JP2014000034A - 水稲のカドミウム吸収抑制方法 - Google Patents

Abstract

【課題】水稲の減収とならずに、安価に水稲のカドミウム吸収を抑制することができる方法を提供する。
【解決手段】本発明の水稲のカドミウム吸収抑制方法は、水田を耕起した土壌に、炭酸カルシウムを含有する石灰系資材を施用する水稲のカドミウム吸収抑制方法であって、前記水田への前記石灰系資材の鋤きこみを、作付けの３ヶ月以上前に実施することを特徴とする。本発明の水稲のカドミウム吸収抑制方法は、前記水田への前記石灰系資材の鋤きこみを、稲作の刈り取り以後から秋耕以前に実施することが好ましい。本発明の水稲のカドミウム吸収抑制方法は、前記石灰資材を、１０ａあたり１〜１０ｔ施用することが好ましい。
【選択図】なし

Description

本発明は、土壌中のカドミウムが水稲に吸収されることを抑制することにより、水稲のカドミウム汚染を防止する水稲のカドミウム吸収抑制方法に関する。

従来、玄米中のカドミウム含有量の食品衛生法上の規格基準は、１．０ｐｐｍ未満であったが、食品衛生法の２０１１年２月改定により、販売可能な玄米及び精米のカドミウム含有量の規格基準が０．４ｐｐｍ以下に引き下げられた。

コメのカドミウム汚染を防止する方法として、第一に、カドミウム濃度が高い土壌を客土よって改善する方法が挙げられるが、１０ａ（アール）当たり５００万円と高額な費用がかかるという欠点がある。

また、コメのカドミウム汚染を防止する方法として、第二に、植物浄化法や湛水管理法によりカドミウムの水稲への吸収を抑制する方法が挙げられる。
しかし、植物浄化法においては、土壌の浄化までに３〜５年を要し、カドミウムを吸収した汚染植物の処理に手間がかかる点で難がある。
湛水管理法においては、漏水田への適用が難しく、管理コストがかかる点で難がある。

第三に、アルカリ資材を土壌に施用し、土壌のｐＨを上昇させることにより、土壌中のカドミウムを不溶化し、カドミウムの水稲への吸収を抑制する方法が挙げられる。
アルカリ資材としては、軽量気泡コンクリート粉末（以下、多孔質ケイカル又はＡＬＣという。）や炭カル石膏が開発されている。

ＡＬＣは、トバモライトを主成分とするケイ酸カルシウム水和物であり、急激にｐＨを上昇させることなく、水稲へのカドミウム吸収抑制効果が増大する点で優れている（特許文献１参照）。

炭カル石膏は、炭酸カルシウム又はケイ酸カルシウムを含有する石灰系資材と、石膏系資材との複合資材であり、石灰系資材による水稲のカドミウム吸収効果を、石膏系資材が安定化し、持続的なカドミウム吸収抑制効果を発揮する点で優れている（特許文献２参照）。

また、アルカリ資材として石灰窒素を含有する資材が開発されている（特許文献３〜４）。
特許文献３においては、水稲収穫後、アルカリ資材として石灰窒素を圃場に鋤きこみ、その後速やかに圃場を湛水状態にすることで水稲のカドミウム吸収を抑制する方法が挙げられている。
特許文献４においては、石灰窒素、二酸化ケイ素含有物質、酸化カルシウム含有物質、及び酸化マグネシウム含有物質の複合資材を用いることで水稲のカドミウム吸収を抑制する方法が挙げられている。

これら特許文献３〜４において、アルカリ資材を多用することにより、土壌中の有機態窒素が無機化しやすくなり水稲が倒伏する問題点が見出されており、かかる倒伏の問題点を石灰窒素を用いることにより解決できる旨記載されている。

特許第３２１８９９１号公報 特許第４６５５５１６号公報 特開２００４−２２２６２２号公報 特開２００４−２９００３６号公報

しかしながら、コメのカドミウム含有量の規格基準の引き下げに応じて、上述したアルカリ資材を大量施用する必要があり、コスト面で未だ改良の余地がある。
これに対して、安価なアルカリ資材として、炭酸カルシウム資材が土壌改良を目的とする肥料として用いられているが、炭酸カルシウム資材を単独で大量施用すると、土壌中のｐＨが過度に上昇し、水稲に生育障害をもたらすおそれが懸念されている。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、水稲の減収とならずに、安価に水稲のカドミウム吸収を抑制することができる方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決すべく鋭意研究した結果、より安価で一般入手可能である炭酸カルシウムを含有する石灰系資材を施用し、一定の期間をおいた後に作付けすることにより、炭酸カルシウム資材を単独で大量施用しても、水稲に生育障害をもたらさずに、水稲のカドミウム吸収を抑制することができることを見出し、本発明を完成させた。

