Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
植栽等を進めている。平成27(2015)年度末時点で、宮城県仙台市内と東松島市内及び福島県相馬市内の国有林において延べ52の民間団体と協定を締結しており、植栽等の森林整備活動を実施している。(苗木の供給体制の確立と植栽後の管理のための取組)

被災した海岸防災林の再生には、1,000万本以上の苗木が必要になると見込まれている。苗木生産には2～3年を要することから、各地の海岸防災林の再生事業の進捗に合わせて、必要な量の苗木を計画的に確保していくことが必要である。このため、林野庁は、優良種苗の安定供給体制を確立するため、平成24(2012)年度から平成27(2015)年度まで、事業協同組合等に対して育苗機械や種苗生産施設等の整備を支援し、平成28(2016)年度からは、コンテナ苗を低コストで大量に生産するための施設整備等を支援している。平成25(2013)年度から平成27(2015)年度までの3年間においては、国立研究開発法人森林総合研究所 $ ^{*13} $ 東北育種場等が産官共同で、マツノザイセンチュウ抵抗性クロマツの種子生産を増加させる技術の開発等、抵抗性クロマツ苗木の供給体制の確立に向けた取組を行った(事例Ⅵ-2)。

また、海岸防災林について、潮害、飛砂及び風害の防備等の災害防止機能を発揮させるためには、植栽後も、下刈り、除伐、間伐等を継続的に行う必要がある。このため、植栽が行われた海岸防災林の復旧事業地では、地元住民、NPO、企業等の参加や協力も得つつ、治山事業により必要な保育を実施することとしている。

## (3) 復興への木材の活用と森林・林業の貢献

(応急仮設住宅や災害公営住宅等での木材の活用)

東日本大震災では、地震発生直後には最大約47万人の避難者が発生し、平成28（2016）年12月現在でも約13万人が避難生活を余儀なくされている。平成28（2016）年12月現在の避難者等の入居先は、応急仮設住宅（約2.0万戸）、民間住宅・公営住宅等（約2.5万戸）となっており、仮設住宅等への入居戸数は減少し、恒久住宅への移転が進められている $ ^{*14} $ 。

「応急仮設住宅 $ ^{*15} $ 」については、被災地の各県が平成25(2013)年4月までに約5.4万戸を建設した $ ^{*16} $ が、被災3県(岩手県、宮城県及び福島県)では、

# 事例Ⅵ-2 マツノザイセンチュウ抵抗性クロマツ苗木の安定供給システムを構築

国立研究開発法人森林総合研究所林木育種センター東北育種場は、東日本大震災の津波により被災した海岸防災林の復旧のため、県の研究機関、苗木生産者及び民間企業と連携して、3年間にわたり、マツノザイセンチュウ抵抗性クロマツの苗木生産量を飛躍的に向上させる技術と、温暖地産の抵抗性クロマツ種苗を寒冷な東北地方へ導入する技術の開発に取り組み、抵抗性クロマツ苗木を供給するシステムを構築した。

この供給システムは、寒冷地における抵抗性クロマツ苗木の供給を対象としているが、マツ材線虫病が深刻化している他の地域でも適用できる技術と考えられる。このため、これらの地域に広く普及されることによって、各地で需要に応えられる抵抗性クロマツ苗木の安定供給システムが構築され、クロマツ海岸防災林の再生が全国的に進むことが期待されている。

資料：国立研究開発法人森林総合研究所林木育種センター東北育種場「寒冷地におけるマツノザイセンチュウ抵抗性クロマツ苗木の安定供給（採種園管理者と苗木生産者のためのマニュアル）」

取りまとめられたマニュアル
この4分の1以上に当たる約1.5万戸が木造で建設された $ ^{*17} $ 。

「一般社団法人全国木造建設事業協会」では、東日本大震災における木造応急仮設住宅の供給実績と評価を踏まえて、大規模災害が発生した場合に、木造の応急仮設住宅を速やかに供給する体制を構築するため、各都道府県との災害協定の締結を進めている。同協会では、平成29（2017）年3月までに、24都県 $ ^{*18} $ と災害協定を締結している。

また、災害時の木材供給について、地元の森林組合や木材協会等と協定を結ぶ地方公共団体もみられる。

一方、「災害公営住宅 $ ^{*19} $ 」については、平成28(2016)年9月末時点で、被災3県において約29,700戸の計画戸数が見込まれている。「東日本大震災からの復興の基本方針」では、「津波の危険れた。同協議会に所属する住宅生産者グループは、住宅を再建する被災者に対して、地域ごとに築いているネットワークを活かし、地域の木材等を活用し、良質で被災者が取得可能な価格の住宅を「地域型復興住宅」として提案し、供給している $ ^{*20} $ 。

このほか、非住宅建築物や土木分野の復旧・復興事業でも地域の木材が活用されている $ ^{*21} $ （事例Ⅵ-4）。

## (木質系災害廃棄物の有効活用)

東日本大震災では、地震と津波により、多くの建築物や構造物が破壊され、コンクリートくず、木くず、金属くず等の災害廃棄物(がれき)が大量に発生した。13道県239市町村で約2,000万トン発生した災害廃棄物 $ ^{*22} $ は、平成27(2015)年3月末時点で99%が処理され、福島県の2市町を除く12道県237市町村において処理が完了した。このうち、木

性がない地域では、災害公営住宅等の木造での整備を促進する」とされており、構造が判明している計画戸数約29,300戸のうち、約7,100戸が木造で建設される予定である。平成28(2016)年9月末時点で、約20,300戸の災害公営住宅が完成しており、このうち約5,200戸が木造で建設されている(資料Ⅵ-3、事例Ⅵ-3)。

また、被災者の住宅再建を支援する取組も行われている。平成24(2012)年2月には、被災3県の林業・木材産業関係者、建築設計事務所、大工・工務店等の関係団体により、「地域型復興住宅推進協議会」が設立さ

## 資料Ⅵ-3 災害公営住宅の整備状況

[災害公営住宅整備の全体計画]

計画戸数(戸)	うち構造判明(戸)	うち木造(戸)	木造率(%)
岩手県	5,694	5,694	1,291	22.7
宮城県	15,995	15,654	3,617	23.1
福島県	7,995	7,995	2,176	27.2
合計	29,684	29,343	7,084	24.1

[災害公営住宅の完成状況]

完成戸数(戸)	うち木造(戸)	木造率(%)
岩手県	4,126	668	16.2
宮城県	11,547	2,511	21.7
福島県	4,646	2,053	44.2
合計	20,319	5,232	25.7

資料：復興庁「住まいの復興工程表 (平成28年9月末現在)」（平成28（2016）年11月14日）を基に林野庁木材産業課作成。
# 事例Ⅵ－3 木造の応急仮設住宅の部材を再利用した災害公営住宅が完成

あいづわかまつしじょうほく

平成28(2016)年8月、福島県会津若松市城北地区に、木造の災害公営住宅30戸が完成した。当地区は応急仮設住宅が整備されていた場所であり、完成した30戸のうち20戸は、応急仮設住宅の部材を再利用して建設された。

応急仮設住宅は、当初から災害公営住宅への転用を見通し、板倉構法 $ ^{注} $ で建設された。18棟36戸の応急仮設住宅を一度全了解体した後、木材の約66％を再利用し、仮設住宅2世帯分から木造平屋建て3LDKタイプ1世帯の災害公営住宅等が建設された。

注：スギ材の柱や土台に溝を掘ってスギ材の厚板をはめ込む構法。伝統構法を基本としており、構成部材を骨太にして、補強金物や接着剤による接合を用いず、解体移築再利用を円滑に行うことが可能。

資料：福島県ホームページ「城北団地（会津若松市）の現場進捗状況」

安藤邦廣（2011）森林技術，2011年10月号：2-7.

