Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
## 【3年間の研究成果のまとめ】

本研究のモデルシミュレーションによる評価解析の成果として、表(2)-6に主要箱施用殺虫剤、フィプロニル、イミダクロプリド、クロチアニジン、クロラントラニリプロールの環境動態と残留性の比較を示した。

フィプロニルは、田面水においては光分解における半減期が短く $ ^{17)} $ 、また水溶解度も低く、土壌吸着性が比較的高い。土壌中からの溶出や田面水中の濁度による光分解への影響を考慮に入れても、田面水中の濃度は低く推移するため、移動性は低いと考えられる。一方土壌では、水田土壌中半減期は12-26日であり、長期残留特性は低いと考えられた。

表 (2)-6. 主要箱施用殺虫剤、フィプロニル、クロチアニジン、クロラントラニリプロール、イミダクロプリドの環境動態と残留性の比較

薬剤名	水田動態データ	水田モデル検証	吸着性	移動性	土壤中残留性
フィプロニル	○農工大水田(Jinguji ら2013, Thuyetら2013)2報	○農工大水田(Boulange ら, 2014	高Koc:825Kd=15.0	低水溶解度が低く(4ppm),土壤吸着が高い	低光分解は早い,水田での生化学的分解は比較的早い
クロチアニジン	△水田メソコズム△農工大水田(本林未発表データ)	○農工大水田	中Koc:123Kd=6.2	高水溶解度が高く(340ppm),土壤吸着が中,リーチングの懸念	低水田での生化学的分解は比較的早い,移動性が高い
イミダクロブリド	○農工大水田(本林ら2012, Thuyetら2011a, Phongら2009, 3報)	○農工大水田(Boulange ら, 2014	中Koc:132-310Kd=12.2	高水溶解度が高く(610ppm),土壤吸着が中,リーチングの懸念	低光分解が早い,水田での生化学的解は比較的早い,移動性が高い
クロラントラニリブロール	△水田メソコズム	△水田メソコズム	中-低Kd=3.2Koc:328	中水溶解度が低いが(0.9ppm),土壤吸着は中-低	中水田での生化学的分解は比較的早遅いが移動性が中程度

イミダクロプリドとクロチアニジンは、その物理化学性がよく類似している。イミダクロプリドもクロチアニジンも光分解速度が非常に速い。イミダクロプリドの田面水中半減期は約2日であるが、クロチアニジンの水溶解度はイミダクロプリドと同様に高く、そのため田面水中濃度もイミダクロプリド $ ^{2)} $ と同程度に比較的高い。よって田面水の流出および循環灌溉等で水田集水域内外に移動拡散する可能性はイミダクロプリドとクロチアニジンは同様に高いと考えられる。土壤中半減期は農薬動態パラメータで比較するとイミダクロプリドとクロチアニジンはフィプロニルより長く、フィプロニルの土壌吸着性が比較的高いことから、それらの残留性はフィプロニルより高いと考えられる。
クロラントリニルプロールは、他の2薬剤と比較して水溶解度が低いが、田面水中の濃度は水田メソコズムの場合も、下記の実圧場調査の場合も他の薬剤と同等の濃度レベルであった。水田土壤においては、土壤吸着係数はイミダクロプリドやクロチアニジンと同等もしくは低い報告がされている $ ^{14} $ 。土壤中の分解半減期は、酸化的土壤で597日、畑土壤で204日と報告されており $ ^{14} $ 、水田メソコズム試験データによるモデル入力値の調整の結果でも半減期が228日となっている。このため、水田土壤での長期残留の可能性が3薬剤の中では一番高いと考えられる。しかし土壤浸透などによる土壤からの脱着が顕著の場合は、土壤からの脱着やリーチングにより迅速な消長が期待される。

本研究における水田メソコズムでの実測濃度の予測に関して、薬剤の田面水および土壤中での農薬動態は、土壤分解性、水溶解度、土壌吸着性等の物理化学性を反映し、相対的に比較可能である。降下浸透が生じない水田メソコズムでは、降下浸透による土壤中濃度の消失が少なくなり、モデル予測においてもそのような傾向が示された。

しかし、降雨等の気象条件、灌溉排水、浸透等の水管理条件、さらには農薬処理等の圃場管理条件を考慮すると、農薬動態は非常に複雑になる。物理化学データでは、室内試験のような、水移動等がない状態での農薬動態の推測は可能であるが、環境条件および圃場管理条件が変動する状況では、これらの変動を考慮した農薬動態予測モデルが必要である。本研究で開発されたモデルは、水管理や農薬処理条件を適性条件として制御した実験圃場における農薬動態モニタリングの結果においては、薬剤の水田環境中の動態を高い精度で予測することが可能となった。

一方、実圃場水田では、水管理条件、土壌条件、圃場管理条件、農薬処理の条件など多くの不確実性要因が、農薬の水田環境での動態に影響する。試験圃場の場合も実圃場の場合も、湛水期間では、降下浸透の影響で農薬の消長が早く、非湛水期間では農薬分解が顕著でない場合でも、農薬の長期残留は顕著ではない予測結果になった。このため、実圃場水田で検出された比較的高濃度の残留のメカニズムは、現在のモデルでは解明することができない。土壌吸着の長期化（エイジング）の効果等を考慮すると吸着係数が大きい薬剤等は長期残留の可能性も懸念される。また、本研究で使用されたメソコズム施設や重粘土土壌等の圃場で降下浸透が非常に少ない場合は、土壌吸着した薬剤の消失が抑制され、土壌中の分解速度が遅い場合は、薬剤の長期残留は顕著になると考えられる。これらの仮定の検証には更なる圃場試験での追跡試験と、室内試験やライシメータ試験等による更なる農薬動態研究が必要であり、今後の課題である。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

箱施用殺虫剤の長期残効性の評価に関して、濃水条件での農薬動態予測モデルと非濃水条件での農薬動態予測モデルを結合した濃水-非濃水統合農薬動態モデルを構築した。室内試験、水田メソコズム試験、圃場試験を通して予測モデルの検証および評価を行い、それらの結果から得られた知見により、箱施用殺虫剤の水田環境での通年動態予測、環境影響評価が可能となった。
## （２）環境政策への貢献

＜行政が既に活用した成果＞

該当なし

＜行政が活用することが見込まれる成果＞

今後の環境政策の立案および提言に適用可能な農薬の環境中移行動態の予測モデルの構築と検証を行った。

## 6 ．国際共同研究等の状況

該当なし

### 7. 研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

<論文（査読あり）>

1) Boulange J, Thuyet JD, Jaikaew F and Watanabe H: (2016) Pest Manag Sci; 72: 1178-1186, DOI 10.1002/ps.4096, Simulating the fate and transport of nursery-box-applied pesticide in rice paddy fields.

