筑波・稲敷台地上の黒ボク土畑深層における硝酸性窒素の吸着

深層の陰イオン交換容量が約50 mmolc kg-1と高い黒ボク土畑では、各種資材を10年連用すると、化学肥料区では施用窒素の約5割、豚ぷん堆肥区では約1/4に相当する1800〜2300 kg ha-1の硝酸性窒素が深さ4.5 mまでに蓄積する。2.5 m付近では硫酸イオン含有量と土壌pHが低いため、硝酸性窒素吸着量が多い。

　黒ボク深層土は陰イオン交換容量が高いことが知られており、野菜畑から溶脱した硝酸性窒素（NO₃-N）の地下水への流入が緩衝されることが期待される。そこで本研究では、各種資材を10年間連用した黒ボク土畑深層における土壌および土壌溶液NO₃-Nの鉛直分布を調査し、各資材由来窒素（N）の長期的収支を解析する。

１．	筑波・稲敷台地上にある淡色黒ボク土畑圃場（谷和原；年平均降水量1257 mm）に速効性肥料、被覆尿素、豚ぷん堆肥を連用してスイートコーン（5〜8月）−ハクサイ（またはキャベツ、9〜12月）を栽培したところ、連用10年目トウモロコシ作跡では、深さ1 mの土壌溶液NO3-N濃度に資材間差は認められなかった。また、速効性肥料区の土壌溶液NO3-N濃度は深層ほど低下した（表1）。
２．	同時に深さ4.5 mまでの土壌NO3-N含有量を調査したところ、資材の種類によらず、深さ3 mにまで影響がみられ、深さ1 m強に120 mg kg-1、2.5 m付近に150〜220 mg kg-1の高濃度ピークが認められた（図1）。作土以外の陰イオン交換容量は約50 mmolc kg-1と高く（図2）、土壌溶液と土壌NO3-Nならびに含水比から求めたNO3-N吸着量は、速効性肥料区の場合、深さ1 mで50 mg kg-1、2 mで121 mg kg-1、2.5 mで182 mg kg-1、3 mで24 mg kg-1であった。
３．	深さ2.5 m付近でNO3-N含有量および吸着量が高い理由として、吸着競合イオンであるSO4含量が上層よりも低く、さらには、土壌pHも上層より低いために高AECが発現したことが考えられる（図3）。
４．	速効性肥料区と被覆尿素区では施用Nの約5割が作物に吸収されず、NO3-Nとして深さ4.5 mまでに大半が蓄積していた。一方、施用N量が化学肥料の2倍である豚ぷん堆肥区では、施用Nの約4割は作土に蓄積しており、3割強が作物吸収され、残りはNO33-Nとして深さ4.5 mまでに存在していた。深さ4.5 mまでのNO3-N 蓄積量は資材の種類によらず1800〜2300 kg ha-1と高く、NO3-Nが地下水に流入するのを緩衝している。

１．	本成果は、黒ボク地域における地下水硝酸汚染対策のための基礎資料となる。
２．	試験圃場は台地の一番高い地点にあり、周辺からの地下水流入は考えられない。また、深さ4.4 m付近には常総粘土層がある。
３．	黒ボク土深層に吸着したNO3-Nの長期的な動態を明らかにするには、より長期のモニタリング試験が必要である。

［具体的データ］

研究課題名：堆肥施用畑における窒素溶脱モデルの開発
課題ID：03-06-06-*-08-05
予算区分：有機農業
研究期間：2003〜2007年度
研究担当者：前田守弘、太田健、井原啓貴