解体した応急仮設住宅の部材を一時保管

応急仮設住宅の部材を利用して建設された災害公営住宅

## 事例Ⅵ－4 木質耐火部材を活用した庁舎を新築

福島県伊達郡国見町は、庁舎が東日本大震災で被災し使用が不可能となったことから、平成27(2015)年3月に庁舎を新築した。

新庁舎は、地上3階、地下1階、延べ床面積約4,800㎡であり、主要構造部の柱、梁に1時間耐火の国土交通大臣の認定を取得した木質ハイブリッド集成材（鋼材内蔵型）を公共建築としては国内で初めて使用した。これらの木質ハイブリッド集成材を現しとしたほか、壁、床の内装材にも積極的に県産材を使用し、庁舎内は木に包まれた空間となっている。また、外壁にガラスを使用することで、ガラスを通して外部から柱や梁が見えるようにするとともに、外装にも木材を使用することで、建物周辺の広場の樹木や背景の山の風景と庁舎が一体的に見えるような工夫が施されている。

新庁舎の外観

庁舎1階の窓口カウンター
くずの量は、約135万トンであった $ ^{*23} $ 。

木くすについては、平成23(2011)年5月に環境省が策定した「東日本大震災に係る災害廃棄物の処理指針(マスタープラン)」では、木質ボード、ボイラー燃料、発電等に利用することが期待できるとされ、各地の木質ボード工場や木質バイオマス発電施設で利用された。

## (木質バイオマスエネルギー供給体制を整備)

「東日本大震災からの復興の基本方針」では、木質系災害廃棄物を活用したエネルギーによる熱電併給を推進するとともに、将来的には、未利用間伐材等の木質資源によるエネルギー供給に移行するとされるなど、木質バイオマスを含む再生可能エネルギーの導入促進が掲げられた。

平成24(2012)年7月に閣議決定された「福島復興再生基本方針」では、目標の一つとして、再生可能エネルギー産業等の創出による地域経済の再生が位置付けられた。これを受けて、福島県会津若松市では、同月から、未利用間伐材等を主燃料とするバイオマス発電施設が稼働している。

また、「岩手県東日本大震災津波復興計画」や「宮城県震災復興計画」においても、木質バイオマスの活用が復興に向けた取組の一つとして位置付けられている。岩手県宮古市では、平成26(2014)年4月から製材端材及び未利用間伐材等を燃料とする発電施設が稼動しており、また宮城県気仙沼市でも、同3月から主に未利用間伐材を燃料とする発電施設が稼働している $ ^{*24} $ 。

## (復興への森林・林業の貢献)

被災地では、震災復興の中で、人口減少、高齢化、産業の空洞化等といった課題の解決に向けて、平成25(2013)年度から平成27(2015)年度にかけて実施された復興庁の「新しい東北」先導モデル事業」等により先導的な取組が展開されており、林業分野でも、森林資源の活用を通じた復興に向けた取組が行われている $ ^{*25} $ 。また、「「新しい東北」復興ビジネスコンテスト」や「地域復興マッチング「結の場」」 $ ^{*26} $ の開催等を通じ、被災地の産業復興に向けた取組が広がっている $ ^{*27} $ （事例VI-5）。

## 事例Ⅵ－5 地域材を活用した被災地の産業復興への取組

岩手県の久慈地域は森林の約3分の1をアカマツが占めており、関係者が一丸となって地域のアカマツ材の販路や用途の拡大に取り組んでいる。

このような中、住宅用及び産業用木材の製造・販売を行う有限会社マルヒ製材（岩手県久慈市）と、オフィス家具メーカーの栃木式会社イトーキが復興庁主催の「地域復興マッチング「結の場」」で出会い、マルヒ製材のもつ地域材の加工力と、イトーキのもつ商品開発・デザイン力等を活かして、地域のアカマツを使用した製品の開発に着手した。この取組には、林野庁の補助事業「地域材利用拡大緊急対策事業」が活用され、岩手県産の原材料にこだわって自然塗料を製造している株式会社シオン（岩手県紫波郡矢巾町）も参加した。その結果、和風建築の建具を想起させるデザインが特徴の公共施設向けロビー家具シリーズが商品化された。

公共施設向けロビー家具シリーズ
## 政策ごとの予算との対応(個別表)【地震再保険特別会計】

(所管)財務省

(会計)地震再保険特別会計

(单位: 千円)

政策体系	勘定	項	事項	28年度予算額	29年度予算額	比較増△減額
1 地震再保険事業の健全な運営	152,931,253	179,459,338	26,528,085
(1) 地震再保険事業の健全な運営	再保険費	地震再保険金支払に必要な経費	152,929,116	179,457,197	26,528,081
事務取扱費	地震再保険事業に必要な経費	2,137	2,141	4
計	152,931,253	179,459,338	26,528,085

