| 研究課題/領域番号 |
15H05631
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| 研究機関 | 熊本大学 |
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研究代表者 |
濱 武英 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (30512008)
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| 研究期間 (年度) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 水田 / 窒素 / リン / 黒ボク土 |
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| 研究実績の概要 |
研究初年度では，まず，熊本県の中央部を東西に縦断する白川の中流部と下流部に調査水田を設け，水文観測と定期的な現地調査および水質計測を実施した。それぞれの調査水田は，黒ボク土壌と灰色低地土壌を有するが，いずれの水田においても田面水中に硝酸態窒素は検出されず，土壌における窒素の脱窒が確認された。なお，用水源である白川は溶存全窒素のほとんどが硝酸態窒素であり，その濃度はおよそ0.5～2 mg/Lであった。リンについては懸濁態が主成分であった。また，負荷の推定結果から，窒素については水田の浄化効果が確認されたのに対し，リンについては水田が汚濁型に働いた。一方，土壌の吸着試験では，窒素（アンモニア態および硝酸態）に比べて，リン酸態リンのみ有意な吸着が確認された。
また，水田土壌を長期培養するための装置を製作した。上記の水田（黒ボク土壌）を培養し，窒素除去能力を計測した。現地の浸透速度（約30 mm/d）および窒素濃度（5 mg/L）を供給した場合，現地での計測結果と同様に，ばらつきはあるものの5割を超える窒素除去が得られた。微生物のエネルギーとなる炭素を供給しない場合であっても，窒素除去が確認された。つまり，水田土壌に存在する炭素は微生物にとって利用可能であることが示された。むしろ，炭素供給量（C/N比）を増加させた場合に，窒素除去能力の低下が見られた。この理由は明確ではないため，引き続き実験を行う。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
現地調査については，対象地の選定，機器設置および定期調査までほぼ予定通り実施することができた。研究協力者が異動したため，急遽，協力を依頼する予定であった低平地の水田調査を熊本で実施することになったが，地元土地改良区の協力のおかげで速やかに対処することができた。そのため，熊本大学で実施予定の調査および分析については，予定通り終了し，一部の研究成果は学術雑誌に発表することができ，追加した水田の調査についても現在成果をとりまとめて，早い段階で発表することが可能である。
初年度の予定は，水田の現地調査に加え，採取した土壌を用いて培養試験を実施し，土壌の緩衝能力を推定することであった。しかし，想定よりも培養システムの作製に時間を要した。特に，現地と同じ高い浸透速度での長期培養を実現することが困難であった。現地の土壌は砂の割合が比較的多く，実際の現地計測の結果からも30～100mm/dの高い浸透速度が確認されたが，実験室の培養システムでは培養の初期段階から目詰まりによって浸透速度に大幅な減少が生じた。現時点で，目詰まりの問題は解決し，培養システムはほぼ確立したが，初年度に終了予定であった環境条件と土壌物質緩衝能力の関係の解明に関する実験は未だ実施できていない。さらに，研究協力者の異動に伴い分析する試料数が倍増したため，培養試験の実施が予定よりも遅れている。また，培養試料の化学分析や微生物解析にも遅れが出ている。
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| 今後の研究の推進方策 |
培養システムをほぼ確立させることができたので，次年度は培養機器数および実験数を増やすことで計画からの遅れを取り戻す。一方，実験および分析時間を確保するため，現地調査の頻度を削減する。また，現地計測の一部を九州沖縄農業研究センターの研究協力者に委託し，化学分析および微生物解析の一部を外部の計測会社に委託する。
当初の予定通り，pHやDOなどの培養条件を変化させて土壌の物質緩衝能力を計測するとともに，これまでの実験で示唆されたC/N比の窒素除去の能力に対する影響について，その原因を明らかにするための実験を行う。さらに次年度は，長期培養した土壌の特性の鉛直プロファイルを調べる。研究初年度は主に窒素の培養を行ったが，次年度はリンについても培養実験の回数を増やす。リンについては，予備実験の段階で，一部の土壌試料で実験結果の再現性が低かったため，現地からあらためて土壌を採取し，実験をやり直す。また，リンの実験の再現性が低い原因について調べる。
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