本文根据森林研究与整备机构森林综合研究所科研成果发布资料编译而成
日本国立研究开发法人森林研究与整备机构森林综合研究所调查了遭到放射性污染的蘑菇原木——枹栎萌生林，发现土壤中的交换性钾含量是决定枹栎当年枝条放射性铯吸收情况的主要因素。
已知土壤中的交换性钾具有抑制农作物和栽植树木吸收放射性铯的效果。为明确土壤因素对蘑菇原木林枹栎吸收放射性铯的影响，在遭到的放射性污染相同的地区，森林综合研究所对34处枹栎萌生林的当年枝条和土壤进行了调查。在当年枝条生长旺盛的部位，钾和铯的浓度会升高，所以研究人员将其作为从土壤中吸收放射性铯的指标。
调查发现，决定枹栎当年枝条的放射性铯吸收情况的主要因素是土壤中的交换性钾的含量。土壤中的交换性钾会大大影响枹栎对放射性铯的吸收，因此在放射性污染地区确认可用原木林时，可以利用土壤中的交换性钾的信息。
背景
以阿武隈地区为中心，福岛县一直在积极培育用于栽培蘑菇的原木，还向其他县供应了大量原木。但2011年3月东京电力福岛第一核电站发生事故，原木林也遭到了放射性铯的污染。事故后的初步调查结果显示，要想栽培低于食品的放射性物质基准值100Bq/kg的蘑菇，需要使用放射性铯含量低于50Bq/kg的原木。因发现原木中的放射性铯超过50Bq/kg而停止原木生产的地区不仅仅是阿武隈地区，还涉及到了福岛县周边的县。原木蘑菇生产商采取了从包括西日本在内的其他县订购原木等的措施，以努力恢复原木蘑菇栽培，不过，“希望使用当地原木”的愿望非常强烈。为了满足这个愿望，研究人员调查了用来生产原木的代表性树种枹栎的当年枝条与土壤的化学成分和放射性铯含量的关系。
内容
此次调查于2016年至2017年冬季在蘑菇原木的主要产地——福岛县田村市都路町实施（图1）。在发生核电站事故后采伐更新的34处枹栎萌生林，调查了含放射性铯的5cm深处土壤的化学性及放射性铯137（以下简称“铯137”）与枹栎当年枝条中的铯137浓度之间的关系（图2）。关于土壤的化学成分，除了已知能抑制放射性铯吸收的交换性钾外，还测量了交换性钙、交换性镁和pH值。铯137测量了地下5cm深处的总含量和交换性铯137的含量。从土壤中吸收到树木体内的铯往往会积聚在生长部位。因此，森林综合研究所把生长旺盛的当年枝条中的铯137浓度作为铯137的吸收指标进行了调查，调查在枝条停止生长、铯137浓度稳定的冬季实施。
图1：34处蘑菇原木林调查区的位置（绿色圆点）与铯137沉积量的分布
（沉积量数据来自放射线量等分布地图放大网站/国土地理院地图和原子力规制委员会，截至2012年6月28日的数据。中间的蓝色线内是福岛县田村市都路町）
图2：蘑菇原木林调查区内的枹栎萌芽株（左），当年枝条（右上）与萌芽株附近0～5cm深处的土壤采样（右下）
在几十米见方的一个调查区，调查5枝枹栎萌芽株。右上方的照片中，中央用红色虚线标示的较粗枝条为上年的枝条，其余全部是当年枝条。当年的枝条上带有冬芽（圆圈内）。
对枹栎当年枝条中的铯137浓度产生显著影响的是土壤中的交换性钾和交换性铯137的含量（图3、4）。其中，交换性钾的含量产生的影响尤其大，调查发现，交换性钾含量比较多的话，枹栎当年枝条中的铯137浓度就会比较低（图3）。在铯137的总量为50～70kBq/m2、污染程度相同的两个调查区，土壤中的交换性钾含量为1.0g/m2的调查区，当年枝条中的铯137的浓度为6300Bq/kg，而交换性钾含量为6.4g/m2的调查区，当年枝条中的铯137的浓度为39Bq/kg，只有前者的1/160左右。另外还发现，土壤中的交换性铯137含量较多的地点，枹栎当年枝条中的铯137浓度偏高，该结果表明，较之于土壤中的铯137的总量，枹栎对铯137的吸收受交换性铯137含量的影响更大（图4）。
图3：5cm深处的土壤中的交换性钾的含量与枹栎当年枝条中的铯137浓度的关系
图形以两条对数轴呈现，大刻度之间相差10倍。土壤中的交换性钾含量比较多的话，当年枝条中的铯137浓度就会比较低，在两条对数轴图上观察到负相关。
图4：5cm深处的土壤中的交换性铯137的含量（左）及铯137的总量（右）与枹栎当年枝条中的铯137浓度的关系
图形以两条对数轴呈现，大刻度之间相差10倍。较之于土壤中的铯137总量，当年枝条中的铯137浓度与交换性铯137的含量之间的关系更明显。
未来展望
本次研究发现，在枹栎萌生林中，交换性钾会大大影响放射性铯的吸收，这一发现将为判断放射性污染地区的可用原木林提供重要线索。即使是原木中的放射性铯超过50Bq/kg的地区，如果土壤中的交换性钾含量比较多，则核电站事故后采伐更新的枹栎中的铯137浓度也可能低于50Bq/kg。如果能有效发现这样的林地，就有望重新恢复原木林的利用。因此，森林综合研究所目前正在研究林地坡面土壤中的交换性钾的分布特性。
论文信息
题目：Relationship between the concentration of 137Cs in the growing shoots of Quercus serrataand soil 137Cs, exchangeable cations, and pH in Fukushima, Japan
期刊：Journal of Environmental Radioactivity
DOI：10.1016/j.jenvrad.2020.106276
研究成果发布资料
编译：JST客观日本编辑部
