer-application plot（AP）

100

1000
900

80

Exchangeable-magnesium-Standard plot (SP)Exchangeable-calcium-Sludge-fertilizer-application plot（AP）

70

Exchangeable-calcium-Standard plot (SP)

700

90

800

60

600

50

500

40

400

30

300

20
－

Ca rrot

Spina chSpina chQing geng ca i

TurnipSpina ch

Ca rrot

Spina chCarrotSpina ch

Ca rrot

200

Exa mina tion After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer
sta rtcultiva tion cultiva tion cultiva tion cultiva tion cultivation cultiva tion cultiva tion cultiva tion cultiva tion cultiva tion cultiva tion
2009

2010

2011

2012

2013

2014

Fig. 6 Changes in the exchangeable base of soil after harvest（4） 跡地土壌のカドミウム等濃度の推移（4.1） 跡地土壌の 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度
跡地土壌の 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度の推移は Table 13 及び Fig.7 のとおりである．
汚泥肥料施用区及び標準区の 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度の推移について傾向を把握するため，それぞれの処
理区における，試験開始時からの経過月（各試験の間隔は 6 ヶ月とした）に対する 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度の線形単回帰分析を行った（単回帰式の分散分析表 の p 値により評価，両側有意水準 5 %）（Table 13）．2014 年夏
作跡地までの汚泥肥料施用区の回帰は有意でなく（p＝0.30）一定で推移している傾向であった．一方，標準区
では，2011 年冬作跡地以降，回帰が有意となり下降傾向が認められ（p＜0.05），両試験区間の差は大きくなる傾向であった．また，2011 年冬作以降，汚泥肥料施用区の 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度が標準区に比べて有意に高くなり，以後同様の結果が続いている．これは，標準区は肥料由来のカドミウム負荷がないため，各試験において作物体の収穫により土壌中カドミウムの圃場外への持ち出しが継続されること等により，跡地土壌の 0.1 mol/L
HCl-Cd 濃度についても減少する傾向となっていると考えられる．

< 102 >

97

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－
1)

Year

Table 13 Changes in the 0.1 mol/L HCl-Cd concentration of soil after harvest
Significance test p -value of single
2)
3)
SP
AP
4)
(difference
regression analysis
SeasonTest Crops
between the
2)
3)(mg/kg)(mg/kg)AP
SPprocessing)

2009

Start

－

0.19 (0.01) 5)

0.20 (0.02)

2009

SummerCarrot0.21 (0.01)

0.21 (0.02)

N.S.
N.S.

6)

7)

2009

WinterSpinach0.20 (0.003)

0.18 (0.01)

2010

SummerSpinach0.19 (0.01)

0.17 (0.02)

Pending
Pending

2010

WinterQing geng cai

0.18 (0.02)

0.18 (0.01)

N.S.

2011

SummerTurnip0.19 (0.004)

0.18 (0.01)

N.S.
8)

2011

WinterSpinach0.20 (0.01)

0.17 (0.01)

2012

SummerCarrot0.19 (0.005)

0.15 (0.01)

SignificanceSignificance2012

WinterSpinach0.21 (0.01)

0.17 (0.01)

Significance2013

SummerCarrot0.20 (0.004)

0.16 (0.01)

Significance2013

WinterSpinach0.22 (0.01)

0.16 (0.00)

Significance2014

SummerCarrot0.20 (0.006)

0.15 (0.00)

Significance

－

－

－

－

－

－

－

－

0.55

0.20

0.41

0.11

0.63

< 0.05

0.41

0.98
0.89
0.34
0.30

< 0.0１< 0.0１< 0.0１< 0.0１< 0.0１

9)1） Content in the drying soil
2) Sludge-fertilizer-application plot3) Standard plot
4) The p -value which calculated from dispersion analysis for linear regression by examination startof each examination plot.
5) Standard deviation (n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
6) It is no significantly different for processing examination section (two-way ANOVA, 5 % of bothsides levels of significance, n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
7) It was pending decision to be significantly different for Standard plot and for interaction (two-way
ANOVA, 5 % of both sides levels of significance, n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
8) It is significantly different for processing examination section (two-way ANOVA, 5 % of both sides
levels of significance，n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
9) It show that regression is significant in p < 0.05 （5 % of both sides levels of significance）.

（4.2） 跡地土壌の 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd 濃度
跡地土壌の 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd 濃度の推移（2009 年冬作～2014 年夏作まで）は Table 14 及び Fig.8のとおりである．
汚泥肥料施用区及び標準区の 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd 濃度の推移について傾向を把握するため，それぞれの処理区における，2009 年冬作からの経過月（各試験の間隔は 6 ヶ月とした）に対する 1 mol/L 酢安（pH7.0）-Cd 濃度の線形単回帰分析を行った（単回帰式の分散分析表の p 値により評価，両側有意水準 5 %）（Table 14）．2014 年夏作跡地までの汚泥肥料施用区の回帰は有意でなく（p＞0.05），一定で推移している傾向であった．一方，標準区では，2012 年夏作跡地以降，回帰が有意となり（p＜0.05）下降傾向が認められ，両試
験区間の差は大きくなる傾向であった．この傾向は 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度と同様であった（Table 13 及びFig.7）．

< 103 >

98

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

0.1 mol /L HCl-Cd （mg/kg）

0.25

0.20

0.15
Sludge-fertilizer-application plot（AP）

0.10

Sta ndard plot (SP)0.05－

CarrotSpinachSpinachQing geng cai

TurnipSpinachCarrotSpinachCarrotSpinachCarrotExamination After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer
startcultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation
2009

2010

2011

2012

2013

2014

Fig. 7 Changes in the 0.1 mol/L HCl-Cd concentration of soil after harvest(The error bar indicating the standard deviation)
1)

Year
2009
2010
2010
2011

Table 14 Changes in the exchangeable-Cd concentration of soil after harvest
p -value of single
Significance test
2)
3)
AP
SP
4)
(difference
regression analysis
SeasonTest Crops
between the
2)
3)(mg/kg)(mg/kg)SP
APprocessing)
WinterSpinachSummerSpinachWinter Qing geng cai
SummerTurnip0.036 (0.002)5)
0.038 (0.002)
0.041 (0.001)
0.036 (0.0004)

0.037
0.036
0.037
0.035

(0.002)(0.003)(0.001)(0.003)

N.S.
N.S.

6)

7)

－
－
－
－
0.58
0.93

－
－
－
－
0.13

Significance8)
Pending2011 WinterSpinach0.039 (0.001)
0.035 (0.002)
Significance9)2012 Summer
Carrot0.037 (0.001)
0.032 (0.001)
Significance< 0.052012 WinterSpinach0.038 (0.001)
0.032 (0.003)
Significance0.93< 0.0１2013 Summer
Carrot0.038 (0.001)
0.031 (0.001)
Significance0.91< 0.0１2013 WinterSpinach0.041 (0.003)
0.029 (0.002)
Significance0.34< 0.0１2014 Summer
Carrot0.038 (0.0005) 0.026 (0.001)
Significance0.38< 0.0１
1） Content of cadmium dissolved with pH 7.0, 1 mol/L ammonium acetate solution in the drying soil
2) Sludge-fertilizer-application plot3) Standard plot
4) The p -value which calculated from dispersion analysis for linear regression by examination startof each examination plot.
5) Standard deviation (n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
6) It is no significantly different for processing examination section (t -test, 5 % of both sides levelsof significance, n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
7) It is significantly different for processing examination section (t -test，5 % of both sides levelsof significance，n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
8) It was pending decision to be significantly different for Standard plot and for interaction (two-way
ANOVA, 5 % of both sides levels of significance, the cadmium concentration is n = 4 (2×2)(repetition × number of samples))
9) It show that regression is significant in p < 0.05 (5 % of both sides levels of significance).

