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水田におけるアゾラ被覆がメタン排出に影響を及ぼす機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0393
補助金の研究課題番号 22F22399 (2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2022)
応募区分外国
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

常田 岳志  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 (20585856)

研究分担者 KIMANI SAMUEL  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, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2024年度: 500千円 (直接経費: 500千円)
2023年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
キーワード温室効果ガス / メタン / 水田 / イネ / アゾラ
研究開始時の研究の概要

メタンは二酸化炭素に次ぐ温室効果ガスであり、その主要な排出源の一つである水田稲作では、コメの生産を確保しつつメタンを削減する手法の開発が求められている。水田ではアゾラという水生のシダがしばしば繁茂する。アゾラは稲作の肥料として一部で利用されてきたが、最近アゾラの存在によって水田からのメタン排出が抑制されることが分かってきた。しかしなぜメタン排出量が減るのか、その背後にあるメカニズムは分かっていない。本研究ではアゾラ被覆がメタンの排出過程全般に及ぼす影響を解明することで、アゾラ利用によるメタン排出低減技術の開発とメタン削減による地球温暖化の緩和に貢献することを目指す。

研究実績の概要

前年度行ったポット試験の結果を解析し、有機農業条件では、水田雑草(コナギ)がある場合の方がメタン排出量が小さくなること、およびその影響の程度には、イネ品種によって異なる事を明らかにした。これは、水田からのメタン排出量にはイネ以外の植物による影響も大きいことを示した重要な成果であり、国際誌に成果を公表した。
またアゾラの緑肥としての利用や田面におけるアゾラ被覆が水田からのメタンやN2O排出に与える影響の解析を継続し、ヨーロッパにおける国際学会(EGU)およびアジアを主なターゲットとした国際イネ会議(IRC2023)等で世界に向けて成果を発表し、多くの参加者と意見交換を行った。実際のアゾラ利用にあたっては、イネの生育やコメ収量に与える影響が極めて重要であるため、その解析についても精力的に進めた。また会議参加者とのディスカッション等を踏まえ、水田への投入する有機物の量や種類が、温室効果ガス排出やコメ収量等にあたえる影響について、文献調査やメタ解析も進め、当初計画以上の研究も展開した。
メタン排出抑制の重要なターゲットとなるメタン酸化については、安定同位体である13Cラベルされたメタンを水に溶かし、それを土壌中に灌注することでイネを経由して大気へ排出される前に酸化分解される割合を求める方法を考案した。2023年度は、メタンを溶解させる手法の検討や同位体分析ラインについて室内予備試験を進めた。2024年度に実圃場で試験を行う予定である。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

国際誌に論文を発表しただけでなく、引き続き国際的な発表を精力的に行った。温室効果ガス排出やコメ収量等にあたえる影響について、文献調査やメタ解析も進めるなど概ね順調に進展したと判断できる。

今後の研究の推進方策

アゾラの利用にあたっては、関連法規やコンプライアンスをクリアするために多くの時間がかかることが判明した。限られた研究期間を最大限活用するため、カバークロップや他の関連する試験項目や文献調査・メタ解析等を優先して進めることとした。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 10件)

  • [雑誌論文] No-weeding suppressed methane emissions by Takanari and Koshihikari rice varieties under organic farming2024

    • 著者名/発表者名
      Jean Yves DUKUZUMUREMYI、Samuel Munyaka KIMANI、Weiguo CHENG、Christian NKURUNZIZA、Margi Asih MAIMUNAH、Eric CANTONA、Shuirong TANG、SUDO Shigeto、SASAKI Yuka、MURAYAMA Hideki
    • 雑誌名

      農業気象

      巻: 80 号: 1 ページ: 12-21

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-23-00031

    • ISSN
      0021-8588, 1881-0136
    • 年月日
      2024-01-10
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Effects of spatial distribution of root on methane emissions among rice genotypes2024

    • 著者名/発表者名
      Ma Xuping, Masako Kajiura, Tsubasa Kawai, Daichi Fukushima, Kyu Kyu Hmwei, Samuel M. Kimani, Yoriko Sakai, Yusaku Uga, Takeshi Tokida
    • 学会等名
      International Symposium on Agricultural Meteorology 2024
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of Azolla biofertilization on rice paddy CH4 and N2O emissions2023

    • 著者名/発表者名
      Samuel M. Kimani, Nanami Sekishita, Yuka Hosogoe, Valensi Kautsar, Satoshi Hattori, Keitaro Tawaraya, Shigeto Sudo, Takeshi Tokida, Weiguo Cheng
    • 学会等名
      Symposium title: 6th International Rice Congress 2023
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Azolla incorporation and/or dual cropping on CH4 and N2O emissions from flooded rice paddy systems2023

