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Quantification of methane production and oxidation in the rice rhizosphere: an isotopic approach

Research Project

Project/Area Number 16K14875
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Plant nutrition/Soil science
Research InstitutionNational Agriculture and Food Research Organization

Principal Investigator

Tokida Takeshi  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター, 主任研究員 (20585856)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 西脇 淳子  茨城大学, 農学部, 助教 (00549892)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
KeywordsMethane / rice / oxidation / production / isotope / メタン / イネ / 水田 / メタン酸化 / 同位体 / 安定同位体比 / 安定同位体 / 気候変動 / 地球温暖化
Outline of Final Research Achievements

Methane emissions from rice paddies represent a balance between methane production and oxidation (consumption) occurring in rice rhizosphere. In this study we determined the gross methane production and oxidation with a use of specific inhibitor of methane oxidation in an actual rice paddy, and also tried to develop a quantification method of methane oxidation by taking advantage of isotope discrimination during the reaction of methane oxidation. Results of specific inhibitor experiments confirmed the occurrence of methane oxidation in rice rhizosphere. However, no discernible differences was found in the isotope ratio between the plots with presence/absence of the inhibitor. These results suggest that isotopic discrimination does not necessarily occur even under the occurrence of methane oxidation, and that estimation of methane oxidation from the isotope ratio is questionable.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

水田は人類最大の食料生産基地である一方、温室効果ガスであるメタンの排出源でもあり、大幅なメタン削減が必要とされている。本研究の結果、イネの根圏ではメタンの生成だけでなく、酸化(分解)が生じていることが実際の水田で確認された。これは、メタン削減技術を開発する上で生成量の抑制だけでなく、メタン酸化の促進を図るという視点も重要であることを意味している。また本研究では、同位体分別を利用することで、手間のかかる阻害剤法によらない新しいメタン酸化の定量手法の確立を目指したが、予想に反しメタン酸化に伴う同位体分別は確認されず、手法確立には至らなかった。今後は同位体分別が生じなかった理由を解明する必要がある。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2018 2016

All Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 2 results)

  • [Presentation] 炭素源から見たメタン排出量の品種間差~土壌・残渣由来のメタンは栽培するイネ品種によって異なるか? ~2018

    • Author(s)
      常田 岳志、林 健太郎、臼井 靖浩、荒井 見和、片柳 薫子、中村 浩史、酒井 英光、長谷川 利拡
    • Organizer
      日本土壌肥料学会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 大気CO2濃度の増加と温暖化が水田からのメタン排出におよぼす影響2018

    • Author(s)
      常田岳志
    • Organizer
      農業農村工学会・土壌物理研究部会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 農地からの温室効果ガス排出とその気候変動応答2018

    • Author(s)
      常田岳志
    • Organizer
      日本農業工学会シンポジウム
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 安定同位体比から紐解く水田メタンフラックスの日変化メカニズム2018

    • Author(s)
      常田 岳志、林 健太郎、梶浦雅子、中島 泰弘、臼井 靖浩、中村浩史、酒井 英光、長谷川 利拡
    • Organizer
      日本農業気象学会2018年全国大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 大気CO2濃度と窒素施肥が水田におけるメタンの生成および酸化に及ぼす影響2016

    • Author(s)
      永澤裕人、西脇淳子、常田岳志、荒井見和、中村浩史、酒井英光、長谷川利拡
    • Organizer
      土壌物理学会
    • Place of Presentation
      京都大学吉田キャンパス(京都府・京都市)
    • Year and Date
      2016-10-29
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] Effects of FACE and N fertilizer treatments on CH4 production and oxidation in a rice paddy determined by an oxidation inhibitor technique2016

    • Author(s)
      Miwa Arai, Takeshi Tokida, Takashi Okubo, Toshihiro Hasegawa, Hirofumi Nakamura, Kentaro Hayashi
    • Organizer
      FACEing the future | food production and ecosystems under a changing climate
    • Place of Presentation
      Giessen (Germany)
    • Year and Date
      2016-09-27
    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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