## くその他誌上発表（査読なし）>

特に記載すべき事項はない。

## （2） 口頭発表（学会等）

1) Boulange J, Thuyet DQ and WATANABE H: 日本農薬学会第39回大会，講演要旨集p.162，京都大学，3月13-15日（2014）

“Validation of a model for predicting the behavior of Nursery-Box-applied pesticides (PCPF-NB) in paddy environment.”

2) Watanabe H, Thuyet DQ, Boulange J, Thuy DQ and Motobayashi T: 13th IUPAC International Congress of Pesticide Chemistry, Aug. 10–14, San Francisco, California USA. (2014) "Monitoring and modeling the environmental fate of nursery-box-applied insecticides and their metabolites in rice paddy." (招待講演、要旨 No. 791)

3) Boulange J, Thuyet D Q, Jaikaew P, Watanabe H, GOKA K, KASAI A and Hayashi TI: 日本農薬学会第 40 回大会、講演要旨集 p.134, 玉川大学、3 月 18–20 日 (2015)
“Year around simulation of fate and transport of nursery-box applied pesticide in rice paddy field.”

4) Watanabe H, Boulange J, Piyanuch J, Malhat F and Saber F: The 1st International Conference on Environment, Livelihood, and Services: Environment for Life. November 2–5, Bangkok, Thailand. The Chaipattana Foundation and The Kasetsart University. The Centara Grand and Bangkok Convention Center at Central World (2015)

“Monitoring and Modeling of Pesticide Fate and Transport in Agricultural Environments.”

(Invited key note speech, Abstract No. A04004) （招待講演/講演要旨）

5) Malhat F, Boulange J, Jaikaew P, Saber A and Watanabe H: The 1st International Conference on Environment, Livelihood, and Services: Environment for Life November 2–5, Bangkok, Thailand, The Chaipattana Foundation and The Kasetsart University. The Centara Grand and Bangkok Convention Center at Central World (2015)

“Neonicotinoids and Fipronil Insecticides Transport and Fate from/in Upland Field under Simulated Rainfall Events.” (Abstract No. A04002) （一般講演/講演要旨）

6) Saber A, Malhat F, Boulane J, Jaikaew F and Watanabe H: The 1st International Conference on Environment, Livelihood, and Services: Environment for Life November 2–5, Bangkok, Thailand. The Chaipattana Foundation and The Kasetsart University. The Centara Grand and Bangkok Convention Center at Central World (2015)

“Degradation of fipronil in andisol soil under different temperature and moisture regimes: laboratory study.” (Abstract No. A04003) （一般講演/講演要旨）

7) Malhat F and Watanabe H. Field-scale runoff of imidacloprid, clothianidin and fipronil from upland field under simulated rainfall events. 日本農薬学会第41回大会、講演要旨集p.118、島根大学、3月17-19日（2016）（講演要旨）

8) Malhat F and Watanabe H. Impact of temperatures and moisture regimes on the degradation of imidacloprid, clothianidin and fipronil residues in andisol soil: Laboratory study. 日本農薬学会第41回大会、講演要旨集p.119、島根大学、3月17-19日（2016）

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。

（４）「国民との科学・技術対話」の実施

特に記載すべき事項はない。

（５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない。
## (6) その他

特に記載すべき事項はない。

### 8 \. 引用文献

1) Asaka S, Kawauchi N, Koyama S, Emura K (1978) Fate of Propaphos (Kayaphos) Applied on Seedling Box. J. Pestic. Sci., 3(3):305-310

2) Thuyet DQ, Watanabe H, Motobayashi T (2011). Effect of formulations and treatment methods of nursery boxes applied with insecticide on the behavior of imidacloprid in rice paddy fields. J. Pestic. Sci., 36(1):9-15

3) Thuyet DQ, Watanabe H, Motobayashi T, Ok J (2013) Behavior of nursery-box-applied fipronil and its sulfone metabolite in rice paddy fields. Agric. Ecosyst. Environ., 179(0):69-77

4) Phong T, Nhung, D, Motobayashi T, Thuyet D, Watanabe H (2009) Fate and Transport of Nursery-Box-Applied Tricyclazole and Imidacloprid in Paddy Fields. Water, Air, Soil Pollut., 202(1-4):3-12

5) Sánchez-Bayo F, Goka K (2006) Ecological effects of the insecticide imidacloprid and a pollutant from antidandruff shampoo in experimental rice fields. Environ. Toxicol. Chem., 25(6):1677-1687

6) Thuyet DQ, Hirozumi W, Takagi K (2012) Behavior of nursery-box-applied imidacloprid in micro paddy lysimeter. J. Pestic. Sci., 37(1):20-27

7) Inao K, Kitamura Y (1999) Pesticide paddy field model (PADDY) for predicting pesticide concentrations in water and soil in paddy fields. Pestic. Sci., 55(1):38-46

8) Watanabe H, Takagi K (2000) A simulation model for predicting pesticide concentrations in paddy water and surface soil II. Model validation and application. Environ. Technol., 21(12):1393-1404

9) Watanabe H, Takagi K (2000) A simulation model for predicting pesticide concentrations in paddy water and surface soil. I. Model development. Environ. Technol. 21(12):1379-1391

10) Watanabe H, Takagi K, Vu SH (2006) Simulation of mefenacet concentrations in paddy fields by an improved PCPF-1 model. Pest Manage. Sci., 62(1):20-29

11) Boulange J, Thuyet DQ, Jaikaewa P, Watanabe H (2016) Simulating the fate and transport of nursery-box-applied pesticide in rice paddy fields. Pest Manag Sci., 72:1178-1186

