JP6958843B2 - ヒ素吸収抑制剤、土壌及び栽培方法 - Google Patents

Description

本発明は、ヒ素吸収抑制剤、土壌及び栽培方法に関する。

農作物が作付される土壌には、農作物自体や人体に悪影響を及ぼすカドミウム、ヒ素、銅等の有害物質が多量に存在する場合がある。土壌中にこれらの有害物質が存在すると、この土壌に作付された農作物は、成長過程において成長に必要な物質とともにこれらの有害物質を吸収してしまう。このため、農作物の栽培においては、農作物がこれらの有害物質を吸収しないように安全対策を行うことが重要である。

土壌中に存在する有害物質は、土壌中の水分に溶解した状態で農作物に吸収される。有害物質の一つであるカドミウムは、土壌が酸化的な状態（酸素が豊富な状態）で可溶化し、土壌の還元が進行すると不溶化する傾向がある。このため、例えば水田において土壌から稲へのカドミウムの吸収を抑制するためには、長期間の湛水によって土壌を還元的な状態（酸素量が減らされた状態）にするとよい。また、土壌から農作物へのカドミウムの吸収を抑制する他の方法として、土壌中に鉄粉を混合する栽培方法が提案されている（特許文献１）。

一方、有害物質の他の一つであるヒ素は、カドミウムとは逆に、土壌が還元的な条件で可溶化し、土壌が酸化的な条件で不溶化する傾向がある。つまり、長時間の湛水は、土壌中のヒ素を水分に溶解しやすい状態とする。このため、長時間の湛水により農作物へのカドミウムの吸収を抑制する場合は、農作物へのヒ素の吸収を抑制する対策が別途必要になる。この対策としては、土壌に施用することによって土壌中のヒ素を不溶化する資材を土壌に混合する方法が考えられる。

土壌に混合されてヒ素を不溶化する資材は、土壌を中性に維持できるものが好ましい。例えば、土壌がアルカリ性を示すようになると、農作物が鉄やマンガン等の成長に必要な物質を吸収し難くなるとともに、農作物に対する窒素の過剰供給が懸念される。土壌を中性に維持しつつヒ素を不溶化できる資材としては、鉄を含有する資材が適していると考えられる。

鉄が土壌中のヒ素を不溶化する原理としては、例えばｓｃｏｒｏｄｉｔｅ（ＦｅＡｓＯ_４・Ｈ_２Ｏ）生成による共沈やｇｏｅｔｈｉｔｅ（ＦｅＯＯＨ）による吸着が知られている。しかしながら、土壌中のヒ素を不溶化する実際の仕組みは、これらの原理以外にも複雑な要素を含んで成り立っていると考えられ、土壌の鉄含有量が毎回同じになるように鉄資材の添加量が調整されても、実際に不溶化されるヒ素の量が異なる場合がある。このため、土壌に混合される資材として鉄資材が単に選択されるだけでは土壌から農作物へのヒ素の吸収を効果的に抑制することは困難である。

国際公開第２００７／００７６７６号

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、土壌から農作物へのヒ素の吸収を効果的に抑制できるヒ素吸収抑制剤、土壌及び栽培方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた発明は、農作物が作付される土壌に混合されることでその土壌における農作物へのヒ素の吸収を抑制するヒ素吸収抑制剤であって、鉄を主成分とし、リン及び硫黄を含有する粒状体であり、鉄の全含有率を［Ｔ．Ｆｅ］質量％、金属鉄の含有率を［Ｍ．Ｆｅ］質量％とした場合に、下記式（１）を満たす。
０≦［Ｔ．Ｆｅ］−［Ｍ．Ｆｅ］≦３．５ ・・・（１）

