舟川 晋也：熱帯農業の比較土壌生態学

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１．熱帯低湿地の物質循環とその保全的利用に関する研究

東南アジア島嶼部沿岸には広く熱帯泥炭が分布するが，これまでその土壌の多くは灰分含量の低さから貧栄養であると考えられてきた。しかしながら泥炭地での養分環境を正確に把握するためには，各元素の土壌固相蓄積量だけでなく土壌溶液中に溶存している量を知ることが必要である。本研究では，立地条件が異なる泥炭地土壌において土壌固相・溶液相の化学組成を比較し，泥炭地の養分環境を規定する要因を元素毎に検討した。その結果，土壌溶液組成については，Fe, Al, Si濃度が泥炭層圧の影響を受けること，Na, Mg, Cl濃度が海からの距離に規定されること，N, P濃度が一般にかなり高いこと，また森林皆伐を受けた地点でK, Pの動態が撹乱されていることを示した。これらの結果から，一般に泥炭の土壌溶液中のN, P, K, Ca溶存濃度は他の森林生態系と比べて低いとはいえないものの，土壌固相によるK,CaおよびPの潜在的供給力はそれほど大きくはなく，森林伐開後の泥炭地において低投入型の農業の成立は困難であると推論した。主要成果は下記成果Funakawa et al. (1996)にまとめられている。

なお本課題に関しては，2009年度よりインドネシア・ボゴール農科大学との共同研究として，同国スマトラ島リアウ州にて，特にアブラヤシ園の開発と絡めて研究を行っている。

２．タイ国北部の焼畑農耕における休閑の機能は何か？――土壌有機物動態の定量評価　（Funakawa et al. 2006の和文要旨より）

タイ国北部の焼畑農耕における休閑の機能を明らかにするために，異なる土地利用ステージを通した土壌肥沃度関連の性質の変動を解析するとともに，土壌有機物収支を，特に土壌微生物の活性に留意して定量的に評価した。焼畑システムを長期的に安定なものとしてきた休閑期の重要性は，以下のようにまとめられる。１）土壌酸性に関連する性質は，休閑後期に土壌有機物関連の性質が増大するのと同時に改善される。リターの投入が，深層土壌より得られた塩基類を表層土に供給するのであろう。これは養分元素のポンプアップ効果であるといえる。２）耕作期間中の土壌有機炭素の減少は，６～７年間のリター投入によって補われる。収支全体の中では，休閑４年目頃の樹木植生成立に伴う初期草本植生の土壌系への完全な投入が，土壌有機物レベルを維持する上で不可欠である。３）二次林成立に伴う，土壌微生物群集の「資源の速やかな消費者」から「安定した緩慢な利用者」への遷移が，窒素の流亡損失を抑え，生態系への窒素集積を促進する。耕作期間中に活発化した土壌微生物の硝化能は，休閑期間中には炭素基質利用能とともに抑制される。その結果，土壌からの硝酸イオンの流出は，休閑のごく初期においても顕著に減少する。ここまで挙げたような休閑期の機能が，この森林休閑システムの維持に本質的な要件であったと考えることができる。このようにして農業生産は，10年前後という比較的短期間の休閑によって維持され得たのであろう。調査村の伝統的な焼畑農耕は，当該地域特有の土壌／生態学的条件によく適応したものであったといえる。