12) Allen RG, Smith M, Perrier A, Pereira LS (1998) Crop evapotranspiration: guidelines for computing crop water requirements. FAO irrigation and drainage paper 56 Food and Agriculture Organization of the United Nations, Rome

13) Thuyet DQ, Watanabe H, Jaikaew P, Bulange J, Saito H, Ishihara S, Iwafune Ta, Kitamura Y (2014) Pesticide fate and transport in volcanic ash agricultural soil: Monitoring and modeling 13th IUPAC International Congress of Pesticide Chemistry, Aug. 10–14,
San Francisco, California USA, (abstract No. 515)

14) Lewis KA, Green ATJ, Warner D (2015) The Pesticide Properties Data Base (PPDB) developed by the Agriculture & Environment Research Unit (AERU), University of Hertfordshire, 2006–2015

15) Jinguji H, Dang QT, Ueda T, Watanabe H (2012) Effect of imidacloprid and fipronil pesticide application on Sympetrum infuscatum (Libellulidae: Odanata) larvae and adults. Paddy and Water Environment 11:277-284. DOI 10.1007/s10333-012-0317-3

16）本林隆，源河正明，Thai Khanh Phong，渡邊裕純。（2012）イミダクロプリドの製剤および施用方法の違いが水田に生息する水生昆虫に及ぼす影響．日本応用動物昆虫学会誌（応動昆）第56巻第4号：169-172.

17) Thuyet DQ, Watanabe H, Yamazaki K, Takagi K (2011) Photodegradation of Imidacloprid and Fipronil in Rice-Paddy Water. Bull. Environ. Contam. Toxicol. 86:548-553
# （３）フィールド調査による地域レベルの水田生物多様性影響評価

愛媛大学大学院 農学研究科 日鷹一雅

<研究協力者>

愛媛大学農学部 研究員 久松定智

同

研究員 長場義樹

平成25(開始年度)～27年度累計予算額：21,728千円（うち平成27年度：7,028千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

本サブテーマでは、日本全国の純農村地域に長年存立してきた水田地帯において、実際に施用した水稲用苗箱薬剤が水田生物多様性にどのような諸影響を与えうるかについて、生産者が耕作する実水田において野外実験系を組み、苗箱農薬の水田生物多様性への影響評価について明らかにすることを目的とした。平成25年度は箱施用殺虫剤の使用状況について、全国レベルから地域レベルまで資料収集などにより調査を行った。さらに、実水田で可能な実際的な調査手法の検討を行うために、瀬戸内に研究拠点を開設し、水田メソコズムと同様の薬剤処理による水田生物多様性への影響評価の試行を始めた。平成26年度からは、前年度に開発した枠すくい取り法による調査法の修正を行いながら、瀬戸内以外の拠点における実水田の調査を展開し、北日本をのぞく地域で調査拠点を構築した。また群集組成への薬剤影響が顕著に見られないことから、農薬の影響評価の候補種の選定にとりかかり、トンボ類などに着目し、最終年度に向けて、サブテーマ1の結果も交えながら、影響評価の野外実験を進めた。4種類の農薬の3年間の連用実験を実水田で継続したところ、トンボ類の成虫はどの水田でも生息し産卵していたが、ヤゴ類の発生がフィプロニル処理区だけで認められなかった。また産卵時期のアキアカネ、ナツアカネは成虫では多数確認できたが、無処理区を含め野外水田では発生が認められなかった。この農薬影響について、実水田の環境中の農薬分析を含め、他のサブテーマとも協力して解明にあたったが、実水田では水田メソコズムでは発生していない状況が発生していた。野外水田における農薬の影響は、単に連用した薬剤成分の生物群へのインパクトだけではなく、残留か流入かは現在不明であるが、その水田地帯の履歴として使用されてきた薬剤のインパクトも加わり、水田生物多様性に影響を与えているという新しい農薬影響の実態が初めて明らかとなった。今回の農村現地における野外水田の調査結果から、農薬の水田生物多様性への影響評価を行う場合には、必ず事前の農薬利用履歴を個別生産者スケールから農村地域スケールで調べ、使用薬剤の連用にも気を配ることが重要であることが示された。また、指標種としては広域に移動しながら水田に産卵し、水田注水後に発生するトンボ類やコマツモムシ、マツモムシといった半翅目が苗箱農薬指標種の候補としてあげられた。

## [キーワード]

生態リスク評価、浸透性移行殺虫剤、水田生物多様性、水田生態系、リスク管理
### 1. はじめに

水田は、我が国ではもっとも古くから行われてきた農業生態系を形成している $ ^{1} $ 。水田をつくり維持するためには、整備された水利システムとその管理に必要な人的管理が不可欠で、農村社会があって水田生態系や里山が存立できる。このように、純農村に長年存立し継続してきた水田（ここでは「実水田」と呼ぶ）は、本事業の目的の一つである豊かな生物多様性を形成する基盤をつくってきたと考えられている。

一方で水田には、農業生産のための様々な環境操作が作用し、それは水田生物多様性にとっていいことばかりではなく、その一つに農業病害虫を防除するための農薬がある。我が国の水田のうちの99%以上において農薬が使用された水稲栽培が行われており、本研究課題の目的である水田生物多様性への農薬類の影響評価を進展させることは、水田生物多様性を保全する上で避けては通れない道であると言える。しかしながら、農薬の水田生物多様性への影響評価に関する私たちの理解度は大変乏しく、水田生態系を舞台とした農薬と生物多様性の間の関係は分からないことだらけである。また一口に水田といっても、北から南に長い距離がある日本列島の津々浦々で水田栽培が行われ、その栽培技術だけとっても多様性があり $ ^{2)} $ 、水田生物多様性と水稲作の多様性の関係は意外に複雑で、こと農薬についても多様な病害虫に対して多様な種類の農薬成分が使われている。そのため、水田生物多様性への農薬類の影響評価を現地で行う場合にも、どのようなアプローチを取るかが重要となる。

