１．土壌の保全・養分管理
(１)土壌の保全技術
１）土壌侵食保全
農業の生産性の向上を図りつつ、環境への負荷の軽減に配慮した持続的な農業の確立、すなわち環境保全型農業の確立のために，土壌保全の立場から先ず第一に問題となるのは土壌侵食防止である。沖縄における赤土が海洋汚染を惹起していることが問題となっているように、土壌侵食防止に関する研究としては、特に水食に関する研究が多い。
沖縄北部における土壌侵食の実証的研究では、沖縄北部地方の降雨侵食の要因の実態調査を行い,侵食に対する限界傾斜角度が1.5度であり，傾斜度をそれ以下にすると共に耕区短辺を20m前後にし，降雨侵入能を大きくすることが侵食防止対策となることが提案されている(58)。また，沖縄国頭マージ農地開発地区圃場における侵食流亡土壌と降雨との関係を調査解析し，土砂流坊抑制対策には,①排水を考慮した圃場面勾配を有する一時湛水可能な区画の採用,②牧草の導入,③敷草,敷わら等のマルチ栽培,④堆肥等有機物の施用による土壌物理性の改善,⑤承水路,排水路等の排水路網の合理的配置,⑥適切な規模や配置の土砂溜や砂防施設の設置が必要であることが確認されている(59)。さらに，国頭マージに由来する受食性の高い沖縄本島北部の赤土砂流出発生の原因，赤土砂流出の予測と計量化ならびに耕土流出防止対策の技術的および経済的評価等が調査された(53)。なお，国頭マージの土壌侵食に関係して，土壌侵食に及ぼす影響としては土壌の分散率と飽和透水係数の因子が大きい事が明らかにされ(36)，また分散率,侵食率，水分散土粒子含量との関係が明らかにされている(75)。
黒ボク土の土壌侵食対策技術としては次のような研究がある。阿蘇北部外輪山上にある野草地を山成工法により牧草地化する際の土壌侵食状況を調査し,土壌侵食様式の変化を明らかにし、工事期の受食防止のためには多雨期を回避した施工，裸地期間の短縮，不陸均し耕起時の反転防止，十分な鎮圧作業，一定の耕起深の保持を提案した(33)。大分県飯田高原において、慣行的なキャベツ栽培（キャベツ単作,上下作畦高畦）に対する作畦方法,作付け様式等の侵食防止対策を検討し，キャベツを中心とする野菜畑の土壌侵食防止対策は裏作にライムギを栽培し,刈株残渣還元が有効であること，また,等高線畦栽培で大幅な侵食防止の軽減になること、牧草帯の導入,畑地区画の縮小,斜面長の短縮,堆肥施用も効果があることを明らかにした(24,25,26)。また、阿蘇高原の黒ボク傾斜畑における土壌侵食発生要因と防止対策を検討した。すなわち、阿蘇北外輪では草地更新を利用した野菜作付けが行われているが,傾斜地であるため土壌侵食を受け易い。侵食の程度は傾斜下部がひどく，耕盤層より上部が流出する。70mの斜面圃場の中央に2mの牧草帯の設置により流出量を減少することを明らかにした(39)。 鹿児島県に分布する黒ボク土,シラス,赤黄色土について，栽培管理と流出土量について検討し，黒ボク土より赤黄色土,シラスで侵食の程度が大きいことを認めた。侵食防止には圃場の傾斜度が小さいことが必要で,ローズグラス等の被覆度の大きな作物栽培が有効であることを認めた。ポリフィルムによるマルチ栽培では表面流水量が大で,畦間でリル,ガリ,侵食が増大し,流出水を圃場外へ排除する必要があることを提案した(20)。群馬県妻恋村の農地開発事業によって造成されたクロボク土傾斜畑の耕地利用の実態を通して流亡形態や流出経路を明らかにして,土壌保全の立場から、輪作体系の導入、水の地下浸透促進，盤層の破壊，表面流去水の抑制，圃場の周囲に排水路の整備，等高線方向長区画圃場整備等の土壌工学的改良方策を提言した(42)。
