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二酸化炭素濃度2倍の水田における一酸化二窒素生成・消滅過程の同位体比を用いた解析

研究課題

研究課題/領域番号 12J05597
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 環境農学
研究機関東京工業大学

研究代表者

矢野 翠  東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2012 – 2013
研究課題ステータス 完了 (2013年度)
配分額 *注記
1,800千円 (直接経費: 1,800千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワードN20 / 脱窒 / 分子内窒素同位体分布 / 土壌 / N_2O
研究概要

水田の非耕作期間について「高CO_2濃度区」と「外気区」を対象に地表放出N_2Oおよび土壌内N_2Oのモニタリングを行い、N_2Oの分子内窒素同位体分布と、アンモニア・硝酸の窒素酸素同位体比を指標として微生物の代謝過程を解析した。
一年目および二年目のモニタリングについて、大気へのN_2O放出量は8月下旬の落水後に増加して9月中旬にピークとなり、10月にかけて減少した。一方で、10cm深の土壌内ガス中のN_2O濃度とN_2O放出量との間に相関は見られず、土壌内N_2O濃度は降雨による土壌永分量の急激な増加に伴い一時的に上昇した。このことから、春先の灌漑開始時と同様に、土壌水分量が非常に多い場合には生成されたN_2Oが一時的に土壌内に蓄積することが分かった。二年目のモニタリングにおいても、一年目と同様に高CO_2条件がN_2O放出量および土壌内ガス中のN_2O濃度に与える影響は有意ではなかった。加えて、N_2Oやその基質の同位体比から推定したN_2O生成・消費過程への高CO_2条件の影響も、一年目の観測については有意ではなかった。以上のことから、一年目の観測については水稲生育期間中の大気CO_2濃度を増加させた場合においても落水後のN_2O放出量およびそれに関わる微生物過程への影響は見られなかった。また、同位体解析により、土壌空隙の含水率が50-80%の場合にはバクテリアまたはアーキアによる硝化または糸状菌による脱窒がN_2O生成に大きく寄与する一方で、80%以上の場合にはバクテリアによる脱窒がN_2O生成に大きく寄与することを明らかにした。
さらに、バクテリアまたは糸状菌の生育を阻害する物質を用いた土壌培養実験を行い、それぞれの微生物による脱窒由来のN_2O放出量を比較した。比較的好気的な場合(最大容水量の60%)においては、バクテリアよりも糸状菌の寄与が大きいことが示され、その結果は野外での観測結果を支持した。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

報告書

(2件)
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (3件)

すべて 2014 2013 2012

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Isotopomer analysis of production, consumption and soil-to-atmosphere emission processes of N_2O at the beginning of paddy field irrigation2014

    • 著者名/発表者名
      M. Yano, S. Toyoda, T. Tokida, K. Hayashi, T. Hasegawa, A. Makabe, K. Koba, and N. Yoshida
    • 雑誌名

      Soil Biology & Biochemistry

      巻: 70 ページ: 66-78

    • DOI

      10.1016/j.soilbio.2013.11.026

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Large contributions of nitrification and fungal denitrification in N_2O Productions in drained paddy fields exposed to CO_2 of current and future atmospheric concentrations2013

    • 著者名/発表者名
      M. Yano, S. Toyoda, T. Tokida, K. Hayashi, T. Hasegawa, H. Nakamura, A. Makabe, K. Koba, N. Yoshida
    • 学会等名
      3^<rd> International Conference on Nitrification
    • 発表場所
      中央大学
    • 年月日
      2013-09-04
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アイソトポマー比を用いた水田入水時における一酸化二窒素生成、 放出過程の解析2012

    • 著者名/発表者名
      矢野翠、 豊田栄、 常田岳志、 林健太郎、 長谷川利拡、 木庭啓介、 吉田尚弘
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • 発表場所
      幕張メッセ、 千葉
    • 年月日
      2012-05-23
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2013-04-25   更新日: 2024-03-26  

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