３．タイ国北部およびインドネシア国東カリマンタン州の焼畑農業に関する土壌生態学的比較研究　（1999年度土壌肥料学学会講演要旨より）

東南アジア山間地における焼畑農業の土壌学的基盤を比較検討した上で，その将来展望について論じる。本研究で扱う事例は，タイ国北部のモン居住村(RP村)とカレン居住村(DP村)，およびインドネシア・東カリマンタン州のブヌア・ダヤック居住村(KD･TT村)であり，いずれも陸稲を主要作物とする。モン人が数年の連続耕作・休閑を繰り返す土地利用を行うのに対し，カレン人は1年耕作/８年以下程度の休閑で，またブヌア・ダヤックは1年の耕作に対して20年近くの休閑期間を設定する焼畑をそれぞれ行っている。表層土壌のpH，有機炭素含量はそれぞれ，RP･DP村土壌で5.9, 4.7%，KD･TT村土壌で4.5, 2.7%となり，多雨林気候下の後者において土壌肥沃度はより低い。RP･DP村土壌では雲母・カオリンが主要粘土鉱物である一方，KD村土壌はカオリン主体で相当量のスメクタイトを随伴しており，これが前者の高いK供給力，後者における多量の交換酸度の蓄積をもたらす要因となっている。易分解性窒素含量については，中－細粒質土壌上(DP･KD村)では，耕作期から休閑中期にかけて減少し，休閑後期に増加，開畑時には乾土(焼土)効果により急増，というパターンを示すが，KD村ではDP村に比べ休閑後期の回復により長い年数を要する。一方砂質土壌(TT村)では易分解性窒素/全窒素が大きく，耕作期間中の地力消耗が激しいとみられる。これらの理由により，多雨林の焼畑ではより長期の休閑が必要とされてきたのであろう。今後の方向性としては，1)土壌肥沃度が低く改良も難しい東カリマンタンでは，森林資源の利用と従来型焼畑の維持が，2)土地利用圧の増大が著しいカレン人の焼畑では，商品作物の部分的導入・兼業農家的経営への移行が，3)モン人においては果樹・園芸作物主体の農業への移行が，自然な選択であると思われる。→詳しくはこちらにも

４．インドネシアの屋敷畑土壌における有機物動態 －－移住民の生態適応の困難さに関する一考察－－ 　（2003年度土壌肥料学会関西支部会講演要旨より)

ジャワ島から外島への移住政策が行われているインドネシアにおいて，移住民の新しい環境への適応を困難としている理由の一つとして土壌有機物の動態の違いが挙げられる。本研究では，ジャワ島・カリマンタン島４村９地点(BG, LB, PC, SM)の屋敷畑(プカランガン)において，1) 圃場での土壌温度(T)・体積含水率(θ)のモニタリング，2) 圃場土壌呼吸速度の実測(SR; 15～18回測定)，3) 非攪乱土壌のインキュベーションによるリター分解・根呼吸を排除した土壌呼吸速度の推定を行い，異なる生態環境下における土壌有機物動態を比較検討した。

1) いずれの地点でも，年間を通じてTの変動は±5℃未満と小さかった。一方θについては，モンスーン気候下のPCで変動が大きかった。 2) 実測した土壌呼吸速度について，θ・Tを説明変数として段階的重回帰分析(SR = aT + bθ+c)を行い各係数を求めた上で，得られた式にθ・T実測値を代入して年間を通した土壌呼吸速度を推定した。その結果年間土壌呼吸量は10～27 ton C/ha/yrとなった。 3) インキュベーション実験で得られた土壌有機物分解初速度(v = kC0 = f(θ))にθ・T実測値を代入して求めた年間土壌呼吸量は1.0～6.7 ton C/ha/yrであった。これは，表層土壌(0～5 cm)の有機物蓄積量(6.8～29.7 ton C/ha)の7.0～38.7%に相当する。この割合は，多雨林気候下のBG, SMで高かった。また圃場実測値とインキュベーション推定値の差が大きいことから，本研究で実測した圃場の土壌呼吸にはリター分解あるいは根呼吸に由来するCO2放出が相当量含まれると考えられる。

以上の結果より，ジャワ島モンスーン気候地域あるいは山間地域よりカリマンタン・スマトラなどの多雨林気候地域に移住した農民は，大変大きな土壌有機物減耗速度――表層土壌有機物の数十％相当量が一年間に分解し得るような状況――に直面することになると考えられる。

５．タンザニアの土壌と農業　（日本熱帯農業学会第１０４回講演会要旨より抜粋・改変）

東アフリカ大地溝帯周辺に位置するタンザニア国の土壌生成条件は多様である。今後の農業発展の可能性を展望する上で，土壌分布の規則性あるいはこれと生成条件との関連づけなど基礎情報の集積は重要である。本研究では，タンザニア国全域より広く土壌試料を収集し，その理化学性，鉱物学的特性を分析・整理した。

全96点の表層土壌をタンザニア国全域の耕地，森林，草地より採取し，日本へ輸入した。採取した土壌について，pH(H2O)，pH(KCl), 電気伝導度（EC）, 交換性塩基含量，陽イオン交換容量（CEC），全炭素・窒素含量，粒径分布，酸性シュウ酸塩可溶Fe, Al, Si含量（非晶質酸化物・水酸化物），ジチオナイト可溶Fe, Al含量（結晶性遊離酸化物），粘土鉱物組成（XRDによる）を測定した。