< 104 >

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－

99

Exchangeable-Cd （mg/kg）

0.05

0.04

0.03
Sludge-fertilizer-application plot（AP）
Standard plot (SP)0.02

SpinachSpinachQing geng cai

TurnipSpinachCarrotSpinachCarrotSpinachCarrotAfter winter After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer
cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation cultivation
2009

2010

2011

2012

2013

2014

Fig. 8 Changes in the exchangeable-Cd concentration of soil after harvest(The error bar indicating the standard deviation)（4.3） 跡地土壌の 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cu 及び Zn 濃度
跡地土壌の 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cu 及び Zn 濃度の推移（2009 年冬作～2014 年夏作まで）は Table 15 及び Fig.9 のとおりである．汚泥肥料中にカドミウムと比較して多量に含まれる銅及び亜鉛について，カドミウムの
土壌蓄積の参考とするため推移を確認した．
汚泥肥料施用区及び標準区の 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cu 及び Zn 濃度の推移について傾向を把握するため，それぞれの処理区における，2009 年冬作からの経過月（各試験の間隔は 6 ヶ月とした）に対する 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cu 及び Zn 濃度の線形単回帰分析を行った（単回帰式の分散分析表の p 値により評価，両側有意水
準 5 %）．1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cu については，2014 年夏作跡地までの汚泥肥料施用区及び標準区の回帰は有意でなく（p＞0.05），一定で推移している傾向であった．1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Zn については，汚泥肥料
施用区では，2011 年冬作跡地以降，回帰が有意となり（p＜0.05）上昇傾向が認められた．一方，標準区は一定で推移しており（p＞0.05），両試験区間の差は大きくなる傾向であった．
黒ボク土を用い，高分子凝集剤を使用した汚泥の連用ポット試験において，汚泥の連用によって土壌中の可溶性のカドミウム，銅及び亜鉛の増加が認められ，施肥量が多いほど蓄積量は多く，銅及びカドミウム濃度の増
加傾向は亜鉛ほど顕著ではなかったことが報告されており２３） ，この報告と今回の結果は矛盾しないものであった．
土壌では粘土や有機物に重金属は吸着され蓄積する．その吸着の強さは腐植質火山灰土壌の腐植酸を用いた測定では pH 5 の場合「銅＞亜鉛＞カドミウム」となっている２４）．1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cu が一定で推移している理由として，土壌有機物等への吸着が比較的強いため，現状の負荷量では可溶化する銅が増加していないことが考えられる．一方，1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Zn が上昇傾向である理由は，供試汚泥肥料中の亜鉛濃度が 1760 mg/kg（Table 2）と銅やカドミウムと比較して非常に高く，銅よりも土壌中で動きやすいために汚泥肥料の連用施用により上昇傾向となっていると考えらえる．カドミウムについては，亜鉛及び銅と比較して連用による負荷量は少ないものの，亜鉛よりも土壌中で動きやすいことから，汚泥肥料を長期連用した場合や大量施用により負荷量が増大した場合は，亜鉛と同様に作物に吸収可能なカドミウム濃度が上昇傾向となる可能性が考えられる．

< 105 >

100

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

また，亜鉛濃度の高い汚泥肥料を連用した試験において，負荷量が多い試験区（1 作当たり 2 t/10a 及び 6
t/10a）の 7 作目（コマツナ）及び 9 作目（コカブ）において土壌の pH 6.0 未満という条件で亜鉛の過剰症状（クロロシス及び生育抑制）が認められたという報告がある２５）．本試験では土壌 pH を 6.0 以上に保っているため影響は少ないと考えられるが，亜鉛を多く含む汚泥肥料を多量に長期連用する場合には，土壌 pH の変動とともに亜鉛の過剰症状についても注意する必要があると考えらえた．
1)

Table 15 Changes in the exchangeable-Cu and Zn concentration of soil after harvest
Cu
Zn
2）

Year

SeasonTest Crops

AP(mg/kg)SP(mg/kg)3)

AP(mg/kg)2）

SP(mg/kg)3)

2009

WinterSpinach0.40 (0.07)4 ）0.40 (0.03)

1.3 (0.1)

1.2 (0.2)

2010

SummerSpinach0.37 (0.02)

0.36 (0.04)

1.3 (0.04)

1.2 (0.2)

2010

WinterQing geng cai

0.35 (0.004)

0.33 (0.004)

1.3 (0.1)

1.1 (0.1)

2011

SummerTurnip0.29 (0.002)

0.28 (0.01)

1.5 (0.1)

1.3 (0.3)

2011

WinterSpinach0.46 (0.01)

0.39 (0.02)

1.6 (0.2)

1.3 (0.3)

2012

SummerCarrot0.40 (0.04)

0.37 (0.02)

1.6 (0.1)

1.1 (0.1)

2012

WinterSpinach0.35 (0.02)

0.33 (0.03)

1.7 (0.1)

1.3 (0.1)

2013

SummerCarrot0.33 (0.02)

0.31 (0.01)

1.9 (0.2)

1.2 (0.1)

2013

WinterSpinach0.36 (0.13)

0.25 (0.05)

1.9 (0.1)

1.1 (0.1)

2014 Summer
Carrot0.41 (0.04)
0.34 (0.06)
2.2 (0.1)
1.0 (0.1)
1） Content of copper and zinc dissolved with pH 7.0, 1 mol/L ammonium acetate solution in thedrying soil
2) Sludge-fertilizer-application plot3) Standard plot4) Standard deviation (n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))Exchangeable-Cu and Zn（mg/kg）

2.5

Zn(Sludge-fertilizer-applica tion plot（AP）)
Zn(Sta ndard plot (SP))

2.0

Cu(Sludge-fertilizer-a pplica tion plot（AP）)
Cu(Standa rd plot (SP))

1.5

1.0

0.5

0.0

SpinachSpinachQing geng cai

TurnipSpinachCarrotSpinachCarrotSpinachCarrotAfter winter After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer After winter After summer
cultivation
cultivation
cultivation cultivation cultivation
cultivation
cultivation cultivation
cultivation
cultivation
2009

2010

2011

2012

2013

Fig .9 Changes in the exchangeable-Cu and Zn density of soil after harvest(The error bar indicating the standard deviation)< 106 >