一般に、鉄は酸化されやすい元素であるので、純鉄と称していても表面は酸化物又は水酸化物に覆われやすく、鉄の加工法によっては鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差が大きくなる。当該ヒ素吸収抑制剤は、鉄を主成分とする粒状体であり、鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差が３．５質量％以下であるので、金属鉄が粒状体の表面に表出しやすく、金属鉄の水分への溶解が酸化鉄等によって阻害されにくい。また、当該ヒ素吸収抑制剤に含有されるリン及び硫黄は、金属鉄の水分への溶解を促進する。このため、当該ヒ素吸収抑制剤は、含有している金属鉄を効率よく土壌中の水分へ溶解させるので、土壌から農作物へのヒ素の吸収を効果的に抑制できる。ここで、金属鉄とは、価数ゼロの状態の鉄を示す。

金属鉄の上記含有率［Ｍ．Ｆｅ］が９０質量％以上であるとよい。これにより、当該ヒ素吸収抑制剤は、十分な量の金属鉄を水分へ溶解させることができる。

当該ヒ素吸収抑制剤は、リンの含有率を［Ｐ］質量％、硫黄の含有率を［Ｓ］質量％とした場合に、下記式（２）を満たすとよい。当該ヒ素吸収抑制剤は、十分な量のリン及び硫黄を含有することで、金属鉄の水分への溶解を効果的に促進できる。
０．０２≦［Ｐ］＋［Ｓ］ ・・・（２）

上記課題を解決するためになされた別の発明は、上記ヒ素吸収抑制剤が混合されている土壌である。

当該土壌は、上記ヒ素吸収抑制剤が混合されているので、当該土壌に作付される農作物へのヒ素の吸収を効果的に抑制できる。

当該土壌は、土壌に対する上記ヒ素吸収抑制剤の混合比が質量基準で０．１％以上であるとよい。当該土壌は、十分な量の上記ヒ素吸収抑制剤が混合されることで、土壌から農作物へのヒ素の吸収を効果的かつ適切に抑制できる。

上記課題を解決するためになされたさらに別の発明は、農作物の栽培方法であって、土壌にヒ素吸収抑制剤を混合する工程と、上記混合工程後の上記土壌に農作物を作付けする工程とを有し、上記ヒ素吸収抑制剤が、鉄を主成分とし、リン及び硫黄を含有する粒状体であり、鉄の全含有率を［Ｔ．Ｆｅ］質量％、金属鉄の含有率を［Ｍ．Ｆｅ］質量％とした場合に、下記式（１）を満たす。
０≦［Ｔ．Ｆｅ］−［Ｍ．Ｆｅ］≦３．５ ・・・（１）

当該栽培方法は、土壌にヒ素吸収抑制剤を混合した後に、この土壌に農作物を作付けする。当該栽培方法に用いられるヒ素吸収抑制剤は、含有している金属鉄を効率よく土壌中の水分へ溶解させるので、当該栽培方法は、土壌から農作物へのヒ素の吸収を効果的に抑制できる。

本発明は、土壌から農作物へのヒ素の吸収を効果的に抑制できる。

以下、本発明に係るヒ素吸収抑制剤、土壌及び栽培方法の実施形態について詳説する。

［ヒ素吸収抑制剤］
当該ヒ素吸収抑制剤は、稲等の農作物が作付される土壌に混合されることでその土壌における農作物へのヒ素の吸収を抑制するヒ素吸収抑制剤である。当該ヒ素吸収抑制剤は、鉄を主成分とし、リン及び硫黄を含有する粒状体である。

当該ヒ素吸収抑制剤としては、酸化鉄の状態にあるスケールや鉄鉱石をコークス等により粗還元した後、水素雰囲気下で還元処理して製造される還元鉄粉、溶鋼を高圧の水又は高圧のガスで粉化しつつ冷却した後、水素雰囲気下で還元処理して製造されるアトマイズ鉄粉又は合金鋼粉等が用いられる。水素雰囲気下における還元処理では、水素ガスの供給量や還元炉内における鉄粉の送り量が調整されると鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差を小さくする上で好ましい。なお、還元鉄粉が用いられる場合であって、粗還元における還元剤及び鉄粉の送り量の調整により鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差が小さく調整される場合は、水素雰囲気下における還元処理が省略されてもよい。また、アトマイズ鉄粉又は合金鋼粉等が用いられる場合であっても、不活性ガスで溶鋼が粉化されたり、又は窒素雰囲気下において水で溶鋼が粉化されたりすることで鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差が小さく調整される場合は、水素雰囲気下における還元処理が省略されてもよい。