（注）1. 政策評価体系上の個別施策に関連付けられる計数のみを計上している。

2. 28年度予算額は、当初予算額である。
2）寒地の農業環境における温暖化影響に対する適応対策技術の開発

独立行政法人 農業・食品産業技術総合研究機構 北海道農業研究センター

寒地温暖化研究チーム 廣田知良・古賀伸久・永田修・岩田幸良

<研究協力者> 寒地温暖化研究チーム 根本学

大久保晋治郎

日本学術振興会特別研究員(寒地温暖化研究チーム) 柳井洋介

[要旨] 我が国の営農技術として寒冷地で実施されている積雪・土壤凍結管理技術を活用し、農業の環境に与える負荷の低減と農業生産力の維持・向上を両立する新しい温暖化適応対策技術を開発した。地温、水分、物質移動、農業生態系に影響を与える土壤凍結深は、積雪時期や積雪の深さに強く影響を受ける。この関係を利用し、数値モデルによる地温推定に基づいて、積雪深の人為的管理(除雪と再集積)により土壤凍結深を制御する手法を開発した。本手法を北海道・十勝地方・芽室の圃場試験で検証し、数cm以内の範囲で土壤凍結深が制御可能なことを示した。土壤凍結深制御手法は、雪割りと呼ばれるトラクターやブルドーザー等の作業機械を用いる雪の除雪・再集積により効率的に大規模農地で実現できる。十勝地方で普及を始めた野良イモ防除への適用に加えて、この手法は、土壤中の硝酸態窒素の溶脱による地下水汚染の環境負荷を低減する技術にも拡張可能であることを示し、野良イモ防除効果と環境負荷低減を両立させる最適土壤凍結深は0.3m台程度と結論した。また、十勝地方では、21世紀末での温暖化シナリオ条件においても最適土壤凍結深0.30mは実現可能と評価できた。海外では、北米の五大湖周辺、黒海からバルト海周辺のロシア西部や北欧の一部が本手法の適用可能地帯と推定された。地球温暖化ポテンシャルを用いて、土壤凍結深制御が地球温暖化（土壤炭素収支、土壤由来の一酸化二窒素放出量、化石燃料や資材消費に伴う二酸化炭素排出量の総量）に及ぼす影響をライフサイクル評価すると、十勝地方の火山性土壤では、除雪は、土壤由来の一酸化二窒素や除雪作業に伴う燃料消費由来二酸化炭素放出量を増加させるが、温室効果ガス排出量全体に及ぼす影響は小さく、土壤凍結深を0.30mまで発達させても、地球温暖化ポテンシャルを増加させる効果は小さいことがわかった。また、融雪材として木炭を用いることは、畑土壤からの年間温室効果ガス排出量に相当する難分解性炭素を土壌へ投入していることになり、土壤への炭素隔離効果が期待できることがわかった。

[キーワード] 一酸化二化窒素、土壤凍結、土壤水分、積雪、適応・緩和策

### 1. はじめに

大気中温室効果ガス濃度の増大に伴う温暖化等の地球規模の気候変動は農業にも大きな影響を与え
ており、その適応・緩和対策が強く求められている $ ^{1)} $ 。世界の約1/4の農地は冬に雪と凍土に覆われる寒冷地にある。一般的に寒冷地では、温暖化により農地利用可能面積が広がり、農業生産力の増加が期待されている。我が国を代表する農業地帯の北海道は、寒冷地の南限に位置し、温暖化による気候変動の影響が現れやすい地域にあり、実際、大規模農業地帯である北海道・道東地方ではここ20年の間で、北海道開拓以来前例のないほどの土壌凍結深の顕著な減少を経験した $ ^{2)} $ 。当地では土壌凍結深の減少により、土壌凍結で抑制されていた雑草の急増 $ ^{3)} $ 、融雪水の地下浸透の増加 $ ^{4)} $ に伴う農業肥料由来の地下水汚染へのリスクの増大等、農業環境に対する想定外の負の影響が現れだした。また、課題(1)−1)で述べられているように温室効果ガスである一酸化二窒素の融雪期における大量放出が北海道を含めて世界の寒冷地域で生じている。これらの現象は、寒冷地帯においては気候変動に対する適切な対応を取らなければ、農業が環境に与える負荷が増大する懸念があることを示している。したがって、寒冷地の温暖化影響に対する農業の生産性の確保と環境負荷への軽減を両立する持続型の対策技術の開発を行う必要がある。

### 2. 研究目的

本研究は、日本独自に発展し、現在農業現場で取り組まれている積雪管理技術を基盤とし、さらに地球温暖化が寒冷地の農業環境に及ぼす影響の実態解明や寒冷地農業環境の脆弱性評価から得られた知見を応用することで、農業生産現場で適用できる農業生産力の維持向上と環境負荷低減を両立する持続型の適応・緩和策の対策技術を開発することを目的とする。

我が国の積雪地帯では、農業生産性の向上を目的として、冬期において農業現場で広く用いられている独自の積雪管理技術が二つある。一つは、近年になって農業現場で用いられ始めた人為的な積雪管理作業(雪割り、積雪の除雪と再集積)であり、土壌凍結深の調節を目的とする $ ^{4)} $ $ ^{5)} $ 。これは、我が国の代表的な大規模畑作地帯である北海道・十勝地方で近年、急速に広がりはじめている冬期の農業技術であり、私達の研究グループもこの技術開発に関与している。我が国の3割以上のバレイショを生産する北海道・十勝地方では、近年、断熱作用のある積雪深の増加時期が早期化したことにより、土壌凍結深が顕著な減少傾向にある。土壌凍結深の減少に伴い、当地の農業においては収穫後に畑に残った小イモが凍死せず、越冬して翌年に芽を出し雑草化する野良イモの多発が問題化している。輪作体系での大規模畑作農業を展開する当地では、野良イモは後作物の生育阻害要因、各種病害虫発生要因、異品種イモの混入要因になり生産者に深刻な被害を与え、農業生産性の大きな低下要因となる。現在、野良イモの防除は、一般に人手による抜き取りが主で、抜き取り作業は1人あたり数十時間/haの労働時間を要する。1戸平均のバレイショの作付け面積が5haである当地では、合計すると、発生量によっては2～3週間から1ヶ月間の野良イモ防除が必要となる。したがって野良イモの防除は、機械化による大規模農業を展開している当地での新たな労働負担となった。この問題に対して、一部の農家では、冬期間に断熱作用のある雪を地表から除去する除雪(雪割り)等を行い、土壌凍結促進による野良イモの凍死処理を試みはじめている。一方、課題(1)-1)で示したように積雪深を変えることで土壌凍結深が大きく変化し、土壌水分、温室効果ガスである一酸化二窒素の放出量など、土壌中や大気への物質動態も変化することが明らかとなった。そこで本研究では環境負荷の点にも着目し、除雪等の積雪管理を適切に行い、土壌凍結を最適な深さにすることで、雑草防除のみならず、養分保持、温室効果ガス放出の抑制や硝酸態窒素の地下水汚染防止等も実現できる土壌凍結深制御
技術の開発を着想した $ ^{5)} $ 。

もう一つは、積雪地帯で広く用いられている融雪材散布である $ ^{6)7)} $ 。積雪地帯では、農地の消雪が早ければ春の農作業を早く開始できる。このことは作物の生育期間を長く確保することとなり、収量の向上をもたらす。積雪期間が短くなることで、麦や牧草等の越冬作物の雪腐病の被害も軽減される。一般に、積雪深が0.5 m以上の多雪条件では、雪面黒化法による融雪促進が広く実施されている。これは、春先の融雪期に雪面に黒色系の資材を散布して雪面における日射反射率（アルベド）を低下させ、日射吸収量を増やすことで消雪日を早める方法である。この融雪材散布の主目的は融雪促進による作物生育期間拡大による農業生産の向上である。現在、農業現場で用いられている融雪材は融雪促進に対する投資効率の観点から、量産できる安価な資材を原料として求めざるを得ない制約があり、工業残渣を原料として用いたり、安価な加工した原料を用いる場合が多い。この融雪材を高濃度の炭素を含有するバイオ炭の利用を進めることで、土壌炭素蓄積による温暖化緩和に貢献できる可能性がある。