ほとんどの分析項目において，その分析値は変動係数100%以上と幅広い値をとることから，タンザニア国には多様な土壌が分布していることが示された（表1）。これら分析値のうち，粘土鉱物組成以外の項目について主成分分析を行った結果，土壌の理化学性は４つの因子（有機物・非晶質因子，酸性因子，粘土・結晶化鉄因子，ソーダ質因子）に要約できた。これら４因子に，鉱物学的特性として粘土画分中の膨潤性2:1型鉱物の割合とカオリン鉱物生成強度（XRDにおける0.7 nm/(0.7 nm + 1.0 nm)の回折強度比）を加え土壌指標値とし，土壌生成因子としての降水量および母材条件との関係を調べた結果，以下の点が明らかとなった。

1. 有機物・非晶質因子は，火山性母材の分布域（北部ケニア国境および南部マラウィ国境周辺）で高い。
2. 酸性因子は，母材・降水量双方の影響を受ける。一般に花崗岩地域では，土壌の酸性度がより高い。また火山性母材および新しい堆積物を母材とした土壌では，降水量の増大に伴い，土壌酸性の程度は強くなる。一方堆積岩・変成岩を母材とする土壌では，その変異の大きさのためか，一定の傾向は見られなかった。
3. 粘土・結晶化鉄因子は母材の影響を受ける。火山性母材地域の土壌で高く（すなわち土壌はより細粒質であり赤色である），花崗岩および新しい堆積物上の土壌では低い（土壌は砂質である）。
4. 活性が比較的高い1.4 nm粘土鉱物存在量は，ソーダ質因子により正の寄与を受け，北部ビクトリア湖～中部地溝帯域で高い。
5. 鉱物の風化程度を示すカオリン鉱物生成強度は，降水量が大きいほど，また酸性因子が高いほど進行する。このような粘土鉱物と気候条件のよい対応関係は，調査土壌が大局的には現在の気候条件を反映して生成してきたことを示唆する。

現在集約的農業が展開されている地域は，火山性母材地域あるいは地溝帯地域の一部であり，これは土壌肥沃度が高い地域とほぼ一致する。これ以外の地域においては，湿潤地域ではカオリン鉱物主体の低い土壌肥沃度が，逆に雲母鉱物に富み土壌肥沃度には比較的恵まれた半乾燥地域では水資源量が，現状では農業発展を阻害・限定する要因となっているものと考えられた。

現在本課題に関しては，モロゴロのソコイネ農科大学圃場およびウルグル山塊中の農村にて，圃場実験を展開中である。

６.カメルーン中南部の土壌と農業　（日本熱帯農業学会第１０８回講演会要旨より抜粋・改変）

カメルーン国東部州およびアダマウ州において，土壌の分布とそこで展開される農牧業の実態に関する広域調査を行った。

本調査地域には赤色味が強いOxisolsが広く分布するが，その分布は地質図における後期原生代・パンアフリカン変動期の花崗岩・片麻岩帯の分布とほぼ一致する。一方東南部コンゴ川流域では古生代の堆積岩が，また南部では始生代～前期原生代の母岩が広く分布するが，これらの地域では赤色系土壌の分布は限定的であった。

今回調査したカメルーン土壌は多くの場合，粘土あたりの陽イオン交換容量(CEC)が16 cmolc/kg以下，同じく有効陽イオン交換容量が12 cmolc/kg以下と，Oxisolsの範疇に入った。カメルーン国のOxisolsは，通常pH(H2O)が5以下と低く，極めて酸性が強かった。また有効陽イオン交換容量(ECEC)/陽イオン交換容量(CEC)の値は0.5以下と低く変異荷電性が強いこと，またこれを反映して交換性Al含量は5 cmolc/kg以下と低いことが明らかとなった。一方DCB遊離酸化鉄含量（Fed）はほとんどの場合60 g/kg以下と東南アジアのUltisolsと同程度であり，Oxisolsとしては低い値を示した。これは先述した母岩の化学組成を反映しているものと考えられる。しかしながら粘土含量あたりの有機炭素保持量は，インドネシアのUltisolsと比べると1.5倍程度と高く，類似した熱帯多雨林気候下では，Ultisolsと比べてOxisolsが比較的多量の土壌有機物を保持する傾向がうかがわれた。粘土あたりのCECあるいは全残存塩基量といった強風化土壌の指標値は，アダマウ山地南部で最も低くなっており，この地域がカメルーン国におけるOxisols分布の典型的な地域であることが想定された。

