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− 38 −
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作物のカドミウム吸収抑制への利用
大島 宏行
東京農業大学生物応用化学科
１．はじめに
本研究室では、これまでに転炉スラグを施用してpH(H2O)を7程度まで高めても、植物にホ ウ素、マンガン、鉄などの微量要素欠乏をきたしにくいことを明らかにしてきた1)。転炉スラ グには、肥料取締法(副産石灰肥料・鉱さいケイ酸質肥料)による有害成分としてニッケル、ク ロム、チタン含有最大量が設けられているが2)、これら成分の土壌から植物への移行は明らか にされておらず、普及を妨げる一要因となっている。そこで、ポット試験により野菜の生育に 支障をきたさない転炉スラグの最大施用量および、pH(H2O)の違いによるホウ素、マンガン、
クロム、チタン、ニッケルの移行に及ぼす影響について明らかにした。
また、農作物の安全性への関心の高まりから、農作物中のカドミウム含有量の低減化を図る 技術開発も求められている3）。植物による土壌からのカドミウム吸収を低減する方法として各 種アルカリ資材を施用することにより植物のカドミウム吸収が抑制されることが報告されてい る4）。そこで、転炉スラグによる土壌酸性改良に伴い、土壌中のカドミウムなど有害金属の野 菜への移行を軽減できる可能性についても追求したので紹介する。
２．転炉スラグの多量施用が植物の微量元素吸収に及ぼす影響
酸性が強く、微量要素含有量が低い未耕地黒ボク土に炭カル、苦土石灰、転炉スラグをそれ ぞれ施用してpH(H2O)を6.5から8.0に改良した。さらに、土壌酸性改良資材の種類と土壌pH の違いが土壌中でのカドミウムの挙動に及ぼす影響を調べる目的で、全試験区の土壌に硫酸カ ドミウムをCdとして1 mg/kg添加した。1/500 aコンテナでチンゲンサイ、ソルゴーを連続で 栽培した。
その結果、苦土石灰区、炭カル区では酸性改良により収量が低下したのに対し、転炉スラグ 区ではpH(H2O)を8.0まで改良しても無改良区と同等の収量であった（図1）。植物中のマンガ ン含有量は、資材の種類にかかわらずpH(H2O)の上昇により減少した。一方、苦土石灰区、炭 カル区におけるホウ素含有量は、pH(H2O) 7.0以上の区では、チンゲンサイやソルゴーの欠乏と 判断される値を下回ったが、転炉スラグ区では無改良区と同等の値を維持した。苦土石灰区、
炭カル区における生育低下の要因はホウ素欠乏と考えられた（図2）。
0 30 60 90 120 150
5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
g/pot
栽培後地のpH(H2O)
転炉スラグ
炭カル 苦土石灰
図 1 酸性改良資材の違いがソルゴーの 生育に及ぼす影響
写真 1 pH(H2O) 7.5 区におけるソルゴーの生育状況
表 1 収量が低下しない pH(H2O)
0 0.5 1 1.5 2
5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
0 10 20 30 40
5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
Ni
Ti
0 0.5 1 1.5 2 2.5
5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
0 2 4 6 8
5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
Cr
Cd
転炉スラグ 苦土石灰
炭カル
mg/kgmg/kg
３．転炉スラグの多量施用が植物の微量元素吸収に及ぼす影響 転炉スラグ区におけるチン
ゲンサイとソルゴーのニッケ ル、チタン、クロム含有量は 無改良区と比べて、同等かそ れ以下で、他の酸性改良資材 区と差も認められなかった。