そのような複雑多岐な事象に挑む場合には、とっかかりとなるモノが必要であり、本研究課題における、水田メソコズムというミニチュア水田の実験系から得られた仮説や機作についての知見などを基に、野外の実水田における農薬の生物多様性への実態を解き明かしていくアプローチは有効な近道となる可能性を秘めている（図(3)-1）。そこで、本サブテーマでは、本報告書で前出の水田メソコズムを進めるサブテーマ1、および農薬の動態予測モデルを追求するサブテーマ2と相互連携の上で、総合的評価システムの構築を目論むサブテーマ4ともに、日本の実水田の生物多様性への農薬影響評価の一端について明らかにする一連の野外研究を行った。

サブ3：フィールド調査による地域レベルの水田生物多様性評価

目的: 実際の水田環境において:
(1) 農薬は生物多様性に影響しているのか?
(2) どのような農薬が使われてきていて、実際の圃場中にどのくらい存在・残留しているのか?
を野外実験で明らかにする

水田メソコズム試験 “各農薬に脆弱な種群” フィールド実験調査

図(3)-1 水田メソコムズと実水田の相互フィードバック
## 2 ．研究開発目的

本サブテーマの主な目的は、他のサブテーマからの知見も集約し予測を立てながら、実際の農村フィールドにおける水田生物多様性の影響評価手法の開発を行う。とくにサブテーマ1の水田メソコズムから得られた影響評価の情報については、本テーマでは相互補完的な意味合いの解明を行うことが目的である。

具体的な目標として、（1）水田での苗箱使用殺虫剤の実態把握調査では、とくに今回は広く普及している苗箱農薬に着目し、全国の水田でどのような薬剤成分が使われているかについて、既存の統計資料だけではなく、実際に農村や地域における実態調査を行い、より具体的に農薬使用の多様な実態を明らかにしようとした。このような普及情報なしに、適正な生物多様性への農薬類の影響評価はおぼつかないのは言うまでもないであろう。次に、（2）全国調査体制の構築では、全国の多様性豊かな水田生態系を俯瞰しながら農薬の影響評価について進めるための研究の初期基盤を構築するのが目的である。水田生物多様性の生物地理学的な側面や地域の水稻栽培技術の多様性にも留意しながら、全国規模の影響評価実験を行う試行を行った。また、（3）農村フィールド影響評価法の開発では、本事業の水田生物多様性の影響評価に資する、効率的かつ簡易で沢用性があり、かつ科学的リテラシーを伴う調査手法について試行錯誤しながら吟味し、新たな手法を確立する。さらに、（4）生物群集組成および薬剤濃度の調査では、（1）から（3）までの手法的な土台の上で、水田生物群集の動態と、殺虫剤成分の濃度について実測し、両方の定量的なデータの関係性から、野外水田における農薬の影響評価の実態を明らかことを目的とする。最後に、（5）野外水田における影響評価指標種の選定では、サブテーマ1の水田メソコズムと比較して多様な種群との遭遇が予想される実水田において、農薬のインパクトの影響を評価しやすい種群の候補をリストアップすることを目的とする。

以上、これら一連の研究業務によって、野外の水田生物多様性に対する農薬類の影響評価の総合的手法の中で、全国の野外水田での適正な手法を試行錯誤し示しながら、農薬類と水田生物多様性の関係性の実態の一端について明らかにしたい。

### 3. 研究開発方法

サブテーマ1におけるメソコズムによる統制された実験系で得られる結果についての野外検証の可能性の検討を念頭に置きながら、メソコズムとは違う野外の実際の水田生態系の特徴を意識して、以下の手法を用いて、3年間の研究期間中に全国の調査体制を段階的に構築し調査研究を進めた。

## （１）水田での苗箱使用殺虫剤の実態把握調査

わが国で使用されてきた水田における殺虫剤使用の多様性は、大変多種多様な薬剤成分がブレンドされ田畑に施用されている。栽培者がどの農薬を選ぶのかは、地域的な害虫防除・管理の戦略に乗っ取り行われている。そこで、実際の農薬をどこで、いつ、どのように施用するかについて調査していくアプローチについて検討を重ね各地で資料収集を進めた。地域や生産農家ごとの農薬成分の選択、施用は、最終的には生産者の意思決定によるのはもちろんであるが、多様な薬
剤の選択は地域の農協（以下、J A）の営農指導、またそれらを指導する都道府県の農業試験場、病害虫防除所の防除指針の具体的な内容と、農薬の流通システムを司る全農や販売業など農薬販売の実態の両方の兼ね合いに影響されていると予想されたので、それら多様な情報収集を目的に現地訪問した。特に、研究拠点形成を推進した瀬戸内地域では、地域の使用農薬について過去の履歴も含めて生産農家へのアンケートおよび聞き取り方式によって実態調査を行った。

## （２） 全国調査体制の構築

水田生物群集の生物地理学的な多様性を考慮し、全国の複数のエリアにおいて調査フィールドの設定を進め、調査体制および調査システムの確立のための予備調査を進めた。水田は元来私有地であり、所有者、耕作者の同意はもちろん、日本独自の社会構造であるムラ（集落）の同意形成を得て、研究フィールドを構築する必要がある。また水田生態系の農薬の挙動を追跡する必要もあり、分析のためのサンプル保存のための調査インフラも整備する必要がある。現地での研究フィールドの構築のためには今回の研究組織外の研究協力者についても多く探し当てる必要があり、調査フィールドの拠点である日本列島の東西の2拠点純農村地帯2地域（瀬戸内・関東）と、瀬戸内拠点と北関東拠点での実験をまず初年度に開設することから着手し、その後、生物地理学的および農生態系の多様性と関連した日本全国の水田生物多様性の異質性などに留意し、予備調査と現場合意形成をしながら、全国展開を進めていく事にした。

## （３）農村フィールド影響評価法の開発

各種苗箱薬剤成分を連用処理したメソコズムにおける影響評価と、本野外水田における評価結果の連携を相互補完的にするためには、水田群集の動態の中でも互いに情報交換可能な群集構造や分類群に着目し、定量的な調査を進める必要がある。また調査法は、サイズ、形状が画一的で系統配置されたメソコズムではない複雑な環境要因が重層的に関与する野外水田群を対象にするので、面積あたりの標本数を計数するサンプリング手法を開発の目標とした。さらに、本研究課題で開発した調査法の今後の一般化も考慮し、より簡便で安価な採集サンプリング方法についても加味し、サブテーマ4とも協力して調査計画を更に検討した。3年間で種々の調査手法を試行しながら、農薬の生物多様性への影響評価が可能な総合的手法について検討を重ねた。