当該ヒ素吸収抑制剤の平均粒子径は、表面積を増大させる観点から小さいほど好ましく、０．００１ｍｍ超である。また、平均粒子径の上限としては、１ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましく、０．１ｍｍがさらに好ましい。平均粒子径が上記上限を超えると、当該ヒ素吸収抑制剤の比表面積が減少し、金属鉄が水分へ溶解し難くなるおそれや金属鉄のヒ素を吸着する能力が低下するおそれがある。なお、平均粒子径は、例えばレーザ回折式の粒度分布測定装置によって測定される粒度分布により求められる体積平均粒子径（Ｄ５０）である。

＜ヒ素吸収抑制剤の組成＞
当該ヒ素吸収抑制剤の主成分は鉄であり、リン及び硫黄を含有している。また、当該ヒ素吸収抑制剤は、鉄の全含有率を［Ｔ．Ｆｅ］質量％、金属鉄の含有率を［Ｍ．Ｆｅ］質量％とした場合に、下記式（１）を満たす。
０≦［Ｔ．Ｆｅ］−［Ｍ．Ｆｅ］≦３．５ ・・・（１）

（鉄の全含有率）
当該ヒ素吸収抑制剤の主成分である鉄の全含有率［Ｔ．Ｆｅ］は、５０質量％以上である。当該ヒ素吸収抑制剤における鉄とは、価数ゼロの状態の金属鉄並びに酸化鉄及び水酸化鉄等の価数が非ゼロの状態の鉄化合物を合計したものを示す。当該ヒ素吸収抑制剤の鉄の全含有率は、金属鉄の含有率を高めるために高いほど好ましく、１００質量％未満である。鉄の全含有率の下限としては、８０質量％が好ましく、９０質量％がより好ましく、９３．５質量％がさらに好ましい。鉄の全含有率が上記下限に満たないと、水分に溶解する金属鉄の量が不足することによりヒ素が不溶化されず、農作物へのヒ素の吸収が抑制されないおそれがある。

（金属鉄の含有率）
当該ヒ素吸収抑制剤は、農作物へのヒ素の吸収を抑制するために、４６．５質量％以上の金属鉄を含有する。当該ヒ素吸収抑制剤の金属鉄の含有率［Ｍ．Ｆｅ］は、高いほど好ましく、１００質量％未満である。金属鉄の含有率の下限としては、７６．５質量％が好ましく、８６．５質量％がより好ましく、９０質量％がさらに好ましい。金属鉄の含有率が上記下限に満たないと、水分に溶解する金属鉄の量が不足することによりヒ素が不溶化されず、農作物へのヒ素の吸収が抑制されないおそれがある。

鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差［Ｔ．Ｆｅ］−［Ｍ．Ｆｅ］は、当該ヒ素吸収抑制剤の表面に金属鉄を表出させるために小さいほど好ましい。鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差の下限は、０質量％である。一方、鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差の上限としては、３．５質量％が好ましく、３質量％がより好ましく、２．５質量％がさらに好ましい。鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差が上記上限を超えると、当該ヒ素吸収抑制剤の表面が酸化鉄等により覆われやすくなり、金属鉄の水分への溶解が阻害されるおそれや金属鉄のヒ素を吸着する機能が低下するおそれがある。

（リンの含有率）
当該ヒ素吸収抑制剤は、金属鉄の水分への溶解を促進するためにリンを含有する。リンの含有率［Ｐ］の下限としては、０．００５質量％が好ましく、０．０１質量％がより好ましく、０．０１５質量％がさらに好ましい。一方、リンの含有率の上限としては、５質量％が好ましく、１質量％がより好ましく、０．１質量％がさらに好ましい。リンの含有率が上記下限に満たないと、金属鉄の水分への溶解が促進されないおそれがある。逆に、リンの含有率が上記上限を超えると、必要以上にコストが増大するおそれがある。

