JP5674289B2

JP5674289B2 - 畑作物へのカドミウム吸収抑制剤

Info

Publication number: JP5674289B2
Application number: JP2009149373A
Authority: JP
Inventors: 梢猿渡; 神谷　隆; 隆神谷; 高野　博幸; 博幸高野; 征弘奥村
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2009-06-24
Filing date: 2009-06-24
Publication date: 2015-02-25
Anticipated expiration: 2029-06-24
Also published as: JP2011006529A

Description

本発明は、カドミウム含有農用地の畑作物がカドミウムを吸収するのを抑制するために用いるカドミウム吸収抑制剤に関する。

わが国の現行の食品衛生法に基づく「食品、添加物等の規格基準」では、玄米中のカドミウム濃度が１mg／kg以上ではならないと定められており、１mg／kg以上の玄米は、販売や加工などが禁止され、焼却処分されている。また０．４〜１mg／kgの玄米においては、１９７０年〜２００３年は国が、２００４年以降は国から補助金を受けた社団法人全国米麦改良協会が買い上げて、非食用として処理している。
一方、コーデックス（WHOとFAOによる合同食品規格委員会）が定めた農作物のカドミウム含有量は、精米においては０．４mg／kgであり、国内においても基準値の改正（１mg／kg→０．４mg／kg）が見込まれている。また、コメ以外の農作物に関しても国際基準値の批准に向けた調査が実施されており、設定されることでカドミウム汚染土壌が顕在化すると考えられる。

カドミウム汚染土壌の対策として、例えば、汚染土壌を取り除き非汚染土壌を客土する方法が知られている（非特許文献１）。しかし、客土法は莫大な費用がかかり、客土に利用する土壌の確保や汚染土壌の処分も問題となる。
また、消石灰などのCa系アルカリ剤を投入する方法も知られている（非特許文献２）。しかしながら、生石灰（CaO）や消石灰（Ca(OH)₂）はアルカリ度が高く、目標pHに制御することが困難であるため、極端に土壌pHが高くなることにより、農作物の生育阻害や他の重金属イオンの流出などを引き起こす可能性がある。また、生石灰の水和反応生成物である消石灰は、溶解度積が大きいため、すぐに高pHを示すものの、土壌水分中へ溶出して土壌から溶出し、カドミウム吸収抑制効果が持続しないという問題があった。更に、炭酸カルシウム（CaCO₃）や苦土炭酸カルシウム（CaMg(CO₃)₂）は効果の持続性が高いものの、アルカリ度が低いために、目標pHにするための施用量が多くなり、特に炭酸カルシウムは土壌中に大量のカルシウムが存在することとなり、土壌の塩基バランスが崩れ、マグネシウム等のイオンの吸収が抑制されて生育阻害が起こるという問題もあった。

また、酸化マグネシウムを施用することにより、カドミウム吸収が抑制されることが知られている（非特許文献３）。しかし、酸化マグネシウム単独で施用すると、目的pHにするための施用量が少量であるため、土壌と均一に混合することが難しく、ムラが生じ、スポット的にpHが高い部分と低い部分ができてしまう。その結果、pHが必要以上に高い部分では畑作物の生育に悪影響が出てしまい、pHが低い部分ではカドミウム吸収抑制が達成されないという問題があった。
更に、酸化マグネシウムのみでは、生石灰や消石灰の場合と同様に、土壌pHを収穫時まで高く保つ効果が低いという問題もあった。

農用地の土壌の汚染防止等に関する法律（昭和四十五年十二月二十五日法律第百三十九号）農林水産省農業環境技術研究所技術マニュアル・資料「水稲のカドミウム吸収抑制のための対策技術」平成１７年３月改訂菊地哲郎ら他１０名、「酸化マグネシウム資材による水稲のカドミウム吸収抑制効果（２）酸化マグネシウム資材の施用による水稲のカドミウム吸収抑制（圃場試験）」、Ｈ１８農業土木学会大会講演会講演要旨集、ｐ．２６０−２６１

