2014 Fiscal Year Annual Research Report
土壌圏の有機物分解による窒素・炭素循環と水分・溶質・ガス移動の予測
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26292126
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| Research Institution | Mie University |
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Principal Investigator |
取出 伸夫 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (70212074)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 晋生 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (10335151)
斎藤 広隆 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (70447514)
坂井 勝 三重大学, 生物資源学研究科, 講師 (70608934)
橋本 洋平 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (80436899)
徳本 家康 佐賀大学, 農学部, 助教 (80445858)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 土壌圏 / 窒素循環 / 炭素循環 / 水循環 / シミュレーション / 不飽和水分移動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，土中の窒素・炭素連結循環モデルを組み込んだ土中の水分・溶質移動シミュレーションプログラムの開発，不撹乱土ライシメータの農場への設置とモニタリングシステムの調整と検証，水田土カラム中の水分・溶質移動実験，現場ほ場の土の飽和から乾燥領域までの不飽和透水係数の高い精度の測定，植物根による吸水分布の推定に取り組んだ．
PHREEQCプログラムを用いて構築した窒素・炭素循環モデルは，C/N比の異なる有機物の分解実験のデータをさらに詳細に検討し，有機物の分解定数，その他パラメータをより精度高く推定することに成功した．今後のより精度の高い推定には，有機物分解に伴う炭酸ガスの発生量の測定，バイオマスや腐植のC/N比を正しく推定することが必要である．また窒素・炭素循環モデルを，HP1プログラムに適用し，水分移動の生じる土中において，有機物分解に伴う窒素と炭素の形態変化，アンモニアの有機化，無機化，アンモニアと硝酸の移動，二酸化炭素の気相中の移動の計算が可能となった．不撹乱土ライシメータを三重大圃場の畑に設置し，モニタリングシステムの検証を行った．水分量の計測，水分量に応じた下端の吸引による排水などの動作確認は行えたが，長期に設置する場合，大雨の際の防水対策などの課題も明らかになった．水田土カラム実験では，土中水溶存成分マイクロセンサーにより，土中の溶存酸素，酸化還元電位，pH分布の測定を行った．そして，異なる浸透速度や基質が酸化，脱窒層の分化過程に与える影響を，湛水土の表面近傍の酸化還元電位（Eh）やDOの分布から明らかにした．現場圃場の不飽和透水係数をより正確に評価するため，負圧浸潤計と蒸発法による推定の組み合わせを検討した．また，植物を植えたポットおよび畑の水分分布の変化より，根による吸水強度分布の推定を行った．
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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
窒素・炭素循環モデルをHP1プログラムに適用し，水分不飽和の畑地土における窒素と炭素の形態変化，窒素成分の移動，炭酸ガスの移動の評価が可能となった．HP1プログラムの発展を行うことができ，畑地における有機物分解による窒素・炭素循環と水分・溶質・ガス移動の評価が可能となった．不撹乱土ライシメータは，設置とモニタリングについて確認できた．今後は長期間の使用に向けて，防水機能の強化が課題である．水田土カラム実験では，土中水溶存成分マイクロセンサーにより表面酸化層の形成過程を確認できた．また，異なる浸透速度や基質が酸化，脱窒層の分化過程に与える影響を，湛水土の表面近傍の酸化還元電位（Eh）やDOの分布から明らかにすることができた．研究分担者がそれぞれの目標に対して確実に研究を進展することができた．
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| Strategy for Future Research Activity |
窒素・炭素循環モデルに対して，酸化還元反応を組み込み，水田における有機物分解過程における酸化還元電位，酸素濃度，鉄やマンガンの形態変化をPHREEQCプログラムによるモデル化を試みる．そして畑地と同様にHP1プログラムに酸化還元反応を含む窒素・炭素循環モデルを組み込むことにより，水田土カラム中の水分・溶質移動実験の解析を行う．また，不攪乱土カラムのモニタリング実験をさらに進めて，植物による吸水を含む土中の水分分布の詳細なモニタリングを行う．また，飽和から乾燥領域までの不飽和透水係数の高い精度の測定手法の普及を目指す．
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| Causes of Carryover |
計画に基づき予算を執行したが，一部予算に残額が生じた．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度予算と合わせて適切な使用を計画している．
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[Journal Article] Formations of Hydroxyapatite and Inositol Hexakisphosphate in Poultry Litter during the Composting Period: Sequential Fractionation, P K-edge XANES and Solution 31P NMR Investigations2014
Author(s)
Hashimoto, Y., Takamoto, A., Kikkawa, R., Murakami, K., and Yamaguchi, N.
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Journal Title
Environmental Science and Technology
Volume: 48
Pages: 5486-5492
DOI
Peer Reviewed
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