転炉スラグ中に含まれるニッ ケル、チタン、クロムは植物 に移行しない。また、ソルゴ ーのカドミウム含有量は転炉 スラグpH(H2O) 8.0区で最低 値を示し、無改良区の1/5程 度にまで低減された5)。
４．酸性改良可能なpH
次に、転炉スラグを施用して pH(H2O)を 6.5 から 8.0に改良した土壌を用いて7種類の植物を連続で栽 培した結果を表3に示す。エンツァイ、ソルゴー、ホ ウレンソウ、ギニアグラス、トマトでは pH(H2O)を 7.5 以上に高めると無改良区と比べて収量が低下する ことが確認された。
５．おわりに
転炉スラグを土壌に多量施用してpH(H2O)を7.5程度にまで高めても、野菜や緑肥作物の生 育に支障のないことが確認できた。また、転炉スラグ中に含まれるニッケル、チタン、クロム が植物に吸収移行することはない。したがって、転炉スラグを施用する際の酸性改良目標 pH(H2O)は7.5に設定することが望ましい。また、転炉スラグを土壌酸性改良資材として施用 し、pH(H2O)を7.5程度まで高めても植物の生育に支障をきたすことなくカドミウム含有量を 低下させることができたことから、カドミウム吸収抑制資材としても有効である。
0 200 400 600
5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
mg/kg
0 2 4 6
5.0 6.0 7.0 8.0 9.0
mg/kg
B Mn
下限値
下限値 転炉スラグ
苦土石灰 炭カル
図3 酸性改良資材の違いがソルゴーの微量元素含有量に及ぼす影響
pH(H2O) 供試植物 8.0 チンゲンサイエダマメ
7.5
エンツァイ ソルゴー ホウレンソウ ギニアグラス
トマト
図 2 ソルゴーのホウ素、マンガン含有量
− 42 −
６．文 献
1. 後藤逸男・村上圭一 2006. ひと味ちがう酸性改良、根こぶ病 おもしろ生態とかしこい防 ぎ方 -土壌病害から見直す土づくり-．p77-84、農文協，．東京
2. (独)農林水産消費安全技術センター：石灰質肥料、肥料取締法に基づき普通肥料の公定規格
を定める等の件、http://www.famic.go.jp/ffis/fert/kokuji/60k0284.htm
3. 農林水産省農林水産技術事務局 2005. 農用地土壌から農作物へのカドミウム吸収抑制技術 等の開発に関する研究．農林水産省農林水産技術会議事務局
4. 雄川洋子・稲原 誠 2009. アルカリ資材を用いた土壌pH矯正によるダイズのカドミウム 吸収抑制．土肥誌，80，589-595．
5. 大島宏行・後藤逸男 2014. 転炉スラグの多量施用が作物への微量元素収集に及ぼす影響. 土肥要旨集，60，136
藻場造成等海域利用に向けた取り組み
加藤 敏朗
新日鐵住金(株)先端技術研究所
１．はじめに
鉄鋼スラグの利用は、路盤材や簡易舗装材といった道路用材料、軟弱地盤の土壌改良材、あ るいは本シンポジウムの主題である農業用の肥料・土壌改良材などのような陸域用途に限定さ れることなく、海域においても有用に活用できる資材として注目されている。
著者らは、鉄鋼スラグやそれを原料とした固化体などを構造材として利用することばかりで なく、鉄鋼スラグの特性を活かした機能材としての利用技術の開発を進めてきており、以下、
本報告では代表的な海域利用技術について概要を述べ、特に藻場造成技術について事例を交え て詳しく紹介する。
２．海域環境の改善技術へのスラグの活用 １）人工石材（鉄鋼スラグ水和固化体）
鉄鋼スラグ水和固化体は、セメント原料として活用してきた高炉水砕スラグ微粉末を結合材 とし、転炉系製鋼スラグを骨材としてオールリサイクル材からなるコンクリート代替品であり、
型枠を用いた無筋コンクリートブ ロック代替の成形品や所望のサイ ズで塊上に破砕した人工石材等の 自由な形状での製造が可能である
（図１）。これらの人工石材は、裏 込め石、傾斜護岸材、被服石など 港湾土木工事資材のほか、漁礁や 藻場礁など水産用基材（ビバリー