調査地域を住民の生業から大別すると，東部州最南部から中央部が，森林植生に強く依存した狩猟民と農耕民の混住地域となっているのに対し，東部州中央部ベルトゥアからアダマウ州にかけては，牧畜の影響を強く受けたと思われるよりサバンナ的景観の中で農耕民と牧畜民が混住する。より降水量の大きな前者においては，多少なりとも風化程度の弱いOxisolsにおける攪乱後の二次森林植生の回復力が，またサバンナ的な後者では，典型的なOxisolsにおけるAgro-pastoralistによる一次生産の森林と家畜飼料への分配が，住民によるより持続的な生態資源の管理という観点からは，重要な検討課題になると考えられる。（→本報告のもととなった現地調査報告書へのリンクはこちらから）

現在本課題に関しては，京都大学大学院アジア・アフリカ地域研究研究科の荒木教授を代表とするJST-JICA地球規模課題対応国際科学技術協力事業(H22～H26)「カメルーン熱帯林とその周辺地域における持続的生業戦略の確立と自然資源管理：地球規模課題と地域住民のニーズとの結合」として，東部州ベルトゥア，南部州エボロワなどにおいて圃場試験を展開中である。

なお本研究課題群に関しては，以下の科研報告書が出されている。

舟川晋也 2004：土壌水分モニタリングシステムを用いた湿潤熱帯傾斜畑における土壌侵食発生過程の解析，平成12～14年度科学研究費補助金(基盤研究(B)(2))研究成果報告書，pp.69.

