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稲作に於けるカドミウム吸収低減プロジェクト

苦節4年、やっと米のカドミウム汚染対策にめどが立ちました。

2017カドミウム吸収抑制プロジェクト

 2013年秋、とある展示会でカドミウム(Cd)が含まれる水田をお持ちの農家さんと巡り会い、2014年度からトウモロコシの活性炭(CC炭)でどれだけコメのCd含有量を低減できるかの実験が始まりました。実験開始前の2013年度におけるコメのCd含有量は1.5ppmという国内出荷基準の0.4ppmを大幅に超過する値が報告されていた圃場でしたが、トウモロコシの活性炭(CC炭)を使った実験と検証の末に2016年度からは国内出荷基準をクリアする事が出来ました。

2014〜2017年度検査結果

実施記録

2014年〜2017年検査結果


年度別実施状況およびコメのCd含有量検査結果の詳細

2014年度検査結果

2014年度検査結果
  • 圃場内を区分けし、CC炭を坪当たり2ℓと1ℓを投入してCd低減効果を検証した。

  • 2013年度のCd含有量1.5ppmに対し低減効果は認められたが、出荷基準値に及ばなかった。

  • 同一圃場内において採取場所によりコメのCd含有量が異なった。

  • 2015年度検査結果

    2015年度検査結果
  • 前年度のCd含有量に応じて区分けを行い、坪あたり2ℓ、4ℓ、6ℓのCC炭を投入して検証した。

  • 前年度よりもCd含有量は低減したものの、投入量に比例した効果は得られなかった。

  • 2016年度検査結果

    2016年度検査結果
  • 取水口にCC炭カゴを設置し、CC炭の圃場への新規投入は行わなかった。

  • ほぼ全域で米のCd含有量の低減効果が確認され、出荷基準も満たされた。これまでよりもCd低減効果が顕著に現われた。

  • 2017年度検査結果

    2014年度検査結果
  • 取水口へのCC炭カゴの設置し、圃場には新規に坪当たり2ℓのCC炭を投入した。

  • 前年度よりもCd含有量に増加傾向が見られたが、出荷基準は満たされた。
  •  2016年度までの実験でカドミウム含有量は年々減少してきており、2017年度は取水口に活性炭を設置し、更に田んぼにもトウモロコシの活性炭を投入したことでカドミウム含有量が最も低くなるのではと予想していましたが、前年よりも増加という結果となりました。

     比較の田んぼ側も前年に比べ2倍の数値になっており、活性炭だけではなく出穂時期の湛水管理の状況も影響していると考えられます。

    基本は湛水管理。しかし管理が行き届かないことも

     カドミウムの吸収低減対策としては出穂期前後の湛水管理が基本とされています。しかしこまめな水管理が必要であり、また気象条件にも左右されることから、農家様の管理が行き届かない場合も起こり得ます。

     実際に、ご協力をいただいていた農家様では水稲以外の品目も栽培しており、2017年度は他の栽培品が忙しかったために湛水管理に充分手が回らず、地域の農協からも指導が入ったほど。測定結果で前年度よりも数値が上がってしまったのはそうした影響も考えられますが、そうした中でも最終的にカドミウム含有量を抑える事が出来たのはトウモロコシの活性炭を施用したことによる効果があったと考えられます。


    きゅうりの事例

    ■きゅうりの事例■


    右側の畝にトウモロコシの活性炭が入っています。左側の畝は今年土壌消毒をおこないました。消毒した畝は成長が遅れています。岩手県花泉町の事例。

    右の2列に活性炭が入っています。すでに実がついており、入れていない左とは大きな差が出ました。岩手県花泉町の事例。

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    ねぎの事例

    ねぎの事例-1ねぎの事例-2

    ■ねぎの事例-1■

    ←左の画像はネギ畑の左側の列にトリコデルマ菌と活性炭が入っています。2009年8月25日撮影

    2009年9月7日撮影。左の2列には活性炭は入っていません。収穫段階では活性炭を入れていないところも入れたところと同じ太さに見えますが、実は生育の状態を見て追肥をしてしていたのです。その結果上の写真のようになりました。
    肥料も高いから農家は追肥の量と作業量の低減に喜ばれました。岩手県九戸村戸田地区の農家さんです。(トマトにも活性炭を使用しています。)