そこで本研究は、我が国の営農技術として寒冷地で実施されている積雪・土壌凍結管理技術を拡張し、温暖化による寒冷地農業の環境負荷低減と農業生産力の維持向上を両立する総合的な適応・緩和策を実現する対策技術を開発することを目的とする。また、LCA（ライフサイクルアセスメント）を実施し、積雪・土壌凍結管理技術の地球温暖化に及ぼす影響を総合的に評価する。

### 3. 研究方法

## （１）土壌凍結深制御試験の検証

積雪は優れた断熱材としての特性があり、積雪の深さがある一定以上の値になると外気温が氷点下を大きく下回っても、土壌凍結の発達は抑制される。北海道・十勝地方の気候条件では積雪深が0.2～0.3 mを上回った時点で土壌凍結が抑制されることが明らかになっており $ ^{2)(8)} $ 、断熱材である雪を除去することによって、土壌凍結を再び深めることができる。そして、土壌凍結深がある目的の深さに達したら雪を再び0.2～0.3 m以上堆積することで土壌凍結の発達を抑制する。このようにして積雪深を適切な深さに管理することによって土壌凍結深を制御することができる。最適な土壌凍結深に制御するためには、地温や凍結深を気象データから計算できるモデルを用い、除雪や堆積の時期や期間を数値的に予測する。ここで用いるモデルは、課題担当者が開発した日平均気温と日平均積雪深を入力データとして、土壌凍結深・地温を簡易にかつ精度良く計算できるものである $ ^{9)} $ 。入力する気象データに、予測する当日までの推定に実観測値を、それ以降については予報値あるいは平年値にある幅をもった値とすることで、ある幅をもった予測値が出力される。凍結深・地温の推定精度の良いモデルを用いることができれば、観測によるモニタリングではなく、モデルによる予測・制御に基づいて対策・作業を実施できることになる。

この土壌凍結深制御数値計算の検証に、本プロジェクトの観測期間の試験結果(2008-10(芽室・札幌課題(1)-1))および2005-06年の冬から2007-8年までの十勝地方・芽室拠点で行った除雪試験のデータを用いた。除雪と積雪の再集積を特に意図して実施した年が2005-06年で、その他の年は除雪による土壌凍結深の促進は実施したものの人為的な積雪の再集積は実施しなかった。この検証試験では、凍結の有無は、地温の値が0℃以下を凍結と判定した。土壌凍結深モデルは、現場への実用性を考慮して融雪期までの最大土壌凍結深の推定を主目的としたモデル構造と
パラメータ設定が簡略化されたものを用いた $ ^{9)} $ $ ^{10)} $ 。モデルに必要な土壌の熱的パラメータは、火山灰土壌における代表的な値を与えた $ ^{10)} $ 。土壌の体積熱容量は非凍結土で2.3 MJ m $ ^{-3} $ K $ ^{-1} $ 凍結土で1.5 MJ m $ ^{-3} $ K $ ^{-1} $ 、土壌の熱伝導率は非凍結土では0.6 W m $ ^{-1} $ K $ ^{-1} $ 凍結土では0.7 W m $ ^{-1} $ K $ ^{-1} $ とした。これらの土壌の熱的パラメータはモデル計算での地温や土壌凍結深の値に敏感であるが、日平均値以上の時間スケールでの推定では、時間単位の日変化の計算と比べると、モデル計算に与える影響は抑えられる $ ^{9)} $ 。除雪をしているときの積雪深は0.05 m以下とした。雪の熱伝導率は十勝地方での自然積雪条件でのモデルの検証で観測値と適合する値である0.17 W m $ ^{-1} $ K $ ^{-1} $ を用いた。積雪の熱伝導率の値は特に積雪深が0.2～0.3 m以内の時はモデル計算値に敏感である。一方、積雪深が0.2～0.3 m以上になると、土壌凍結の発達は抑制されるので、このような条件ではモデルの推定値へ積雪深の違いが及ぼす影響は小さい $ ^{8)} $ 。除雪（雪割り）による土壌凍結深制御を考える場合は、除雪時に積雪深が数cm以内と非常に薄い状態かあるいは雪を集積して0.2～0.3 m以上の両極端の場合が主に想定される。したがって、雪の熱伝導率がモデル計算には大きな影響を与えない条件が多いと見込まれる。

（２）寒冷地における農業生産性と環境負荷低減を両立させる持続型農業へ向けての技術開発

本章における土壌凍結深制御・融雪材の利用に関連する知見および前章の１）の要因解明および脆弱性の評価から得られた知見をもとに、農業現場へ適用策を検討する。検討する項目は、

1）土壌凍結深制御による環境負荷低減効果については、特に土壌凍結深の減少に伴う融雪水の地下浸透量の増加に伴う肥料成分による地下水汚染リスクの軽減と温室効果ガスである一酸化二室素の融雪・融解期における大量放出の軽減を中心に、野良イモ防除との両立の観点も含めて検討した。

2）農業現場では野良イモ防除のための土壌凍結促進処理としてトラクターやブルドーザーで雪をかき分ける雪割り呼ばれる手法が広く実施されはじめている。広く実施されている雪割りの手法を土壌凍結深制御の立場から評価した。

3）土壤凍結深制御は寒冷な気象資源を利用する技術であるので、将来の温暖化が進行した条件における土壤凍結深制御の適用範囲を検討した。さらに、国内では普及が進み始めたので海外においてどの地域に適用可能性があるかを調べた。

## （３）土壌凍結深制御と融雪材散布のLCA評価

土壌凍結深制御（除雪）およびバイオ炭（木炭）を用いた融雪材散布が地球温暖化へ及ぼす影響について、土壌由来の二酸化炭素、土壌由来の一酸化二室素および化石燃料消費に由来する二酸化炭素排出量を対象とする温室効果ガス排出量のLCA評価を行った。土壌由来の二酸化炭素および一酸化二室素排出量については、2008年11月-2009年10月、2009年11月-2010年10月に札幌および芽室の両サイトで得られた対照区CO、除雪区SR、融雪材散布区SMのフラックス観測結果を評価に用いた。化石燃料消費に由来する二酸化炭素排出量は、十勝地域で一般的なバレイショ戸栽培体系における化石燃料消費量から算出した二酸化炭素排出量をCO区の二酸化炭素排出量として、また除雪および融雪材散布における二酸化炭素排出量は、CO区の二酸化炭素排出量に対してそれぞれ除雪、融雪材散布に伴う二酸化炭素排出量を上乗せすることで、SR、SM区の化石燃料消費由来二酸化炭素排出量を算出した。
土壌由来の二酸化炭素排出量は、純生物相生産量（NBP:Net Biome Production）として評価した。この指標は、純生態系生産量（NEP:Net Ecosystem Production）と系外からの炭素投入量との差であるが、本研究では、無作付け条件下での観測であるため、NEPは有機物分解呼吸量と等しく、CO、SR区では系外からの炭素投入がないために、CO、SR区のNBPは、有機物分解呼吸量と等しくなる。SM区では、融雪材（粗粒木炭）からの炭素投入があるため、SM区のNBPは、有機物分解呼吸量と融雪材からの炭素投入量の差となる。