従って、本発明の目的は、消石灰などのアルカリ剤に比べ取り扱いやすく、効果が持続し、土壌塩基バランスを損なわずに、畑作物のカドミウム吸収を抑制することができるカドミウム吸収抑制剤を提供することにある。

本発明者らは、斯かる現状に鑑み、種々検討した結果、酸化マグネシウムと炭酸カルシウムを特定の割合で組み合わせて用いれば、施用量が適量であるため、土壌のpHにムラを生じることなく土壌と混合することができ、しかも、土壌塩基バランスを損なわずに、カドミウム含有農用地の畑作物がカドミウムを吸収するのを抑制でき、しかもその効果が持続することを見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明は、酸化マグネシウム１０〜７０質量％及び炭酸カルシウム３０〜９０質量％を含有し、カドミウム含有農用地の畑作物がカドミウムを吸収するのを抑制するために用いるカドミウム吸収抑制剤を提供するものである。

本発明のカドミウム吸収抑制剤は、酸化マグネシウムと炭酸カルシウムを併用しているため安価であり、施用量が適量であるため土壌のｐＨにムラを生じさせることがない。また、マグネシウムとカルシウムを含んでいるため、土壌塩基バランスを損なわず、生育に悪影響を与えることがない。
更に、本発明のカドミウム吸収抑制剤に用いられる炭酸カルシウムは、消石灰や生石灰に比べて溶解度積が小さいため、カドミウム吸収抑制効果を持続させることができる。

本発明で用いる酸化マグネシウムとしては、炭酸マグネシウムを焼成して得たものや、水酸化マグネシウムを焼成して得たもの等が挙げられる。酸化マグネシウムには低温焼成品と高温焼成品があるが、高温焼成品は水和活性に乏しく、十分な吸収抑制効果が得られない場合があるので、低温焼成品（軽焼マグネシウム）を使用するのが好ましい。
なかでも、炭酸マグネシウム又は水酸化マグネシウムを主要原料として、好ましくは６５０〜９００℃、より好ましくは７５０〜９００℃、特に好ましくは８００〜９００℃で焼成して得た酸化マグネシウムを使用することが好ましい。炭酸マグネシウム又は水酸化マグネシウムを主要原料として前記温度で焼成して得た酸化マグネシウムは、土壌に添加・混合した場合に、優れたカドミウム吸収抑制効果を発揮することができる。
なお、使用する酸化マグネシウムは、粒度が細かい（例えば、ブレーン値２０００cm²／ｇ以上）ものが好ましい。

酸化マグネシウムは、カドミウム吸収抑制剤中に１０〜７０質量％、好ましくは５０〜７０質量％含有される。１０質量％未満では、目的pHにするための施用量が増大し、その結果炭酸カルシウムの施用量が増し、マグネシウムやカリウムイオンの吸収が抑制されて畑作物の生育阻害が起こる可能性がある。また、７０質量％を超えると、施用量は減るものの、土壌と均一に混合することが困難となり、ムラが生じてスポット的に土壌のpHが高い部分と低い部分が生じてしまう。更に、酸化マグネシウムの含有量が７０質量％を超え、炭酸カルシウムの含有量が３０質量％未満になると、土壌のpHを収穫時まで高く保つ効果が低減してしまう。すなわち、酸化マグネシウムの含有量が１０〜７０質量％の範囲外であると、カドミウム吸収抑制効果が低減してしまう。

本発明で用いる炭酸カルシウムとしては、例えば、工業用炭酸カルシウム粉末、試薬の炭酸カルシウム粉末、炭酸石灰（炭カル）肥料や、炭酸カルシウムを含有するものを使用することができる。炭酸カルシウムを含有するものとしては、例えば、石灰石粉末、カキやホタテの貝殻やサンゴ等の粉砕物を使用することができる。