## （４）生物群集組成および薬剤濃度の調査

水田における生物群集の動態をモニタリングするだけでは、農薬の影響評価にはならない。実際に調査水田ごとに存在する農薬成分の動態を把握し、それと各種生物群との関係を明らかにしていく必要がある。そこで、純農村地域の現地フィールドの一部で、農薬使用履歴が明らかな水田を確保できた場合に、野外実験系を構築することにした。今後の野外評価手法を明らかにする上で重要な諸情報を得るために、研究チーム全体で相談し、とくにサブチーム1と連動しながら、詳細な影響評価のための調査実験区（フィプロニル・イミダクロプリド・クロラントラニリプロール・クロチアニジン・無処理区）を、実水田に設けた。実際に用いた農薬は、前出の4成分の殺虫成分を主要成分に含む市販品であるが（図(3)-2）、現地の農業生産者の希望もあり、イミダクロプリド以外の殺虫剤については殺虫成分が単剤であり、すべて同じ成分のいもち病の殺菌剤が含まれている。しがって、原体を用いて実験する水田メソコズムとは、殺虫剤成分では同様であつ
ても、殺菌剤を含む点で異なっている。実際の施用にあったては、厳密な薬剤の秤量とコンタミに留意した移植時の水田施用を行った。代掻き、移植、中干し前までを目安に、定期的に田面水と水田土壌を採取し、サブテーマ1のメソコズム水田で行われている手法で薬剤濃度の分析定量を行い、水稲苗移植時の各種農薬施用後および主要な履歴使用殺虫剤の薬剤濃度の举動を実測した。

## (5) 野外水田における影響評価指標種の選定

水田メソコズムから得られた指標候補種を参考にしながらも、多様な種群が出現する実水田における各種生物分類群の密度推移について、対照区と処理区との比較類推を通して、農薬類の影響指標になるような候補種について選定を進めた。

## 野外水田実験における苗箱剤

商品名 成分(殺虫・殺菌剤) 薬 剤 系

ダントツオリゼメート クロチアニジン1.5% ネオニコチノイド系

+70ヘツール 10.0%

Dr. オリゼプリンス フィプロニル 1.0% フェニルピラゾール系

+プロぺナゾール 24.0%

Dr. オリゼフェルテラ クロラントラニリプロール 0.75% アントラリニックジアミド系

+70° 24.0%

フルサポート イミダクロプリド 2% ネオニコチノイド系

+スピノサド・チフルザミド・トリシクラゾール

図(3)-2 実験に供試した殺虫・殺菌剤の成分構成

## 4 ．結果及び考察

## (1) 水田での苗箱使用殺虫剤の実態把握調査

## 【平成25年度業務】

各地域や集落における水田で使用される農薬類については、まず端的に表すデータ資料としては、J Aを通じて地域に配布される稲作暦がある。また、日本植物防疫協会が毎年発刊する農薬要覧によれば、これまでと同様に、フィプロニル・クロチアニジン・クロラントラニリプロール・イミダクロプリドの4殺虫剤が基幹防除薬剤として全国で広く使用されていたのかのおよその見当はつく（図(3)-3左図）。
## 【平成26年度業務】

全国的に調査した愛媛、広島、石川、三重、鹿児島、大分、鹿児島、茨城、岩手、北海道空知地方では、4成分のいずれかが主力薬剤の含有成分として使用されていたが、とくにクロラントラニリプロールを含有した苗箱剤使用は研究拠点である愛媛県や茨城県を除き、各地域における普及が目立つ傾向にあり（図(3)-3右図）、それ以外の新規薬剤の使用は認められなかった。

研究拠点形成を推進した瀬戸内拠点では地域の使用農薬について過去も含めて実態調査を生産農家へのアンケートおよび聞き取り方式によって行った。20年間の苗箱剤の主力成分はイミダクロプリド⇌フィプロニル→イミダクロプリドという使用変遷であったことは明らかであり、現状の水稻防除体系では、基幹病害虫防除農薬としてイミダクロプリドを含む殺虫・殺菌剤が苗箱施用されていくことがわかった。さらに詳しい調査から、平成16年当時からイミダクロプリドが苗箱薬剤として継続して地域的に使用され、それ以前はフィプロニルであることが新たに判明するとともに、フィプロニルを防除農薬に選択するケースはないではないが減少傾向にあった。実際に全国の傾向である図(3)-3右図でも、フィプロニルは減少傾向にあるのが続き、本研究課題を開始した2013年度は45t/年、2014年度で38t/年と2010年のピーク使用時の四分の三程度の出荷量に減少してきている。一方、広く普及していたイミダクロプリドは2013年度65t/年、2014年度は63t/年とこの5年間で大きな変動はなく、現在普及して継続使用の傾向が読み取れる。これらこの10年来の使用成分（1%粒剤）2剤に比べると、新規苗箱薬剤のクロラントラニリプロールの出荷量（ピメトロジンとの混合剤）は、2011年の44.5t/年から2012年115.7t/年、2013年度129.4t/年、2014年度は199t/年には大幅に出荷量を増しており、全国の一部の地域しか見ていないのにもかかわらず、本実態調査の傾向を裏付ける状況にある。また、クロチアニジンは、68.1t/年から2013年41.4t/年、2014年71.2t/年と変動傾向にあり、実際に今回全国調査した農村では、2013年以降で水稻用苗箱剤として使用されてはいなかった。

