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Column

飛騨市の水と土の関わりー土（中編）

2024.03.26

FEATURED PEOPLE

登場人物

大西健夫

Takeo Onishi

岐阜大学応用生物科学部教授

Introduction はじめに

飛騨市主催で開催されたセミナー「広葉樹が育む水の秘密に迫る」のレポート中編。登壇したのは、水文学（自然界における水の循環）を専門とし、2021年（令和3年）より飛騨市をフィールドに森林と水質の関係性について調査・分析・研究する岐阜大学応用生物科学部の大西健夫教授。中編で紹介するのは「飛騨の土」ついてのお話です。

Writing:井上彩（ヒダクマ）　Photography:飛騨市提供　

飛騨市では、豊かな森、水、土、食の親和性を背景に、生産者の皆さんのこだわりや農家自慢の食材ひとつひとつを下記サイトでご紹介しています。
■飛騨市公式食の情報サイトHIDAICHI：https://hidaichi.jp/

土の履歴

大西：

土は層になっています。層になっているということは土が生成されてきた履歴が詰まっています。

大西教授は、土壌が形成される「時間」「母岩」「植生」「地形」「気候」という五大要素を紹介しながら、岩盤が風化して様々な鉱物が溶け出し下から供給される無機物と、地表に生えている植物や動物の死骸などの有機物の出会いというところにできるのが土であると解説。

大西：

例えば、50cmの土が出来上がるのに、数千年、数万年、数十万年、数百万年かかると言われています。非常に長い時間をかけて土壌はできます。土壌が形成されるためには様々な要因が関与しており、場所によって違います。時間がどれくらい経っているのか、どういう岩なのか、ここに生えている植物がどういったものなのか、地形、気候、様々なことが関わってきます。さらにもうひとつ、人がここに関わってきたということ。人の作用というのも大きなインパクトがあったということを紹介したいと思います。

黒ボク土の特徴①リンが欠乏しやすい

21世紀に森林土壌分類の大きな見直しが行われ、最近では非アロフェン質の（非火山灰性とも呼ばれる）ものも黒ボク土だと見直されてきたことにより、黒ボク土の分布域が広がったとのこと。黒ボク土とは、日本に見られる特徴的な土壌で、火山灰由来の暗土（あんど）と呼ばれてきた土壌です。非アロフェン質黒ボク土を見てみると、高山から飛騨市、富山に分布しています。

大西：

アロフェン質か非アロフェン質に限らず、黒ボク土はリンを大量に強く吸着しているために、植物が利用できるかたちのリンがほとんどないため、作物生産にとってはリンがどうしても足りない。逆に言うとリンをたくさんあげれば、かなり優良な土壌であり、農家さんが長い時間をかけて色々改良して初めて使えるようになった土壌とも言われています。黒ボク土は、有機物が多く肥沃で、かつ透水性もよくて水持ちも良い。土が持っている物理的な特性としては非常に良いが、リンが欠乏しやすいという特徴を持っています。

黒ボク土の特徴②イオンをたくさん吸着する

大西：

もうひとつ、黒ボク土の化学的特性として、大きなCEC（陽イオン交換容量）と言う、イオンをたくさん吸着してくれる特徴を持っています。つまり、先程河川のところで見たマグネシウム、ナトリウム、カリウムなどの河川の水質を構成しているイオンの成分を土粒子がそこに吸着するような特性を持っているので、これらのイオンを植物体に対し供給することができる可能性を持っています。その原因は有機物や粘土です。有機物や粘土は表面がマイナスに帯電しているので、そこにプラスのイオンがくっつくことができるのです。

黒ボク土の形成に縄文人が関わっている？

黒ボク土はどのように形成されてきたのか？黒ボク土の形成に、縄文人がいた頃から火入れをしたり、焼畑的なことをやっていたことが大きな役割を果たしたのではないかということが、まだ十分な検証はされていないですが、有力な学説として出てきているそうです。火入れをすることによって、植物体が燃えて、燃えカスが炭になり、それが土壌に供給されると、その後地表面から分解されていった有機物がどんどん炭に吸着し、土壌に炭素を吸着してそのような特性を帯びるようになったのではないかと言われているそうです。

大西：

人為的なサイクルが作用して、この黒ボク土が形成されてきた。つまり、人の営みが土を作り出すということにもひとつ大きな役割を果たしてきたのではないかというようなことが言われるようになってきています。

黒内はかなり深いところまで黒い層が出てくる。上野の場合だと上の方が黄土色で下の方は黒い層が出てくる。上気多の場合、下の方に黒い層がある。

大西教授は、飛騨市でそういった土壌に相当する土壌がどれくらいあるのかを調べています。山奥の黒内、昔の遺跡が出てくる場所の近くである上野、上気多の3地点で土壌を採って調査。50cmくらいの穴を掘り、10cmごとに土を採取し分析しました。通常の褐色森林土だと、下の方は黄土色、上の方だけ黒い土壌なんだそうですが、いずれも全然違い、黒いということがわかったそうです。

