2016 Fiscal Year Annual Research Report
重金属汚染農地における有機物を利用した安全な作物生産管理に関する研究
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15H04568
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
堀野 治彦 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (30212202)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中村 公人 京都大学, 農学研究科, 准教授 (30293921)
櫻井 伸治 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 助教 (30531032)
中桐 貴生 大阪府立大学, 生命環境科学研究科, 准教授 (80301430)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 土壌汚染 / 重金属 / スペシエーション / 有機物 / 移行性 / 土壌吸着 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
作物可食部への重金属移行を抑制する土壌・水管理の構築を目的に，各種汚染条件下においてバッチ試験および栽培試験を継続した．砂丘砂に加え新たに水田土も供試土壌とし，重金属はCd，Pb，Cuの3種類に絞り込んでこれらを単一または複数混合添加した後の形態変化を追跡した．その結果を整理すると以下のようである．
１．異なる汚染条件下における重金属のスペシエーション：植物体への移行性が大きい各種可給態を分画し定量評価を行った．砂丘砂では，いずれの重金属種においても，添加量の約65～75%が可給態であったが，その構成割合は重金属種ごとに異なった．水田土では，可給態割合自体が重金属種間で異なり，Cdで約60%，CuとPbで20～40%であった．すなわち，水田土の可給態量は比較的低く重金属の移行が抑制されることが示唆された．2～3種の重金属共存下では，砂丘砂においてCdの水溶態増加が確認され，他の重金属との競合下で移行性が増加すると考えられた．一方，水田土では目立ったスペシエーションの変化は見られなかった．
２．有機物添加による重金属の移行特性変化：上記実験と同様に調整した土壌に牛糞堆肥を投与し，可給態量の変化を測定した．その結果，可給態量の減少率は両土壌ともにCu>Pb>Cdとなり，特にCuの減少が顕著であった．これは，有機物への重金属吸着および有機物投与による土壌環境の変化（主にpH上昇）によるものと推察された．砂丘砂では，有機物としてメタン発酵消化液を用いた実験も一部行ったが，可給態量の大きな減少は見られず，牛糞のような効果は期待できない．
３．供試作物体への重金属の移行特性評価：さらにこれまでと同様に処理した土壌においてコマツナの栽培試験も開始した．一部の条件では，すでに収穫を終えており，コマツナが吸収した重金属濃度は部位別（根，茎，葉もしくは可食部，非可食部）に定量する準備を整えた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度から引き続き行っている砂丘砂を用いた実験に加えて，粒度・土性や特にCECに代表される表面活性の異なる水田土を用いた実験も開始している．重金属種を3種（Cd，Pb，Cu）に絞ることによって，実験の進捗が担保され，着々とデータの蓄積が進められている状況にある．
コマツナの栽培試験では，いくつかの条件において予想外の生育不良が生じ若干予定の試験回数に不測を生じてはいるが，結果的に重篤な問題はなく概ね順調に進められており，進捗状況に関して大きな支障はない．
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| Strategy for Future Research Activity |
一時的にせよ重金属汚染農地において作物生産を行うには，汚染土壌中における重金属のスペシエーションを的確に把握し，植物体への移行量との関係性を明確にしなければならない．そこで今年度も引き続き有機物投与や所定の土壌・水環境下における重金属の可給性を調べ，汚染に強い栽培管理モデルの検討に必要なデータの蓄積を図る．具体的に検討すべき実験内容は以下の通りである．
１．異なる汚染条件下での重金属のスペシエーション評価：基本的にはこれまでの実験を初期条件を変更しながら継続し，データの蓄積を図る．まずは重金属濃度を50mg/kgDWに減じた実験を導入する．評価方法も同様で，可給態を中心に土壌中の重金属を化学形態別に定量し，移行性の観点から，可給態に占める各形態（水溶態，イオン交換態，炭酸塩態）の構成割合を評価する．
２．有機物の添加による重金属の移行特性の変化：可給態および化学形態別観点から有機物（牛糞堆肥）の投与による重金属の移行特性の変化を評価する．進捗が良ければ，有機物の混合比を段階的に設定し，投与量の影響についても検討する．
３．水環境の制御による重金属の移行特性の変化：灌漑管理が異なると，土壌中の物理的，化学的状態が変化し，その結果重金属の化学形態にも影響を及ぼす可能性がある．そこで灌漑工学的視点から，土壌吸引圧および土壌水のpHの制御が重金属の移行特性に及ぼす影響を検討する．
４．供試作物体への重金属の移行特性の評価：様々な汚染条件下においてコマツナの栽培試験を継続し，コマツナが吸収した重金属濃度を定量する．食料生産を念頭に，重金属濃度は部位別（根，茎，葉もしくは可食部，非可食部）に定量し，移行係数（植物体の重金属濃度と土壌中の重金属濃度の比）によって評価する．さらに来年度にかけて，上記１～３の結果を踏まえ，土壌中のスペシエーションと植物体への移行量の関係について検討する予定である．
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