土壌診断のための水田土壌の合理的サンプリング法の検討 : 土壌のサンプリング頻度とデータの信頼性との関係 Establishment of Rational Soil Sampling Scheme for the Paddy Field : Relationship between Sampling Frequency and Data Reliability

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抄録

土壌特性値の評価は,農耕地における土壌の適切な管理のために不可欠である.そのためには通常土壌サンプリングが行われるが,圃場の土壌全体を常に調べることは不可能であり,時空間的に一部のみを調べて全体を予測することが必要となる.そこで本研究では,日本の主要な農地形態の一つである水田について,各種土壌特性値の空間的・時間的変動を評価するとともに,土壌診断のための合理的土壌サンプリング法の検討を行うことを目的とした.広さ50m×100mの水田圃場(灰色沖積土)において,春先の基肥前に5m×10mの区画ごとに深さ0〜15cmの表層土を1999年から2002年に毎年100点,合計400点採取した.採取した土壌は風乾および2mm篩別後,pH,EC,全炭素,全窒素,C/N比,可給態窒素,可溶性窒素,交換性塩基,可給態リン酸を測定した.得られたデータについて,空間的および時間的変動に関する評価を行った.その結果,以下のような知見が得られた.1)全400点の土壌特性値の変動係数は,pH,C/N比で10%以下,全炭素,全窒素,可給態リン酸,交換性Ca,Mg,Kで10〜20%,EC,可給態窒素,交換性Na,可溶性窒素で20%以上となり,土壌特性値によりその変動は様々であった.特に窒素関連特性値では,C/N比6%,全窒素13%,可給態窒素24%,可溶性窒素31%の順となり,可給度あるいは可動性が高いほど大きな変動を示した.2)同時期に採取した土壌の空間変動を評価すると,各特性値の変動係数は全変動の結果とほぼ同様の傾向を示した.データの推定誤差とサンプリング数の関係を解析すると,その関係は土壌特性値により大きく異なった.すなわち,推定誤差を5%以内に抑えるためには,pHで3点,交換性Caで20点,全窒素で29点,交換性Kで32点,可給態リン酸で34点,可給態窒素で78点,可溶性窒素で134点必要であり,逆に5点サンプリングの場合,推定誤差はpHで2.3%,交換性Caで14%,全窒素で16%,交換性Kで17%,可給態リン酸で18%,可給態窒素で27%,可溶性窒素で36%となることなどが明らかとなった(危険率5%).したがって,現実性を考えると,5点程度のサンプリングを行った上で,得られた平均値に10%以上の推定誤差を伴う可能性のあることを十分認識しておくのが望ましいと考えられた.3)同地点から採取した土壌の時間変動を評価したところ,全変動や空間変動と同様の傾向が見られた.また,年次間でデータの相関分析を行ったところ,ほとんどの特性値で有意な正の相関が見られるが,年数がひらくほど相関係数は低くなった.4)空間的および時間的なばらつきに由来する変動係数を比較した結果,pH,EC,C/N比,交換性Ca,Mg,Naは時空間変動がほぼ等しいのに対し,可給態窒素,可溶性窒素は空間変動の方がやや大きく,全炭素,全窒素,有効態リン酸,交換性Kは空間変動の方が顕著に大きかった.したがって,今回の時空間スケールでは,土壌サンプリングにおいて時間変動よりも空間変動を重視すべきであることが示された.以上の結果,対象とする土壌特性により,許容する誤差範囲,危険率に応じて,空間的および時間的なサンプリング頻度を決定することが重要であると結論された.

Diagnosis of soil is essential for rational soil management in agricultural fields. Estimation of soil properties based on soil sampling is inevitable, because sampling is limited to a portion of soil both in space and time. The objectives of this research were to estimate spatial and temporal variation of soil properties, and to propose a rational soil sampling scheme for soil diagnosis for paddy fields. One hundred samples of surface soil were collected from a paddy, 50m×100m in area, every spring before cultivation in 1999-2002, to collect 400 samples in total. Twelve soil properties were measured and their variation in space and time was analyzed. Overall variation was not uniform among soil properties: CVs of pH and C/N ratio were less than 10%, those of total C, total N, available P, exchangeable Ca, Mg and K were 10〜20%, whereas, those of EC, available N, exchangeable Na and inorganic N were more than 20%, suggesting higher variation for the properties of more labile fractions. Spatial variation showed a similar tendency to overall variation, indicating variable relationships between sampling number and estimation error among soil properties. For example, estimation error at the probability level of 95% was 2.3% for pH, 14% for exchangeable Ca, 16〜18% for total N, exchangeable K, and available P, 27% for available N and 36% for inorganic N, suggesting that estimation error of more than 10% is often associated with the average values of soil properties. Temporal variation also showed a similar tendency to overall and spatial variation and data reliability decreased as the period after data collection increased. In the case of the temporal and spatial scale examined, spatial variation was generally higher than temporal variation. These results should be taken into account in planning soil sampling and in utilizing the data obtained.

収録刊行物

  • 日本土壌肥料学雑誌

    日本土壌肥料学雑誌 79(1), 61-67, 2008

    日本土壌肥料學會

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    110007328308
  • NII書誌ID(NCID)
    AN00195767
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    ART
  • ISSN
    0029-0610
  • NDL 記事登録ID
    9379283
  • NDL 雑誌分類
    ZR7(科学技術--農林水産--農産)
  • NDL 請求記号
    Z18-331
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  NII-ELS  IR  J-STAGE 
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