Nitrogen deposition from atmosphere to agro-ecosystems by soil frost trapping

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19KT0041
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 特設分野
• Research Field: Agricultural Resources for the Next Generation
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: Shimoda Seiji 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 北海道農業研究センター, 上級研究員 (80425587)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山口 高志 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 産業技術環境研究本部 エネルギー・環境・地質研究所, 研究主査 (90462316)
• Project Period (FY): 2019-07-17 – 2022-03-31
• Keywords: 生態系制御 / 積雪 / 越冬作物 / アンモニア態窒素 / 硝酸態窒素 / 雪腐病 / 休耕地 / 土壌炭素

Outline of Final Research Achievements

We investigated atmospheric nitrogen during winter and soil nitrogen after winter in Hokkaido, Japan to evaluate the effect of frost formation on nitrogen pool and crop growth. 1) We tested plots with different soil frost formation processes using a method called "Yuki-fumi" in which snow is compacted to develop a frost layer. The soil freezing slightly delayed the winter wheat growth, but accelerated the growth of timothy grasses. 2) Snow cover contributed to rapid decomposition of the above-ground litter in snowy areas where cultivation had ceased, 3) The nitrate and ammonium ions in snowpack in a agricultural area indicated that agricultural nitrogen pool is influenced by agricultural activities.

Free Research Field

農業気象生態

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

越冬作物を栽培する積雪地域は世界でも限られ、凍土層を農資源として利用する発想はこれまで無かった。積雪中の化学物質と作物生育への影響は、寒冷地における物質動態の評価としても農業資源の有効利用として新規性が高く、北海道東部の生産者が実施している「雪踏み」を用いることで、試験研究から農地への研究結果の社会実装の促進に近く、広域の検証も可能で、普遍的結果の創出が期待できる。