本研究課題に関する研究業績

• 久馬一剛，西村和雄，平井英明，舟川晋也 1988：マングローブ林下の土壌／堆積物の特性，「マングローブ生態系の動態と保全に関する基礎研究」，文部省「環境科学」特別研究・マングローブ生態系研究班，p.123-147．
• Yonebayashi, K., Okazaki, M., Kaneko, N., and Funakawa, S. 1994: Studieson sustainable land use and soil ecosystems in peat land, Sarawak. In: MAB Researches Related to the UNESCO’s Man and the Biosphere Programme in Japan 1993-1994, Coordinating Committee on MAB Programme, p.35-42.
• Yonebayashi, K., Okazaki, M, Funakawa, S., Chai, O.K., and Lim, C.P. 1995: Morphology of peat profile in tropical swamp forests and electromagnetic sensing of peat soils by ground proving radar. In: Environmental rehabilitation of tropical peat land, Eds. K. Yonebayashi and C.P. Lim, p.59-63.
• 舟川晋也，田中壮太，Korntornt Pountprakhon，尾上桐子 1995：第３章　耕地生態系に関する調査，「タイ国北部の焼畑から常畑への移行過程における耕地生態と村落社会の変容に関する研究（モンスーン環境に調和した耕地持続型農業システムの開発と定着を目指して）」，1992年度トヨタ財団研究助成成果報告書，服部共生編，p.7-78．
• 平井英明，ベラパタナニルンド・プラティープ，林幸博，舟川晋也 1995：焼畑から常畑への移行過程における耕地生態学的研究　－タイ国北部の住民参加による農業振興と環境保全－，熱帯農業，39(2), 126-130．
• Funakawa, S., Yonebayashi, K., John, F.S., and Chai, O.K. 1996: Nutritional environment of tropical peat soils in Sarawak, Malaysia based on soil solution composition. Soil Science and Plant Nutrition, 42(4), 833-843.
• Funakawa, S., Tanaka, S., Kaewkhongkha, T., Hattori, T., and Yonebayashi, K. 1997: Physicochemical properties of the soils associated with shifting cultivation in northern Thailand with special reference to factors determining soil fertility. Soil Science and Plant Nutrition, 43(3), 665-679.
• Funakawa, S., Tanaka, S., Shinjyo, H., Kaewkhongkha, T., Hattori, T., and Yonebayashi, K. 1997: Ecological study on the dynamics of soil organic matter and its related properties in shifting cultivation systems of northern Thailand. Soil Science and Plant Nutrition, 43(3), 681-693.
• Tanaka, S., Funakawa, S., Kaewkhongkha, T., Hattori, T., and Yonebayashi, K. 1997: Soil ecological study on dynamics of K, Mg, and Ca, and soil acidity in shifting cultivation in northern Thailand. Soil Science and Plant Nutrition, 43(3), 695-708.
• Tanaka, S., Funakawa, S., Kaewkhongka, T., and Yonebayashi, K. 1998: Labile pools of organic matter and microbial biomass in the surface soils under shifting cultivation in northern Thailand. Soil Science and Plant Nutrition, 44(4), 527-537.
• Tanaka, S., Funakawa, S., Kaewkhongka, T., and Yonebayashi, K. 1998: N mineralization process of the surface soils under shifting cultivation in northern Thailand. Soil Science and Plant Nutrition, 44(4), 539-549.
• Funakawa, S., Yonebayashi, K., Kaewkhongkha, T., and Makhrawie 1998: Soil ecological study on shifting cultivation in Southeast Asia. In: Summaries of 16th World Congress of Soil Science, Vol II. p.517, Montpellier, France.
• 舟川晋也 2000：インドネシア･カリマンタン島焼畑農業地帯における耕地保全型代替農業の開発に関する土壌生態学的研究，研究紀要，第13巻，財団法人アサヒビール学術振興財団，p.169-180．
• Tanaka, S., Ando, T., Funakawa, S., Sukhrun, C., Kaewkhongka, T., and Sakurai, K. 2001: Effect of burning on soil organic matter content and N mineralization under shifting cultivation system of Karen people in northern Thailand. Soil Science and Plant Nutrition, 47(3), 547-558.
• Funakawa, S., Kaewkhongkha, T., and Pulunggono, H.P. 2002: Dynamics of labile organic matter under shifting cultivation in different bio-climatic conditions in humid Asia. In: Transactions of 17th World Congress of Soil Science, p.1037-1-9, and in Abstracts, Vol I. p.168, Bangkok, Thailand.
• 舟川晋也 2002：インドネシアにおける移住民の生態適応に関する研究，日産科学振興財団研究報告書，Vol. 25，p.33-36．
• 舟川晋也 2004：土壌水分モニタリングシステムを用いた湿潤熱帯傾斜畑における土壌侵食発生過程の解析，平成12～14年度科学研究費補助金(基盤研究(B)(2))研究成果報告書，pp.69.
• Hartono, A., Funakawa, S., and Kosaki, T. 2005: Phosphorus sorption-desorption characteristics of selected acid upland soils in Indonesia. Soil Science and Plant Nutrition, 51(6), 501-512.
• Funakawa, S., Hayashi, Y., Tazaki, I., Sawada, K., and Kosaki, T. 2006: The main functions of the fallow phase in shifting cultivation by the Karen people in northern Thailand – a quantitative analysis of soil organic matter dynamics. Tropics, 15(1), 1-27.
• Hartono, A., Funakawa, S., and Kosaki, T. 2006: Transformation of added phosphorus to acid upland soils with different soil properties in Indonesia.
  Soil Science and Plant Nutrition, 52(6), 734-744.