すなわち、本発明は、下記の特徴を有する水稲のカドミウム吸収抑制方法を提供するものである。
（１）本発明の水稲のカドミウム吸収抑制方法は、水田を耕起した土壌に、炭酸カルシウムを含有する石灰系資材を施用する水稲のカドミウム吸収抑制方法であって、前記水田への前記石灰系資材の鋤きこみを、作付けの３ヶ月以上前に実施することを特徴とする。
（２）本発明の水稲のカドミウム吸収抑制方法は、前記水田への前記石灰系資材の鋤きこみを、稲作の刈り取り以後から秋耕以前に実施することが好ましい。
（３）本発明の水稲のカドミウム吸収抑制方法は、前記石灰資材を、１０ａあたり１〜１０ｔ施用することが好ましい。

本発明によれば、水稲に生育障害をもたらさずに、安価に水稲のカドミウム吸収を抑制することができる。

本発明の水稲のカドミウム吸収抑制方法は、水田を耕起した土壌に、炭酸カルシウムを含有する石灰系資材を、作付けの３ヶ月以上前に施用する方法である。

本発明に用いられる水稲としては、特に限定されないが、例えば、ひとめぼれ、ササニシキ、ササロマン、コシヒカリ、あきたこまち等が挙げられる。

本発明に用いられる炭酸カルシウムを含有する石灰系資材とは、炭酸カルシウム（ＣａＣＯ_３）を含有するものである。例えば、炭酸カルシウムを含有するものとしては、石灰石を粉砕・細粒化したものや牡蠣・ホタテの貝殻等を用いることができる。さらに、炭酸カルシウムを単独で用いることもできる。ＡＬＣのアルカリ分が１５％である一方、炭酸カルシウムのアルカリ分は５３％であるため、アルカリ資材として等量用いた場合に、炭酸カルシウムのアルカリ効果は、ＡＬＣのアルカリ効果より高い。また、重量当たりの単価においては、炭酸カルシウムの方が安い。
従って、コメのカドミウム含有量の規格基準引き下げに応じたアルカリ資材の大量施用において、本発明は安価に実施可能という点で優れている。

本発明において、炭酸カルシウムを含有する石灰系資材を用いることにより、土壌のｐＨを７以上の条件に保ち、カドミウムを不溶性の水酸化カドミウム等にするため、水稲のカドミウムの吸収を抑制することができる。
従来、炭酸カルシウムを含有する石灰系資材の単独使用は、土壌のｐＨを過度に高いものとし、水稲に高アルカリによる生育障害を起こすものと考えられてきたため、炭酸カルシウムを含有する石灰系資材は、他の資材との併用でしか施用されてこなかった。
しかし、本発明者は、作付け前の早い段階で施用し、一定期間、土壌と馴染ませることにより、土壌ｐＨの過度な上昇を抑制できることを見出した。
従って、本発明の水稲のカドミウム吸収抑制方法では、水田への資材の鍬込みを、作付けの３ヶ月以上前に実施する。係る鍬込みは、早期に実施されることが好ましく、稲作の刈り取り以後から秋耕以前に実施されることがより好ましく、便宜上、秋耕と同時に行われることが特に好ましい。

本発明において、炭酸カルシウムを含有する石灰系資材を、１０ａあたり１〜１０ｔ施用することが好ましく、１〜５ｔ施用することがより好ましく、１.５〜３ｔ施用することが特に好ましい。
一般的な肥料の施用量は、０．０５ｔ〜０．３ｔであり、本発明における施用量は大量施用に該当するが、この炭酸カルシウムを含有する石灰系資材の水への溶解度が低いため、大量に施用することが好ましい。従って、確実な土壌の酸性化防止効果を望むには、炭酸カルシウムを含有する石灰系資材の多用により石灰系資材分布の濃度を高くすることが好ましい。
本発明によれば、大量の炭酸カルシウムを含有する石灰系資材を施用することにより、土壌のｐＨ低下を防止し、水稲のカドミウム吸収抑制の効果を長期的に維持することができるため、１度施用すれば以降、数年以上の長期に亘って施用する必要がない。
更に、上記範囲内の施用であれば、水稲の生育阻害を引き起こすおそれもない。また、上述した特許文献３〜４において、アルカリ資材を多用することにより、土壌中の有機態窒素が無機化しやすくなり水稲が倒伏する問題点が報告されているが、本発明においては、炭酸カルシウムを含有する石灰系資材を多用しても水稲の倒伏は観察されていない。