## 【平成27年度業務】

前出の日本植物防疫協会の2015年度の農薬要覧は未発刊のため、水稲用育苗剤の使用量の全国的なトレンドは不明であるが、各地域、前年度と同様の傾向であった。もう一つの東日本の拠点であるつくば市周辺など関東一円では、カーバメート系の薬剤とともにクロチアニジンも一部の生産農家に普及していた。以上のような調査から、全国各地域における水稲苗箱農薬の主要殺虫成分の使用状況を整理して、図(3)-4に示した。全国津々浦々の調査ではないため、北は北海道から南は鹿児島県までの苗箱使用薬剤の概略を示したにすぎないが、今回本事業の計画当初に選択した農薬類4種（フィプロニル・クロラントラニリプロール・クロチアニジン、イミダクロプリド）のうち、クロチアニジンを除く薬剤は、ここ3年間の出荷量の変化（図3-(3)右図）からも読みとれるように、全国で広く水稲苗箱薬剤の主要殺虫成分として普及していたと考えてよい。ただし、地域の水田生物多様性への農薬類の影響評価を実施することを念頭に考えると、個別の地域や生産農家がどの薬剤を使用し、また使用してきたかについての細かな情報収集が肝要である。そういう意味では、生物多様性と同様に、農多様性（agrodiversity）の一つとして³)、農薬使用についても逐一生物相や生物群集と同様に、詳細な景観レベルの記述調査などといった、より実態に即した調査研究を進めていく必要性があると考えられた。このことは、後に述べる今回得られた水田圃場の農薬成分の実測データからも強く言えるものである。
日本植物防疫協会「農薬要覧」より

図(3)-3 供試苗箱剤4種の殺虫剤とその他主力薬剤の20年間の出荷量変化（左）と事業期間の増減（右）

図(3)-4 調査拠点地域一帯の苗箱薬剤の主要殺虫成分（薬剤名は略記）

## (2) 全国調査体制の構築

3年間の研究期間の中で、瀬戸内・関東の拠点は最終年度まで継続・発展させるとともに、2年目には北陸、南九州、最終年度は新たに北海道、東北の水田実験系を開設し、北海道から南九州までの全国野外実験調査体制を徐々に進展させることができた（図(3)-5）。
現時点では瀬戸内拠点で特に詳細な生物調査が進行中

図(3)-5 全国調査の展開過程

## 【平成25年度業務】

まず瀬戸内拠点において、現地の農薬実験と調査に理解のある生産農家を訪ね、異なる地域で主要な水稻作地域の3地域で調査を進めることにした。今回の新たな調査で得られた種類と分類群数（後者は種同定まで落とせていないサンプル）は、東温市（11水田）で、60種33分類群であり、そのうち枠掬いとり法で半数以上の33種23分類群が採集された。今回予備的に調査候補地とした松前、西予の水田では枠掬い取りのデータはなく、見取り調査だけであるが、15種と24種が新たに加わるので、初年度の段階では愛媛県3地点の水田で同定した種だけで100種近い生物が確認され豊か生物多様性の一端が見られた（図(3)-6）。ベン図の交わった数値は、共通種数を示すが、以外と少なく5～6種であった。さらに分類同定と調査エフォートを同程度にすることによって、採集種数の精度を向上させる必要性はあるが、水生動物主体でも水田生物多様性の地域レベルの種多様性の豊かさの一端を垣間見ることができた。

図(3)-6 瀬戸内拠点3地域における採集分類群数
## 【平成26年度業務】

初年度の瀬戸内拠点に加えて、さらに、生物地理学的な違いが多々あると予想されている茨城県つくば市の関東拠点、北陸の能登半島を加えて採集種数について更に検討を加えた（図(3)-7）。水田生物群集の構成種数はそれぞれ18種18分類群、17種20分類群が採集されており、共通種数は少ないため、拠点フィールドを全国に展開する本計画の意義は大いにあると考えられた。

## 【平成27年度業務】

昨年度得られたサンプルのソーティングを進め、コードラード法により採集できた生物サンプル総数だけで、東温市5回の採集で1,494個体、つくば5水田1回の採集では233個体、鹿児島の5水田1回の採集で127個体に上った。また、今回の総数からはカウントに時間のかかるユスリカ及びプランクトン類（カイミジンコ・ケンミジンコ・ミジンコ）を除いている。コードラート法により採集された生物サンプル総数の構成分類群ごとの内訳について、東温市を例に示すと、昆虫綱が52.3％と約半数を占め、続いて貝類（腹足綱）が29.5％、ホウネンエビなど鰓脚綱が8.09％で、あとは多様な分類群が少ない割合で続いた。また、今回コードラート法・夜間見取りにより確認された種数と分類群数は、東温市（13水田）で、38種13分類群であり、そのうちコードラート法で半数以上の30種13分類群が採集された。さらに、種構成において生物地理学的な違いが多々あると予想されている茨城県つくば市、鹿児島を加えると、水田生物群集の構成種数はそれぞれ20種14分類群、19種10分類群確認された。

拠点ごとに構成種は大きく異なり、例えば関東拠点周辺ではツブゲンゴロウ、南九州拠点周辺部では西南暖地の分布種であるウスイロシマゲンゴロウ、コガタノゲンゴロウなどが生息しており、多様性に対する影響を調査するという意味において拠点フィールドを全国に展開する本計画の意義は大いにあると考えられた。トンボ類においても、熱帯地方から毎年ウンカ類のように飛来し、水田で増殖するウスバキトンボは、西南地域ではトンボ類の優占種となっており、東北、北海道では既知のように本種は希少種であり、調査中見かけることはなかった。

本研究のように現地の生産圃場を野外実験として使用させていただく場合には、実際、地域のニーズとして、防除対象病害虫の多様性、農薬生態リスクへの意識、基礎研究に対する理解といった三点がうまく揃うかどうかによって、野外実験調査の体制づくりの成否は決まる。農薬類の水田生物多様性の影響評価を現地の水田で行う場合には、通常の防除試験とは基本的に異質な合意形成を現場の地域社会に形成しなければならない。とくに長い年月の影響評価研究を目的にする場合は大変な困難を乗り越えなければならないであろう。今回、本研究事業に対する多くの賛同者と協力者のおかげで、少なくとも5年程度の中・長期的な野外影響評価実験を全国規模で行う準備はできたと考えらえる。
図(3)-7 3つの拠点における採集種数

## (3) 農村フィールド影響評価法の開発

初年度は、まずオーソドックスなコドラート法に準じ、枠すくい取り法を新規開発した。さらに次年度からは、野外観察に基づいて、新たに夜間に簡便な道具類で平方の面積枠を設定する見取り調査法を試行し、最終年度は様々な手法を相互補完手的に併用する総合的な野外調査サンプリング手法を採用することにした（図(3)-8）。その理由は、以下に内容の詳細を述べる初年度に考案した諸手法では、サンプリング上・作業上（特に野外での利便性）において効率性に限界があったためである。