• Funakawa, S., Yanai, J., Hayashi, Y., Hayashi, T., Watanabe, T., Noichana, C., Panitkasate,T., Katawatin, R., Kosaki, T., and Nawata, E. 2006: Soil organic matter dynamics in a sloped sandy cropland of Northeast Thailand with special reference to the spatial distribution of soil properties. Japanese Journal of Tropical Agriculture, 50(4), 199-207.
• Funakawa, S., Minami, T., Hayashi, Y., Naruebal, S., Noichana, C., Panitkasate, T., Katawatin, R., Kosaki, T., and Nawata, E. 2007: Process of runoff generation at different cultivated sloping sites in North and Northeast Thailand. Japanese Journal of Tropical Agriculture, 51(1), 12-21.
• Watanabe, T., Funakawa, S., and Kosaki, T. 2007: Profile description, properties, and classification of seven typical upland soils formed under different climatic conditions in Japan, Thailand, and Indonesia. Pedologist, 51(1), 24-34.
• Funakawa, S., Tachikawa, S., Kadono, A., Pulunggono, H.B., and Kosaki, T. 2007: Factors controlling soil organic matter decomposition in small home gardens in different regions of Indonesia. Tropics, 17(1), 59-72.
• Yanai, J., Nakata, S., Funakawa, S., Nawata, E., Katawatin, R., Tulaphitak, T., and Kosaki, T. 2007: Evaluation of nutrient availability of sandy soil in Northeast Thailand with reference to growth, yield and nutrient uptake by maize. Japanese Journal of Tropical Agriculture, 51(4), 169-176.
• Funakawa, S., Watanabe, T. and Kosaki, T. 2007: Regional trend of chemical and mineralogical properties of upland soils in humid Asia: Japan, Thailand and Indonesia. In: 8th Conference of the East and Southeast Asian Federation of Soil Science. Abstracts, October 22-23, Tsukuba, p.82.
• Watanabe, T., Funakawa, S. and Kosaki, T. 2007: Differences in acid neutralizing reactions for upland soils in humid Asia: Japan, Thailand and Indonesia. In: 8th Conference of the East and Southeast Asian Federation of Soil Science. Abstracts, October 22-23, Tsukuba, p.126.
• Funakawa, S., Watanabe, T., and Kosaki, T. 2008: Regional trends in the chemical and mineralogical properties of upland soils in humid Asia: With special reference to the WRB classification scheme. Soil Science and Plant Nutrition, 54(5), 751-760.
• 舟川晋也，吉田啓史，渡邉哲弘，Method Kilasara，小崎隆 2008：タンザニア広域土壌調査報告．日本熱帯農業学会第104回講演会要旨集．
• Fujii, K., Funakawa, S., Hayakawa, C., Sukartiningsih, S., and Kosaki, T. 2008: Quantification of proton budgets in soils of cropland and adjacent forest in Thailand and Indonesia. Plant and Soil, 316(1-2), 241-255.
• Kadono, A., Funakawa, S., and Kosaki, T. 2009: Factors controlling potentially mineralizable and recalcitrant soil organic matter in humid Asia. Soil Science and Plant Nutrition, 55(2), 243-251.
• Funakawa, S., Makhrawie, and Puluggono, H.B. 2009: Soil fertility status under shifting cultivation in East Kalimantan with special reference to mineralization patterns of labile organic matter. Plant and Soil, 319, 57-66.
• Funakawa, S., Shinjo, H., Kadono, A., and Kosaki, T. 2010: Factors controlling in situ decomposition rate of soil organic matter under various bioclimatic conditions of Eurasia. Pedologist, 53(3), 50-66.
• Ikazaki, K., Shinjo, H., Tanaka, U., Tobita, S., Funakawa, S., and Kosaki, T. 2010: Performance of an Aeolian materials sampler for the determination of amount of coarse organic matter transported during wind erosion events in the Sahel, West Africa. Pedologist, 53(3), 126-134.
• Kadono, A., Funakawa, S., and Kosaki, T. 2010. Factors controlling potentially mineralizable and recalcitrant soil organic carbon in humid Asia. Pedologist, 53(3), 135-142.
• Sugihara, S., Funakawa, S., Kilasara, M., and Kosaki, T. 2010: Dynamics of microbial biomass nitrogen in relation to plant nitrogen uptake during the crop growth period in a dry tropical cropland in Tanzania. Soil Science and Plant Nutrition, 56(1), 105-114.
• Sugihara, S., Funakawa, S., Kilasara, M., and Kosaki, T. 2010: Effect of land management and soil texture on seasonal variations in soil microbial biomass in dry tropical agroecosystems in Tanzania. Applied Soil Ecology, 44(1), 80–88.
• Sugihara, S., Funakawa, S., and Kosaki, T. 2010: In situ short-term soil organic matter dynamics related to microbial dynamics after a simulated rainfall in croplands of different soil texture in Thailand. Soil Science and Plant Nutrition, in press.
• 舟川晋也，杉原創，中尾淳，大石高典，荒木茂 2010：カメルーン東部州～アダマウ州の土壌と農牧業に関する広域調査報告．日本熱帯農業学会第108回講演会要旨集．