2014

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－ 101（4.4） 跡地土壌の全 Cd 濃度
跡地土壌の全 Cd 濃度の推移は Table 16 及び Fig.10 のとおりである．
汚泥肥料施用区及び標準区の全 Cd 濃度の推移について傾向を把握するため，それぞれの処理区における，2009 年夏作からの経過月（夏作から冬作までの間隔は 6 ヶ月とした）に対する全 Cd 濃度の線形単回帰分析を行った（単回帰式の分散分析表の p 値により評価，両側有意水準 5 %）（Table 16）．2014 年夏作跡地までの汚泥肥料施用区は上昇傾向（p＜0.05）が認められ，標準区の回帰は一定で推移している傾向であった（p＞
0.05）．
汚泥肥料施用区及び標準区の全 Cd 濃度を比較したところ，調査した 2009 年夏作から汚泥肥料施用区が標準区より有意に高くなっており，その差は 2012 年夏作以降，顕著なものとなり以後同様の結果が続いている．これは，汚泥肥料施用区は汚泥肥料由来のカドミウム負荷量が，作物体の収穫による土壌中カドミウムの圃場外への持ち出し量よりも多いため，カドミウムが蓄積する傾向にあるが，標準区は肥料由来のカドミウム負荷がないためと考えられる．
（4.5） 跡地土壌の全 Cd 濃度の垂直分布
連用試験開始から 6 年目 11 作目である 2014 年夏作ニンジンの跡地土壌について，全 Cd 濃度の垂直分布を調査するため，作土層（表層から 0 cm -15 cm）及びその下層（15 cm -25 cm）の全 Cd 濃度を分析した結果をTable 16 及び Fig.10 に示した．汚泥肥料施用区作土層の全 Cd 濃度は，汚泥肥料施用区下層，標準区作土層
及び標準区下層と比較して有意に高かった（p＜0.05）．汚泥肥料施用区下層及び標準区作土層，下層の全 Cd濃度に有意差はなかった（p＞0.05）.この結果から，現状，全 Cd としての評価では両試験区ともカドミウムの下層への移行はほとんどないと考えられる．黒ボク土の場合，肥料由来のカドミウムはほとんどが作土層に留まり，下層にはほとんど溶出しないことが報告されており２６），これと矛盾しない結果であった.上記（4.1）及び（4.2）において標準区の土壌中 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度及び 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd 濃度が減少傾向（p＜0.05）となっている主な要因は，下層への移行よりも，作物収穫による持出し及び土壌中の有機物等と結合すること２２）により0.1 mol /L 塩酸又は 1 mol/L 酢安（pH 7.0）には不溶な形態として作土中に蓄積していることが考えられる．

< 107 >

102

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）
1)

Table 16 Changes in the total-Cd concentration of soil after harvest
Upper layer soil of 0 cm - 15 cm depth
Year

Season

2

AP ）

Test
Crops

SP

(mg/kg)3)(mg/kg)5)

Lower layer soil of 15 cm - 25 cm depth

p-value of single

6)(mg/kg)(mg/kg)

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

－

Carrot0.51 (0.02)

0.48 (0.03) Significance－0.52 (0.01)

0.49 (0.03)

Significance－2011 Summer Turnip

0.51 (0.02)

0.48 (0.02)

Significance－－－2012 Summer

Carrot0.52 (0.02)

0.46 (0.03)

Significance－－2013 Summer

Carrot0.53 (0.01)

0.46 (0.03)

Significance－2014 Summer

Carrot0.57 (0.03)

0.47 (0.03)

Significance

7)

0.03

3)

SP

2010 Summer Spinach2009 Summer

2

AP ）

Significance4)
regression analysis
test
2
3)
AP ）
SP

Significance
test

－

－

－

－

0.16

0.46 (0.03)

0.44 (0.01)

Pending

8)1） Content in the drying soil
2) Sludge-fertilizer-application plot3) Standard plot
4) The p-value which calculated from dispersion analysis for linear regression by examination start of each examination plot.
5) Standard deviation (n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
6) It is significantly different for processing examination section (two-way ANOVA, 5% of both sides levels of significance，n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
7) It show that regression is significant in p < 0.05 （5 % of both sides levels of significance8) It was pending decision to be significantly different for Standard plot and for interaction (two-way ANOVA, 5 % of both sides levels ofsignificance, n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))

0.65

Total - Cd （mg/kg）

0.60

Sludge-fertilizer-applica tion plot（AP）,Lower layer soil

Sta nda rd plot (SP),Lower layer soil

Sludge-fertilizer-applica tion plot（AP）,Upper la yer soil

Sta nda rd plot (SP),Upper la yer soil

0.55
0.50
0.45
0.40
0.35

CarrotSpina chTurnipCarrotCarrot

Ca rrot

After summer
cultivation

After summer
cultivation

After summer
cultiva tion

After summer
cultivation

After summer
cultivation

After summer
cultiva tion

2009

2010

2011

2012

2013

2014

Fig. 10 Changes in the total-Cd concentration of soil after harvest(The error bar indicating the standard deviation)（5） 作物体のカドミウム濃度及び吸収量
2009 年夏作～2014 年夏作までの各試験での作物体のカドミウム濃度及び吸収量の推移を Table 17 及びFig.11 に示した．ニンジン及びホウレンソウについては，それぞれ過去 4 作及び過去 5 作の品種別の推移を
Fig.11 下段に示した．
2010 年冬作チンゲンサイのカドミウム濃度は，汚泥肥料施用区が標準区に比べて有意に高かった（p＜0.01）
が，カドミウム吸収量は両試験区間で同程度であった（p＞0.05）．これは，汚泥肥料施用区に比べて標準区の収量が 2 割程度多かった（Table 12）ためと考えられる．