®ロック・ブロック）として活用 されている。
２）ミネラル供給材（ビバリー®ユニット、人工ミネラルM型）
沿岸域の藻場が衰退する「磯焼け」現象については気象変化、生物相変化（ウニや魚などの 食植生物による食害）、人工的な海域環境改変などによる潮流変化や海水水質変化などが複合的 に影響しているといわれ、その解決に向け様々な取り組みが行われている1,2)。
これらの磯焼けに対して、藻場を再生するための技術として、前述の人工石材を用いた藻礁 とともに、貧栄養の海域における海藻類の生長促進を期待したミネラル供給材を提案している。
ミネラル供給材としては、鉄分供給を主たる目的としてビバリー®ユニットと、鉄に加えてそ れ以外のミネラル成分の供給も期待した人工ミネラルM型があり、各地で実証実験を実施して いる。このうち、前者の技術については北海道増毛町において2004年に開始した実証実験およ び2014年に開始した実証事業の経過を交えて３節で詳しく紹介する。
図１ 鉄鋼スラグ水和固化体
３）浚渫土改質材（カルシア改質材）
鉄鋼スラグの潜在水硬性を利用し、港湾・航路の保全で発生する軟弱な浚渫土の強度改善材 として活用が進められている。転炉系製鋼スラグを原料として成分管理と粒度調整を施したカ ルシア改質材を、軟弱な浚渫土に混入することで強度が改善し、その改質土を浅場・干潟の造 成や浚渫窪地の埋戻しに活用する技術であり、実海域での実証試験を経て実用化が進められて いる。また、カルシア改質土は、浚渫土の物理的な性状を改質するばかりなく、浚渫土からの りんの溶出や硫化物の発生を抑制する効果があり、富栄養化した内湾や閉鎖性海域の底質環境 を改善する技術として期待されている。
３．鉄分供給ユニットを用いた藻場造成
近年、河川を介した森林から海域のつながりが重要視され、海域への栄養の供給が着目され ている。海藻の生育には窒素やりんなどの栄養塩類のほかに鉄分も必要とされ、鉄イオンは水 中の溶存酸素で容易に酸化されて三価鉄となり不溶性の水酸化物コロイドとして沈殿してしま う。これに対して森林土壌中では鉄イオンが腐植酸と錯体を形成して、溶存態鉄として安定的 に海域へもたらされると考えられている。この原理に基づき、東京大学の定方正毅名誉教授ら の発案によって、図２に示す
ように鉄イオンの供給源とし て炭酸化した転炉系製鋼スラ グを用い、錯体形成にかかせ ない腐植酸の供給源として腐 植土を用いた鉄分供給ユニッ ト（ビバリー®ユニット）の開 発3)に至り、海の緑化研究会
（会長 東京大学山本光夫特 任准教授）のサポートを得て 実証検討を進めてきた4)。
１）北海道増毛町舎熊地区における実証実験（2004年～）5)
2004年10月、北海道増毛町舎熊海岸において鉄分供給ユニットを埋設し（図３a）、その後、
10年にわたってその海域の藻場の状況や海水水質について継続的に観測を実施してきた。９年 目の2013年6月においても、実験区の海岸にはホソメコンブを中心とした海藻群落が維持され ている様子が観察されている（図３b）。
本海岸は、50m沖合でも水深1.5ｍ程度の遠浅であり、粒度20～50 cmの玉石からなる地盤で あり、さらに干満差が小さいことから供給した養分が希釈拡散されずにとどまることが期待さ れた。実験区の汀線を26ｍにわたって掘削し、ヤシ繊維袋に充てんした鉄分供給ユニットをの べ約6ｔ埋設した。実験区から西に108ｍ離れた地点に対照区を設置して、海藻が繁茂する時期
（6～7月）に定期調査を実施した。
藻場調査は、汀線部から沖合50ｍまでの植生調査（ベルトトランセクト法）、また、沖合50 ｍまでの各観測点（3、5、10、25、50 m）において50 cm方形枠内の海藻重量調査（コドラー
転炉系製鋼スラグ
（Fe供給源）
腐植土
（腐植酸供給源） 鉄分供給ユニット 図２ 鉄分供給ユニット
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