## 【平成25年度業務】

初年度は、まず枠すくい取り法について詳細な試行錯誤を行った。面積当たりのサンプリング法として、簡易なプラスチックの枠（180.0 x 58.5 mm）と掬い取り網（440.0 x 170.0 mm、網目1 mm以下）（図(3)-8）を用い、底生生物、水棲生物の採取を行った。本手法では、長方形型の枠を水田に土壌にはめこみ、丁度枠の短径とほぼ同じ幅の市販の掬い取り網（1mメッシュ）で追い込む様に一網打尽にするように水生動物を採集でき、微小な種群やユスリカや多様な分類群の幼虫類も採集・密度を推定する利点がある。本手法の利点は、面積当たりの種の密度を比較的精密に推定できるところにある。このような精密さの利点の一方で、本手法は、1サンプルの採取個体数のバラツキや種ごとの採集頻度は決して高くはない欠点があり、それは採集の効率上、枠の面積を大きくとれないためである。本手法の面積的に狭いコドラートでは広い実際の水田のごく一部の面積しか調査できないため、見逃す種群が増える可能性が高いと予想される。ある種の採集個体数が0の場合が多い、または個体数の数値の離散性が強いなどの場合には、定量的かつ推定精度の高い統計解析を行うことが困難となるため、よりカウント効率の優れた調査手法が望まれることが予想された。

またサンプリングの時系列で解析した場合、水田で中干しが入るような愛媛県での栽培型では、
図(3)-8 野外水田の影響評価手法の開発と全国展開

中干し後も間断灌溉で水田は湛水状態になることもあるが、ほとんどのサンプルと多様な分類群は中干し前の時・空間的に安定した水田状態の時にその殆どが採集されていた。このことから、今回調査法に提案した枠内掬いとり法は、中干しが行われる時期に適宜な回数行う必要があると考えられた。しかし、種群によっては、フェノロジーを考慮すると水田での発生が8月以降に密度ピークを迎える種があるため、中干し前の調査だけでは農薬影響の判断ができないと考えられた場合には、中干し後でも湛水状態を見計らって調査する判断も妥当であると考えられた。

## 【平成26年度業務】

生物サンプルの構成分類群ごとの内訳について精査したところ、以下のようになった。瀬戸内拠点で例に示すと、昆虫綱が44.7％を占め、動物プランクトンであるカイアシ類が、全体の29.1％と22.2％を占め、続いて腹足綱22.1％を占め、あとは多様な分類群が少ない割合で続いた。昆虫綱は比較的系統分類学が進んでいる分野でもあり、種同定は進む傾向にあるが、属や科までの同定でとどまっているものが含まれる。次に多いカイアシ類については、種同定は作業が煩雑、困難であり、系統分類学が発展途上であり、種同定作業は現状では困難を極めるが、とりあえずは採集した生物サンプルは採集場所、日時が分かるように記載ラベルを付与し、適宜エタノールなどの浸漬標本として保存し、必要上に応じて種同定に供試できるようにした。後に述べるトンボ類の幼虫の餌として重要であるプランクトン類はあくまでの種としてではなく、複数の種が混ざった分類群として取り扱うことにした。

以上より、枠すくい取り法による労力を全国に配分した場合に、全国で同時進行する野外水田栽培に応じて、一斉調査を行うことには限界が見えた。そこで、新たな簡便効率的な採集・密度
推定手法を導入する必要があり、夜間見取り法とプランクトン調査については専用の採取器（図(3)-8）を用いてプランクトンのみを別途採取する調査を平成26年度は新規採用した。

また、H26年度から夜間見取り法を新たに採用した。その理由は、今回本研究において影響評価の対象とした水中の生物種群の場合に、昼間は様々な物陰に身を隠し、泥中に隠蔽する種や個体が多く、これを直接見取りするのは困難であるためである。とくに水生甲虫やヤゴ類等は、夜行性の種が含まれ、夜間では直接見取りによる視認、採集、計数が容易に可能であった。夜間見取りについては、水面や水中に生息していて、アメンボなど動きが早いものや、ガムシのように密度が極端に低くてコドラートでは捕獲されにくいものを記録するために開発したが、今回は大型種については個体標識を行い、重複カウントを避ける工夫も加えた。この手法では、生物の動きが活発になる夜間（天候などの諸所の野外条件などにより、20～26時の間）に調査を行い、イネ株間の距離を基に1×1mの区画を設定し、コドラート内の生物種群を逐一記録した。コドラート法と夜間見取りは、すくい取り法と平行して同時期の調査を行うことによって、サンプリング効率の相互補完ができ、より多くの種群の密度推定のモニタリングが可能になると考えられた。プランクトン調査については専用の採取器を用いることで、枠すくい取り法で得られた煩雑な有機物残渣から微小な動物プランクトンをソーティングする労力を省く意図して、まずは瀬戸内拠点の各水田で試験運用した。

## 【平成27年度業務】

初年度から継続してきた枠すくいとり法は、基本調査手法として最終年度も継続できる範囲で実施した。本手法は採集したものに異物が多く混入し、ソーティングや種同定の作業上、多大な時間と労力を本年度も要した。そこで、効率的なサンプリングと影響評価を行うために、すくいとりで目立つ種群は、そのままエタノール溶液に固定しながら計数するようにし、全国で調査する場合の手法の利便性についても最終年度に当たっては新たな修正を加えることにした。以上、夜間見取りと枠すくい取りの二つの対照的な利点・欠点から、1サンプルの面積が平方と広く、作業効率の良い見取り法による調査も同時に併用すると、相互補完的にサンプリングの効率が上昇すると考え、最終年度としての調査手法の最終到達点とした（図(3)-8）。

