灌漑水がイネの放射性セシウム濃度に与える影響に関する研究

• Material Type: 博士論文
• Title: 灌漑水がイネの放射性セシウム濃度に与える影響に関する研究
• Author/Editor: 鈴木, 啓真
• Publication Date: 2020-03-23
• Publication Date (W3CDTF): 2020-03-23
• Degree grantor/type: 新潟大学
• Date Granted: 2020-03-23
• Date Granted (W3CDTF): 2020-03-23
• Dissertation Number: 甲第4772号
• Degree Type: 博士(農学)
• Conferring No. (Dissertation): 甲第4772号
• Text Language Code: jpn
• Note (General): 第1章 序論2011 年 3 月に起きた東日本大震災と, それに伴う太平洋沿岸部での津波によって福島第一原子力発電所（以下福島第一原発）事故が発生し, 東日本の広範囲に渡って放射性物質が放出された. 本研究では, 灌漑水がイネ中放射性 Cs 濃度にどの程度影響を与えるのかについて明らかにすることを目的とし, 以下のような研究を行った. 第2章 福島県南相馬市における水稲及び土壌放射性セシウム濃度の経年変化2013年から2016年にかけて, 福島県南相馬市太田地区にある14筆の水田を試験圃場として水稲栽培試験を実施した. 収穫期（9/15～28）に水田の「水口」, 「中央」及び「水尻」の 3 地点から土壌及びイネ試料（玄米及び稲わら）を採取し, 土壌中^<137>Cs 濃度及びイネ中 ^<137>Cs 濃度をそれぞれ NaI(Tl)シンチレーション検出器または Ge 半導体検出器にて測定した. また, イネ試料への ^<137>Cs の移行係数［TF=(イネ中 ^<137>Cs 濃度[Bq/kg])/(土壌中 ^<137>Cs 濃度[Bq/kg])］を求めた. その結果, いずれの年も水口付近で土壌及びイネ中 ^<137>Cs 濃度が高かった. 玄米の ^<137>Cs 濃度と土壌の^<137>Cs 濃度との間に弱い相関関係が認められた（2014～2016 年）ことから, イネの^<137>Cs は土壌からの吸収にある程度起因することが示唆された. しかし, TF を計算するとやはり水口付近の試料で高い傾向を示したことから, 水口付近では土壌の^<137>Cs濃度以外にもイネの ^<137>Cs 吸収を押し上げる要因があると考えられた. 第3章 水田水口からの距離が土壌及びイネの放射性セシウム濃度に与える影響2015 及び 2016 年に, 同じく南相馬市の水田にて, 灌漑水の流路を狭めて流向を制限するために水口に幅 3 m×長さ 25 m の小試験区を設けた. この小試験区内の土壌, イネ及び田面水の^<137>Cs濃度を調べることで, 水口付近のイネ中 ^<137>Cs 濃度が高くなる要因の解明を目指した. その結果, 水口から 1～3 m 地点における土壌及びイネ中 ^<137>Cs 濃度が最も高く, 水口から遠くなるにつれて減少する傾向が両年とも認められた. 田面水中 ^<137>Cs 濃度も, 同様の傾向が見られたことから, 灌漑水中 ^<137>Csは流下過程でイネに吸収, もしくは土壌に吸着されたと考えられた. 2016 年に水口付近の表層土中 ^<137>Cs 濃度の栽培期間中の変動を調べた結果, 表層 0～2 cm における土壌 ^<137>Cs 濃度が経時的に上昇することが明らかになった. 特に水口により近い地点での濃度上昇は他の地点より大きく, 灌漑水流入後にその中に含まれる ^<137>Cs が土壌表面に集積したことが原因ではないかと考えられた. こうした水口付近の表層土への^<137>Cs 集積, 低い土壌交換性 K 含量, 不稔籾の多発が玄米中 ^<137>Cs 濃度に影響を及ぼしているものと考えられた. 第4章 灌漑水中放射性 Csがイネの放射性Cs濃度に与える影響 島県浪江町の水田にてポット試験を行い, 現地の灌漑水をポットに流入させることで流入水に含まれる ^<137>Cs がイネの ^<137>Cs 濃度に与える影響を評価した. その結果, ^<137>Cs をほとんど含まれていない新潟県内の土壌で栽培したイネから ^<137>Cs が検出され, 灌漑水中 ^<137>Cs がイネに移行することが確認された. 玄米中 ^<137>Cs 濃度は現地土壌で栽培したものと比較して有意差が見られなかったことから, 水口においては土壌からよりも灌漑水からのイネへの放射性 Cs 移行の方が大きい可能性がある. また, 土壌表層への懸濁物質(SS)の集積を防ぐため, ポット内の土壌をマルチングして栽培したイネの ^<137>Cs 濃度は, マルチング無しの場合と差が見られなかったことから, 水口のイネでは灌漑水中 ^<137>Cs（主に溶存態）の直接的な吸収によってイネ地上部の^<137>Cs濃度が上昇したと考えられた. なお, ポット内の土壌表層に新規付加された懸濁態^<137>Cs は平均 163 Bq/pot と求められ, 灌漑水からの懸濁態 ^<137>Cs の推定流入量, 約3880 Bq/pot の約 25 分の 1 に過ぎなかった. よって, 懸濁態 ^<137>Cs のイネへの影響については別途評価する必要があると考えられた. 第5章 土壌表層に付加された懸濁物質由来放射性 Cs のイネへの移行 第4章を踏まえ, 本章では ^<137>Cs を含む SS の土壌表層への人為的な付加がイネの ^<137>Cs 濃度にどのように影響するのかについて, ポット試験によって検討した. その結果, 付加された ^<137>Cs の 1.84～4.79%がイネ（玄米及び稲わら）から検出され, そのイネ地上部へ移行が確認された. 本実験に供した SS 中 ^<137>Cs には, 水溶性＋交換態画分が 14.9～25.0%含まれ, 生物利用性の高い形態の ^<137>Cs が比較的多かったことから, これらの画分がイネに移行したのではないかと考えられた. また, SS の土壌表への付加時期がイネへの ^<137>Cs 移行に与える影響についてもポット試験で評価した. その結果, 移植後や中干期の付加よりも, 移植から 62 日目（幼穂形成期～出穂期の間）の付加において ^<137>Cs が最も多くイネ地上部に移行した. 