< 108 >

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－ 103

2011 年冬作ホウレンソウにおいて，試験開始から初めて汚泥肥料施用区が標準区に比べてカドミウム濃度及び吸収量の両方で有意に高かった（p＜0.01）．この差は，跡地土壌の 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度においても認められており（Table 13），ホウレンソウは土壌中の交換態のカドミウムを主体に吸収し，無機結合態カドミウムなど
他形態のカドミウムも吸収し，ホウレンソウのカドミウム吸収と土壌の 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度に相関があるという
報告２７）と一致する結果であった．
その後に実施した 2012 年夏作ニンジンでも，跡地土壌の 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度は引き続き汚泥肥料施用区が有意に高かった（p＜0.01）が，作物体のカドミウム濃度及び吸収量に試験区間での有意差は判然としなかっった．これは，ニンジンのカドミウム吸収と土壌の 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度との相関は認められないという報告２８）と一致する結果であった．
2011 年以降，冬作ホウレンソウのカドミウム濃度は，汚泥肥料施用区が標準区に比べて有意に高かった（p＜0.05）．これは，汚泥肥料施用区ではホウレンソウが吸収可能な形態のカドミウム濃度が標準区と比較して高い状態が 2011 年冬作以降続いていることが原因と考えられる．しかし，作物体中のカドミウム濃度は Codex 基準
値に比べて低い濃度で推移している．
（6） ニンジン及びホウレンソウの品種別カドミウム濃度の推移
過去 4 回のニンジン試験及び過去 5 回のホウレンソウ試験について，その品種別作物体中カドミウム濃度の推移を Table 18 に示した（Fig.11 下 Fig.参照）．ニンジン品種はベーターリッチを 2009 年，2012 年及び 2013 年
夏作の 3 作試験したところ，汚泥肥料の施用量や連用回数に関わらず，試験を行った年によって作物体カドミウ
ム濃度は変動していた．3 作の結果では，栽培日数が長いほど，カドミウム濃度が高まる傾向があった．2014 年
夏作では，ニンジン品種を「恋ごころ」に変更し試験を行った．この品種は，ベーターリッチよりもカドミウム濃度が高まりやすいとされており２９），夏の高温に比較的強い品種として選定した．しかし，カドミウム濃度は 2012 年及び 2013 年夏作のベーターリッチよりも低い結果となり，品種の影響は判然としなかった．
ホウレンソウ品種はサンライトを 2009 年冬作，2010 年夏作及び 2011 年冬作の 3 作試験したところ，汚泥肥料の施用量や連用回数に関わらず，試験を行った年や季節によって作物体のカドミウム濃度は変動していた．これは，栽培期間中の降水量や気温等の気象条件が影響していると考えられる３０）．2012 年冬作では，ホウレンソ
ウ品種を「オーライ」に変更し試験を行った．これは，サンライトよりもカドミウム濃度が高まりやすいとされており
３１），冬の低温に比較的強い品種として選定した．しかし，カドミウム濃度は 2009 年冬作のサンライトよりも低く，品種の影響は認められなかった．
試験開始時（2009 年夏作）から 2014 年夏作までの作物体のカドミウム濃度は，概ね Codex 基準値３２）の 1/4
以下で推移している．しかし，2010 年夏作ホウレンソウのカドミウム濃度は，汚泥肥料施用区及び標準区ともに
Codex 基準値の 2/3 程度と顕著に高い濃度であった．冬作ホウレンソウと比較して夏作ホウレンソウのカドミウム
濃度は高まりやすいことが知られており，夏の高温等の気象条件が影響していると考えられる．

< 109 >

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

Quantity of cadmium uptake(Sludge-fertilizer-application plot（AP）)
Quantity of cadmium uptake(Standard plot (SP))

1.2

1.2

Cadmium Concentration(Standard plot (SP))

1.0

1.0

0.8

0.8

0.6

0.6

0.4

0.4

0.2

0.2

0.0

CarrotSpinachSpinachQing gengcai

TurnipSpinachCarrotSpinachCarrotSpinachCarrotRoot andleaf

EdibleportionEdibleportionEdibleportionRoot andleaf

EdibleportionRoot andleaf

EdibleportionRoot andleaf

EdibleportionRoot andleaf

WinterSummer

WinterSummer

WinterSummer

WinterSummer

WinterSummer

2010

2011

0.8

0.8

0.7

0.7

0.6

0.6

0.5

0.5

0.4

0.4

0.3

0.3

0.2

0.2

0.1

0.1

0.0

0.0

BêtâricchBêtâricchBêtâricch

koigokoro

2012

Quantity of cadmium uptake （mg/plot)

2009
SummerQuantity of cadmium uptake （mg/plot)

1.4

Cadmium Concentration(Sludge-fertilizer-application plot（AP）)

Cadmium Concentration （mg/kg DW)

Quantity of cadmium uptake （mg/plot)

1.4

1.6

2009

2012

2013

2014

SummerSummerSummerFig. 11

2014

1.6

1.6

1.4

1.4

1.2

1.2

1.0

1.0

0.8

0.8

0.6

0.6

0.4

0.4

0.2

0.2

0.0

Root and leaf Root and leaf Root and leaf Root and leaf

Summer2013

0.0

Cadmium Concentration （mg/kg DW)

1.6

Cadmium Concentration （mg/kg DW)

104

0.0
Sa nra ito

Sanra ito

Sa nra itoŌra i

KyouryokuŌraiEdibleportionEdibleportionEdibleportionEdibleportionEdibleportion

2009

2010

2011

2012

2013

WinterSummer

Winter

Winter

Winter

Absorption and the amount of cadmium concentration of each crops in 2009~2014(The upper graph shows the all crops. The left lower graph shows the carrot. And the right lower graph shows the
spinach. These error bars indicate the standard deviation.)< 110 >

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－ 105

Table 17 Absorption and the amount of cadmium concentration of each crops in 2009~2014
1)
Quantity of cadmium uptake
Cadmium Concentration
2)
3)
2)
3)
Year Season Test Crops
Part
SignificanceSignificance
AP
SP
AP
SP
(mg/kg) (mg/kg)(mg/plot) (mg/plot)
test
test
5)
0.21
0.20
N.S.
2009 Summer Carrot
Root
0.12
0.11
N.S.
4)
(0.02)(0.02)(0.03)(0.01)
Leaf
0.24
0.22
N.S.
0.32
0.31
N.S.
(0.02)(0.02)(0.02)(0.01)
Total
0.54
0.50
N.S.
(0.03)(0.04)
2009 Winter Spinach Edible portion 0.62
0.61
N.S.
1.18
1.34
N.S.
(0.01)(0.02)(0.004)(0.02)
2010 Summer Spinach Edible portion 1.40
1.56
N.S.
0.72
0.96
N.S.
(0.10)(0.07)(0.04)(0.01)
Signifi2010 Winter Qing geng Edible portion 0.20
0.17
0.21
0.21
N.S.
6)
(0.01)(0.01)(0.01)(0.01)
caicance2011 Summer Turnip
Root
0.08
0.08
N.S.
0.04
0.04
N.S.
(0.01)(0.002)(0.003) (0.003)
7)
Leaf
0.16
0.17
N.S.
0.10
0.11
Pending(0.01)(0.01)(0.01)(0.01)
Total
0.15
0.16
Pending(0.01)(0.01)
SignifiSignifi2011 Winter Spinach Edible portion 0.53
0.36
0.68
0.58
cance
cance
(0.01)(0.02)(0.02)(0.05)
2012 Summer Carrot
Root
0.24
0.23
Pending
0.32
0.30
Pending(0.01)(0.01)(0.01)(0.02)
Leaf
0.31
0.29
Pending
0.41
0.38
Pending(0.01)(0.02)(0.005)(0.04)
Total
0.73
0.68
Pending(0.02)(0.06)
Signifi2012 Winter Spinach Edible portion 0.56
0.47
0.75
0.75
N.S.
cance
(0.02)(0.03)(0.01)(0.08)
Signifi2013 Summer Carrot
Root
0.18
0.15
N.S.
0.22
0.17
cance
(0.02)(0.02)(0.02)(0.004)SignifiLeaf
0.33
0.28
0.24
0.18
Pendingcance(0.02)(0.03)(0.01)(0.01)
SignifiTotal
0.46
0.34
cance
(0.03)(0.01)
SignifiSignifi2013 Winter Spinach Edible portion 0.45
0.30
0.73
0.53
cance
cance
(0.02)(0.03)(0.06)(0.07)
SignifiSignifi2014 Summer Carrot
Root
0.17
0.13
0.16
0.13
cance
cance
(0.01)(0.01)(0.01)(0.01)
Pending
Pending
0.22
0.16
Leaf
0.25
0.18
(0.003)(0.02)(0.003)(0.03)
Total
0.38
0.29
Pending(0.01)(0.04)
SignifiThe sum total
6.54
6.35
(0.13)(0.20)
cance1) Content in the dry matter
2) Sludge-fertilizer-application plot3) Standard plot4) Standard deviation (n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
5) It is no significantly different for processing examination section (t -test, 5 % of both sides levelsof significance, n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
6) It is significantly different for processing examination section (two-way ANOVA, 5 % of both sides
levels of significance，n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))
7) It was pending decision to be significantly different for Standard plot and for interaction (two-way
ANOVA, 5 % of both sides levels of significance, n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))< 111 >