    ねぎの事例-1ねぎの事例-2

    ■ねぎの事例-2■

    下の画像は九戸地区の農家さん。赤枠の畑にトウモロコシの活性炭とトリコデルマ菌を投入しました。黄色枠の一番広い畑にはなにも入れなかったところ、長雨の影響で生育不良が発生しました。赤枠の畑は日照など条件的に黄枠の畑より環境は劣りますが、それにもかかわらず元気なネギになっています。トリコデルマ菌の比較

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    なすの事例

    なすの事例-1なすの事例-2

    ■なす栽培事例-1(花泉露地栽培)■露地のなす

    ↑活性炭が入った畝。風で茎が倒れたので誘引するそうです(上画像左)。害虫がついて穴が開いています(上画像右)

    ←活性炭を入れていない畝、際立った差はありません。どちらも7月6日撮影。

    【プラス トリコデルマ菌】

    8月1日撮影
    活性炭を入れた畑の右2列、手前は毎年生育途中で枯れてしまうというのでトリコデルマ菌を150gほど投入。

    下画像 赤枠内の枝は、例年は枯れてしまうのですが、活性炭とトリコデルマ菌を投入したところこの年は正常な形で生育しています。

    なすの事例-1なすの事例-2

    ■なす栽培事例-2■


    上画像・黄色の線で囲った畝にトウモロコシの活性炭を使用しました。今回活性炭を使用した左側の畝は、毎年生育が悪かったということです。
    上画像・下段は7月15日に撮影。毎年生育が悪かった左側の畝も、トウモロコシの活性炭の使用の結果、右の畝とほぼ同程度の伸びになっています。左側に比べて、毎年生育が良いはずの右側の畝の方に半身萎凋病の被害が見られます。石巻市桃生町の農家さんです。

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    ほうれん草の事例

    このハウスでは前年2作目は連作障害で収穫がゼロだったそうですが、トウモロコシの活性炭とトリコデルマ菌を入れたこの年は写真のよう実績となりました。
    (実は前年収穫できなかったという話は後で聞いたので非常に驚いています。)

    ほうれん草萎凋病

    100%解消されたわけではありません。実際に萎凋病と思われる株を掘ったところ、左写真のようになっています。

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    トルコキキョウの連作障害


    画像上左は8月29日、上中が11月2日、上右が12月5日のものです。一番右の苗(黄色のエリア)が問題でした。岩手県室根町の農家さん

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    稲作に使用した トウモロコシの活性炭

    炭は昔から根の成長に良いということが言われてきました。今回は青森と岩手の農家さんの協力を得て、活性炭を田植え前の耕耘時期に入れてもらい、その効果を検証してみました。この年は例年になく猛暑が続きサンプル採取も熱中症にかかりながらの作業となりました。

    稲作の事例-1稲作の事例-2稲作の事例-3

    ■ 稲作の事例-1

    活性炭による米の収量比較(2010年実施)

    収量が増加しました
    下の数字は米が30kg入る袋に収穫した米を入れて、できた袋の数を表しています。
    米収量グラフ
    スラグ入りより活性炭入りの方が収量が多くなっています。活性炭投入量ですが、坪あたり1リットルと0.5リットルの比較では大きな差が出ませんでした。
    米計測
    活性炭投入量での比較のためにコンバインを使わず、天日干しにして面積当たりの収量と品質の比較を行いました。

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    ■ 稲作の事例-2

    一関市花泉での稲作事例

    活性炭による苗の生育比較(定植後1ケ月経過時点の写真)

    検証田
    稲の比較1

    一番左が活性炭入りの稲です。

    稲の比較2

    現場での採取時と若干色などが変化していますが、タイプAは野菜栽培と同様の坪当たり1リットルを散布した状態です。(田植え前の耕耘時期に散布)

    活性炭による苗の生育比較(7月21日の写真)

    稲作比較100721 活性炭やトリコデルマ菌の量を多くすると生産コストが上昇します。最適な量はどれくらいかということが問題になりますが、開発した佐々木先生によると一坪1リットルが目安といいます。
    活性炭といえども植物にとっては異物となる。多すぎてもストレスを感じるだろうと思うのです。 上画像はその為の実験で左の稲には通常の坪1リットル、右側の稲は0.5リットルでの比較です。
    6月のサンプル採取の写真からするとだいぶ追いついてきていますがやはり1リットルの方が根の伸びが良いです。長さだけでなく下部全体の太さも良いです。(写真では平面的なのでわかりにくい)

