浸出（農業）

農業において、浸出とは、雨や灌漑により土壌から水溶性植物栄養素が失われることです。土壌構造、作物の栽培、肥料の種類と施用量、その他の要因を考慮して、過剰な栄養素の損失を回避します。浸出は、塩分濃度の高い水に少量の過剰な灌漑を施して、土壌に塩分が蓄積するのを防ぐ（塩分制御）慣行を指す場合もあります。これを実施する場合、通常は排水も使用して余分な水を流し去る必要があります。

浸出は、地下水汚染の一因となるため、自然環境の懸念事項です。雨、洪水、その他の水源からの水が地中に浸透すると、化学物質が溶解し、地下水源に運ばれる可能性があります。特に懸念されるのは、有害廃棄物の投棄場や埋立地、農業では過剰な肥料、不適切に保管された動物の糞尿、殺生物剤（殺虫剤、殺菌剤、殺虫剤、除草剤など）です。

窒素は自然界に広く存在する元素であり、植物にとって不可欠な栄養素です。地球の大気の約 78% は窒素(N _{2 ) です。N 2}の原子間の強い結合により、このガスは非常に不活性で、植物や動物が直接利用することはできません。窒素は空気、水、土壌を自然に循環するため、さまざまな化学的および生物学的変化を受けます。窒素は植物の成長を促進します。その後、家畜が作物を食べて肥料を作り、それが土壌に戻され、有機および無機の窒素が追加されます。次の作物が改良された土壌を使用すると、サイクルが完了します。^[1]食糧生産を増やすために、植物が吸収しやすい硝酸塩(NO ₃ ^– ) やアンモニウム(NH ₄ ^{+ ) などの肥料が植物の根域に導入されます。しかし、土壌は余分な NO} ₃ ^–イオンを吸収せず、排水とともに自由に下方に移動し、地下水、小川、海に浸出します。^[2]浸出の程度は、次の要因によって影響を受けます。

• 土壌の種類と構造。たとえば、砂質土壌は水分をほとんど保持しませんが、粘土質土壌は保水率が高くなります。
• 植物/作物が使用する水の量。
• 土壌中にすでにどれだけの硝酸塩が存在するか。^[3]

地球の大気中の亜酸化窒素（N ₂ O）のレベルは、年間0.2～0.3％の割合で増加しています。人為的な窒素源は、土壌や海洋などの自然源よりも50％多くなっています。浸出した農業投入物、つまり肥料や堆肥は、人為的な窒素源の75％を占めています。^[4]国連食糧農業機関（ FAO）は、窒素肥料の世界需要が2011年から2015年の間に年間1.7％増加すると予測しています。750万トンの増加です。窒素肥料の使用の地域別増加率は、アジアで67％、南北アメリカで18％、ヨーロッパで10％、アフリカで3％、オセアニアで1％と予想されています。^[5]

リン（P）は表層水の富栄養化に関する重要な栄養素であり、湖沼環境での藻類の成長を制限することが示されています。農地からのPの損失は、長い間、表層水の質に対する主要な脅威の1つとして認識されてきました。^[6]浸出は、主に砂質土または優先流動しやすい土壌のある平坦な地域の農地からのP損失の重要な輸送経路です。^[7]窒素とは対照的に、リンは吸着と脱着を介して土壌粒子と相互作用します。土壌中のPの重要な潜在的吸着部位は、ギブサイトやフェリハイドライトなどの鉄およびアルミニウムの酸化物または水酸化物の表面です。したがって、土壌、特にそのようなミネラルが豊富な土壌は、肥料や堆肥とともに追加されたPを貯蔵する可能性があります。吸着されたPは、土壌溶液中のPと複雑な平衡状態にあり、これは次のようなさまざまな要因によって制御されます。

• 吸着部位の利用可能性
• 土壌水溶液中のリンおよびその他の陰イオンの濃度。
• 土壌のpH;
• 土壌の酸化還元電位。^{[7] [8]}

この平衡がずれて、以前に吸着されたリンが土壌溶液に放出されるか、またはそれ以上のリンが吸着できなくなると、リンは浸出する。多くの耕作土壌は、作物の需要をしばしば超える量の肥料または堆肥リンを受けており、これはしばしば数十年にわたっている。そのような土壌に添加されたリンが浸出するのは、単に、潜在的な吸着部位のほとんどが過去からのリンの投入、いわゆる「レガシーリン」によって占められているためである。^{[9] [10]} リンの浸出は、土壌の化学的条件の変化によって引き起こされることもある。長期にわたる水飽和による土壌の酸化還元電位の低下は、重要なリン吸着部位である鉄鉱石の還元溶解につながる可能性がある。これらの鉱石に吸着されたリンは、結果として土壌溶液にも放出され、浸出する可能性がある。このプロセスは、農業生産のために以前に排水された自然湿地の復元において特に懸念される。^{[11] [12]}

水中のNO ₃濃度が高いと、人間と水生生物の両方の酸素濃度に悪影響を与える可能性があります。人間の健康問題には、メトヘモグロビン血症や無酸素症（一般に青色児症候群と呼ばれる）が含まれます。これらの毒性の影響の結果、規制当局は飲料水中のNO ₃許容量を1リットルあたり45〜50mgに制限しています。水生生物の富栄養化（水中の酸素含有量の低下）は、魚や他の海洋生物の死を引き起こす可能性があります。最後に、酸性源からのNO _{3の浸出は、}カルシウムやその他の土壌栄養素の損失を増加させ、それによって生態系の生産性を低下させる可能性があります。 ^[2]

• 浸出（土壌学）
• 浸出モデル（土壌）
• 土壌塩分濃度制御（浸出要件、浸出効率）
• SahysMod (空間農業水力塩分、浸出、地下水モデル)

• 気候変動に関する国際パネル（IPCC）オンライン：[1]
• RJOosterbaan「農業水文学における水と塩のバランス」講義ノート、国際土地排水コース、ILRI、ワーゲニンゲン、オランダ。オンライン：[2]
• RJOosterbaan、1997年。「SaltMod：塩分濃度制御のための灌漑と排水の連携ツール」。WBSnellen（編）「灌漑と排水管理の統合に向けて」ILRI特別レポート、p.41-43。オンライン：[3]