| 研究課題/領域番号 |
21H02305
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分41030:地域環境工学および農村計画学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
濱 武英 京都大学, 農学研究科, 准教授 (30512008)
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| 研究分担者 |
中村 公人 京都大学, 農学研究科, 教授 (30293921)
伊藤 紘晃 熊本大学, くまもと水循環・減災研究教育センター, 助教 (80637182)
川越 保徳 熊本大学, くまもと水循環・減災研究教育センター, 教授 (00291211)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2022年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2021年度: 11,180千円 (直接経費: 8,600千円、間接経費: 2,580千円)
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| キーワード | ヒ素 / リン / 黒ボク土壌 / 灰色低地土壌 / 競合吸着 / 粒子内拡散 / 黒ボク土 / 水田土壌 / 浸透過程 / 非平衡吸着 / かんがい / 水田 / 水稲 / 湛水深 / 土壌微生物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
２０１８年に生じた宮崎県硫黄山噴火による農業用水のヒ素汚染問題は，農地における作物汚染リスク管理の重要性を示唆した。本研究は，稲のヒ素吸収を抑制するために最適な現地観測と水管理（湛水深の調整）のあり方を探ることを目的とした。内容としては，まず栽培試験により，湛水深がヒ素の移動と水田内の空間分布に与える影響を解明し，次に土壌カラム試験により，ヒ素の化学形態変化を左右する土壌微生物の群集構造の発達を評価して，それを再現する数値モデルの開発を行う。最終的に，リアルタイムな現地観測と動態モデルに基づくヒ素吸収抑制に有効な水管理を提案する。
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は，稲のヒ素吸収を抑制するために最適な現地観測と水管理のあり方を探ることである。日本の代表的な土壌である灰色低地土壌および黒ボク土壌を用いてバッチ吸着実験とカラム通水実験を実施した。特に，黒ボク土壌は高い吸着能力をもち，吸着が長期間にわたって生じる。長期間の吸着実験と固体NMR・X線回折の計測結果から，一般的な作物栽培環境である中性ｐH条件においては，ヒ素やリンの長期の吸着現象は主として粒子内拡散によって生じることを示した。また，粒子内拡散現象は土粒子の団粒径に依存するため，団粒径と吸着特性の関係を評価した。実験結果を基に土壌浸透過程におけるヒ素およびリンの動態を再現する数値モデルを開発した。そして，ヒ素（リン）が高濃度である場合には代替センサー（電気伝導度計・ｐH計）による計測と数値モデルによる予測によってヒ素（リン）の動態が把握できることを確認した。同族元素であるリンとヒ素は類似の化学的性質を有する。競合吸着実験を実施し，黒ボク土壌への吸着において，リンとヒ素の選択性がほとんどないことを明らかにした。これは，ヒ素に汚染された農地土壌ではリン施用によってヒ素の移動性・植物利用可能性が高くなることを示唆する。稲のヒ素汚染対策を考えたとき，生育初期においては湛水によって利用性の高い（リンとの交換性の高い）ヒ素の洗脱が有効であり，生育後期においては，粒子内拡散により供給されるヒ素の吸収を抑制するために，節水的な水管理によって水分移動の抑制と土壌の酸化的環境の維持が有効であることが示された。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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