土壌侵食に及ぼす土壌母材の影響も検討されている。福島県において、母材がマサ土で,タバコ作付畑の土壌侵食実態を分析し、土砂流出の傾向から保全対策を検討した結果，次のことが明らかにされた。①畝・承水路の配置は作業性・排水性を考慮して決定される。②圃場からの流出土砂はおもに承水路に起因している。③承水路でのガリ侵食は支配面積および勾配が大きくなるにしたがって増加する。④畝・承水路の位置によって圃場全体からの流出土砂量は大きく変化する(62)。四国地方における母材の異なる傾斜地土壌の受食性と土壌侵食（水食）発生予察法が研究され，母材毎の侵食要因を明らかにして，水食発生の危険性を評価し，水食防止対策指針図を作成した(77)。花崗岩のマサ土を含む各種土壌について土壌侵食防止機能関連要因が摘出され、計測され，要因の組み合わせによる土壌侵食防止機能評価がなされた(18,54)。
土壌保全機能の増進・向上技術確立を目的として，PVAを含む数種類の土壌改良資材の利用，および植生利用利用農法による土壌侵食防止技術として牧草帯の設置が効果的であることを示して，その他の侵食防止対策技術を一覧表にまとめた(19,55)。
赤黄色土については，北部北九州に分布する赤黄色土の受食性を支配する土壌因子を明らかにし，受食性の評価基準が設定された。すなわち，マサ土の受食性支配因子は粒径組成で，赤黄色土のそれは耐水性粒団の安定度であり，集合体安定度を53μmの大きさを基準に受食性を３段階に分級した(4)。また、九州の赤黄色土，黒ボク土，マサ土の侵食性判定指標は赤黄色土では透水係数であり、黒ボク土では集合体の安定度と分散率であり、マサ土では粒径組成（2-20, 20-53, ＜53μm)であることが確かめられた(68)。
造成草地の土壌侵食が調査され，山麓丘陵地帯の雨による土壌侵食の危険性が高いこと，造成後の降雨が土壌侵食に大きな影響を与えること，牛馬の蹄による土壌侵食が傾斜度20ー25度で多く発生することを明かにし，牧柵の位置，給飼施設の位置，廃根線の位置配置による蹄侵食防止を提案した(76)。改良山成工造成草地と山成粗耕法造成草地の土壌保全機能の比較を行い，造成直後の侵食能は粗耕法造成草地が改良山成工造成草地より高く，物理性の変化は改良山成工造成草地で大きく，表面低下量は粗耕法造成草地で小さく侵食量が少ないので，粗耕法造成草地は改良山成工造成草地に比較して土壌保全機能が優れていることを明らかにした(88,89)。
傾斜地の新規造成や道路工事等で締固めによる侵食性に及ぼす影響を明らかにするために，粘質土、砂質土、火山灰土について飛散侵食実験，雨滴と地表流による侵食実験，締固め試験等を行った結果，粘質土については飛散侵食に対する締固めの効果があるが，砂質土ではなく，雨滴と地表流による侵食に対しては締固めの効果はなく，特に火山灰土ではほとんど無いことを明らかにした(69)。マサ土は突固めにより飛散量が増加することも明らかにされた(70)。
侵食流亡量の予測に関する研究としてはすでにUSLE（土壌損失予測式）が提案され(81)，USDAの侵食土量予測手段の基準として定着しているが，わが国におけるこの方式を利用する場合の留意点について検討された(12)。また，この式の適用のために，シミュレーションによって得られた時間雨量データを用いて降雨因子（Ｒ値）を求め，実際の降雨データから求めたＲ値と比較した結果，モデルが有効であることを示した(8)。
数種類の土壌について模擬降雨装置を用いて室内モデル侵食実験を行い，流亡土量と降雨エネルギー強度の関係，原土と流亡土壌の粒度の差異，礫の多いマサ土の侵食特性を検討し，土壌侵食流亡の基礎的知見が得られた(13,14)。また，散水方式にレインガンを用いたときの土壌飛散の現地試験および基礎的実験も行われた(15)。マサ土開畑地の圃場形態と土壌侵食特性が調べられた(43)。