炭酸カルシウムは、カドミウム吸収抑制剤中に３０〜９０質量％、好ましくは３０〜５０質量％含有される。３０質量％未満では、酸化マグネシウムの含有量が増大するため、施用量は減るものの、土壌への施用にムラが生じて、スポット的に土壌のpHが高い部分や低い部分が生じてしまう。さらに炭酸カルシウムの含有量が３０質量％未満では、土壌のpHを収穫時まで高く保つ効果が低減してしまう。すなわち、炭酸カルシウムの含有量が３０〜９０質量％の範囲外であると、カドミウム吸収抑制効果が低減してしまう。

本発明のカドミウム吸収抑制剤は、更にマンガン化合物を含有することができる。
マンガン化合物としては、例えば、二酸化マンガン、水酸化マンガン等が挙げられる。
マンガンは、カドミウムとの拮抗作用を有するため、本発明の吸収抑制剤に用いることにより、畑作物のカドミウム吸収抑制の相乗効果を期待することができる。

本発明のカドミウム吸収抑制剤は、更に酸化鉄を含有することができる。
酸化鉄としては、例えば、FeO、Fe₂O₃（三二酸化鉄）、Fe₃O₄（四三酸化鉄）等が挙げられる。

本発明のカドミウム吸収抑制剤は、更にリン酸含有物を含有することができる。
リン酸含有物としては、例えば、リン鉱石、製リンスラグ、リン酸肥料等が挙げられる。

本発明のカドミウム吸収抑制剤は、更にカリウムを含有することができる。
カリウムを添加することにより、土壌の石灰：苦土：カリの塩基バランスを最適に保つことができ、畑作物の生育をより向上させることができる。

本発明のカドミウム吸収抑制剤は、カドミウム含有農用地の畑作物がカドミウムを吸収するのを抑制することができる。
本発明のカドミウム吸収抑制剤は、カドミウム含有農用地へ添加・混合して用いられる。カドミウム含有農用地へ添加する際には、カドミウム含有農用地１０ａあたり、５０〜４００kg添加し、土壌pHを６〜８、特に６．５〜７．５にするのが好ましい。
より詳細には、緩衝曲線法により緩衝曲線を求め、施用量を決定することができる。

緩衝曲線法により施用量を決定する場合には、カドミウム吸収抑制剤とカドミウム含有農用地の土壌を用いて緩衝曲線を作成し、目的のpHにするために必要なカドミウム吸収抑制剤の施用量を決定する。
より具体的には、乾土１０ｇ相当量の風乾土に、吸収抑制剤を０、１０、２５、５０、１００mgずつ添加する。これに純水を２５mL添加し、振とう機で２００rpm、一晩振とうする。その後エアポンプなどによって毎分約２Ｌの割合で２分間空気を吹き込む。通気後直ちにpHを測定して緩衝曲線を求める。このようにして求めた緩衝曲線から、目的のpHにするために必要な吸収抑制剤の施用量を決定することができる。

本発明のカドミウム吸収抑制剤をカドミウム含有農用地へ施用する際には、均一に施用する必要がある。例えば、適当に農用地を分割し、その分割された区画ごとに吸収抑制剤を添加または散布する、あるいは、ライムソワー等の機械を用いてカドミウム吸収抑制剤を均等に散布することができる。このようにして散布した後、ロータリー等の作業機を装着したトラクターを用いて、土壌とカドミウム吸収抑制剤を２回、特に３回混合するのが好ましい。

本発明のカドミウム吸収抑制剤によりカドミウムの吸収を抑制される畑作物としては、特に制限されないが、サトイモ、オクラ、ホウレンソウ、コムギ、ダイズ等に好適に使用することができる。