本発明のカドミウム吸収抑制方法を用いた、水稲の栽培・収穫方法の一例を以下に示す。
先ず、秋耕と同時に、土壌に炭酸カルシウムを含有する石灰系資材を施用する。施用後、３ヶ月以上間をおいた後、作付けを行う。
ここで、土壌中のカドミウムの存在形態は交換態、無機結合体、有機結合体、有機酸化物吸蔵態、残渣画分に分類される。水田は湛水状態が保たれると水中の酸素が微生物により消費され、還元状態が進行する。この時、カドミウムの硫酸塩は硫化物に還元され土壌中に沈殿しストックされる。
従って、作付け後の水管理は、土壌を還元状態に保ち、カドミウムを不溶性の硫化カドミウム等にする観点から、湛水管理が好ましい。
しかしながら、本発明においては、用いる炭酸カルシウムを含有する石灰系資材のアルカリ効果が高いことから、必ずしも湛水管理をする必要がなく、慣行管理であってもよい。よって、本発明は水管理の手間が省け、漏水田にも適用できる点で優れている。
具体的には、作付け期から１月間程度は、水田の水位を浅い状態に維持できるように、常時灌水した後、最高分げつ期の１週間前頃に中干しを行う。出穂前後３週間は、湛水管理の場合は湛水し、慣行管理の場合は間断潅水を行う。その後、出穂２５日以降に落水し、出穂後４０〜５０日頃籾の約９０％程度が黄色となり、穂軸が１／３程度黄変した時期に刈り取りを行う。

水田を落水する時期になると土壌は空気に触れ酸化状態となるため、カドミニウムは硫化物から硫酸塩に変わり、水に溶けやすくなり水稲に吸収されてしまう。
しかし、本発明においては、アルカリ効果の高い炭酸カルシウムを含有する石灰系資材を施用するため、このような土壌の酸性化を防止することができる。

このようにして栽培・収穫した水稲から得られるコメのカドミウム濃度を測定する方法としては、玄米を硝酸・過塩素酸の混酸で分解し、残渣を濾過後、試料溶液として調製し、高周波誘導結合プラズマ発光分析（ＩＣＰ）法又は原子吸光法等の分析法を用いる方法が挙げられる。

本発明によれば、当然に生育阻害をもたらすものと考えられてきた炭酸カルシウムを含有する石灰系資材の単独施用を、作付けまでの一定の期間をおいて行うことにより、水稲に生育障害をもたらさず、水稲の減収とならずに、安価に水稲のカドミウム吸収を抑制することができる。

次に実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

〈圃場試験１〉
［実施例１］
水田Ａ地区の圃場で試験を行った。Ａ地区の土壌は粘土質土壌（グライ土壌）であり、水もちが良いため、湛水管理を十分に行える土壌であった。

稲作の刈り取り後に行われる秋耕と同時に、石灰系資材として表１に示す粒度分布の炭酸カルシウム（アルカリ成分５５．６％）を、土壌に３，０００ｋｇ（３ｔ）／１０ａ施用した。水稲として、ひとめぼれを用い、５月中旬に田植えし、水管理を湛水管理により行った。６月上旬まで浅水管理を行い、６月中旬に湛水を行い、７月上旬に中干しをした。その後、最高分げつ期以降、出稲前後３週間は、湛水を行った。その後、出穂２５日以降に落水し、出穂後４５日頃収穫した。
尚、表１は、用いた炭酸カルシウムを各篩サイズのふるいにかけたときの通過量の割合を示したものである。

刈り取った水稲から玄米を収穫し、玄米重量（ｋｇ／１０ａ）を測定した後、これを硝酸・過塩素酸の混酸で分解し、残渣を濾過後、試料溶液として調製した。原子吸光分光分析装置を用いて玄米中のカドミウムの濃度を測定した。資材の施用量、最高分げつ期の水稲の生育状況、収穫時の土壌ｐＨ、土壌可溶性カドミウム濃度、玄米重量、玄米中のカドミウム濃度を、各々表２に示す。
ここで、土壌可溶性カドミウム濃度は、収穫時（資材施用後かつ湛水後）の土壌中のカドミウム濃度を示す。

［比較例１］
石灰系資材を施用しない以外は実施例１と同様にして水稲を栽培し、玄米重量とカドミウム濃度を測定した。資材の施用量、最高分げつ期の水稲の生育状況、収穫時の土壌ｐＨ、土壌可溶性カドミウム濃度、玄米重量、玄米中のカドミウム濃度、湛水管理の徹底度を、各々表２に示す。

