同位体と微生物解析による農地土壌におけるN2Oの生成経路の解明

• 研究課題/領域番号: 18H02318
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分41050:環境農学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
• 研究代表者: 秋山 博子 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, グループ長 (00354001)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: 一酸化二窒素 / 土壌 / 温室効果ガス / 硝化 / 脱窒 / 肥料 / 環境保全型農業

研究成果の概要

温室効果ガス連続測定装置を用いて茨城県つくば市の黒ボク土ライシメーター圃場において3年間の測定を行った結果、硝化抑制剤施用により施肥後のN2O発生が有意に抑えられており、また年間N2O発生量は硝化抑制剤区のほうが尿素区よりも有意に低かった。一方でキャベツ収量は有意差がみられなかった。このため、面積あたりN2O発生量および収量あたりN2O発生量は硝化抑制剤区のほうが尿素区よりも低かった。また土壌中無機態窒素の解析の結果、硝化抑制剤により硝化が抑えられていた。以上の結果から、硝化抑制剤は肥料由来N2O発生量を削減するとともに収量を維持しながら追肥の労力を削減できることが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

一酸化二窒素（N2O）は強力な温室効果ガスであるとともにオゾン層破壊物質でもある。農業はN2Oの最大の人為的排出源であり、農耕地におけるN2Oの発生削減技術の開発は急務である。N2Oの発生経路は主に微生物による硝化および脱窒（細菌脱窒、硝化菌脱窒、糸状菌脱窒）である。
本課題では、硝化抑制剤は肥料由来N2O発生量を削減するとともに収量を維持しながら追肥の労力を削減できることが明らかにした。本研究成果は農耕地から発生する温室効果ガス削減に貢献するものである。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of low C/N crop residue input on N2O, NO, and CH4 fluxes from Andosol and Fluvisol fields (2020)
  • 著者名/発表者名: Akiyama Hiroko、Yamamoto Akinori、Uchida Yoshitaka、Hoshino Yuko Takada、Tago Kanako、Wang Yong、Hayatsu Masahito
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 713 ページ: 136677-136677
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2020.136677
  • NAID: 120006998385
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitrous oxide emissions from an Andosol upland field amended with four different types of biochars (2019)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Akinori , Akiyama Hiroko , Kojima Masahiro , Osaki Ayano
  • 雑誌名: NUTRIENT CYCLING IN AGROECOSYSTEMS 巻: 113 号: 3 ページ: 323-335
  • DOI: 10.1007/s10705-019-09983-2
  • NAID: 120006989978
  • 査読あり
• [雑誌論文] A review of indirect N2O emission factors from agricultural nitrogen leaching and runoff to update of the default IPCC values (2019)
  • 著者名/発表者名: Tian Linlin、Cai Yanjiang、Akiyama Hiroko
  • 雑誌名: Environmental Pollution 巻: 245 ページ: 300-306
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2018.11.016
  • NAID: 120006892322
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Indirect N2O emissions with seasonal variations from an agricultural drainage ditch mainly receiving interflow water (2018)
  • 著者名/発表者名: Tian Linlin、Akiyama Hiroko、Zhu Bo、Shen Xi
  • 雑誌名: Environmental Pollution 巻: 242 ページ: 480-491
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2018.07.018
  • NAID: 120006892321
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] 日本の農耕地における有機物施用によるN2O排出係数の推定 (2021)
  • 著者名/発表者名: 秋山 博子, 藤田 裕, 白鳥 豊, 辻 正樹, 蓮川 博之, 鈴江 康文, 山田 寧直, 水上 浩之, 八木 一行, 佐野 智人, 仁科 一哉, 須藤 重人, 大浦 典子, 藤森 美帆, 上薗 一郎, 矢野 真二, 大越 聡
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会講演要旨集 67 143-143
• [学会発表] 水田転換小麦跡大豆畑における被覆肥料と減肥の組合せによるN2O排出量削減効果の定量評価 (2019)
  • 著者名/発表者名: 蓮川 博之, 猪田 有美, 武久 邦彦, 秋山 博子, 須藤 重人
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
• [学会発表] 施肥窒素の流亡によるN2O間接発生の排出係数の推定 (2019)
  • 著者名/発表者名: Tian Linlin, Cai Yanjiang, 秋山 博子
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
• [学会発表] コーヒー抽出粕施用が硝化，脱窒，N2O発生に与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山本 昭範, 水村 彩乃, 秋山 博子
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
• [学会発表] 黒ボク土圃場における4種のバイオチャー施用がN2O発生に与える影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山本昭範、秋山 博子、小嶋正弘、大崎あや乃
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
• [学会発表] 放牧草地における糞尿からのN2O発生と削減技術の評価 (2018)
  • 著者名/発表者名: 秋山 博子、Cai Yanjiang
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会
• [図書] [農耕地および畜産における温室効果ガス排出削減] カーボンニュートラル2050アウトルック（書籍の1章） (2022)
  • 著者名/発表者名: 秋山博子
  • 総ページ数: 359
  • 出版者: 日本電気協会新聞部
  • ISBN: 9784905217992