以上のことから, 灌漑水によって水田水口に堆積する SS 由来の ^<137>Cs はイネに吸収されうることが明らかとなり, また SS からイネへの ^<137>Cs 移行率は堆積時期によって大きく変動することが示された. 総括 本論文ではまず, 灌漑水の流入が水口付近のイネの^<137>Cs 濃度を有意に高めることを明らかにした. またその原因として, 灌漑水流入による水口付近の表層土への^<137>Cs 集積, 土壌交換性 K 含量の低下, 不稔籾の多発が関係することが示された. さらに, 水口付近では土壌中 ^<137>Cs よりも灌漑水中 ^<137>Cs の方がイネの ^<137>Cs 濃度への影響が大きい可能性が示唆された. 主に溶存態 ^<137>Cs のイネへの直接吸収が影響を与えると考えられたが, 土壌表層に堆積する SS からも ^<137>Cs がイネに移行しうることが示された. 今後の検討項目としては, これら各要因のイネ中 ^<137>Cs 濃度に対する寄与率がそれぞれどの程度なのか, また他に影響因子は無いのか, について検討を進める必要がある.; Chapter 1. Introduction A large amount of radionuclides was released to the northeastern part of Japan by the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant (FDNPP) accident. Here we conducted field and pot experiments to clarify effect of irrigation water on ^<137>Cs concentration in rice. Chapter 2. Yearly Changes in Rice and Soil Radiocesium Concentrations in Minamisoma City, Fukushima Prefecture, Japan We monitored soil and rice radiocesium concentrations in paddy fields in Minamisoma City, Fukushima Prefecture, Japan, from 2013 to 2016. Soil and rice samples were collected near the water inlet, at center of rice field and near the water outlet at the harvest on September.^<137>Cs concentrations in samples were measured using NaI scintillation spectrometer or Ge semiconductor detector. Transfer factors (TFs) were calculated using the following formula: TF = (^<137>Cs in the plant sample [Bq/kg-dry weight (dw)]) /(^<137>Cs in the surface or subsurface soil sample [Bq/kg-dw]). As a result, thesoil and rice samples collected near water inlets of the paddy fields showed higher ^<137>Cs concentrations than those collected at center and near water outlets. Transfer factors of ^<137>Cs from soil to brown rice also tended to be higher at the water inlets except 2013, suggesting that irrigation water can affect on radiocesium concentration in rice plants. Chapter 3. Effects of the distance from a water inlet on rice ^<137>Cs concentrations in paddy fields In 2015 and 2016, we conducted a field experiment in three paddy fields in Minamisoma City, Fukushima Prefecture, to identify more precise distributions of ^<137>Cs concentrations in soil and rice near water inlets and to elucidate the influence of irrigation water. In each field, a 25 m long water channel was introduced, using two corrugated plates to narrow flow direction of the irrigation water, and ^<137>Cs concentrations were determined for soil, rice and surface water samples collected according to the distance(1~21 m) from the water inlet. ^<137>Cs concentrations in the soil, rice and surface water were highest aT_1 m from the water inlet, gradually decreasing with the increasing distance. In 2016, we investigated seasonal changes in ^<137>Cs concentrations in surface soil (0-2 cm) collected near the inlets during rice cropping. The high soil ^<137>Cs concentration, the low