    稲穂

    8月2日の追加のサンプル採取時、すでに稲穂が出ていました

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    ■ 稲作の事例-3

    十和田市での稲作事例

    一番上の田圃に投入、水は上から順にしたの水田に流す方式のため一番上の地温が低いのですが、だいたい同じでした(地温は天候にも左右されますのであくまで参考です)。

    検証用水田

    下の画像は一番上の水田の苗とすぐ下の水田の苗の比較です。採取した本数に関係なく、活性炭を入れた田んぼの根は長いことが識別できます。

    稲の比較

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    トウモロコシの活性炭で米のセシウム吸収を抑制できるか

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     日経ビジネス2011年9月26日号(日経BP社)に植物を使った土壌浄化技術(ファイトレメディエーション)の記事が載っていました。それによると、ある品種の稲科の植物はカドミウムなどの有害物質をよく吸収し、さらに吸収した後の処理が簡単であること、浄化のコストも客土より安く上がることから、ファイトレメディエーションに適しているというのです。

     この情報を検証すると、すなわち有害金属イオンで汚染された土壌で「稲」を栽培すると、たとえばカドミウムなどの有害物質を「稲」が吸収し、そこに濃縮してしまうということになります。もちろん品種等の違いで吸収度合いは変わってくるはずですが、高い吸着能を持っていることは間違いないようです。
     これは現在問題になっている放射性セシウムの場合でも同様で、稲はセシウムで汚染されやすい植物であるということになります。つまり普段食べている米もセシウムを吸っている可能性があるということがいえます。

     たしかにファイトレメディエーションは有効かもしれません。しかし数年単位の時間がかかってしまう。その数年間、食べられない米を作り続けなければならないことになります。当然、生計がかかっているのでそんな悠長なことは言っていられません。
     そこで我々はセシウムを土壌中に閉じ込めておき、作物内に吸収されないようにすることができればベストだと考えました。

     これまでの実験でトウモロコシの活性炭1)が有害なカドミウムを吸着する高い能力があることが確認されています。トウモロコシの活性炭は高い吸着力を持っているため、カドミウムと同様にセシウムを吸着し、作物内に吸収されないようにすることができるはず。ということで、今回はトウモロコシの活性炭で稲へのセシウム吸収を抑制できるのかという実験を行いました。

    1)トウモロコシの活性炭:トウモロコシの芯を材料にして炭化した活性炭です

     3・11の震災に伴う原発事故の影響で、安全な農作物を安定して入手できるかという新たな課題が急浮上してきました。はたして、セシウムの吸収を抑えることができるのかどうか・・・。

     偶然なのですが、2010年、活性炭を水田に投入して稲を育てる実験に協力していただいた2軒の農家さんがありました。そこで、平成23年秋の新米について、トウモロコシの活性炭を入れた場所と入れていない場所のサンプルを入手し、それらの中に含まれるセシウム(放射能はありません)の質量(重さ)を測定しました。

     協力していただいた水田の状況は下記の通りです。

    .肇Ε皀蹈灰靴粒萓炭の投入時期・量は農家A,B共に2010年5月、圃場1坪につき1リットル。
    2011年はトウモロコシの活性炭の追加使用はなし。
    土壌中に残ったトウモロコシの活性炭での検証です。

    ※注 農家Bの田圃は地震の影響で一部陥没し、それを水平に直すために土の移動を行いました。そのため、活性炭の均一性と密度が農家Aと異なっており、検査結果に微妙な違いが発生しています(活性炭の濃度の違いで抑制率に差が発生)。

    ※ppb・・・ 10億分のいくらであるかという割合を示す単位。パーセントの1千万分の1。

     この実験では放射性でないセシウムの量を測定しました。なお、ベクレル(放射能の量)単位での検査は検体の量の関係上、できておりません。
     この結果は「作物中の放射性でないセシウムの含有率」を表したものなので、このまま放射性セシウムの吸着率と評価することに問題はあるとしても、稲がセシウムを吸収すること、土壌中のトウモロコシの活性炭がセシウムを吸着し、稲の茎や玄米への移行を抑制する効果があることが確認されました。