（硫黄の含有率）
当該ヒ素吸収抑制剤は、金属鉄の水分への溶解を促進するために硫黄を含有する。硫黄の含有率［Ｓ］の下限としては、０．００５質量％が好ましく、０．０１質量％がより好ましく、０．０１５質量％がさらに好ましい。一方、硫黄の含有率の上限としては、５質量％が好ましく、１質量％がより好ましく、０．１質量％がさらに好ましい。硫黄の含有率が上記下限に満たないと、金属鉄の水分への溶解が促進されないおそれがある。逆に、硫黄の含有率が上記上限を超えると、土壌が酸性化するおそれがあるとともに、必要以上にコストが増大するおそれがある。

当該ヒ素吸収抑制剤は、金属鉄の水分への溶解を効果的に促進するために、十分な量のリン及び硫黄を含有していると好ましい。リンの含有率と硫黄の含有率との和［Ｐ］＋［Ｓ］の下限としては、０．０２質量％が好ましく、０．０３５質量％がより好ましく、０．０４質量％がさらに好ましい。一方、リンの含有率と硫黄の含有率との和の上限としては、５質量％が好ましく、１質量％がより好ましく、０．１質量％がさらに好ましい。リンの含有率と硫黄の含有率との和が上記下限に満たないと、金属鉄の水分への溶解が促進されないおそれがある。逆に、リンの含有率と硫黄の含有率との和が上記上限を超えると、必要以上にコストが増大するおそれがある。

なお、当該ヒ素吸収抑制剤には、例えば原料、資材、製造設備等の状況によって持ち込まれる炭素、シリコン、マンガン、銅、ニッケル、モリブデン、クロム、ニオブ、バナジウム、アルミニウム、チタン、ホウ素、亜鉛、スズ等の不可避的不純物の混入が許容される。

［土壌］
当該土壌は、稲等の農作物が作付される土壌であり、上述のヒ素吸収抑制剤が略均一に混合されている状態で用いられる。当該土壌としては、農作物を育成可能なものであればよく、例えば水田の土壌が用いられるが、特に限定されない。

当該土壌に対するヒ素吸収抑制剤の混合比の下限としては、質量基準で０．１％が好ましく、０．３％がより好ましく、０．５％がさらに好ましい。一方、当該土壌に対するヒ素吸収抑制剤の混合比の上限としては、質量基準で１０％が好ましく、５％がより好ましく、１％がさらに好ましい。上記混合比が上記下限に満たないと、ヒ素吸収抑制剤の量が不足することによりヒ素が不溶化されず、農作物へのヒ素の吸収が抑制されないおそれがある。逆に、上記混合比が上記上限を超えると、必要以上にコストが増大するおそれがある。

［農作物の栽培方法］
当該栽培方法は、土壌にヒ素吸収抑制剤を混合する混合工程と、混合工程後の土壌に農作物を作付けする作付け工程とを有している。土壌としては、特に限定されないが、水田の土壌が用いられる。また、農作物としては、特に限定されないが、水稲が用いられる。

当該栽培方法に用いられるヒ素吸収抑制剤は、上述のヒ素吸収抑制剤と同様に、鉄を主成分とし、リン及び硫黄を含有する粒状体であり、鉄の全含有率を［Ｔ．Ｆｅ］質量％、金属鉄の含有率を［Ｍ．Ｆｅ］質量％とした場合に、下記式（１）を満たす。
０≦［Ｔ．Ｆｅ］−［Ｍ．Ｆｅ］≦３．５ ・・・（１）

