LANDSCAPES GIVE BACK BENEFITS OF SUSTAINABLE SITES 資料作成 :NPO 法人日本ゼリスケープデザイン研究協会 (JXDA) 小出兼久環境設計室 :LANDSCAPES 都市環境科学 : 気象学

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1 潅水の水質基準 潅水の水質に関する知識は 長期予測に伴う灌水の管理を理解するために必要なことである わずか 1.15dS/m の電気伝導性を伴う水は 1 エーカーフットにつき 凡そ 2000 ポンドの塩を含む コロラドの多くの事例では 潅水に使用される水の品質は 土壌の肥沃度 作物の変種 ( 雑種 ) 雑草制御以上に 作物の生産性に影響を与えることが分かった 塩の被害を受けた土壌は 幅広い要因 ( 土壌種別 圃場の傾斜と排水 潅水システムの種別と管理 肥料と施肥実践 他の土壌と水の管理実践 ) により影響が出る コロラドでは恐らく 塩の影響を受けた土がどこにあり どう管理し どう減らすかを決定するのにもっとも重要な要因となるのが 潅水に使われている水の品質である さらに 灌水の水質は 作物収量と土壌の物理組成だけでなく 肥料需要や潅水システムの性能と耐久性 そして どのように水を与えることができるかということにさえ 影響を及ぼす それゆえ 潅水の水質に関する知識は 長期にわたる生産性に対する灌水管理をどう変えるべきかを理解するために 大変重要となる 潅水に使う水の品質基準土壌科学者たちは 作物の生産と土質に対する潅水の効果を説明するために 次の分類を使っている 塩分の危険性 可溶性塩含有量 カリウムの危険性 カルシウムとナトリウムの相対的割合 ph アルカリ度 炭酸塩および重炭酸塩 特別なイオン : 塩素 (Cl), 硫酸塩 (SO4 2 -), ホウ素 (B), 硝酸性窒素 (NO3-N) 農業適合性に影響を与える可能性のある灌水に含まれる潜在的汚染物質には このほかに 重金属および微生物汚染がある トウモロコシが塩分を含んだスプリンクラー散水によって被害を受けた様子 1

2 塩分ハザード作物の生産性に最も影響を及ぼす水質指針は 電気伝導性 (ECw) によって測定される水の塩分危険性である ECw 値の高い水が作物の生産に与える影響は 水 ( 生理的干ばつ ) のために土壌溶液中のイオンと植物が競合できなくなることである EC が高くなればなるほど たとえ土壌が湿っていても 植物が利用できる水は尐なくなる 植物は 純水 だけを蒸散し EC 値が大きくなるにつれて 土壌に溶存する水の量は劇的に減り 植物が使用できる水量も減っていく 表 1. 伝導性に基づいた灌水利用に対して示唆された基準水のクラス 電気伝導性 (ds/m)* クラス 1: 優 0.25 クラス 2: 良 クラス 3: まあまあ ( 許容範囲 ) クラス 4: やや疑問 クラス 5: 不適 * 気温 25 度における ds/m = mmhos/cm 1) もし使うならば必要に応じて浸出 2) 良い排水が求められ 繊細な植物が基準を達成するのは難しい 表 2 選択されて潅水された植物に対する生理食塩水に由来する潜在的な収量減尐 1 作物 0% 10% 25% 50% ECw 2 大麦 小麦 テンサイ アルファルファ ジャガイモ トウモロコシ トウモロコシ タマネギ 豆 ) 灌漑用水の水質 (R.S. Ayers. Jour. of the Irrig. and Drain. Div., ASCE. Vol 103, No. IR2, June 1977, p. 140.) から採用 2) ECw とは 25 で ds/m における灌漑用水の電気伝導率である 3) 庭用のビーツ類とテンサイは 発芽時 脆弱である ECw は 3 ds/m を超えないようにする 作物から蒸散した水の量は 直接に収量と関係する それゆえ 高い ECw 値を持った潅水用の水は 潜在的に収穫高を減尐させる可能性がある ( 表 2) 即時的な作物への影響以上に 灌水による塩負荷という長期的な影響があるわずか 1.15 ds/m の Ecw を持った水は 毎エーカーフットにつき 約 2000 ポンドの塩を含む 他の水の EC レベルについてもこのような計算をするには 表 3 の換算係数を使用するとよい 2