一般的なバレイショ生産体系におけるトラクター作業（整地、施肥、植え付け、培土、防除、収穫など）における化石燃料（軽油）消費量は、栽培技術資料 $ ^{[11]} $ から算出した。SR区における除雪は、ブルドーザーによる2回の作業により、1回あたりの化石燃料（軽油）消費量は10 L ha $ ^{-1} $ とした（ブルドーザー利用での実測値）。SM区におけるスノーモービルによる融雪材散布の化石燃料（ガソリン）消費量は、1.4 L ha $ ^{-1} $ であった $ ^{[11]} $ 。軽油およびガソリンの二酸化炭素排出量は、それぞれ2.59、2.32 kg CO $ _{2} $ L $ ^{-1} $ とした $ ^{[12]} $ 。

農業資材（肥料、農薬、農業機械）消費に伴う二酸化炭素排出量は、十勝地域のバレイショ生産における資材ごとの産業連関表から計算された排出係数および生産コストから求められた値（0.880 Mg CO₂ ha⁻¹ yr⁻¹）を用いた¹³）。SM区では、融雪材として木炭が利用された。バイオ炭の製造工程から排出される二酸化炭素量は、原料の種類、炭化温度、プラントのスケールなどによって異なるが、本研究では、英国の中規模プラント（バイオ炭年産5000 t）での森林系木材（Forestry residue chips）に関する値（44.09 kg CO₂ t⁻¹ char）を用いた¹⁴）。融雪材の散布量は、2 Mg ha⁻¹ yr⁻¹であった。その結果、融雪材の製造工程から排出される二酸化炭素排出量は、0.088 Mg CO₂ ha⁻¹ yr⁻¹であった。

一酸化二窒素の地球温暖化ポテンシャル（温室効果ガスの地球温暖化に対する効果を示す指標で、二酸化炭素の効果に対する相対的な値）は、298を用いた $ ^{15)} $ 。

## 4 ．結果・考察

## （１）土壤凍結深制御手法の検証

2005-06年の試験区の12月～2月の平均気温は-7.9℃であった。除雪は12月19日～1月13日の期間に実施し、この間の平均気温は-9.9℃であった。これは十勝地方・芽室の1971-2000年の平年値と同等とみなせる気候条件であった。この年は11月末に積雪に覆われ始め、12月18日に積雪深が0.40mを超えた。自然積雪状態である対照区の最大土壌凍結深は0.11mであった。この年の試験では除雪区の土壌凍結深を0.40mと設定した。除雪区では土壌凍結深の12月19日に積雪深が0.40mを越えたので除雪により土壌凍結を促進し（除雪期間の平均積雪深は0.02m）、凍結深が0.35mになったのを確認して1月13日に雪を積んだ。その結果、最大土壌凍結深は0.43mとなり、設定の凍結深とはわずかに0.03m異なった程度であり、積雪を適切に管理することで土壌凍結深を制御できることを実証した。さらに、気温と試験区の観測値の積雪深を用いて対照区並びに除雪区の状況をモデルで再現できるかテストした結果、最大凍結深の推定値は0.41mと観測値の0.43mを良く再現した。したがって、気象データが正しく入力されていればモデルにより土壌凍結深制御が実現できることがわかった。また、積雪深については12月19日までは気象データ、その後は、除雪時は観測期間の平均値である0.02m、除雪終了後は対照区の値を用い、気温については平年値、あるいは平年値±1℃で予測した状況を示す(図1)。平年値を入力した場合は、最大土壌凍結深は
0.44 mと予測され、観測値とモデルによる予測値は一致した。平年値+1℃では土壌凍結深が、除雪期間の最大土壌凍結深は0.40 mと予測された。平年値−1℃では最大土壌凍結深は0.46 mと予測された。これらの結果は、±1℃の入力の違いがあってもモデルは最大土壌凍結深を±0.04 mの誤差に加えて、

図1 土壌凍結深制御の検証結果

$ ^{*} $ 12月19日まではモデルに観測値を入力

以降は気温は平年値、および平年値±1℃を入力

積雪深は、除雪期間中は積雪深を0.02 m、それ以外は対照区の積雪深を入力

差で予測できることを示している。

仮に積雪深を冬期間中、すべて除雪して積雪深を0.00 mとしたとき最大土壌凍結深は0.70 mとなった。自然積雪条件では最大土壌凍結深は0.11 mであったので、2005-06年の気象条件では、モデルからの推定では除雪の期間によって最大土壌凍結深を0.11 mから0.70 mの範囲で設定できることになる。

また、図2に2009-10年までおよび札幌の観測値も含めた5シーズンの冬の最大凍結深のモデルによる計算結果と観測値の比較結果を示す。各年の除雪区の年最大土壌凍結深は0.21～0.53 m、対照区では0.02～0.27 mと異なる土壌凍結深、異なる気象条件であったが、モデルは観測値と推定誤差(二乗平均平方根誤差RMSE)0.052 mで一致した。積雪深の違いが土壌凍結深に及ぼす影響について感度解析を行ったところ、積雪深が浅いときほどその影響は大きく、除雪期間中の積雪深の設定が0.00 mの場合と0.05 mの場合で最大土壌凍結深は0.10 m異なる。したがって、除雪による土壌凍結深の違いは除雪した期間のわずかな積雪深の違いにより大きく影響される。ただし、農家あるいは雪割り作業者が除雪作業後に積雪深の確認を比較的容易に行之ので、積雪深の誤差によるモデル推定誤差は解決可能な問題と考えられる。
以上の結果は、積雪にある一定以上の深さ(十勝地方では0.20～0.30 m)があり氷点下の条件では積雪の操作(除雪・再集積)をすることで土壌凍結深を変化させることができることを示している。さらに、数値モデルでもこの現象を再現できることから、与えられた気象条件に応じて、モデルで農地の土壌凍結深を予測しながら農地を管理できることも明らかになった。

## （２）寒冷地における農業生産性と環境負荷低減を両立させる持続型農業へ向けての技術開発

図2 2005-06年～2009-10年の5冬の土壌凍結深制御試験の結果

## 1 ）土壌凍結深の違いが農業生産性と環境負荷に与える影響と最適土壌凍結深の導出

土壌凍結深制御による野良イモ防除は、このプロジェクト期間中に普及がかなり進みつつある。ここではさらに、土壌凍結深の違いが農業生産活動およびその環境負荷に及ぼす影響を検討する。本研究の結果では、積雪が変動すれば土壌凍結の発達が異なるばかりでなく熱・水・物質動態等の農地環境も大きく変化する。例えば、年最大土壌凍結深が0.20 m以下では融雪期には融雪水が土壌へ容易に浸透することで、春先の畑の乾燥が速やかになり春先の農作業の開始を早めることができるが、それ以上の土壌凍結深になると融雪水の土壌浸透は抑制され、凍結深が0.40 m以上になると地表面は湛水状態を長く維持して、過湿状態となる（課題(1)－1）。この湛水・過湿条件が長く続くことは、春先の農作業開始の遅れや作物の生育期間の短縮に伴う収量の低下要因につながる。つまり、春先の農作業開始の時期を早め、生育期間の拡大による農業生産の向上の面では、土壌凍結深の増大は負の効果、逆に土壌凍結深の減少は正の効果となる。