大西教授はひとつの重要な指標として炭素と窒素の量の比率であるC/N比を紹介。

大西：

黒内・上気多・上野もどちらもC/N比が20、黒内は深いところは30になります。通常の褐色森林土だと、下の方に行くほど10や10を切ります。全然かたちが違うんですね。C/N比の20が何を表すかと言うと、効率よく炭素と窒素を利用して、堆肥化できるタイプということ。そういった黒ボク土を畑に利用するとしたら堆肥成分の供給元としては、非常に有用な成分を持っていると言えると思います。

かつては草原性の植生だった？

大西：

もし火入れをしていたことに起因してできた黒ボク土だとしたら、その当時は草原的な植生だったはずで、さらにまたどこかで火入れをしてという繰り返しだったはず。草原的な植生だったとしたら、その痕跡が残っているはずで、痕跡を探索するために炭素の同位体が役に立ちます。それはどういうことかというと、デルタ13Cという炭素のなかでも少し重い炭素がどれくらい含まれているのかを見ていきます。

大西：

C4植物とC3植物というのがあります。なにをふたつに区分しているかというと光合成をするプロセスを分けています。通常の植物はだいたい樹木を含めてC3植物。乾燥地などで水を得られないのでさらに効率よく光合成するために、新たに進化して少し形の変わったやり方で光合成をしているのがC4植物です。C3植物とC4植物の間で、光合成のプロセスを見ることによってデルタ13Cの値が全然違ってくるので、その値を調べると、C4植物起源の炭素なのか、C3起源の炭素なのかがわかります。日本の場合だと、イネ科のススキ、キビといった草原性の植物がC4植物であることから、ここが草原だったのか？ということをある程度推測することができます。

大西：

実際に飛騨で調べてみると、黒内の場合だと、地表にいくと-30に近づいていき、C3植物。完全にC4にはいかないけど、下の方にいくと中間に位置する。ですから、若干C4が混ざっている感じだと思います。上の方にいくとC4に近くなる。下の方はC3に近くなる。黒ボク土にあたる部分においてはかつて草原性の植生があったのではないかと考えられます。

プラントオパール

大西教授はさらに別の観点から草原性の植生を裏付けるために、プラントオパールの分析を実施したと話します。特にイネ科の植物の骨格を形成するケイ酸は、岩石の一番硬い部分を形成するような物質なので、そうそう分解されません。形として土壌の中に残存することがわかっており、植物由来のプラントオパールとして半永久的に残ります。大西教授は、専門の研究機関である古環境研究所に依頼し、土壌・深さごとに分析してもらいました。

上野と上気多のプラントオパール分析結果。シバ属、キビ属、ススキ属というものが深いところにいくと見えてくる。

大西：

特に上気多の場合にはシバ属の値が大きく、こちらに分類されなかったものもあります。それを除外してもササはなくて、草原性の植物であるC4植物由来のものがここにあると見出すことができました。デルタ13Cからも言えるし、プラントオパールの分析からもおそらく継続的に火入れをし、草原的な植生が維持された結果として黒ボク土が形成されたのではないかと考えられます。

飛騨市にはいろんな水田の土壌がある中で、大西教授が注目し調査したのは泥炭土。その理由は、殿川流域のとある場所でつくられるお米が非常においしいと言われており、その水田の土壌に興味を持ったことがきっかけとのこと。殿川流域の泥炭土の地点で、先の土壌の分析と同様に、50-60cmの穴を掘り、分析をしました。

大西：

通常は下の方にいくとだんだん砂っぽい無機的な成分だけになっていきます。穴を掘った殿川流域の泥炭土の地点では、下の方にいくとあるところまで砂っぽい感じですが、あるところからまた黒っぽい土壌が出てきました。デルタ13Cを調べてみると、下の方にいくと、C4植物の領域に近くなっていくというような特性があることがわかりました。

大西：

プラントオパールを見てみると、基本的には上の方にイネがある。深い下の方にある土壌からは、ヨシ属に起源するようなプラントオパールが出てくることがわかりました。概ね稲作が行われていたんだけれど周辺のところにヨシ、少し乾燥したところにはススキ、もともとは湿地だったところに下に泥炭ができあがって、泥炭を基盤にしたその上にまた水田土壌があるというような土壌だと思います。別の言い方でいうと、下にまだ泥炭的な土壌が残っていて、下から表面の方に向かって供給されるさまざまな栄養分が泥炭から供給されている可能性があると考えられます。その土地の土壌は、表面だけではなく深いところも含めてそれぞれに千差万別なので、その場所の土壌を活かし、稲作なり畑作なり作物栽培をやっていくことが必要なのではないかと思います。

地下水の話（後編）へつづく