草地緩衝帯による地下水水質の保全

[要　約]
　地下水中の硝酸性窒素濃度は生産性を維持した草地緩衝帯を通過すると，急速に減少する。草地緩衝帯の浄化能は植生の有無や地下水位の高低により異なる。地下水中硝酸性窒素負荷量が17gN/日・㎡通水断面程度までであれば，約30m幅の傾斜約2度の草地緩衝帯により窒素濃度を10mgN/L以下に浄化可能である。
[担当研究単位]北海道農業試験場　草地部　上席研究官室
[部会名]　農業環境・環境評価・管理
　　　　　草地・生産管理
　　　　　北海道農業・生産環境，畜産草地
[専　門]　環境保全
[対　象]　　
[分　類]　指導
[背景・ねらい]
　農業由来と考えられる地下水の硝酸性窒素の汚染は北海道でも顕在化しつつある。そこで，草地緩衝帯が持つ地下水浄化能を適切に評価し，浄化に必要な草地緩衝帯の必要幅を検討する。
[成果の内容・特徴]
　畑地（トウモロコシ畑：幅100m）の斜面下方に採草地（幅100m，イネ科・マメ科牧草混播，マメ科率約10%）を配置した。畑地の窒素施肥量に標準施肥量と2倍施肥量の2段階を設けた。草地の一部に除草剤を散布し，裸地（100m×70m）とした。処理組合せとして「標準施肥区」，「2倍施肥区」，「裸地区」の3処理区を設けた（1区200m×70m）。各処理毎にほぼ最大傾斜（約2度）方向で畑地・草地境界よりの距離75m，45m，0m，25m，50m，75mおよび100m地点に地下2m迄の採水管を埋設し，地下約2mにある難透水層上部の帯水層の地下水位，地下水質を4週間毎に測定した。なお，畑地，草地の窒素収支，処理区の分類等は表１および表２に示した。
  1. 地下水流出は地下水位が約1m以深の流出と1m以浅，地表近くまで上昇する大量降雨時および春の融雪時の流出に分けられ（表２），畑地からの窒素流出は1m以浅の流出時に増加する。
  2. 草地を通過すると地下水中窒素濃度は急激に減少する（図１，２）。畑地から草地に地下水を通じ流入する窒素負荷量と草地緩衝帯幅（草地通過距離）との関係は，1m以深の流出時には窒素負荷量に応じて緩衝帯幅は増加する（図２●）。裸地区でも同様の関係があるが，浄化能は草地区より低い（図２▲）。草地への流入硝酸性窒素の最大値は11gN/日・㎡ 通水断面で，必要緩衝帯幅は30mであった。
  3. 草地区では，地下水位が約0.5m程度まで（図２○），更に地表近くまで（図２○矢印）上昇すると，段階的に窒素浄化能は増加する。しかし，裸地区では地下水位が0.5m迄上昇しても浄化能は変わらず（図２△），0.5m以浅に上昇したときにのみ浄化能が高まる（図２△矢印）。草地への流入硝酸性窒素の最大値は17gN/日・㎡ 通水断面で，必要緩衝帯幅は32mであった。
  4. 以上の結果，乾物生産800kg/10a程度に維持するよう施肥管理した傾斜約2度の採草地を緩衝帯として使用する場合，地下水により流入する硝酸性窒素量が17gN/日・㎡通水断面程度までであれば，硝酸性窒素濃度を10mgN/L以下に浄化可能な草地緩衝帯の必要幅は約30mである。
[成果の活用面・留意点]
　地下水位2ｍ以内の採草地を地下水質保全の緩衝帯として利用する場合の参考になる。

具体的データ

[その他]
研究課題名：草地の環境保全機能の解明
予算区分　：経常
研究期間　：平成8～11年度（平成6～11年度）
研究論文等：１）Proceedings of the 11th CIEC World Fertilizer Congress on Fertilization
　　　　　　　　for Sustainable Plant Production and Soil Fertility Vol.2 (1998)
　　　　　　２）土壌の物理性 76（1997）
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