地下浸透に伴う農地土壌中の溶存態リンの動態解明

• 研究課題/領域番号: 18K05885
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分41030:地域環境工学および農村計画学関連
• 研究機関: 京都大学 (2020); 熊本大学 (2018-2019)
• 研究代表者: 濱 武英 京都大学, 農学研究科, 准教授 (30512008)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2019年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: リン / 浸透 / 吸着等温線 / 移流分散方程式 / Hydrusモデル / 地下水 / 水田土壌 / 沿岸低平地 / かんがい / 地下浸透 / 吸着 / 塩水浸入 / 農地土壌

研究成果の概要

本研究は，土壌の浸透過程におけるリン濃度の変化を定量的に評価した。農業地区の現地観測では，地下水中に0.5 mg/Lを超える高濃度のリンが確認され，農業地区の地下水が高いリン負荷を受けていることが示された。実験室では，バッチ試験の結果から求めた吸着等温線によって浸透過程の流出濃度の経時変化が再現できるかどうかを検証した。その結果，約0.3 cm/minという大きな浸透速度においても，平衡吸着を仮定して浸透過程のリン動態をほぼ再現できることがわかった。ただし，浸透過程におけるリン動態を再現するためには，初期吸着量の推定精度が重要であることが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

一般的にリンは農地土壌に強く吸着されるため，農地土壌に吸着された懸濁態のリンの移動抑制が従来の水質保全対策の中心であった。しかし近年，海岸部の地下水湧出水に溶存態のリンが高濃度で検出されることが報告され未解明の水質汚染メカニズムとして，土粒子に吸着されずに地下水流動とともに移動する溶存態リンの実態把握が重要になりつつある。本研究は現地観測によって農業地区の地下水にはリンが高濃度で存在することを示した。また，土壌カラムを用いた通水型のリン吸着実験を通じて，土壌浸透過程におけるリンの動態を明らかにし，その数値モデル化を行った。これらの知見は今後の農地からの排出負荷削減対策に有益なものとなる。

研究成果

• [雑誌論文] Phosphorus runoff loads from a group of paddy fields and a forested watershed in the Sengari Reservoir basin (2021)
  • 著者名/発表者名: 1)Fujihara, M., Takeuchi, J., Unami, K., Hama, T., Oishi, M., Iima, K., Kimengich, B. K., Ueshiro, H., Shimizu, T.
  • 雑誌名: Journal of Rainwater Catchment Systems 巻: 26 ページ: 7-14
  • NAID: 130008158990
  • 査読あり
• [雑誌論文] 硫黄山噴火に伴う長江川ヒ素汚染の実態把握 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小村智香，濱 武英，一ノ瀬裕希，久保田富次郎
  • 雑誌名: 水環境学会誌 巻: 44 ページ: 43-55
  • NAID: 130007996554
  • 査読あり
• [雑誌論文] Adsorption of Phosphorus Infiltrating Andosol in Aso Caldera, Kumamoto (2020)
  • 著者名/発表者名: Yumioka Daisuke、Hama Takehide、Kitamura Koichiro、Hatate Satoshi、Ito Hiroaki、Kawagoshi Yasunori
  • 雑誌名: Journal of Water and Environment Technology 巻: 18 号: 1 ページ: 37-44
  • DOI: 10.2965/jwet.19-068
  • NAID: 130007796220
  • ISSN: 1348-2165
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Evaluation of groundwater recharge by rice and crop rotation fields in Kumamoto, Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Hama Takehide、Fujimi Toshio、Shima Takeo、Ishida Kei、Kawagoshi Yasunori、Ito Hiroaki
  • 雑誌名: Journal of Water and Climate Change 巻: - 号: 4 ページ: 1-8
  • DOI: 10.2166/wcc.2019.045
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 地下水涵養を目的とした夏期湛水事業がもたらす渇水リスク (2018)
  • 著者名/発表者名: 濱 武英
  • 雑誌名: 土地改良の測量と設計 巻: 85 ページ: 14-18
• [雑誌論文] 夏期の水田湛水事業に対応する新たな水利用の現状解明と水管理への一考察 (2018)
  • 著者名/発表者名: 島 武男，濱 武英，久保田富次郎，吉永育生
  • 雑誌名: 農業農村工学会論文集 巻: 307 ページ: 281-290
  • NAID: 130007534909
  • 査読あり
• [雑誌論文] 平成29年7月九州北部豪雨における降水特性の統計的・物理的検討 (2018)
  • 著者名/発表者名: 石田 桂，大本照憲，安達幹治，濱 武英
  • 雑誌名: 土木学会論文集B1（水工学） 巻: 74(4) ページ: 337-342
  • NAID: 130007628241
  • 査読あり
• [雑誌論文] 平成28年熊本地震による地下水水質への影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川越保徳，古閑仁美，末永雄一，濱 武英，伊藤紘晃
  • 雑誌名: 陸水学会誌 巻: 79(3) ページ: 147-159
  • NAID: 130007711467
  • 査読あり
• [学会発表] Arsenic pollution of river by volcanic eruption of Mt. Io. (2019)
  • 著者名/発表者名: 19)Komura, C., Hama, T., Hirayama, T., Ichinose, Y., Ito, H., Kubota, T., Terada, T., Watanabe, T., Kawagoshi, Y.
  • 学会等名: International Conference on Climate Change, Disaster Management and Environmental Sustainability
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of groundwater recharge by rice and crop rotation fields in Kumamoto (2018)
  • 著者名/発表者名: Takehide Hama, Toshio Fujimi, Kenya Imafuji, Hiroaki Ito, Yasunori Kawagoshi, Kei Ishida
  • 学会等名: International Conference on Water Resources 2018
  • 国際学会