106

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

Table 18 The cadmium concentration of carrot and spinach in 2009~2014
Cadmium Concentration
Test
Crops

Year Season

CultivationDays

2009 Summer

90Bêtâricch 2012 Summer

105

2013 Summer

97

koigokoro 2014 Summer

92

2009 Winter

Variety

Part

SP

CODEX
Cadmium

3)

5)

Dry
Fresh
Dry
Fresh Standard(mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg) (mg/kg)
4)

5)

4)

5)

Root

0.12

0.01

0.11

0.01

0.1

Leaf

0.24

0.03

0.22

0.03

0.2

Root

0.24

0.03

0.23

0.02

0.1

Leaf

0.31

0.04

0.29

0.04

0.2

Root

0.18

0.02

0.15

0.02

0.1

Leaf

0.33

0.04

0.28

0.04

0.2

Root

0.17

0.02

0.13

0.01

0.1

Leaf

0.25

0.04

0.18

0.03

0.2

156

Edible portion 0.62

0.09

0.61

0.07

2010 Summer

38

Edible portion 1.40

0.16

1.56

0.17

2011 Winter99

Edible portion 0.53

0.08

0.36

0.05

2012 Winter131

Edible portion 0.56

0.07

0.47

0.06

Kyouryoku
2013 Winter
Ōrai

126

Edible portion 0.45

0.04

0.30

0.03

CarrotSanraito
Spinach

AP

2）

1)

Ōrai

0.2

1) n = 4 (2×2) (repetition × number of samples)2) Sludge-fertilizer-application plot3) Standard plot4) Content in the dry matter5) Content in the fresh matter（7） カドミウム負荷量，持出し量及び蓄積量各試験での肥料由来のカドミウム負荷量，作物体によるカドミウム持出し量，土壌へのカドミウム蓄積量及び蓄積濃度の推移は Table 19 のとおりである．施用肥料のカドミウム含有量に施用量を乗じて，土壌へのカドミウ
ム負荷量とした．カドミウム持出し量は，収穫した作物体のカドミウム吸収量とした．施用肥料によるカドミウム負荷量と作物体によるカドミウム持出し量の差をカドミウム蓄積量とした．カドミウム蓄積量を試験区当たりの土壌量（作土の深さ 15 cm，土壌の仮比重 1.0 とし，試験区 4 m2 当たりの土壌量を 600 kg とした）で除して，土壌へのカ
ドミウム蓄積濃度とした．これは，土壌の作土の深さ及び仮比重が常に一定で，かつ肥料由来のカドミウムが全て作土に蓄積したと仮定した算出した．
カドミウム持出し量については，これまで実施した 11 作の試験の合計は，汚泥肥料施用区で 6.54 mg/試験区，標準区で 6.35 mg/試験区と同程度であり，有意差は認められなかった（p＞0.05）（有意差検定結果は，Table 17
カドミウム吸収量の総計を参照）．
汚泥肥料施用区では，各試験において，カドミウム負荷量と比較して持出し量が少ないことから土壌のカドミ
ウム収支がプラスとなるため，汚泥肥料の連用によるカドミウム負荷量の増加に伴って土壌蓄積するカドミウムが高まる方向であることが考えられる．実測値においても跡地土壌の全 Cd 濃度の増加傾向が認められている（上記（4.4））．過去 11 作の試験における汚泥肥料施用区のカドミウム負荷量は 62 mg/試験区（155 g/ha），カドミウ
ム蓄積濃度（カドミウム蓄積量と試験区土壌量から算出した理論上の土壌中カドミウムの上昇濃度）は 0.092< 112 >

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－ 107

mg/kg となった（Table 19）．
跡地土壌の全カドミウム濃度について，2009 年夏作跡地からの実測値と理論値の推移を Table 20 及びFig.12 に示した．汚泥肥料施用区及び標準区の全カドミウム濃度の理論値は，2009 年夏作跡地土壌の実測値
を起点として，Table 19 で算出したカドミウム蓄積濃度を累積し算出した．標準区は実測値と理論値がほぼ一致して推移していた．一方，汚泥肥料施用区は実測値と理論値が上昇傾向であることは同じであるが，理論値と比較して実測値の方が低い傾向で推移していた．これは，上記（4.5）において下層への移行はほとんどないと考えられることから，耕耘等による水平移動により作土に留まらないカドミウムがあるためと考えられる２６）．

Table 19 Changes of the 2009~2014 year of the quantity of cadmium load by fertilizer, quantity of
peculating due to the crops body, and quantity of cadmium accumulation to the soil
Sludge-fertilizer-application plot (AP)Standard plot (SP)Year Season

Test crops

Load

2)

1)

Concentrationof cadmium3) Accumu5)
Removal4) accumulation
lationQuantity of cadmium(mg/plot) (mg/plot) (mg/plot)

2009 Summer
Carrot4.84
2009 WinterSpinach4.40
2010 Summer Spinach
3.30
2010 Winter Qing geng cai 2.64
2011 Summer
Turnip3.30
2011 WinterSpinach7.04
2012 Summer
Carrot7.28
2012 WinterSpinach7.28
2013 Summer
Carrot7.28
2013 WinterSpinach7.28
2014 Summer
Carrot
7.28
Total
61.92

0.54
1.18
0.72
0.21
0.15
0.68
0.73
0.75
0.46
0.73
0.38
6.54

4.30
3.22
2.58
2.43
3.15
6.35
6.55
6.53
6.82
6.55
6.90
55.38

(mg/kg)

0.007
0.005
0.004
0.004
0.005
0.011
0.011
0.011
0.011
0.011
0.011
0.092

2

1)

Concentrationof cadmium3) Accumu5)
Removal4) accumulation
lationQuantity of cadmium
Load

2)

(mg/plot) (mg/plot) (mg/plot)

0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0.00

0.50
1.34
0.96
0.21
0.16
0.58
0.68
0.75
0.34
0.53
0.29
6.35

-0.50
-1.34
-0.96
-0.21
-0.16
-0.58
-0.68
-0.75
-0.34
-0.53
-0.29
-6.35

(mg/kg)-0.001-0.002-0.0020.000
0.000-0.001-0.001-0.001-0.001-0.001-0.0005-0.011

1) It show every test plot 4 m2) Quantity of cadmium load by fertilizer = Total cadmium concentration of the fertirizer × Amount of the fertirizer3) Quantity of peculating due to the crops body = Yield (dry weight) × Cadmium concentration (dry matter)4) Quantity of cadmium accumulation to the soil = 2) － 3)5) Concentration of cadmium accumulation to the soil = 4) ／ Amount of test plot soil (600 kg)< 113 >