野良イモ発生の観点からは、土壌凍結深の減少は野良イモの発生の増大を招く。野良イモ雑草の増大は後作物の生育を阻害し、病虫害の発生源になることから、この点においては凍結深の減少は農業生産性に対しては負の影響を与える。土壌凍結との関係では、年最大土壌凍結深が0.20 mを下回ると野良イモ発生数は増大し、一般に凍結深が0.30 m以上になると発生数は大きく減少する $ ^{16} $ 。

土壤中の硝酸態窒素の観点からは、本研究課題（2）で明らかにしたように凍結層が0.20～0.30 m以上に発達すると融雪水の土壤浸透が抑制され、土壤中の硝酸態窒素が数割程度残留する。土壤に硝酸態窒素を残留させることにより、春以降の栽培作物へ窒素肥料として有効利用でき、地下水汚染のリスクを低減させる効果となる。この面では凍結深を深くさせることによ
って環境負荷低減へは正の効果となる。

温室効果ガス発生の面では、一般に凍結深が深くなると、融雪水の浸透不良は土壌中に硝酸態窒素を残留させ、さらに通気を阻害する。その結果、土壌中の酸素濃度が低下し、微生物反応(脱室)を誘導して一酸化二窒素の発生量を増大させる可能性が高まる(課題(1)－1)。しかし、後述するように、十勝地方における火山灰土壌においては、温室効果ガス排出量全体に対する一酸化二窒素放出量増加の寄与は小さく、凍結深の増加が温暖化促進に及ぼす影響は軽微である。

年最大土壤凍結深（m）

図3 環境負荷低減と農業生産性を両立する最適土壌凍結深

以上の関係を整理すると、図3にまとめられる。つまり、土壌凍結深が深すぎても浅すぎても農業への影響が生産性と環境の様々な面で現れる。環境負荷をできるだけ軽減、すなわち1）土壌中の硝酸態窒素をなるべく残存させて地下水汚染を軽減することと2）野良イモ防除効果を発揮することを優先して考え、かつ過度の凍結によって春先の農作業開始時期遅らせず、かつ過度の凍結がもたらす温室効果ガスによる大気への環境負荷をできるだけ抑制する、最適な土壌凍結深は0.30 m程度、深くても0.40 m以内にすることが妥当であると考えることができる。これは本プロジェクトで得た重要な結論である。

## 2 ）農業現場における土壌凍結深制御の立場からの雪割りの評価

実際の農地では、雪割りと呼ぶ方法により除雪と堆積を効率的に行っている(図4)。雪割りとは、トラクターやブルドーザー等の作業機械で雪をかきわける作業であり、一般に積雪深が0.20 m以
雪割りを実施した畑

図4 雪割りによる土壌凍結深制御の概念図

a）雪割り作業1回目，b）雪割り1回目終了および2回目の雪割り作業，

## c）雪割り作業2回目終了後

上になり次第行われている。これは、元々は農業現場レベルでは土壌凍結の促進のための除雪のみを意識して行ってきた作業である。雪割りをした後、畑は除雪して土壌が見える部分と、除雪した雪が堆積して山盛りになった部分が列をなす。除雪した列では土壌凍結が進み、雪が山盛りに堆積した箇所では土壌凍結は発達しない。すなわち、畑を全面凍らせるためには少なくとも二度の雪割の作業が必要である。ある期間、除雪した箇所で土壌凍結が目的の深さに達すると、次に堆積された箇所の雪を作業機械でかきわける。すると図4のように堆積した部分が除雪され、元々除雪された箇所は雪が堆積されることになる。すなわち、次に新たに除雪された箇所は土壌凍結が促進され、元々除雪されていた箇所では新たに雪が堆積され土壌凍結の発達は抑制される。つまり、雪割りを行うことは、土壌凍結深制御の立場からは、雪の除雪と堆積を並行して行うことであり、土壌凍結深制御を効率的に実施していると評価できる。作業自体は1回につき1 haあたり30分以内で終了する。したがって、雪割りはこれまで実行困難とされていた大規模土地利用型農業においても容易に実施可能な環境制御技術となることを意味する。除雪による土壌凍結促進を効率的に行うためには、降雪がしばらく続かないことが見込まれる時に実施することが望ましい。この点においては、日本海側の降雪日数の多い多雪地帯では、道東地方と違って晴天日が少なく降雪回数が多いため、実施は容易ではないかもしれない。二度の雪割り作業後、土壌を全面に凍らせた後は、二度目の除雪の箇所を再び雪割り等によって雪を堆積させても良いが、現場では通常、そのまま放置されることも少なくない。なぜなら、ある程度の降雪があればそれ以後に土壌凍結はほとんど発達しないためである。あるいは、除雪のタイミング次第では、二度目の除雪箇所が所定の土壌凍結の目的の深さに達した後に気温が上昇し(融雪期を迎えて)土壌凍結が発達しなくなることもある。

また（１）の土壤凍結深制御の検証により、土壤凍結深は最適な深さに数cm 以内の精度で予測・
制御が可能なこと、（２）の雪割りの手法を用いることで大規模農地でも効率良く容易に土壌凍結深制御が実行できることから、農業生産の維持向上と環境負荷低減を両立する土壌凍結深を0.30 m程度の深さに制御することは、十勝地方あるいは十勝地方と類似の気候条件では農業現場での実用レベルで実行可能である。十勝地方では野良イモ防除を目的としての雪割りはすでに実践されており、より精密な土壌凍結深制御により、最適土壌凍結深0.30 m程度を達成することで環境負荷低減効果との両立を併せて実現している可能性は高い。

## 3 ）温暖化シナリオにおける土壌凍結深制御の適用性と海外の寒冷地への適用性について

気象庁の温暖化予測シナリオ $ ^{17)} $ によると、北海道・十勝地方の冬の気温（1月）は21世紀末には(2081-2100)に気温が約3℃上昇すると評価されている。2005-2006年の冬期の気象条件が、平年値と類似であったので、この気候条件を現在の条件として、温暖化進行条件において最適土壌凍結深に相当する0.30 mを実現できる条件を評価した。積雪の条件は雪割りにより除雪を実施することを前提とするので温暖化シナリオによる降水量などの予測値の違いには影響を大きく受けないとし、積雪条件は2005-06年の同じ状況を仮定した。除雪開始も2005-06年の時と同様な時期に開始して除雪期間中の積雪深は0.02 mとした。表1に結果を示す。現在の気候条件では凍結深が0.30 m