表面流と土壌侵食の基礎的な関係を展開し，傾斜圃場における土壌流亡量を降雨から直接計算できる土壌流亡量推算式(34)を枠試験圃場、開畑地区作物栽培圃場で行われた土壌流亡現地観測値(6)に適用を試みた結果、この推算式が十分適用できることを明らかにした(35)。光波式距離測定装置による造成地の土壌侵食の計測手法が開発された(3)。侵食による土壌特性の劣化をコンピュータグラフィックの手法を用い，地形との関連で立体的に図形化する手法を開発した(72)。リルにおける侵食量と流出土砂流量の予測がなされた(65)。降雨条件の違いが地表面流出水の発生と地表面流出水の土壌含量に及ぼす影響が調べられた(79)。
雨滴侵食の基礎的研究として，湛水土壌面における雨滴作用の写真解析が行われた(5)。人口降雨装置による室内実験で，クラストの形成を行い、侵食量の変化を測定し，傾斜の大きい場合には表面流去水発生促進による侵食量の増加が卓越し，傾斜が小さい場合は地表面近傍の土の構造の変化による侵食量の減少効果があることを明らかにした(51)。マサ土裸地面の降雨流出におけるクラストの影響に関する実験的研究が行われた(2)。土壌侵食における降雨係数の算定について EI30=ａ・EI60+ｂ が明らかにされた(16)。
土壌侵食性に関連する事柄についての現状と問題点が整理され(71)，農地における侵食と保全管理について、地表水の移動と移動物質の制御の観点から概説がなされた(66)。農耕地の持つ土壌侵食機能の評価手法に関する現在までの段階が水食を主として紹介された(73)。
これまで水食について述べてきたが、風食についての研究は水食のそれに比べて少ない。千葉県の畑地における風食の研究がなされ，約50mごとに防風垣を設置し，かつプラウ耕起することが効果的であることを明らかにした(63)。網走地域における風食と土壌因子が研究され，網走地域の土壌は非常に未熟で軽く、団粒化しておらず、5m/sの風速で風食を生じることが明らかにされた(67)。風食防止散水潅漑による土壌クラストの生成が示された(30)。
２）土壌物理性管理技術
環境保全に関係する土壌の物理性の管理技術としては、土壌圧密化の改善と土壌水分の制御技術に関する研究がある。圧密改善技術としては、大型農業機械等によって締固められた圃場の地盤の土壌を膨軟にする目的で，土壌中に圧縮空気を注入して物理的性質の改善を行った(9)。傾斜畑地の心土破砕による地表水の制御効果を明らかにし、その制御水を暗暗渠施設および貯水施設を整備することにより再利用可能なことを明らかにした(48)。永年放牧草地の家畜踏圧による圧密と牧草の生育，根系の発達と土壌物理性等について検討し、放牧地では採草地に比較し表層10cm以内の土壌硬度と固相が高く、気相と通気係数が低く、根系発達の指標になることを明らかにした(38)。農耕地土壌の圧密化を加速する要因と圧密化による土壌物理性悪化の例を示し、土壌の圧縮特性を体積変化の面および孔隙分布のそれに関連する性質の面から整理した(29)。
土壌水分の制御技術に関しては，圃場水分計測システムが開発され(28)，土壌の乾燥が土壌の物理性に及ぼす影響が評価され(41)，傾斜地における水移動の三次元的評価手法が開発された(74)。負圧水を循環することにより土壌水分を制御する方法を開発し，土壌水分を一定のpF値に制御することにより根こぶ病の発生が抑制されることを確認した(78,37)。さらに根こぶ病の多発生し易い土壌は、保水性に富み，排水不良になり易いこと、根こぶ病菌の移動性が抑制される臨界水分はpF2であること，多湿条件下では二酸化炭素の増大ににつれて根こぶ病発生が促進されることを明らかにした(22,57,23)。
３）土壌窒素の動態管理技術の開発