soil Ex-K content and increase in non-ripening rice near the water inlet play a role in the elevation of rice ^<137>Cs concentrations near water inlets. Chapter 4. The effect of ^<137>Cs in irrigation water on ^<137>Cs uptake by rice A pot experiment was conducted in Namie Town, Fukushima to clarify the effect of ^<137>Cs in irrigation water on ^<137>Cs uptake by rice. Soil samples collected from the rice fields in Fukushima (^<137>Cs: 2590 Bq/kg) and Niigata(^<137>Cs: 37.9 Bq/kg) were used. Each pot was placed in the containers, and irrigation water pumped up from river was supplied to the containers. Soil and rice samples were collected at the harvesting and the ^<137>Cs concentrations were determined. As a result, the average ^<137>Cs concentration in brown rice grown in Niigata soil and Fukushima soil showed no significant difference. This result indicates that ^<137>Cs in irrigation water (especially dissolved ^<137>Cs) can affect ^<137>Cs concentration in rice regardless of the soil ^<137>Cs concentration. Chapter 5. Transfer of ^<137>Cs to rice from Suspended Solid added to surface soil Another pot experiment was conducted in 2017 and 2018 to elucidate transfer of ^<137>Cs to rice from suspended solid (SS) in irrigation water. Soil was collected in Niigata prefecture and tap water was used as the water source. SS or Bottom sediment in Fukushima was applied onto the soil surface of a pot. As a result, ^<137>Cs in the SS and sediment were translocated into rice. In 2018, we continued the pot experiment to elucidate transfer of ^<137>Cs to rice from SS at each growth period. As a result, when the sediment was applied at the heading stage, the highest ^<137>Cs uptake by rice was observed. Conclusion In this study, effect of irrigation water on ^<137>Cs concentration in rice was clarified. In addition to the absorption of ^<137>Cs from irrigation water to rice, the high soil ^<137>Cs concentration, the low soil Ex-K content and increase in non-ripening rice near the water inlet play a role in the elevation of rice ^<137>Cs concentrations near water inlets.; 新大院博(農)甲第203号; 開始ページ : 1; 終了ページ : 147
• Persistent ID (NDL): info:ndljp/pid/11538595; https://dl.ndl.go.jp/pid/11538595
• Collection: 障害者向け資料
• Collection (Materials For Handicapped People:1): テキストデータ
• Collection (particular): 国立国会図書館デジタルコレクション > デジタル化資料 > 博士論文; https://dl.ndl.go.jp/collections/A00014
• Acquisition Basis: 博士論文（自動収集）
• Date Accepted (W3CDTF): 2020-09-07T06:04:08+09:00
• Date Created (W3CDTF): 2020-08-31
• Format (IMT): application/pdf
• Access Restrictions: 国立国会図書館内限定公開
• Service for the Digitized Contents Transmission Service: 図書館・個人送信対象外
• Availability of remote photoduplication service: 可
• Periodical Title (URI): http://hdl.handle.net/10191/00051783
• Data Provider (Database): 国立国会図書館 : 国立国会図書館デジタルコレクション; https://dl.ndl.go.jp