2021 Fiscal Year Annual Research Report
Continuous field observation of multiple soil gas fluxes for tracing soil ecosystem dynamics using a portable high-resolution mass spectrometer (MULTUM)
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20H04324
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
豊田 岐聡 大阪大学, 理学研究科, 教授 (80283828)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
古谷 浩志 大阪大学, 科学機器リノベーション・工作支援センター, 准教授 (40536512)
当真 要 北海道大学, 農学研究院, 教授 (10514359)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 土壌ガス / 多成分同時連続モニタリング / マルチターン飛行時間型質量分析計 / オンサイトモニタリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度に引き続き，マルチターン飛行時間型質量分析計「MULTUM（製品名infiTOF）」を用いた「濃度差が6桁に及ぶ土壌ガス4成分の同時連続フラックス測定システム」 を構築し，7成分の無機・有機ガス(N2・O2・CO2・ N2O・NO・CH4・C2H4)を同時に長期間連続測定できるように，制御系，ソフトウェアの改良を行った．特に，昨年度購入した新型infiTOFの制御系ならびにデータ取得系を，オンサイトでの土壌ガス測定に適したものにする改良を進めた．以前から用いているものとは大きく電源などのシステムが異なっているため，順を追って改良を進めている，
また，これまでは土壌表面に発生するガスをチャンバー法で分析していたが，本研究の目的である土壌内部の生態系起源ガスの挙動を捉えるためポーラスチューブを用いた土壌内部のガス採取法の開発を新たに行った．土壌中の水分がガスサンプリング系に入り込まないように，市販されている散水用のポーラスチューブを用いることとした．チューブを地中に埋め，チューブ中に拡散した土壌ガスを，これまでのチャンバー法と同様のガス分析系を利用して2分間隔で亜酸化窒素濃度を計測できるシステムを構築した．チューブ内のガスを循環させることで，局所的なガスをサンプリングできるようにした．実際に実験室内で市販されている園芸用の土を用いて評価を行い，土中の亜酸化窒素濃度が，土に水を含ませると1ppm以上発生していることを捉えることに成功した．土壌表面でガスが薄まっている状況と異なり，ガス密度がかなり高いことが分かったため，それに適した系の構築を行った．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
土壌中のガスの挙動を捉える手法を構築できたため．
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| Strategy for Future Research Activity |
ポーラスチューブ内へのガスの拡散に20分程度要することが分かり，数分以内のガスの挙動を捉えることが出来ないことが分かった．今後ポーラスチューブの径や長さの最適化，それでもダメな場合には半透膜などを用いた系の検討が必要である．また，今後，ガス採取系を5系統程度並列にして，異なる深さの地中のガス挙動を同時に捉えるシステムを構築し，評価の後，実際に圃場に持ち出しての測定を行っていく．
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