3 表 3 潅水用の水質研究所報告書のための変換係数 構成要素 変換する 乗算 入手する 水中の養分または全溶 mg/l 1.0 ppm 解固形物 水中の塩分危険度 1 ds/m 1.0 1mmho/cm 水中の塩分危険度 1mmho/cm 1,000 1μmho/cm 水中の塩分危険度 ECw <5 ds/m の 640 TDS (mg/l) EC(dS/m) 水中の塩分危険度 ECw >5 ds/m の 800 TDS (mg/l) EC(dS/m) 水中の NO3N, SO4-S,B ppm 0.23 与えられた水 1エーカーインチに対するポンド値 潅水用の水 エーカーインチ 27,150 何ガロンもの水 略語 mg/l meg/l ppm ds/m μs/cm mmho/cm TDS 定義意味 1リットルあたりのミリグラム 1リットルあたりのミリ百万分の一電気伝導率デシジーメンス毎メートル電気伝導率マイクロシーメンス毎センチメートル電気伝導率全溶解固形物 塩 塩分度 電気伝導率 (ECw) 全溶解固形物 (TDS) などの研究室や文献で使われる用語は 塩分の危険性を報告するために使用される これらの用語はすべて 溶解した 塩 ( あるいは水試料中のイオン 荷電粒子 ) の形で比較され 定量化される しかし TDS は 溶存イオンの直接的な測定であり EC は 間接的な電極によるイオンの測定である 人々はよく 一般的な食卓塩や塩化ナトリウム (NaCl) の 塩分 を EC 測定の水試料中に溶解しているすべてのイオンからの塩分と用語の混同をする これには 負に帯電したイオン ( 例えば Cl, 塩素イオン NO3- 硝酸塩イオン ) と正に帯電したイオン ( 例えば カルシウムイオン Ca2+ ナトリウムイオン Na+) も含まれる 混乱のもう一つの一般的な原因は ECw で使用される単位がさまざまあることだ 好ましい単位は デシジーメンス毎メートル (ds/ m) だが mmho/cm や μmho/ cm も頻繁に使用される 単位間の変換は 表 3 に記載されている ナトリウムハザード Ecw は 水試料内のすべての水溶性塩の評価であるが ナトリウムの危険性は 土壌の物理性へのナトリウムの特定の有害な影響のために個別に定義されている ナトリウムの危険性は通常 ナトリウム吸着率 (SAR: Sodium Absorption Ratio) として表現される この指標は 水試料中のカルシウム (Ca2+) とマグネシウム (Mg2+) に対するナトリウム (Na+) の割合を定量化するものである カルシウムが土壌粒子を ( 一緒に保持 ) 凝集しようとする一方で ナトリウムは土壌粒子を分散させる ( 離れるように後押しする ) この分散した土壌は すぐに地殻なり 水の浸透と透水性の問題を抱えるようになる SAR 値に基づく潅水の水の一般的な分類は表 4 に示す 3

4 meq/l は イオン電荷で割ったイオンの重量で mg/l を割った値 (Na+=23.0 mg/meq, Ca++=20.0 mg/meq, Mg++=12.15 mg/meq) 表 4. 水溶性一般的な分類 SAR 値 水に含まれるナトリウムの危険性 コメント 1-9 低い カリウムに脆弱な作物を育てるのは注意が必要 中くらい 改良材 ( 石灰など ) を必要に応じて用いる 高い 一般に継続使用に耐えない 26 非常に高い 一般に使用に耐えない しかし 土壌のテクスチャ 有機物 作物の種類 気候 灌漑システムと管理などの多くの要因が 潅水に含まれるナトリウムがどのように土壌に影響を与えるかを決定する さらに 同じ SAR 値の水では ECw( 塩分 ) 値の低い水は ECw 値の高い水よりも分散性が大きい 潅水中のナトリウムもまた 作物によっては 特にスプリンクラー潅水がされたときに 毒性の問題を引き起こす可能性がある 表 5 にあるように この種の被害に対する脆弱性は 作物によって異なる 表 5. 塩分を含んだスプリンクラー潅水による葉の損傷 葉の損傷を引き起こすナトリウム又はカリウム濃度 Na 濃度 < >460 Cl 濃度 < >700 アンズ ピーマン アルファルファ テンサイ プラム ジャガイモ オオムギ ヒマワリ トマト トウモロコシ ソルガム 葉の損傷は 栽培状態と環境条件に影響を与える これらのデータは 日中潅水の一般の指標としての み示されている 出典 : Mass (1990) Crop salt tolerance. In: Agricultural Assessment and Management Manual. K.K. Tanji (ed.). ASCE, New York. pp ph とアルカリ度潅水の水の酸性およびアルカリ性は ph として表現される (ph7.0 未満は酸性であり ph 7.0 が基準 ( 中性 ) ph 7.0 を超えるとアルカリ性である ) 潅水に使われる水の通常の ph 範囲は 6.5 から 8.4 である 異常に低い ph の水は コロラド州で一般的ではなく 潅水システムの腐食を加速させる可能性がある また ph が 8.5 よりも高くなることは 強アルカリ性の重炭酸水素 (HCO 3- ) と炭酸 (CO 3 2- ) の高濃度によってしばしば引き起こされる 高炭酸塩は 溶液中で支配的なイオンとしてナトリウムを残して不溶性の鉱物を形成するカルシウムやマグネシウムイオンを発生させる このアルカリ水は 塩質土壌の状態をさらに悪化させる これらのケースでは 研究室は 増加したナトリウムの危険性を反映するように調整 SAR (SARADJ) を計算する 塩化イオン塩化物イオンは コロラド州の潅水中で見られる一般的なイオンである 塩化物は非常に尐量が植物に不可欠であるが 高濃度になると敏感な作物への毒性を引き起こす ( 表 6) ナトリウムと同様に 高い塩化物濃度の水がスプリンクラー潅水で使われると より多くの問題を引き起こす ( 表 6) ナトリウムと塩化物の含まれる水によるスプリンクラー潅水により生じる葉焼けは 夜の潅水や 涼しい 曇りの日の潅水をすることで減尐させることができる スプリンクラーシステムを介して 任意の生理食塩 4