次に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに何ら制限されるものではない。

実施例１
植物の吸収抑制効果を評価するために、サトイモの栽培試験を行った。
吸収抑制剤（実施例１）として、酸化マグネシウム７０質量％及び炭酸カルシウム３０質量％を混合したものを用いた。まず、吸収抑制剤を施用しない区を比較例１とした。実施例１は、土壌の初期pHを７．０にするために必要な吸収抑制剤量１６０kg／１０ａを施用した。また、比較例２として等量の１６０kg／１０ａの苦土炭カル（CaMg(CO₃)₂）を、比較例３は３倍量である４８０kg／１０ａの苦土炭カルを施用した。
栽培管理条件は現地慣行に従い、定植は平成２０年６月１０日、収穫は同年１０月３０日に行った。収穫後、可食部（孫イモ）中のカドミウム濃度を測定した。分解操作は、書籍「土壌、水質及び植物体分析法平成１３年３月（財団法人日本土壌協会）」を参考に行い、分解液中のカドミウム濃度をICP発光装置により測定した。

CODEXでの根菜類のCd含有量規制値は０．１０mg／kgである。比較例１では、サトイモ中Cd濃度が０．１６mg／kg と基準以上の濃度であるが、吸収抑制剤を施用することで０．０６mg／kgまで低下することが確認された。また、比較例２では０．１０mg／kg、比較例３では０．０５mg／kgであった。
収穫時の土壌のpHは、実施例１＞比較例３＞比較例２＞比較例１であった。
実施例１は、最も高いpHを示し、これがサトイモのCd吸収抑制に繋がったと考えられる。比較例２は、pHが低く、この程度のpHでは十分なカドミウム吸収抑制効果が得られなかった。比較例３は０．１mg／kg 以内にカドミウムの吸収を抑制できたが、実施例１の３倍量と多量施用しないと達成できないことが分かる。

実施例２〜３
表１に示す組成の吸収抑制剤を用い、実施例１と同様にサトイモ栽培を行った。吸収抑制剤を施用しない区を比較例４とした。比較例５〜７、実施例２〜３は、土壌のpHが７になる量の吸収抑制剤を施用した。定植、収穫、サトイモの分解操作は、実施例１と同様に行い、収穫時の土壌pHを測定した。結果を表２に示す。
詳しくは、比較例５は、酸化マグネシウムを120kg/10a、比較例６は酸化マグネシウム80％と炭酸カルシウム20％を混合させた資材を142kg/10a、実施例２は酸化マグネシウム70％と炭酸カルシウム30％を混合させた資材を153kg/10a、実施例３は、酸化マグネシウム10％と炭酸カルシウム90％を混合させた資材を260kg/10a、比較例７は、炭酸カルシウムを300kg/10a施用した。

比較例５および比較例６のサトイモ中のCd含有量は国際基準値を超えたが、実施例２は下回った。この結果から、炭酸カルシウムの配合割合が３０質量％より少ない場合は、収穫時まで土壌pHを高く保つことができず、Cd吸収抑制効果が十分発揮されないことがわかる。
実施例３、比較例７のサトイモ中のCd含有量は、国際基準値を下回った。しかし、比較例７のサトイモの収量は他の例と比べて低く、望ましいとされている１，０００ｇ／株（農家ヒヤリング）を下回った。この結果から、炭酸カルシウムを単独で多量に施用すると、サトイモの収量が少なくなり、生育障害が発生していることがわかる。
以上の結果から、本発明のＣｄ吸収抑制剤は、酸化マグネシウム１０〜７０質量％及び炭酸カルシウム３０〜９０質量％の割合で混合して、土壌ｐＨが７になる量施用すると、良好なＣｄ吸収抑制効果を得ることができる。

Claims

酸化マグネシウム１０〜７０質量％及び炭酸カルシウム３０〜９０質量％を含有し、カドミウム含有農用地１０ａあたり、５０〜４００kg添加・混合して用い、土壌のｐＨを６〜８にする、畑作物のカドミウム吸収抑制剤。
酸化マグネシウムが、６５０〜９００℃で焼成されたものである請求項１記載のカドミウム吸収抑制剤。
畑作物が、サトイモ、オクラ、ホウレンソウ、コムギ又はダイズである請求項１又は２記載のカドミウム吸収抑制剤。