Modeling of nitrous oxide emission based on quantification of its production and consumption rate based on soil incubation under low soil oxygen concentration conditions

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05883
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 片柳 薫子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 上級研究員 (20455265)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 米村 正一郎 県立広島大学, 生物資源科学部, 教授 (20354128) ; 廣野 祐平 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 果樹茶業研究部門, グループ長補佐 (10391418)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 一酸化二窒素 / 土壌 / 茶 / DNDC-Rice / モデル

Outline of Annual Research Achievements

本研究は畑地を主要排出源とする微量温室効果ガスである一酸化二窒素（N2O）のDNDC-Riceモデルによる予測精度を改善することを目的として、土壌ガス交換量測定システムを用いたN2Oの生成・消費速度の実測およびその結果のDNDC-Riceモデルへの反映をおこなった。
本年度は、茶園における過去の観測データを用いてDNDC-Riceの検証を実施した。その結果、既存DNDC-Riceでは木本栽培圃場にできないことが明らかとなり、また、DNDC-Riceと同じくDNDC7.1モデルを基にして開発されたDNDC9.5では予測は可能であるものの、ソースコードは未公開であるため、本研究課題の実験で得られたパラメタの適用には利用不可能であることが明らかとなった。
また、実験においては、昨年度改良した既存の土壌ガス交換量測定システムを利用し、N2O、NOの放出量を測定した。前述の茶園の土壌を採取し、土壌水分率、培養大気条件、温度、基質量、を変えながら実験を行った。また、N2OからN2への還元を阻害するアセチレンガスの添加実験もおこなった。実験の結果、O2を含む大気条件よりO2を含まないN2大気条件の方がはるかに多いNO, N2O放出量を示すことが明らかとなった。また、O2を含まないN2環境の培養においては、温度が高いほど，NO, N2の放出量が大きく、水分が多いほど全窒素放出量（NO, N2O,N2放出量の合計）が大きいことが明らかとなった。
本実験によって、N2O生成および還元における酸素濃度、温度、水分量に対する応答のパラメタ算出の基盤となるデータを得ることができた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、農研機構 果樹茶業研究部門茶業研究領域(金谷茶業研究拠点)の過去の観測データを用いてDNDC-Riceの検証を実施し、実験結果をモデルに反映するための基礎的な知見を得ることができ、最終年度の実験成果のモデルへの反映のための一定の成果を得ることができた。また、実験においては、金谷茶業研究拠点の茶畑の土壌を採取し、昨年度改良した既存の土壌ガス交換量測定システムを用いて、各種条件下で当該土壌からのN2O、NOの放出量を測定し、N2O生成および還元における酸素濃度、温度、水分量に対する応答のパラメタ算出の基盤となるデータが得られた。実験については2年目で概ね完了することを目標としていたため、概ねその目標を達成できたといえる。

Strategy for Future Research Activity

今後は実験データの反映に先立ち、DNDC-Riceモデルの圃場検証を完了し、実験成果のモデルへの反映とその予測精度の改善の評価に取り組む予定である。また、実験においてはさらに各種条件で実験データを蓄積するとともに観測値に基づくモデル開発を進める。

Causes of Carryover

培養した土壌の窒素成分分析が滞っており、その分の予算が残ってしまった。次年度は当該土壌分析を実施する予定である。