（混合工程）
混合工程では、土壌に上述のヒ素吸収抑制剤を均一に混合する。この混合には公知の攪拌機が用いられるとよい。混合工程は、敷設された土壌上にヒ素吸収抑制剤を散布した後に攪拌機を用いて混合する工程であってもよいし、敷設前の土壌とヒ素吸収抑制剤とを攪拌機を用いて混合する工程であってもよい。また、土壌に対するヒ素吸収抑制剤の混合比は、上述の土壌と同様に、質量基準で０．１％以上１０％以下であると好ましい。また、混合工程において、肥料がヒ素吸収抑制剤と併せて土壌に混合されてもよい。

（作付け工程）
作付け工程では、混合工程後の土壌に農作物を作付けする。具体的には、ヒ素吸収抑制剤が混合されかつ敷設された状態の土壌に対して農作物が作付けされる。作付けは、田植え機等の公知の農業機械を用いて行われてもよいし、人の手により行われてもよい。

（利点）
当該ヒ素吸収抑制剤は、鉄を主成分とする粒状体であり、鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差が小さいので、金属鉄が粒状体の表面に表出しやすく、金属鉄の土壌中の水分への溶解が酸化鉄等によって阻害されにくい。この作用は、鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差が小さいことにより実現されるものであって、金属鉄の含有率が単に高いだけでは実現され難い。

当該ヒ素吸収抑制剤は、金属鉄を多く含有しているので、ｓｃｏｒｏｄｉｔｅ生成によるヒ素の共沈やｇｏｅｔｈｉｔｅによる吸着等の作用により土壌から農作物へのヒ素の吸収を抑制できる。また、鉄は、土壌に含まれているカドミウム、鉛、クロム、セレン、水銀、フッ素、シアン化合物等の有害物質を不溶化する機能も有するので、当該ヒ素吸収抑制剤は、ヒ素とともにこれらの有害物質についても同時に不溶化できる。

当該ヒ素吸収抑制剤は、平均粒子径が小さく規定されているので、土壌に対して容易かつ均一に混合できる。また、当該ヒ素吸収抑制剤の平均粒子径が小さいと当該ヒ素吸収抑制剤の比表面積が増大するので、含有する金属鉄が水分へ溶解しやすく、ｇｏｅｔｈｉｔｅによる吸着が促進される。

当該ヒ素吸収抑制剤に含有されるリン及び硫黄は、金属鉄の水分への溶解を促進する。このため、当該ヒ素吸収抑制剤は、含有している金属鉄を効率よく水分へ溶解させることで、主にｓｃｏｒｏｄｉｔｅ生成によるヒ素の共沈を促し、土壌から農作物へのヒ素の吸収を効果的に抑制できる。

また、当該土壌は、十分な量の当該ヒ素吸収抑制剤が混合されているので、土壌から農作物へのヒ素の吸収を効果的かつ適切に抑制できる。

また、当該栽培方法に用いられるヒ素吸収抑制剤は、含有している金属鉄を効率よく水分中へ溶解させるので、当該栽培方法は、土壌から農作物へのヒ素の吸収を効果的に抑制できる。

＜その他の実施形態＞
本発明のヒ素吸収抑制剤、土壌及び栽培方法は、上記実施形態に限定されるものではない。

以下、実施例によって本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。

［Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の資材］
表１に示す化学成分及び粒度分布の鉄粉を土壌と混合する資材として準備した。表１の資材の化学成分は、以下の手法により分析した。金属鉄の含有率［Ｍ．Ｆｅ］は、エチレンジアミン四酢酸（ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉａｍｉｎｅｔｅｔｒａａｃｅｔｉｃ ａｃｉｄ：ＥＤＴＡ）をキレート試薬として用いたキレート滴定で決定した。また、鉄の全含有率［Ｔ．Ｆｅ］は、金属鉄の定量操作で得られた残渣に融剤を加えて加熱し、加熱後の融成物に酸を加えて溶液化することで酸化鉄及び水酸化鉄等の価数が非ゼロの鉄を抽出し、原子吸光法を用いてこの抽出物中の鉄の含有率を決定し、さらに決定した鉄の含有率と上記金属鉄の含有率との和を算出することにより得た。また、リンの含有率［Ｐ］は、誘導結合プラズマ発光分光分析法により決定した。さらに、硫黄の含有率［Ｓ］は、燃焼赤外線吸収法により決定した。なお、表１のΔは、鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差を示し、鉄の全含有率、リンの含有率及び硫黄の含有率を合計した上で１００質量％に満たない残部は不可避的不純物である。また、粒度分布はＪＩＳ−Ｚ８８０１−１（２００６）の規格に準拠した試験用ふるいを用い、頻度分布を分析することにより決定した。