108

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）
1)

Table 20 Changes in the actual total-Cd concentration and the theoretical total-Cd concentrationof soil after harvest
1)
1)
Theoretical value
Actual measurement
2）
3)
2)4)
3)5)
Test
AP
SP
AP
SP
Year
SeasonCrops(mg/kg)(mg/kg)(mg/kg)(mg/kg)5)0.48 (0.03)
0.51
0.48
2009
Summer Carrot
0.51 (0.02)
2010
Summer Spinach
0.52 (0.01)
0.49 (0.03)
0.52
0.47
2011
Summer Turnip
0.51 (0.02)
0.48 (0.02)
0.53
0.47
2012
Summer Carrot
0.52 (0.02)
0.46 (0.03)
0.55
0.47
2013
Summer Carrot
0.53 (0.01)
0.46 (0.03)
0.58
0.47
2014
Summer Carrot
0.57 (0.03)
0.47 (0.03)
0.60
0.47
1） Total-Cd concentration in the drying soil
2) Sludge-fertilizer-application plot3) Standard plot
4) This value is the theoretical total-cadmium concentration of soil when assuming that there wasacumulation of the whole quantity cadmium derived from fertilizer to the surface soil of the test plots
in a starting point in summer 20095) This value is the theoretical total-cadmium concentration of soil when assuming that there was notaccumulation of cadmium derived from fertilizer to the surface soil of the test plots in a starting pointin summer 20094) Standard deviation (n = 4 (2×2) (repetition × number of samples))

0.65

Sludge-fertilizer-applica tion plot（AP）,Actual measurement

Sta ndard plot (SP),Actua l mea surement

Sludge-fertilizer-applica tion plot（AP）,Theoretical va lue

Sta ndard plot (SP),Theoretical va lue

Total - Cd （mg/kg）

0.60
0.55
0.50
0.45
0.40
0.35

CarrotSpinachTurnipCarrotCarrotCarrotAfter summer
cultivation

After summer
cultiva tion

After summer
cultivation

After summer
cultiva tion

After summer
cultivation

After summer
cultiva tion

2009

2010

2011

2012

2013

2014

Fig. 12 Changes in the actual total-Cd concentration and the theoretical total-Cd concentrationof soil after harvest
汚泥肥料施用区のカドミウム負荷量及び蓄積量と土壌中 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度の推移を Fig.13 に示した．
土壌中 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度は試験開始時の 2009 年夏作から 2014 年夏作まで，ほぼ一定で推移しており，汚泥肥料の連用施用による有意な上昇又は下降傾向は認められなかった（p＞0.05）．しかし，カドミウム負荷
量が 1 作当たり 5 mg/試験区（12 g/ha）以下であった 2009 年夏作から 2011 年夏作まで（Table 13）の推移を線形回帰分析したところ，回帰が有意となり（p＜0.05），下降傾向が認められた（Fig.7）．2011 年冬作以降にカドミウ
ム負荷量を 1 作当たり 7 mg/試験区（18 g/ha）以上とした後は，線形回帰分析(両側有意水準 5 %）では有意では< 114 >

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－ 109

なく，下降傾向は認められなくなり（p＞0.05）一定で推移していた．今後，データ数を増やして推移を確認する必要があると考えられる．
本試験以外で高分子凝集剤を使用した汚泥肥料を用い 5 年（5 作）以上の黒ボク土圃場での連用試験を実施し，土壌の pH を 6.0~7.0 に維持した状態で作物を正常に生育させ，土壌中 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度の推移を確認した報告は見当たらない．類似の試験として黒ボク土に比べて腐植の少ない褐色森林土の圃場において水産系廃棄物由来堆肥を用い 5 年間 5 作の連用試験を実施した結果（カドミウム総負荷量は 91.1 g/ha，跡地土壌の pH は 6.0~6.7 の間で推移しており，本試験に近い条件となっている），跡地土壌の 0.1 mol/L
HCl-Cd 濃度は 0.15 mg/kg から 0.17 mg/kg にわずかに増加したことが報告されている３３）．
また，他機関の汚泥肥料の連用施用試験において，5 年又は 10 作程度の連用により汚泥肥料施用区の作
物体カドミウム濃度が対照区に対して有意に高い傾向を示した報告は確認できない．本試験で有意差が確認されている要因として，供試汚泥肥料のカドミウム濃度が含有許容量付近と高いものを使用し，対照とした標準区は施肥由来カドミウムがないように試薬を施肥しているため差を見やすい設計であること， 1 試験区 4 m2 と通常より小さい面積であるため均一な施肥・栽培管理が可能であること，耕耘作業には手押しの耕耘機を使用し更にガードプランツ区を設けていることから試験区外の土壌との交叉汚染が少ないこと，作物体のサンプリングを試験区の中央 1 m2 分全てを粉砕混合し分析用試料とし 2 点併行で分析しているためサンプリングによるばらつ
きが比較的小さいこと等，試験設計が要因となっている可能性も考えられる．
以上のことから，本試験で用いた土壌，し尿汚泥肥料及び作物等における連用施用においては，1 作当たり
7 mg/試験区（年間 14 mg/試験区（36 g/ha））よりカドミウム負荷量を多くした場合は，跡地土壌の全 Cd の増加傾向が認めらており，今後，跡地土壌の 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度が増加傾向となる可能性もあるため，推移を確認する必要があると考えられる．一方，肥料由来のカドミウム負荷がない標準区及び汚泥肥料由来のカドミウム負荷量が 1 作当たり 5 mg/試験区以下の場合に，土壌中 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度が減少傾向（p＜0.05）となる理由
としては，作物収穫による持出しの他，土壌中に負荷されたカドミウムは水平移動により作土に留まらないものがあること３４～３５）や，土壌や汚泥肥料中の有機物等と結合すること２２）により 0.1 mol /L 塩酸には不溶な形態として

the qua ntity of cadmium load
the qua ntity of cadmium a ccumulation
the 0.1 mol/L HCl-Cd density of ruins soil (Sludge-fertilizer-application plot（AP）)

0.1 mol /L HCl-Cd （mg/kg）

0.25

10

0.20

8

0.15

6

0.10

4

0.05

2

0.00
－

CarrotSpinachSpinachQing gengcai

TurnipSpinachCarrotSpinachCarrotSpinachCarrotExamination
start

Summer

WinterSummer

WinterSummer

WinterSummer

WinterSummer

WinterSummer

2009

2009

2010

2011

2012

2013

0

the quantity of cadmium load and cadmium
accumulation (mg/plot/crop)

作土中に蓄積していることが考えられる．

2014

Fig. 13 Changes of the 2009~2014 year of the quantity of cadmium load by fertilizer, quantity of cadmium
accumulation to the soil, and the 0.1 mol/L HCl-Cd concentration of soil after harvest in sludge fertilizer
application plot (AP)< 115 >