5 水を適用した潅水が葉の表面との直接接触を避けることができるよう ドロップノズルとドラッグホースも推奨される 表 6 潅水の水に含まれる塩素の識別塩素 (ppm) 作物に及ぼす影響 70 未満すべての植物に対しておおむね害なし 脆弱な植物は被害を受ける ( 傷む ) 中程度の耐性のある植物も被害を受ける 350 超深刻な問題を引き起こす次の作物を塩化物イオン耐性を低い順に並べる :( 低 ) 乾燥豆 タマネギ ニンジン ピーマン ( トウガラシ ) トウモロコシ ポテト アルファルファ シュガーグラス ズッキーニ 小麦 ソラガム テンサイ 大麦 ( 高 ) 出典 :Mass (1990) Crop Salt Tolerance. Agricultural Salinity Assessment and Management Manual. K.K. Tanji (ed.). ASCE, New York. pp ホウ素ホウ素 (B) は尐量で本質的に より高い濃度 ( 表 7) になり より高い毒性を持つ 実際には 毒性は 敏感な植物では 濃度 1.0 ppm 未満でも発生する コロラド州の土壌や灌漑用水は ホウ素の加えられた肥料によって十分なホウ素を含んでいるホウ素の毒性は このような低濃度でも発生する可能性があり 地下水などの灌漑用水の分析は 作物に追加的なホウ素肥料を加えるまえに なされるべきである 表 7. 幾つかのピックアップしたコロラドの植物のホウ素脆弱性 ( 濃度 mg/l) 脆弱性 中程度の脆弱性 中程度の耐性 耐性 モモ 小麦 ニンジン レタス アルファルファ タマネギ 大麦 ジャガイモ キャベツ テンサイ ヒマワリ キュウリ トウモロコシ トマト 乾燥豆 カラス麦 出典 : Mass (1987) Salt tolerance of plants. CRC Handbook of Plant Science in Agriculture. B.R. Cristie (ed.). CRC Press Inc. 参考 : * 収量や野菜の生長を削減することのない土壌水分あるいは飽和抽出液における最大濃度は 収量や生育削減せずに耐えられる濃度である 潅水における最大濃度は これらの値と等しいか やや低くなる 硫酸塩硫酸イオンは コロラド州の潅水用の水に含まれる塩分濃度に大きく貢献している しかし 毒性は 高硫酸塩が 他の栄養素の吸収を妨げる可能性が非常に高いということを除けば ほとんど問題にならない ホウ素と同様に 潅水に含まれる硫酸塩は 肥沃という恩恵をもたらす コロラド州の潅水用の水は頻繁に ほとんどの作物に対して最大の生産ができるほどの十分な硫酸塩を含んでいる 例外は 有機物質が 1% 未満の砂地と 硫酸態イオウが 10ppm を超えて含まれる水である 窒素灌漑用水に含まれる窒素 (N) は 不妊問題の主原因であり サウスプラット サンルイスバレーと アーカンソー川流域の一部硝酸性窒素 ( 硝酸態窒素 ) における 大幅な供給源である 硝酸イオンは 灌漑用水においては しばしば アンモニウムよりも高濃度で発生する 高濃度の窒素を含む水は 大麦やテンサイなどの作物で一部の野菜で過度の栄養成長の問題を生じることがある しかし これらの 5

6 問題は通常 良い肥料を用い 適切な灌水管理をすることで解決できる 作物に関係なく 硝酸態窒素の濃度が 10ppm( あるいは硝酸の濃度が 45 ppm) を超えると 特に肥料率にクレジットされる 表 3 は 1 エーカーインチ当たりの ppm からポンドへの変換を提供している 1 T.A. Bauder, Colorado State University Extension water quality specialist; R.M. Waskom, Extension water resource specialist; and J.G. Davis,Extension soils specialist and professor, soil and crop sciences. 7/03. Revised 3/07.Colorado State University, U.S. Department of Agriculture, and Colorado counties cooperating. CSU Extension programs are 6

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