［栽培試験１］
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の資材が持つ農作物へのヒ素の吸収を抑制する機能を検証するため、水稲（コシヒカリ）を栽培する栽培試験を行った。Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６の資材及び比較用に用意したＮｏ．７の水酸化鉄の粉状体を土壌に混合する資材として用い、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の資材と土壌とを、表２に示す配合量で混合した。次に、Ｎｏ．１〜Ｎｏ．７の資材を混合した土壌及びＮｏ．８の資材を混合していない比較用の土壌を表面積が約２００ｃｍ^２のポットにそれぞれ充填した。また、統計精度を高めるために、これらを３セット分ずつ用意した。各ポットに充填されたＮｏ．１〜Ｎｏ．８の土壌に対し、窒素、リン酸及びカリをそれぞれ１４質量％ずつ含有する化学肥料をポット当たり１．４３ｇずつ混合した後、各ポットにおいて水稲を栽培した。収穫後の水稲から得られた玄米を硝酸及び過酸化水素で分解し、分解後の溶液を希釈した。そして誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ−ＭＳ）を用いてこの希釈液中のヒ素濃度を測定し、希釈率に基づき玄米のヒ素含有率を算出した。３セット分の玄米のヒ素含有率の平均値及び標準偏差を表２に示す。

表２に示すように、Ｎｏ．１及びＮｏ．２の玄米のヒ素含有率は、それぞれ０．２５８ｍｇ／ｋｇ及び０．２８９ｍｇ／ｋｇであり、Ｎｏ．３〜Ｎｏ．８の玄米のヒ素含有率より低いことが確認された。これにより、Ｎｏ．１及びＮｏ．２は、水稲へのヒ素の吸収を効果的に抑制するヒ素吸収抑制剤として機能しているといえる。

Ｎｏ．３〜Ｎｏ．６は、鉄の全含有率と金属鉄の含有率との差Δが３．５を上回る例である。また、Ｎｏ．３及びＮｏ．４は、金属鉄の含有量［Ｍ．Ｆｅ］が９０質量％を下回る例でもあり、Ｎｏ．５及びＮｏ．６は、リンの含有率と硫黄の含有率との和［Ｐ］＋［Ｓ］が０．０３を下回る例でもある。Ｎｏ．３〜Ｎｏ．６の玄米のヒ素含有率は、Ｎｏ．７及びＮｏ．８の玄米のヒ素含有率より一定程度は低いものの、Ｎｏ．３〜Ｎｏ．６の水稲へのヒ素の吸収を抑制する機能は高くないといえる。

［栽培試験２］
資材を用いることによる水稲におけるヒ素の吸収の抑制効果と水管理との相関を検証するため、２種類の水管理を用いて水稲（コシヒカリ）の栽培試験を行った。表３において、Ｎｏ．９は、土壌に混合する資材として表１のＮｏ．１のヒ素吸収抑制剤を用いた例であり、Ｎｏ．１０は、土壌に混合する資材として水酸化鉄の粒状体を用いた例であり、Ｎｏ．１１は、土壌に資材を混合しない例である。土壌に対する資材の配合量は表３に示す通りである。Ｎｏ．９及びＮｏ．１０については、土壌表面に資材を手で略均一に散布した後、土壌表面から深さ約１５ｃｍまでの土壌を耕運機で略均一に混合した。Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１１の例では、それぞれの土壌を１区画の面積が３ｍ×４ｍとなるように区画し、３区画分×２セット（２種類の水管理用）の土壌を水稲の栽培に用いた。また、Ｎｏ．９〜Ｎｏ．１１の土壌に対し、窒素、リン酸及びカリをそれぞれ１５質量％ずつ含有する化学肥料を３３．９ｇ／ｍ^２混合した。

