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三酸素同位体を指標とする土壌~流域レベルでの硝酸イオンおよび亜酸化窒素の動態解析

研究課題

研究課題/領域番号 19H03098
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

中島 泰弘  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 高度分析研究センター, 上級研究員 (10354086)

研究分担者 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)
江口 定夫  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, 主席研究員 (30354020)
鈴木 克拓  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 中日本農業研究センター, 上級研究員 (90354068)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2021年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2020年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2019年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワード硝酸イオン / 亜酸化窒素 / 窒素安定同位体 / 酸素安定同位体
研究開始時の研究の概要

陸域生態系では反応性窒素の増大により富栄養化、地下水の硝酸態窒素汚染、亜酸化窒素発生による温暖化など様々な地域および地球規模の環境負荷をもたらしている。
温室効果ガスである一酸化二窒素(N2O)の農業生態系における発生は、複数の窒素源から複数のプロセスを経る複雑な過程を経ており、その発生削減には農業生態系での動態の把握が必須である。また農業流域での硝酸態窒素汚染の解決のためには主たる汚染源の把握と水田・湿地帯等による脱窒量の把握が重要である。それらの問題の解決のため、窒素酸化物の17Oを第三の指標とし、土壌・圃場・流域スケールでの土壌由来N2Oの窒素源(由来物質)を解明する手法を確立する。

研究成果の概要

陸域生態系から発生する温室効果ガスの一酸化二窒素(N2O)の農業生態系における発生について、窒素源を把握するため、窒素源として15Nおよび17Oに富んだアンモニウムイオンおよび硝酸イオンを施用し、生成したN2Oの安定同位体比を元に評価する解析手法を開発した。また農業流域での硝酸態窒素汚染源の把握と水田・湿地帯等による脱窒量の把握のため、窒素酸化物の17Oを第三の指標とし、土壌・圃場・流域スケールでの硝酸態窒素の窒素源(由来物質)および脱窒量を解明する手法を確立した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

温室効果ガスである一酸化二窒素(N2O)の農業生態系における発生は、複数の窒素源から複数のプロセスを経る複雑な過程を経ており、その発生削減には農業生態系での動態の把握が必須である。本課題では土壌中NO3-に一定量含まれるΔ17Oアノマリーを保存性の良いトレーサーとみなして、N2Oの窒素源の特定やNO3-流出における流出経路および脱窒割合の同時解析のためのツールとして利用可能であることを示した。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2020 2019

すべて 学会発表 (6件) (うち国際学会 1件)

  • [学会発表] 粘土質転換畑圃場における暗渠流出中硝酸イオンのδ15N,δ18OおよびΔ17Oの時期変動2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木 克拓,中島 泰弘
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 安定同位体質量分析における自動希釈による量依存補正手法の開発2022

    • 著者名/発表者名
      中島泰弘
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 窒素・酸素安定同位体比および酸素同位体異常(Δ17O)を指標とした粘土質転換畑での降雨流出過程における硝酸イオンの動態評価2020

    • 著者名/発表者名
      中島 泰弘,鈴木克拓,鵜野 光
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Identifying groundwater nitrate sources in a rice paddy watershed in Japan:A stable isotopic study2020

    • 著者名/発表者名
      Saeko Yada, Yasuhiro Nakajima, Kei Asada, Nanae Hirano, Seiko Yoshikawa, Sadao Eguchi
    • 学会等名
      International workshop on improving nitrogen use efficiency in dairy farming system through crop-livestock integration
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 窒素・酸素安定同位体比および酸素同位体異常(Δ17O)を指標とした茨城県鉾田川流域における地下水および河川水中の硝酸イオンの動態評価2019

    • 著者名/発表者名
      中島 泰弘,箭田 佐衣子,板橋 直,平野 七恵,大内 孝雄,吉川 省子,鵜野 光,江口 定夫
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 硝酸イオンの窒素(δ15N)・酸素(δ18O,Δ17O)安定同位体を指標とした霞ケ浦用水を灌漑水源とする森林-水田集水域における窒素動態評価2019

    • 著者名/発表者名
      中島 泰弘、箭田 佐衣子、伊藤 優子、小林 政広、板橋 直、吉川 省子、朝田 景、堀尾 剛、稲生 圭哉、江口 定夫
    • 学会等名
      第3回N研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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