| 研究概要 |
本研究では農地土壌における無機化・硝化・脱窒作用に注目して,水・熱移動を考慮した窒素動態を検討した.その結果,モデル化技術を確立し,窒素管理に加えて,水分・温度環境の制御によって,窒素動態の制御が可能であることを示した.具体的に得られた知見を以下に示す.
(1)硝酸態窒素が地下水汚染で問題になっていることを踏まえ,その生成過程である硝化特性を明らかにした.わが国の典型的な畑地土壌である黒ボク土と砂質土では硝化特性が大きく異なることがわかった.また,硝化の土壌水分量と温度に対する依存性について実験的に明らかにした.
(2)浸透過程下にある畑地土壌中の窒素動態を土壌カラム実験によって調べた.施肥方法の違いが窒素動態と他のイオン成分に及ぼす影響を検討した.また,水分・窒素挙動のモデル化を行い,実測値をほぼ再現できることを確認した.
(3)モデルを用いて長期的な窒素動態を計算した.地下水への硝酸態窒素の溶脱リスクを軽減させる施肥方法と灌漑方法を検討した.その結果,分施や少量頻繁灌漑が溶脱リスク低減効果をもつことを示した.また,近年,施設栽培面積が増加しているが,施設栽培による土壌温度の上昇が硝化作用を促進し,硝酸態窒素の溶脱リスクを増加させる危険性を示した.
(4)カリフォルニア州の酪農地域での窒素動態を解析した.数値実験で再現可能となるところまでパラメータ同定やシミュレーション技術を完成させ,窒素動態の定量的把握が可能となった.
(5)水田土壌での窒素動態を明らかにした.傾斜地水田を対象としたため,特に傾斜地水田の地形的特徴である法面の近傍での窒素挙動を明らかにした.法面上部では地下水位変化が激しく,酸化還元環境が著しく変化し,法面下部では常時地下水位が高く,安定的に還元状態にある.微生物環境の分子生物学的分析からの考察も鑑みて,法面部での脱窒が特徴的であることがわかった.
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