110

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

5. まとめ肥料の有効性及び安全の確保に必要な課題に関する調査研究として，汚泥肥料の連用施用試験を 2009 年
より引き続き行っており，汚泥肥料施用区及び汚泥肥料無施用の標準区の 2 試験区に，2013 年冬作としてホウレンソウを，2014 年夏作としてニンジンを栽培し，土壌中のカドミウム濃度の変化及び作物体へのカドミウム吸収量を確認した．その結果，跡地土壌の全 Cd 濃度，作物体の吸収と相関がある形態とされる跡地土壌の 0.1
mol/L HCl-Cd 濃度及び 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd 濃度は汚泥肥料施用区が標準区に比べて有意に高かった（p＜0.05）．作物体のカドミウム濃度及び吸収量は 2013 年冬作ホウレンソウ及び 2014 年夏作ニンジンにおいて，汚泥肥料施用区が標準区に比べて有意に高かった（p＜0.05）．作物体のカドミウム濃度は Codex 基準値の 1/4 以下であった．
試験開始時の 2009 年夏作から 5 年半 11 作の跡地土壌の Cd 濃度及び作物体 Cd 濃度，吸収量の推移について整理した．跡地土壌の全 Cd 濃度は，汚泥肥料施用区で上昇傾向が認められ，標準区では一定で推移していることから，汚泥肥料の施用によりカドミウムが土壌蓄積していると考えられる．一方で，跡地土壌の
Cd 濃度は汚泥肥料施用区と標準区で差がない状態が続いていたが，2011 年冬作又は 2012 年夏作以降
は，汚泥肥料施用区が標準区に比べて有意に高かった（p＜0.05）．ホウレンソウの Cd 濃度についても，2011
年冬作以降は汚泥肥料施用区が有意に高くなっており，土壌 Cd 濃度と同様の傾向となっている．跡地土壌の0.1 mol/L HCl-Cd 及び 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd 濃度の推移は，標準区では有意な下降傾向が認められた（p＜0.05）が汚泥肥料施用区はほぼ一定で推移しており（p＞0.05），汚泥肥料の連用施用による有意な上昇又は下降傾向は認められなかった．しかし，汚泥肥料施用区のカドミウム負荷量が 1 作当たり 5 mg/試験区
以下であった 2011 年夏作までは跡地土壌の 0.1 mol/L HCl-Cd 濃度の有意な下降傾向が認められていた（p＜0.05）が，カドミウム負荷量を 1 作当たり 7 mg/試験区（18 g/ha）程度とした 2011 年冬作以降は，下降傾向が認められなくなっていることから，データ数を増やし今後の推移を確認する必要があると考えられる．また，汚泥肥料
中の濃度が比較的高く，カドミウムの同族元素である亜鉛については，汚泥肥料施用区において 2011 年冬作
以降，跡地土壌の 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Zn の上昇傾向が認められた（p＜0.05）．
連用試験開始から 5 年半 11 作目である 2014 年夏作ニンジンの跡地土壌について，土壌中カドミウムの垂直分布を調査するため，作土層（表層から 0 cm -15 cm）及びその下層（15 cm -25 cm）の全 Cd 濃度を分析した結果，カドミウムの下層への移行は認められなかった．
汚泥肥料のカドミウム含有許容値付近（乾物濃度 4.9 mg/kg，現物濃度 3.6 mg/kg）のし尿汚泥肥料を，2009 年夏作～2011 年冬作までの 6 作は 1 作当たりの施用量 181 kg/10 a （現物）～483 kg/10 a（現物）を施用，
2012 年夏作～2014 年夏作までの 5 作は 500 kg/10a（現物）を施用し，年 2 作の試験を 5 年半，11 作行った．これまでのところ，汚泥肥料を施用していない標準区の結果との比較から，汚泥肥料由来のカドミウムは作土中に蓄積し，作物に吸収されていると考えられるが，作物吸収と相関があるとされる土壌中の 0.1 mol/L HCl-Cd 濃
度及び 1 mol/L 酢安（pH 7.0）-Cd 濃度はほぼ一定で推移しており，作物体中のカドミウム濃度についても
Codex 基準値に比べて低い濃度で推移している．本試験条件においてカドミウム負荷量年間 6 mg/4 m2～
10 mg/4 m2（15 g/ha～26 g/ha）での 3 年半及びカドミウム負荷量年間約 15 mg/4 m2（36 g/ha）での 3 年間の汚泥肥料連用施用であれば，カドミウムの作物体への吸収量が増大する可能性は低いと考えられる．しかし，更に長期に連用を継続した場合や，汚泥肥料施用量を増加させた場合又は黒ボク土と比較して有機物含有量の少ない土壌の場合における汚泥肥料由来のカドミウムの土壌中への蓄積及び作物体の吸収については知見を集積する必要があると考えられる．

< 116 >

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－ 111

文献1） 農林水産省告示：肥料取締法に基づき普通肥料の公定規格を定める等の件，昭和 61 年 2 月 22 日，農林水産省告示第 284 号，最終改正平成 27 年 1 月 9 日，農林省告示第 52 号 (2015)2） 農林水産省消費・安全局農産安全管理課肥料企画班：汚泥肥料の規制のあり方に関する懇談会報告書
平成 21 年 3 月，(2009)< http://www.maff.go.jp/j/syouan/nouan/kome/k_hiryo/odei_hiryo/pdf/honnbun.pdf >3） 廣井利明，惠智正宏，山西正将，阿部文浩：カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報），肥料研究報告，6，43~60，(2013)4） 廣井利明，五十嵐総一，惠智正宏，橋本良美，阿部文浩：カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響(続報)，肥料研究報告，7，43~66，(2014)5） 独立行政法人農林水産消費安全技術センター（FAMIC）：肥料等試験法（2015）< http://www.famic.go.jp/ffis/fert/obj/shikenho_2015.pdf >6） 埼玉県ホームページ：主要農作物施肥基準 平成 25 年 3 月< http://www.pref.saitama.lg.jp/page/sehikijun.html >7） 農林水産省消費・安全局農産安全管理課肥料企画班：汚泥肥料の施用に係る指導実態等に関するアンケート結果（抜粋），(2008)< http://www.maff.go.jp/j/syouan/nouan/kome/k_hiryo/odei_hiryo/pdf/03_data1.pdf >8） 千葉県：農林水産技術推進会議農林部会：肥料価格高騰に伴う土壌管理・施肥適正化指導指針 平成 20
年 9 月，20，(2008)< http://www.pref.chiba.lg.jp/ninaite/network/h21-fukyuu/documents/kakakukoutou.pdf >9） 栃木県：農作物施肥基準－環境と調和のとれた土づくり・施肥設計の手引き 平成 18 年 1 月，110，（2006）< http://www.pref.tochigi.lg.jp/g04/work/nougyou/keiei-gijyutsu/sehikijun.html >10） 群馬県：作物別施肥基準及び土壌診断基準 おでい肥料と土壌の重金属< http://www.aic.pref.gunma.jp/agricultural/management/technology/soil/01/index.html >11） 有機性汚泥の緑農地利用委員会：有機性汚泥の緑農地利用，183，博友社，東京 (1991)
12） 農林水産省：地力増進基本指針，平成 20 年 10 月 16 日
< http://www.maff.go.jp/j/seisan/kankyo/hozen_type/h_dozyo/pdf/chi4.pdf >13） Perkin Elmer 社：マイクロ波分解装置取扱説明書，分解メソッド集，ホウレンソウ
14） 財団法人日本土壌協会：土壌，水質及び植物体分析法，東京（2001）
15） 農林省省令：農用地土壌汚染対策地域の指定要件に係るカドミウムの量の検定の方法を定める省令，昭和 46 年 6 月 24 日農林省令第 47 号，最終改正平成 24 年 8 月 6 日環境省令第 22 号 (2012)16） 日本土壌肥料学会監修：土壌環境分析法，p.215~219，博友社，東京（1997）17） 戸上和樹，吉住佳与，工藤一晃，青木和彦，三浦憲蔵：Bland-Altman 分析による土壌 pH を考慮した野菜
可食部カドミウム濃度予測のための土壌抽出法の検証，日本土壌肥料学雑誌，83 (5)，564~573，（2012）18） 農林水産技術会議事務局：農林水産省委託プロジェクト生産・流通・加工工程における体系的な危害要因の特性解明とリスク低減技術の開発，技術情報集，47，(2013)19） 有機性汚泥の緑農地利用委員会：有機性汚泥の緑農地利用，p.106，博友社，東京 (1991)
20） 農林水産省，独立行政法人農業環境技術研究所：ダイズのカドミウム吸収抑制のための技術確立マニュ< 117 >