水稲の栽培においては、出穂の２週間前まで土壌を湛水した後、出穂の３週間後までの間、３日の湛水と４日の落水とを交互に繰り返す水管理（３湛４落の水管理）と、出穂の３週間後まで継続的に湛水する水管理（湛水のみの水管理）とを実施した。栽培後の水稲から得られた玄米のヒ素含有率の測定方法については栽培試験１と同様である。３湛４落の水管理と湛水のみの水管理とについて、３区画分の玄米のヒ素含有率の平均値及び標準偏差を表３に示す。

表３に示すように、３湛４落の水管理を実施すると、灌水のみの水管理を実施する場合に比べて水稲におけるヒ素の吸収を抑制できることが確認された。また、同じ水管理を実施した場合には、Ｎｏ．９の例における玄米のヒ素含有率は、Ｎｏ．１０及びＮｏ．１１の例における玄米のヒ素含有率より低いことが確認された。３湛４落の水管理において、資材として水酸化鉄が用いられても水稲におけるヒ素の吸収の抑制効果は認められないが、資材としてヒ素吸収抑制剤が用いられた場合は、玄米のヒ素含有率は、０．１０６ｍｇ／ｋｇという低い値となる。つまり、表１のＮｏ．１のヒ素吸収抑制剤が３湛４落の水管理を実施する栽培に利用されると、水管理によって土壌中の酸素量を低減させないことによるヒ素の吸収の抑制効果とヒ素吸収抑制剤を用いることによるヒ素の吸収の抑制効果との相乗効果が期待できるといえる。

［栽培試験３］
表４に示す化学成分及び粒度分布の鉄粉を、Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１５の資材として準備した。表４の資材の化学成分の分析方法は、表１の資材の化学成分の分析方法と同様である。

資材を用いることによる水稲におけるヒ素及びカドミウムの吸収の抑制効果と水管理との相関を検証するため、水稲（コシヒカリ）の栽培試験を行った。表５において、Ｎｏ．１２〜１５は、土壌に混合する資材として表４のＮｏ．１２〜Ｎｏ．１５のヒ素吸収抑制剤を用いた例であり、Ｎｏ．１６は、土壌に混合する資材として製鋼スラグを用いた例であり、Ｎｏ．１７は、土壌に資材を混合しない例である。土壌に対する資材の配合量は表５に示す通りである。Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１６については、土壌表面に資材を手で略均一に散布した後、土壌表面から深さ約１５ｃｍまでの土壌を耕運機で略均一に混合した。Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１７の例では、それぞれの土壌を１区画の面積が３ｍ×４ｍとなるように区画し、３区画分の土壌を水稲の栽培に用いた。また、Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１７の土壌に対し、元肥として窒素、リン酸及びカリをそれぞれ１５質量％ずつ含有する化学肥料を２８ｇ／ｍ^２混合した。

水稲の栽培においては、出穂の２週間前までは、水がなくなれば水を入れる慣行の水管理を行った後、出穂の３週間後までの間、湛水のみの水管理を実施した。出穂の３週間後以降は慣行の水管理に戻した。栽培後の水稲から得られた玄米についてヒ素含有率及びカドミウム含有率を測定した。結果を表５に示す。なお、ヒ素含有率及びカドミウム含有率の測定方法については栽培試験１のヒ素含有率の測定方法と同様である。

なお、表５のカドミウム含有率で、平均値の「＜（数値）」は、３区画のうち少なくとも１区画が測定限界値（０．００６ｍｇ／ｋｇ）未満であったため、その区画の値を０．００６ｍｇ／ｋｇとして平均値を算出したことを意味する。従って、本来の平均値は、その（数値）未満の値である。また、標準偏差の「−」についても同様の理由により算出しなかったことを意味する。