表２の結果から、石灰系資材を施用した実施例１では、何も施用しない比較例１と比べて収穫時の土壌ｐＨが上昇し、土壌に可溶しているカドミウム濃度が減少していた。これに伴い、玄米中のカドミウム濃度は、比較例１で０．１４ｐｐｍであったのに対し、実施例１では、０．０４ｐｐｍと７１％低減した。更に、玄米の収穫量（玄米重量）は、比較例１で５５０ｋｇ／１０ａであったのに対して、実施例１では５５９ｋｇ／１０ａと１％の増収となった。
また、表２の結果から、実施例１における最高分げつ期の水稲の草丈は、比較例１と同等であり、実施例１における最高分げつ期の水稲の茎数は、かえって比較例１を上回っていた。このことから、石灰系資材を施用しても、施用後一定期間おいて水稲を移植すれば、水稲の生育阻害は生じないことが確認された。

〈圃場試験２〉
［実施例２］
水田Ｂ地区の圃場で試験を行った。Ｂ地区の土壌は砂質土壌（灰色低地土壌）であり、漏水しやすく水もちが悪いため、湛水管理の難しい土壌であった。

出稲前後３週間の湛水管理が十分できず、湛水管理の徹底度が不十分な条件下である以外は、実施例１と同様にして石灰系資材を施用して、水稲を栽培し、玄米重量とカドミウム濃度を測定した。資材の施用量、最高分げつ期の水稲の生育状況、収穫時の土壌ｐＨ、土壌可溶性カドミウム濃度、玄米重量、玄米中のカドミウム濃度を、各々表３に示す。
ここで、土壌可溶性カドミウム濃度は、収穫時（資材施用後かつ湛水後）の土壌中のカドミウム濃度を示す。

［比較例２］
石灰系資材を施用しない以外は実施例２と同様にして水稲を栽培し、玄米重量とカドミウム濃度を測定した。資材の施用量、最高分げつ期の水稲の生育状況、収穫時の土壌ｐＨ、土壌可溶性カドミウム濃度、玄米重量、玄米中のカドミウム濃度、湛水管理の徹底度を、各々表３に示す。

表３の結果から、石灰系資材を施用した実施例２では、何も施用しない比較例２と比べて収穫時の土壌ｐＨが上昇し、土壌に可溶しているカドミウム濃度が減少していた。これに伴い、玄米中のカドミウム濃度は、比較例２で０．７３ｐｐｍと、食品衛生法上の基準値を上回っていたのに対し、実施例２では、０．３２ｐｐｍと５６％低減し、基準値を下回っていた。更に、玄米の収穫量（玄米重量）は、比較例２で５０４ｋｇ／１０ａであったのに対して、実施例２では５４０ｋｇ／１０ａと７％の増収となった。
但し、Ａ地区圃場と比べると、Ｂ地区圃場における玄米中のカドミウム濃度が実施例、比較例ともに高い値を示していた。この原因は、湛水管理が不十分であったことによるものと考えられる。
また、表３の結果から、実施例２における最高分げつ期の水稲の草丈は、比較例２と同等であり、実施例２における最高分げつ期の水稲の茎数は、かえって比較例２を上回っていた。このことから、実施例１と同様に、石灰系資材を施用しても、施用後一定期間おいて水稲を移植すれば、水稲の生育阻害は生じないことが確認された。

以上の結果から、本発明の水稲のカドミウム吸収抑制方法は、カドミウム吸収の抑制効果を発揮できるとともに、水稲の生育障害なく、十分な収量のコメを収穫できることが確認された。
また、本発明で用いられる石灰系資材は、従来の吸収抑制方法に用いられる資材と比較して、格段に安価であるため、食料衛生法におけるカドミウム濃度の基準値を満たしたコメを低コストで生産することができる。

Claims (3)

1. 水田を耕起した土壌に、炭酸カルシウムを含有する石灰系資材を施用する水稲のカドミウム吸収抑制方法であって、
   前記水田への前記石灰系資材の鋤きこみを、作付けの３ヶ月以上前に実施することを特徴とする水稲のカドミウム吸収抑制方法。
2. 前記水田への前記石灰系資材の鋤きこみを、稲作の刈り取り以後から秋耕以前に実施することを特徴とする請求項１に記載の水稲のカドミウム吸収抑制方法。
3. 前記石灰資材を、１０ａあたり１〜１０ｔ施用することを特徴とする請求項１又は２に記載の水稲のカドミウム吸収抑制方法。