112

肥料研究報告 Vol. 8 （2015）

アル，平成 19 年 4 月，p.4，(1991)
21） 有機性汚泥の緑農地利用委員会：有機性汚泥の緑農地利用，p.119，博友社，東京(1991)22） 独立行政法人農業環境技術研究所：農作物中のカドミウム低減対策技術集，平成 23 年 3 月，p.49，(2011)23） 海老原武久，山田要，松村尉：汚泥の農用地への利用に関する研究 第Ⅱ報 汚泥連用が土壌・作物に及ぼす影響，群馬県農業試験場報告，22，49~58，(1982)
24） 農林水産技術会議事務局：有機性汚泥の環境保全的評価及び農林業への利用に関する研究，研究成果，
231，(1989)25） 伊藤淳次，田村明長，山根忠昭：し尿処理汚泥の連用が作物および土壌に及ぼす影響，島根農試報告，
25，83~100，(1991)
26） 後藤茂子，林浩昭，山岸順子，米山忠克，茅野充男：下水汚泥コンポストの長期連用に伴う重金属の土壌への蓄積と水平方向への移行，日本土壌肥料学雑誌，73 (4)，391~396，（2002）27） 砂川 匡，袖垣―也，安田雅晴，沢野定憲：ホウレンソウのカドミウム吸収特性の解明と含量予測技術の開発，岐阜県農業技術センター研究報告，8，26~33，(2008)28） 八槇 敦：各種抽出法による土壌のカドミウム含量と野菜のカドミウム吸収との関係，日本土壌肥料学会講演要旨集，55, 283, (2009)29） 伊藤純雄，菊地直，加藤直人：ニンジンおよびレタス類の品種別カドミウム濃度の相対的序列推定，中央
農研研究報告，18，15～35，(2013)30）佐野健人・松本栄一・中村憲治：ホウレンソウのカドミウム吸収能に関する品種間差異のほ場における検証（2），農用地土壌のカドミウムによる農作物汚染リスク予測技術の開発に関する研究成果集（H17.12），84~87，（2005）31） 伊藤純雄，菊地 直，加藤直人：ホウレンソウ類のカドミウム吸収に関わる品種間差の生育条件による変動とそれに基づく吸収程度の相対的序列の推定，中央農研研究報告，14，1~15，（2010）32） 農林水産省ホームページ：コーデックス委員会が策定した国際基準値< http://www.maff.go.jp/j/syouan/nouan/kome/k_cd/kizyunti/ >33） 農林水産技術会議事務局：農林水産生態系における有害化学物質の総合管理技術の開発，研究成果，
471，210~216，(2009)34） 有機性汚泥の緑農地利用委員会：有機性汚泥の緑農地利用，124~127，博友社，東京 (1991)35） 岡本 保：下水汚泥の農業利用上の留意点，再生と利用，34 (127)，74~81，(2010)< 118 >

カドミウムの土壌蓄積及び作物吸収における汚泥肥料連用の影響（続報）－2013年冬作・2014年夏作－ 113

Effect of Continuous Application of Sludge Fertilizer on Cadmium Absorption of the
Crop and Accumulation of Cadmium in the Soil (Continued Report)- Winter 2013 and Summer 2014 Toshiaki HIROI1, Souichi IGARASHI2, Tokiya SUZUKI3, Yoshimi HASHIMOTO3, Yudai TANAKA3,
Fumihiro ABE3 and Shinichi KASHIMA2
1

Food and Agricultural Materials Inspection Center, Fertilizer and Feed Inspection Department(Now) Sendai Regional Center2

Food and Agricultural Materials Inspection Center, Fertilizer and Feed Inspection Department(Now) Fukuoka Regional Center3

Food and Agricultural Materials Inspection Center, Fertilizer and Feed Inspection Department
This research is monitoring the change of the cadmium which was dissolved with 0.1 mol/L hydrochloric acid(acid-solubility-Cd) and pH 7.0, 1 mol/L ammonium acetate solution (exchangeable-Cd) from the soil. We areinvestigating the cadmium absorption by the crop since 2009. The ｔest field is the upland fields derived from
Andosol. And the used fertilizer is sludge fertilizer and chemical reagent. We cultivated the spinach in winter 2013and carrot in summer 2014. Those crops were cultivated in the standard plot (SP) and thesludge-fertilizer-application plot (AP). The SP used only reagents. The AP used the sludge fertilizer of 500 kg/10a(fresh weight). Other ingredients used reagents. The amount of nitrogen, phosphorus and potassium applied toeach plot was designed on the basis of fertilization standard showed by Saitama prefecture web site. Total
cadmium concentration of the crop, acid-solubility-Cd and exchangeable-Cd of soil after harvest were measured
by the inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS). As a result, the soil in the AP after harvest was
indicated a significant high acid-solubility-Cd and exchangeable-Cd concentration compared with the soil in the
SP after the winter 2011. Total-Cd concentration of soil from summer 2009 to summer 2014 showed significant
increasing trend in the AP. Although acid-solubility-Cd and exchangeable-Cd concentration of soil from summer
2009 to summer 2014 showed significant decreasing trend in the SP, those Cd concentration of soil did not show
significant fluctuations in the AP by the continuous application of sludge fertilizer. The cadmium concentration ofcrops harvested from summer 2009 to summer 2014 in the SP and AP was less than the CODEX standard. It isconsidered that it is necessary to check future transition.
Key words

sludge fertilizer, continuous application, cadmium(Research Report of Fertilizer, 8, 79~113, 2015)< 119 >