     なお、先にも述べたように、農家A、B共に昨年の5月にトウモロコシの活性炭を入れただけです。土壌中に残った活性炭だけでも効果があることがこの結果から推測されます。今回の実験では100%の効果は得られませんでしたが、活性炭の投入量を増やすことでさらに吸着率を上げることができると考えられます。

     一番肝心なのが投資効果です。今回の事例ではトウモロコシの活性炭を1坪1リットルと0.5リットルの投入量で比較したところ、平均で約25%の収量アップという結果が出ています。

     米価を60kg12,000円として1ヘクタール当たりの生産量を計算すると、右のような収支シミュレーションとなります。初年度に坪1リットル、間をあけて翌々年に0.5リットル補充するとして計算しました。

    ※ 2年目に追加しないで3年目に半分の量を追加するのは活性炭の自然分解を考慮したためです。

     初年度は活性炭の分だけ生産コストが上がりますが、3年間の投資コストと生産高を平均すると、収量アップと安全性を含めて十分投資コストを吸収できると考えられます。むしろ安全性が確保できる分、単価がアップすることで収益に大きな期待ができるといえます。

     3年間平均すると活性炭使用の方が高い収益に!

    右写真・左側の2つが活性炭使用区の稲です。右側の活性炭未使用区に比べ、根の張りが良いことがわかります。当然収量にも影響します。活性炭投入で地温が1-2度高くなる傾向も生育に効果があるようです。
    詳しくは「稲作に使用した トウモロコシの活性炭」 をご覧ください

     3月11日以来、消費者は安全性に非常に敏感になっています。震災直後の情報が錯綜している状況で、多くの人が安全を求めた結果、買い控えや風評被害というものが起きてしまいました。
     情報が落ち着いてきた現在は、安全性が高い物は需要が高いため価格が上がっており、それでも消費者は安全な物を買い求めるため、高値で安定しています。つまり現在、消費者は安全性を求めており、安全・安心を買っているということになります。
     裏を返すと、安全なものは高くても売れるということ。たとえば、同じ内容量、同じ産地の3000円の普通の米と4500円のセシウム対策米が並んでいたら消費者はどちらを選ぶでしょうか。多少高くても多くの人がセシウム対策米を選ぶでしょう。ましてや今現在、農業分野ではセシウム対策はほとんどなされておらず、消費者も疑心暗鬼になっています。このような状況下で、「セシウム対策をしている」と言える事は最大の武器となるのです。

    収穫が早まったそら豆の事例


     堆肥や腐葉土を混ぜる目的は有用微生物を土壌中に混ぜて有機物を分解させること。微生物が元気に活動することでふかふかの土壌になり、根の成長が促進されることになります。根の張りが良いと作物が丈夫になるため、病害の影響を受けにくくなります。その状態を作り、維持できるかどうかが成功への鍵となります。その状態を維持するには堆肥を入れつづけるか微生物を土壌中に定着させることが必要です。後者のほうが手間もコストもかかりませんがこの環境を作るのは意外と大変。
     そこで画期的資材「トウモロコシの活性炭」の登場です。活性炭の複雑な構造が微生物のすみかになるため、微生物を土壌中に定着させることができます。さらに、高い吸着性能により水分や肥料分を吸着、水遣りや肥料流れによる追肥のコスト・手間を削減します。
     作物の病害の原因は、そのほとんどが土壌中にあります。かつて土壌中にバランスよく存在していた有用微生物は、収量重視で環境に負荷のかかった農作でバランスを崩し、その結果として病害が発生するようになったのです。土壌のバランス崩壊により病害が発生したということは、バランスを元に戻し、それを保てば病害は無くすことができるということ。さらに多様な菌を土壌中に住み着かせることによって収量アップも期待できます。
     まずはトリコデルマ菌を土壌に住み着かせて病害の少ない土壌を作り、農薬使用の手間・コストを削減して安定した農業経営を実現してみませんか。

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    トマト比較
    ハウスの真ん中は温度が高くなるので生長が同じくらいですが、活性炭を入れた左と入れない右側の高さに差が生じています。当然収穫量も違ってきます。定植は左のハウスが後です。青森県七戸町にて

    まずは導入事例をご覧ください

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