    • 著者名/発表者名
      Samuel Munyaka Kimani, Putu Oki Bimantara, Valensi Kautsar, Satoshi Hattori, Keitaro Tawaraya, Shigeto Sudo, Takeshi Tokida, Weiguo Cheng
    • 学会等名
      European Geosciences Union (EGU)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The Influence of Root System Architecture on Methane Emissions: Insights from in situ Root Distribution of Rice Genotypes Having Different Root Angles2023

    • 著者名/発表者名
      Xuping Ma, Tsubasa Kawai, Daichi Fukushima, Samuel Munyaka Kimani, Kyukyu Hmwe, Masako Kajiura, Yoriko Sakai, Yusaku Uga, Takeshi Tokida
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Influence of Azolla incorporation and/or dual cropping on rice growth and CH4 and N2O emissions2023

    • 著者名/発表者名
      Samuel M. Kimani, Satoshi Hattori, Keitaro Tawaraya, Shigeto Sudo, and Weiguo Cheng
    • 学会等名
      Hybrid International Symposium on Organic Rice Farming in East and Southeast Asian Countries: Techniques and Effects (HIS-ORF)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Methane emissions from Takanari and Koshihikari were reduced by no weeding in organic farming2023

    • 著者名/発表者名
      Jean Yves Dukuzumuremyi, Christian Nkurunziza, Margi Asih Maimunah, Eric Cantona, Samuel M. Kimani, Shigeto Sudo, Murayama Hideki, and Weiguo Cheng
    • 学会等名
      Hybrid International Symposium on Organic Rice Farming in East and Southeast Asian Countries: Techniques and Effects (HIS-ORF)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Weeding frequencies enhanced rice competitiveness to weeds in Japanese organic farming2023

    • 著者名/発表者名
      Margi Asih Maimunah, Valensi Kautsar, Samuel M. Kimani, Nanami Sekishita, Yuka Hosogoe, Shinkichi Takami, Keitaro Tawaraya, Murayama Hideki, and Weiguo Cheng
    • 学会等名
      Hybrid International Symposium on Organic Rice Farming in East and Southeast Asian Countries: Techniques and Effects (HIS-ORF)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon decomposition and nitrogen mineralization of rice straw and Azolla green manure by earthworm vermicomposting2023

    • 著者名/発表者名
      Christian Nkurunziza, Jean Yves Dukuzumuremyi, Margi Asih Maimunah, Samuel M. Kimani, Keitaro Tawaraya, and Weiguo Cheng
    • 学会等名
      Hybrid International Symposium on Organic Rice Farming in East and Southeast Asian Countries: Techniques and Effects (HIS-ORF)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of surface soil disturbance by hand weeding on organic rice cultivaion during three seasons2023

    • 著者名/発表者名
      Nanami Sekishita, Shinkichi Takami, Samuel M. Kimani, Yuka Hosogoe, Keitaro Tawaraya, and Weiguo Cheng
    • 学会等名
      Hybrid International Symposium on Organic Rice Farming in East and Southeast Asian Countries: Techniques and Effects (HIS-ORF)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Weeds diversity and nitrogen uptake response to weeding frequencies in Japanese organic rice field2023

    • 著者名/発表者名
      Margi Asih Maimunah, Valensi Kautsar, Samuel M. Kimani, Nanami Sekishita, Yuka Hosogoe, Shinkichi Takami, Keitaro Tawaraya, Murayama Hideki, and Weiguo Cheng
    • 学会等名
      Hybrid International Symposium on Organic Rice Farming in East and Southeast Asian Countries: Techniques and Effects (HIS-ORF)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparison of the carbon and nitorgen storages between paddy fields and rice sites located inside and outside of Mogami-riverbed in Shonai area, Yamagata2023

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Kaneko, Yuka Hosogoe, Shinkichi Takami, Nanami Sekishita, Samuel M. Kimani, Christian Nkurunziza, Hikaru Nakamura, Misaki Kaneko, Miki Funada, Margi Asih Maimunah, Andara Ayu Dyati, Eric Cantona, Intan Lusiana Dewi, Toan Nguyen-Sy, Keitaro Tawaraya, and Weiguo Cheng
    • 学会等名
      Hybrid International Symposium on Organic Rice Farming in East and Southeast Asian Countries: Techniques and Effects (HIS-ORF)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2022-11-17   更新日: 2024-12-25  

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