表５に示すように、Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１５の例における玄米のヒ素含有率は、Ｎｏ．１６及びＮｏ．１７の例における玄米のヒ素含有率より低いことが確認された。資材として製鋼スラグが用いられているＮｏ．１６は、製鋼スラグ及びヒ素吸収抑制剤を用いていないＮｏ．１７より、水稲におけるヒ素の吸収は抑制されるが顕著な効果とまでは言えない。これに対し、資材としてヒ素吸収抑制剤を用いることで、水稲へのヒ素含有率を大幅低減でき、顕著な効果があるといえる。

さらに、Ｎｏ．１２〜Ｎｏ．１５の例における玄米のカドミウム含有率は、Ｎｏ．１６及びＮｏ．１７の例における玄米のカドミウム含有率と同等の低い値であることが確認された。資材としてヒ素吸収抑制剤を用いることで、水稲へのカドミウムの吸収抑制を図りつつ、ヒ素含有率を低減できるといえる。

本発明のヒ素吸収抑制剤、土壌及び栽培方法は、土壌から農作物へのヒ素の吸収を効果的に抑制できる。また、本発明は、土壌から稲へのカドミウムの吸収の抑制と土壌から稲へのヒ素の吸収の抑制との両立を図ることができる。

Claims (4)

1. 農作物が作付される土壌に混合されることでその土壌における農作物へのヒ素の吸収を抑制するヒ素吸収抑制剤であって、
   鉄を主成分とし、リン及び硫黄を含有する粒状体であり、
   上記リンの含有率が０．００５質量％以上、及び上記硫黄の含有率が０．００５質量％以上であり、
   上記リンの含有率を［Ｐ］質量％、上記硫黄の含有率を［Ｓ］質量％とした場合に、下記式（２）を満たし、
   上記鉄の全含有率［Ｔ．Ｆｅ］が９３．５質量％以上、金属鉄の含有率［Ｍ．Ｆｅ］が９０質量％以上であり、
   上記鉄の全含有率を［Ｔ．Ｆｅ］質量％、上記金属鉄の含有率を［Ｍ．Ｆｅ］質量％とした場合に、下記式（１）を満たす。
   ０≦［Ｔ．Ｆｅ］−［Ｍ．Ｆｅ］≦３．５ ・・・（１）
   ０．０２≦［Ｐ］＋［Ｓ］≦１．０５６ ・・・（２）
2. 請求項１に記載のヒ素吸収抑制剤が混合されている土壌。
3. 土壌に対する上記ヒ素吸収抑制剤の混合比が質量基準で０．１％以上である請求項２に記載の土壌。
4. 農作物の栽培方法であって、
   土壌にヒ素吸収抑制剤を混合する工程と、
   上記混合工程後の上記土壌に農作物を作付けする工程と
   を有し、
   上記ヒ素吸収抑制剤が、
   鉄を主成分とし、リン及び硫黄を含有する粒状体であり、
   上記リンの含有率が０．００５質量％以上、及び上記硫黄の含有率が０．００５質量％以上であり、
   上記リンの含有率を［Ｐ］質量％、上記硫黄の含有率を［Ｓ］質量％とした場合に、下記式（２）を満たし、
   上記鉄の全含有率［Ｔ．Ｆｅ］が９３．５質量％以上、金属鉄の含有率［Ｍ．Ｆｅ］が９０質量％以上であり、
   上記鉄の全含有率を［Ｔ．Ｆｅ］質量％、上記金属鉄の含有率を［Ｍ．Ｆｅ］質量％とした場合に、下記式（１）を満たす。
   ０≦［Ｔ．Ｆｅ］−［Ｍ．Ｆｅ］≦３．５ ・・・（１）
   ０．０２≦［Ｐ］＋［Ｓ］≦１．０５６ ・・・（２）