プランクトン調査については専用の採取器（図(3)-8）を用いてプランクトンのみを別途採取する調査を昨年度から行ってきたが、本年度の全国調査においては地域特有のサンプリング上の問題点が生じることが新たに明らかとなった。例えば、水田の土質や藻類の繁茂状態によっては本装置では頻繁に濾過作業ができないことが、瀬戸内拠点の一部や東日本以北で起こり、全国規模での適用は困難であった。本手法は、海域や湖沼などの湛水域で行われるサンプリング手法を水田に応用したものであるが、ろ過の性能上どこでも使用できるサンプリング手法ではなく、瀬戸内拠点では枠採集法と併用しながら調査を継続した。平成27年度は、全国で多様なサンプリング手法による調査を進めたが、実際に採集できたサンプル数はコドラート法だけでも、莫大な数にのぼった。
## (4) 生物群集組成および薬剤濃度の調査

サブチーム1のメソコズム実験系では、今回の施用殺虫剤の連用3年間の中で、トンボ類の幼虫ヤゴ類に多大な負のインパクトが作用することが明らかになった。すでに前の結果で指摘されたように、水田メソコズムにおけるトンボ類の種は、実際の水田の種類とは必ずしも一致しないため、野外における三年連用の影響評価を行う意義は大きい。そこで、メソコズム実験系と同様、水田生物群集と薬剤濃度の動態の関係を三年間にわたり追跡することができたので報告する。

平成25年度より、とくに瀬戸内拠点のうちの愛媛県の主要な水田地帯で調査を進めたが、ある3箇所のうちの1地域2集落において、図(3)-9に示したような野外実験系を一筆ごとの農薬の種類を変えることで設営することに成功し、そのまま3年間にわたりサブチーム1の水田メソコズムと同様の実験系による影響評価を実施することができた。そこでは、すべての調査手法を総動員した綿密な生物群集の調査を継続して行ってきたが、薬剤成分の動態についても、施用した殺虫成分と履歴や周辺の慣行農薬を調べた上で分析成分を特定化した計測を進める機会を得たので報告する。

拠点フィールドでの野外実験区の設営

拠点フィールドの野外実験区設定状況の一例

隣接圃場に異なる苗箱剤を処理

図(3)-9 純農村地帯の中の野外水田実験系

開始2年目の平成26年度までは、両地域とも対照区と他の薬剤処理区間で、生物群集組成や特定種群の密度動態にとりわけ明瞭な差異は認められなかった。しかしながら、各種薬剤を3年連用した平成27年度では、2つの地域ともフィプロニル区ではトンボ類のヤゴ類の密度は調査上皆無となり、水田メソコズムと同様のフィプロニル連用処理によると思われるトンボ類への負のインパクトが認められた。野外実験を行った2地域におけるトンボ類の種組成は、水田メソコズムと同じなのはシオカラトンボのみであり、2地域の現地水田ではウスバキトンボ、ナツアカネ、アキアカネ、マコタテアカネ、アオモンイトトンボ、カトリヤンマ、ギンヤンマの発生が3年間を
通して確認されているが、3年目のフィプロニル連用水田ではヤゴ類の生息が枠すくい取り、ならびに夜間見取り法の両方に手法においても確認できなかった。フィプロニルおよび他の薬剤のインパクトについて、他の種群についても対照区との密度差異の検討を行ったが、ミジンコ類などヤゴ類の餌となる種群の密度に薬剤の負のインパクトは認められなかった。さらに加えて、それぞれの処理区について、田面水中と土壌中の薬剤成分濃度について調べた（図(3)-10）。

どの水田成虫でもの産卵

アキアカネ

シオカラトンボ

マユタテアカネ

ナツアカネ

ミヤマアカネ

アカネ未確認

ウスバキトンボ

イトンボ

カトリヤンマ

オニヤンマ

図5 野外水田におけるアカネ属の孵化時における薬剤成分濃度とヤゴ類と餌生物群集、およびトンボ類成虫の生息・産卵状況（H27年度）

図(3)-10 野外水田におけるアカネ属の孵化時における薬剤成分濃度とヤゴ類と餌生物群集、およびトンボ類成虫の生息・産卵状況（H27年度）

さらに、念のために2地域の慣行苗箱農薬の主殺虫成分として10年間は連用されているイミダクリプリドについても、薬剤処理前の注水代掻き時の土壌や田面水実測濃度を調べたところ、どの水田でもイミダクロプリドの濃度が処理水田と同等のオーダーで検出された（図(3)-11）。
各薬剤処理実験田の農薬施用前の代掻き時の田面水を分析

図(3)-11 代掻き時の水田における薬剤濃度（薬剤名は略記）

以上から、野外水田における農薬の影響は、単に連用した薬剤成分の生物群へのインパクトだけではなく、残留か流入かは現在不明であるが、その水田地帯の履歴として使用されてきた薬剤のインパクトも加わり、水田生物多様性に影響を与えているという農薬影響の実態が初めて明らかとなった。水田メソコズムの実験結果は、単一の薬剤成分の影響を評価しているが、農村の現地で同様の薬剤の影響評価実験を行う場合には、複合的な薬剤成分の影響を考慮しないと、たとえ無処理区を3年間継続した今回のような場合でも難しい。この新たな現地の実水田における複合的な農薬汚染の実態やそのメカニズムの解明は、今後の多方面からの研究がさらに必要であり、今後も水田メソコズムや農薬の環境動態に関する諸研究と合わせた研究体制がさらに必要になると考えられる。

## （５）野外水田における影響評価指標種の選定

影響評価の方法には大別して二つあり、群集動態を組成として追跡する方法と、群集を構成する個別の種群8個体群や分類群ユニットに着目し、個体群と環境の関連性や生物間の相互作用に着目してモニタリングする方法がある。前者について、当初は検討を行ったが、無処理の対照区に比べて薬剤区が群集組成に影響を与えているようには認められなかった。生物相全体では処理区間で明確な差は認められにくく、サンプリングとソーティングならびに分類同定の多大な労力投入も考慮すると、群集組成を影響評価手法に採用するには、とくに煩雑さが伴う野外水田評価には不向きであると判断された。そのため、サブテーマ1、4の結果をも踏まえながら、指標種候補を絞り込む調査・解析方法にシフトすることにした。その効果は、すでに上記のトンボ類へのフィプロニルの影響評価で成果を見せている。

前出の代掻き時のイミダクロプリドに示された薬剤成分の高い濃度（図(3)-11）と、その後に続く施用農薬各成分の濃度の高まりを考えた場合に、田面水や土壌表層に生息する生物類は高濃