研究内容

本研究室では、土壌を様々な鉱物や有機物からなる天然の化学物質として捉え、土壌中で起こる様々な反応を化学分析やシミュレーションによって明らかにすることにより、自然環境の保全、土壌養分の可給性評価および蓄積養分の可溶化、土壌汚染対策技術開発などに関する研究を行い、農業および環境分野の発展に寄与します。

草原植生の保全のための土壌管理に関する研究

日本では縄文時代あたりから人為的に広く草原が維持されてきたようです。このような草原では、貴重な在来の草本植物がいのちをつないでいます。そして、このような生態系を維持するためには、古くから維持されてきた土壌特性をそのまま保つことが重要であることもわかってきました。そのためにはどのような管理が重要なのか調べています。

草原に生きる在来草本植物オミナエシ
草原に生きる在来草本植物ヒメユリ

小笠原諸島の生態系と物質循環を土壌特性から明らかにする

世界自然遺産である小笠原諸島では、一部の地域で、海から島の土壌中へと植物栄養元素を運び込む海鳥がユニークな機能を発揮していることがわかってきました。このように、小笠原諸島の陸域生態系とその物質循環を、土壌を調べることによって解明する研究に取り組んでいます。

また、小笠原諸島の一部では、野生化した家畜の踏圧によって土壌流出が起こりましたが、これらの家畜を駆逐した現在でもなかなか植生は回復していません。これは、土壌流出によって植生が回復しにくい土壌特性となってしまったためであることがわかってきました。これらの結果を踏まえて、今後、どのような管理が必要なのか調べています。

今でも止まらない土壌流出(小笠原諸島・媒島)
小笠原諸島の土壌に栄養元素を持ち込む海鳥(カツオドリ)

土壌養分の挙動解析による可給性評価

リンやカリウムなど肥料の資源には、石油・レアメタルなど他の地下資源と同様に、埋蔵量と偏在の問題があります。日本は肥料資源を輸入に頼っている一方で、リンやカリウムは農作物への過剰害が出にくいため農地へ多量に施用される傾向があります。これらの肥料を効率的に使用するためには土壌の養分状態を正しく知らなくてはなりません。

現在よく用いられている土壌養分の評価法は、土壌に特定の溶液を加えたときに溶出する目的元素の量をもって、植物への利用されやすさの指標とします。しかしながら、例えば可給態リン酸の代表的抽出法であるトルオーグ法(pH3の希硫酸を用いた抽出法)は、1930年に開発されたもので、その後明らかになった植物による養分吸収機構や土壌の養分挙動に関する知見が反映されていません。

そこで、植物による土壌からの養分吸収機構に関するこれまでの知見を踏まえた、新しい養分可給性評価法の開発を行っています。現在は、土壌のリン酸・カリウム・ケイ酸などを対象として、土壌養分の可溶性を評価するための新しい吸着材や装置の開発を行っています。

土壌蓄積養分の可溶化に関する研究

土壌にあるリン酸は、鉄・アルミニウム・カルシウムなどと溶解しにくいリン酸鉱物を形成したり、土壌鉱物に特異的に吸着されてしまい、肥料として入れたリン酸の一部しか植物に吸収されません。土壌中に蓄積したリン酸を可溶化して植物が吸収できる形にできれば、施肥量の低減だけではなく、リン酸蓄積により生じる作物への障害を抑制することができます。

土壌の化学平衡を変化させてリン酸の可溶化を促すため、土壌にスラグやクエン酸を施用したときの効果およびそのしくみを調べています。また、土壌中に施肥されたリン酸の化学形態を調べるために、核磁気共鳴(NMR)スペクトル等を測定し、解析しています。

糸島土壌の特徴及び現場把握のための土壌診断

九州大学の新キャンパスがある糸島は農業が盛んで、この地域の土壌は貴重な資源であるといえます。この資源としての土壌の機能を有効に活用するためには、土壌の特徴を把握して、適切に管理する必要があります。

糸島地方の土壌の特徴と現状を把握するため、糸島市に広く分布しており、かつ根こぶ病の発生リスクがあるブロッコリー及びキャベツの圃場を対象として、土壌調査および土壌診断に対する意識調査を行っています。

汚染土壌の対策技術の開発

重金属等のリスクが高い土壌で農業をする場合、土壌から作物への有害元素の移行を抑える必要があります。土壌で植物に移動しやすいのは土壌溶液に溶けている元素であり、土壌溶液の溶存量を抑えるためにpH調整や吸着資材の投入が有効となります。また、植物への吸収を競合的に抑制する化学種の存在も大きく影響します。そこで、カドミウムを対象として、pH上昇効果が持続するスラグや、pH調整や吸着材としての効果が期待される有機質資材(堆肥)の、植物への吸収抑制効果を調べています。

人為的な汚染によって重金属濃度が高くなっている土壌以外にも、地球上には元々の地層に有害元素が多く含まれている場所があります(産業技術総合研究所の地球化学図では自然の元素濃度の地図を見ることができます)。 このような有害元素が多い場所でトンネル工事等をすることにより、汚染物質が環境中に放出されるリスクが生じます。このようなリスクを持った土壌を、自然由来汚染土壌とよび、環境基準は超えるものの比較的低濃度のものが大量に排出される可能性もあるため、安価な不溶化技術が適していると考えられます。しかしながら不溶化技術は、不溶化機構が明確になっていないものや、不溶化処理後に長い時間が経った時の効果の持続性がわからないものがあります。そこで、主に自然由来汚染土壌を対象として、汚染土壌中の有害元素の不溶化技術の開発と有害元素不溶化機構の解明、および、長期的な安定性に関する研究を行っています。

お知らせ
  • 2017/06/05 : 研究内容、卒業論文を更新しました
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担当:森 裕樹

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