表1 最適土壤凍結深 0.30 mを実現するのに必要な除雪期間（現在と異なる気象条件）$\Delta T_{a}=+3^{\circ}\mathrm{C}$ は北海道・十勝地方における21世紀末の温暖化シナリオに相当

気温変化 ΔTg(℃)	-4	-3	0	+3	+5
冬季(12-2月)の平均気温	-12	-11	-8	-5	-3
温暖化シナリオ	現在	(2081-2100)
凍結深 30 cmに達する除雪期間(日)	0	2	10	13	22

mに達するためには、10日必要であるのに対し、2081-2100年頃を想定した+3℃（12-2月の平均気温が-5℃）の条件では13日の除雪期間で達成でき、21世紀末の気候条件でも土壌凍結深制御の実施は十分実施可能と評価できた。+5℃（12－2月の気温が-3℃）の条件になると除雪期間は22日となる。雪割りは少なくとも2回必要なので合計44日となり、実施不可能ではないが除雪期間が長くなることによる降雪による再除雪の頻度のリスクも増え、困難性は増すかもしれない。逆に12-2月の冬の平均気温が-12℃を下回ると除雪を実施しなくても凍結深は0.30mに達する。このような条件では土壌凍結深制御を実施する必要はない。したがって、土壌凍結深制御の適応に適した気象条件は冬の12-2月の平均気温が-12℃以上-5℃以下の範囲と考えられる。

土壌凍結深制御手法は日本の十勝地方で野良イモ防除の必要性をきっかけに開発されたものであるが、海外でも類似の気候条件において適用可能性は十分に考えられる。気象庁編集による世界気象資料 $ ^{18} $ から、12-1月の平均気温が-12℃以上-5℃以下の範囲で12-1月の降水量が50 mm以上（冬半ばまでに積雪深が0.20 mあると想定される降水量）の条件で海外における適用可能性を探査した。この結果、アメリカとヨーロッパの寒冷気候帯の一部、例えば、北米の五大湖周辺地域、ヨーロッパでは黒海からバルト海をはさむ地域、すなわち、ウクライナ、ベラルーシ、ロシア西部、リトアニア、ラトビア、エストニア、あるいはスカンジナビア半島にある、ノルウェー、スウェーデン、フィンランドでの適用可能性が考えられた(図5)。
（３）土壌凍結深制御と融雪材散布のLCA評価

1）土壤からの二酸化炭素放出量（純生物相生産量）

CO 区および SR 区では、作付け、有機資材投入がないため、NBP は土壤中の有機物分解による二酸化炭素放出量と等しい。芽室よりも、土壤中の pH がやや低く、土壤中の有機物分解量が小さい札幌では、土壤炭素量が大きい（0-0.3 m の土壤炭素量：芽室 92 ± 14 Mg C ha $ ^{-1} $ 、札幌 160 ± 21 Mg C ha $ ^{-1} $ ）という特徴がある。2008-2009 年、

2009-2010年ともに、芽室サイトでは、除雪によって年間二酸化炭素放出量は増加したが、札幌サイトでは、除雪によって年間二酸化

12〜2月の月平均気温(℃)

図5 土壌凍結深制御・雪割り適地の範囲 □で囲んだところは 気温12-2月 -12～-5℃ 降水量 12-1月 50-150 mm

炭素放出量は減少した（表2）。しかし、除雪に対する二酸化炭素放出量の応答について、芽室と札幌の両サイトにおいて、なぜ差異が生じたか理由ははっきりしない。また、年間放出量に対する冬期（11月～4月）の二酸化炭素放出量の寄与率は、8-17％と小さく、除雪が年間二酸化炭素放出量の応答について、芽室と札幌の両サイトにおいて、なぜ差異が生じたか理由ははっきりしない。

表2 年間$\mathrm{CO}_{2}$（二酸化炭素）フラックス、純生物相生産量および年間$\mathrm{N}_{2}\mathrm{O}$（一酸化二窒素）フラックス

処理区	観測サイト	観測年	年間CO2フラックス(11-10月)Mg C/ha/yr	C投入量(融雪材)Mg C/ha/yr	純生物相生産量(NBP)Mg C/ha/yr	年間N2Oフラックス(11-10月)kg N/ha/yr
対照区	芽室	2008-2009	1.84	-1.84	1.13
2009-2010	1.97	-1.97	0.04
札幌	2008-2009	1.73	-1.73	0.07
2009-2010	2.04	-2.04	0.07
除雪区	芽室	2008-2009	2.27	-2.27	2.32
2009-2010	2.71	-2.71	0.28
札幌	2008-2009	1.58	-1.58	0.32
2009-2010	1.87	-1.87	0.60
融雪区	芽室	2008-2009	1.21	1.50	0.29	0.59
2009-2010	1.70	1.50	-0.20	0.05
札幌	2008-2009	1.62	1.50	-0.12	0.60
2009-2010	1.38	1.50	0.12	0.54
平均値(標準偏差)
対照区	1.90 (0.12)	-1.90 (0.14)	0.33 (0.54)
除雪区	2.11 (0.49)	-2.11 (0.49)	0.88 (0.97)
融雪区	1.48 (0.22)	0.02 (0.22)	0.45 (0.26)
放出量に及ぼす影響は大きくないと考えられる。したがって、除雪が年間二酸化炭素放出量に及ぼす影響はないとして LCA 評価を行った。

いずれの観測サイト、観測年においても、SM区の年間二酸化炭素放出量はCO区のそれよりも減少した。融雪材として散布した粗粒木炭が土壤中の有機物分解を抑制したとも考えられるが、原因は判然としない。粗粒木炭から1.50 Mg C ha $ ^{-1} $ yr $ ^{-1} $ の炭素投入 $ ^{19)} $ があったため、SM区のNBPは、-0.20～0.29 Mg C ha $ ^{-1} $ yr $ ^{-1} $ となり、CO区のNBPよりも大幅な増加が認められた。つまり、融雪材として高濃度の炭素を含有するバイオ炭を施用することで、土壤炭素蓄積効果による温暖化緩和に貢献できる。

## 2 ）土壤からの一酸化二窒素放出量

土壌に由来する二酸化炭素の場合と異なり、一酸化二室素の年間放出量に占める冬期（11月から4月）放出量の割合は58-85％と高く、年間放出量に及ぼす積雪・土壌凍結深の変動の影響は大きいと考えられる。札幌、芽室両サイトともに、また2008-2009年、2009-2010年の観測期間ともに、いずれの観測事例においても、年間一酸化二室素放出量は、CO区よりもSR区で高くp=0.089 n=4 ，paired t-test）、除雪による凍結深の増加は一酸化二室素放出量を増加させる（表2）。CO区およびSR区の年間一酸化室素放出量（札幌、芽室両サイトの2年間の平均値）は、それぞれ0.33 kg N ha $ ^{-1} $ yr $ ^{-1} $ （=0.153 Mg CO $ _{2} $ eq. ha $ ^{-1} $ yr $ ^{-1} $ ）、0.88 kg N ha $ ^{-1} $ yr $ ^{-1} $ （=0.412 Mg CO $ _{2} $ eq. ha $ ^{-1} $ yr $ ^{-1} $ ）であり、除雪によって増加する一酸化二室素排出量は、0.259 Mg CO $ _{2} $ eq. ha $ ^{-1} $ yr $ ^{-1} $ と算出された。