最近地下水の硝酸汚染にみられるように，土壌の窒素養分の動態は環境保全型農業にとって重要である。神奈川県の傾斜地チャ園において肥料施用後の窒素の消長を調査し，硝酸態窒素は下層および斜面下方への移動が多く、マルチ，堆肥施用，深耕は窒素の溶脱，流亡を抑制し，また、硫アンと比較してCDUのNO3-Nは長期に残存することを明らかにした(80)。乾燥豚ふんを１０年間連用した圃場での窒素（N）収支で，1.7kg/10aのNが未回収となることが明らかにされ，未回収のNは地下水に流れたか，土層内で脱窒を受けたと推定された(56)。脱窒に関する総説がなされている(52)。水稲の最適窒素保有量に基づく新しい施肥基準策定法に関する研究がなされ(44)，無機肥料および有機肥料連用圃場における地力窒素の評価がなされた(82)。土壌アンモニアの生成速度およびその反応速度が明らかにされ(83)，地温データを用いて土壌窒素無機化量が推定された(61)。我が国の食糧供給システムにおける窒素の動態が明らかにされ(27)た。分析法としてはフローインジェクション分析法による土壌及び作物体のケルダール分解液中の全窒素定量法が開発された(46)。
４）土壌リンの動態管理技術の開発
環境に過剰の負荷を与えないために、施肥リンを必要以上に施用しないようにしたり，土壌中のリン養分をできるだけ利用するためには，土壌のリン酸保持容量の正しい測定法を開発したり，リンの蓄積状況を理解しておく必要がある。そのために，リン酸保持容量の新測定法が開発され(49)，土壌中のリン酸イオン集積状態の測定法が開発された(50)。また、草地生態系におけるリンの循環と土壌微生物の役割が明らかにされ(40)，フォスファターゼによる土壌蓄積有機リンの有効利用が提案され(7)，九州の主要農耕地土壌における蓄積リンの実態(31)、およびトルオーグリン酸に富む火砕流の特性が明らかにされた(32)。さらに再生循環利用のための土壌蓄積リンの形態別分布が図示された(1)。
５）土壌塩類の動態管理技術の開発
土壌に過剰な塩類が集積することは、植物生育にとって不都合なばかりでなく、環境への負荷影響が懸念される。特にハウス栽培においては塩類が集積しその対策が必要である(64)。この対策としては湛水除塩(84,90)やハウスのビニルを取り除いて雨水にさらすことによる除塩が行われた(21)。ハウス栽培の土壌の塩類集積回避対策として硝安，リン加，硝加を組合わせることにより３要素以外の副成分を土壌に投入しない施肥法により塩類集積を回避した(60)。集約野菜栽培生産における肥料成分集積について，塩類集積は土壌の種類による塩基の集積が異なること，有機物多量施用の場合には定期的に土壌診断を行い，過剰が認められた場合には減肥すること等，その現状と問題点が整理された(47)。作物生産からみた畑土壌の適性塩基組成が検討されているが(17)，環境保全からの観点からみていく上でも参考になろう。
６）重金属汚染保全
重金属汚染からの保全対策に関する研究では、神通川流域のカドミウム汚染の実態が調査され，水稲による吸収特性，吸収抑制対策，汚染田の復元工法を検討し，埋め込み客土と上乗せ客土が利用できることを認めた(85)。島根県における重金属汚染土壌の改良対策が検討された(86,87)。茨城県千代田村の汚染田の改良対策を行い，汚染除去対策として25cm上乗せ客土を行い，深井戸による水質転換と汚染土露出防止によって一般水田に復帰できた(10)。また，山間地におけるカドミウム汚染に対しても同様の効果を認めた(11)。土壌の有害金属汚染についてその現状と対策と展望がまとめられ,重金属汚染現場における対応と問題点が指摘された(45)。
（農業環境技術研究所 大塚紘雄）
文 献
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