一方、融雪材散布が年間一酸化窒素放出量に及ぼす影響は、減少する場合（2008-2009年芽室）、変化しない場合（2009-2010年芽室）、増加する場合（2008-2009年、2009-2010年札幌）があって判然としなかった。ここでは、融雪材散布による年間一酸化二窒素放出量への影響はないと考えた。

## 3 ）化石燃料消费に伴う二酸化炭素排出量

一般的なバレイショ戸栽培体系では、トラクター作業から0.590 Mg CO₂ ha⁻¹ yr⁻¹の二酸化炭素排出があり（図6）、これをCO区での化石燃料消費に伴う二酸化炭素排出量とした。除雪および融雪材散布作業から排出される二酸化炭素量は、それぞれ52、3.3 kg CO₂ ha⁻¹ yr⁻¹であり、SRおよびSM区の化石燃料消費に伴う二酸化炭素排出量は、CO区の排出量に対して、9および0.5％の増加であった。

## 4 ）資材消費に伴う二酸化炭素排出量

CO、SR区では、農業資材として肥料、農薬、農業機械の消費があり、これに伴う二酸化炭素排出量は0.880 Mg CO₂ ha⁻¹ yr⁻¹であった（図6）。一方、SM区では、融雪材の製造工程における二酸化炭素排出量（0.088 Mg CO₂ ha⁻¹ yr⁻¹）が上乗せされるため、SM区の資材消費由来二酸化炭素排出量は0.968 Mg CO₂ ha⁻¹ yr⁻¹となった（CO、SR区に対して10％の増加）。

## 5 ）除雪および融雪材散布の温室効果ガス発生量への影響

自然の積雪状態を再現した場合（CO区）と比較して、除雪では、NBPにおいては差がない一方、土壌からの一酸化二室素排出量の増加および除雪作業に伴う二酸化炭素排出量では増加が認められ
れた。しかし、3種の排出源を統合してCO $ _{2} $ 等価に換算した温室効果ガス排出量の約80％をNBPが占めたことから、土壌からの一酸化二室素排出量と除雪作業に伴う二酸化炭素排出量の増加分が全体の排出量に与える影響は小さいと考えられた（図6）。

木炭を用いた融雪材散布では、一酸化二室素放出量への影響はなく、またスノーモービルを用いた融雪材散布作業や融雪材製造工程に起因する二酸化炭素排出量の増加は極めて小さい。その一方で、NBPは大幅に増加した。NBP増加の影響は大きく、温室効果ガス排出量削減効果は極めて大きかった。

図6 各処理が温室効果ガス排出量（CO $ _{2} $ 等価に換算）に及ぼす影響

Soil CO₂ (NBP): 土壤からのCO₂放出量（純生物相生産量）、Soil N₂O: 土壤からのN₂O放出量、Fuel CO₂: 燃料消費由来CO₂排出量、Material CO₂: 資材（融雪材含む）消費由来CO₂排出量

なお、バイオ炭による融雪材利用の現状であるが、農林水産廃棄物を利用した融雪材の開発例があり $ ^{7} $ 、さらには北海道の自治体には実利用を始める計画もでてきている $ ^{20} $ 。ただし、バイオ炭による融雪材利用の研究事例は非常に少なく、基礎研究から実用に至るまでの今後のより一層の研究蓄積が求められる。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

我が国の営農技術として積雪地帯で実施されている積雪・土壌凍結管理技術を活かすことで、温暖化による寒冷地農業の環境負荷低減と農業生産力の維持向上を両立する総合的な適応・緩和策を実現する対策技術の開発を検討した。この結果、以下のことが明らかとなった。

1）雪割り（農地の除雪と再集積）の作業を数値モデルでの予測により最適な土壌凍結深さにする土壌凍結深制御手法を開発した。本手法は、北海道・十勝地方で普及を始めた野良イモ防除
への適用に加えて、土壤中の硝酸態窒素の溶脱による地下水汚染の環境負荷を低減する技術へと拡張でき、野良イモ防除効果と環境負荷低減の両者を両立させる最適土壤凍結深は0.30 m程度であることを明らかにした。土壤凍結深制御手法は、これまで実施困難とされていた大規模農地での環境制御を実現する。

2）土壌凍結深制御と融雪材散布をLCA手法により評価した。十勝地方の典型的な土壌の火山性土での適用では、雪割りの農作業により燃料消費に伴う二酸化炭素および凍結深増加に伴う一酸化二窒素の負荷は増加するが、全体の排出量に対するこれらの放出量増加寄与は小さく、雪割りのよって最適凍結深である0.30 mに凍結深を発達させたとしても、地球温暖化への影響は小さいと結論づけられた。

3）木炭を用いた融雪材散布は土壌炭素蓄積効果が大きい。すなわち、年間温室効果ガス排出相当量の難分解性炭素を土壌へ投入していることになる。融雪材についてはバイオ炭の利用を進めることで融雪促進による生産性の向上と環境負荷低減を両立できる有効な手法となりうることを明らかにした。

## （２）地球環境政策への貢献

本研究で提示した雪割り・土壌凍結深制御手法は、プロジェクト実施期間中に十勝地方においては農業現場で普及が進みはじめ、さらに国内では一般社会への認知も広がりはじめる段階となった $ ^{21} $ 。冬の農地の雪氷管理は我が国特有の地域農業技術であり雪割り・土壌凍結深制御およびバイオ炭を用いた融雪材散布は我が国発として世界の寒冷地に発信できる気候変動適応・緩和策である。

### 6 \. 引用文献

1) IPCC, 2007. Climate Change 2007: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Fourth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, M.L. Parry, O.F. Canziani, J.P. Palutikof, P.J. van der Linden and C.E. Hanson, Eds., Cambridge University Press, Cambridge, UK, 976 pp.

2) Hirota, T., Iwata, Y., Hayashi, M., Suzuki, S., Hamasaki, T., Sameshima, R., Takayabu, I., 2006. Decreasing soil-frost depth and its relation to climate change in Tokachi, Hokkaido, Japan. Journal of the Meteorological Society of Japan, 84, 821-833.

3）広田知良，2008．北海道・道東地方の土壌凍結深の減少と農業への影響．天気，55，548-551.

4) Iwata, Y., Hayashi, M., Hirota, T., 2008. Comparison of snowmelt infiltration under different soil-freezing conditions influenced by snow cover. Vadose Zone Journal, 7, 79-86.

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7）広田知良，長谷川益男，田中弘康，鈴木伸治，但野利秋，2008．農林水産系廃棄物を利用した融雪材の開発と融雪促進効果の検証．農業気象，64，271-279.