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2018 年度 実績報告書

水稲根圏のメタン動態:アイソトポローグ解析による生成・酸化の分離定量

研究課題

研究課題/領域番号 16K14875
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, 農業環境変動研究センター, 主任研究員 (20585856)

研究分担者 西脇 淳子  茨城大学, 農学部, 助教 (00549892)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワードメタン / イネ / 水田 / メタン酸化 / 同位体
研究実績の概要

水田は人類最大の食料生産基地である一方、強力な温室効果ガスであるメタンの大きな排出源でもある。水田からのメタン排出量は、水稲の根圏で生じるメタンの「生成」と「酸化」(分解)の差し引きで決まる。そのため、メタン排出量の削減策を評価・開発する上では、排出量の変化が生成・酸化のどちらのプロセスによってもたらされるかを把握する必要がある。ところがこれまでは生成・酸化の両者を現場で区別して定量することは技術的に難しかった。本研究は、メタンの水素・炭素同位体分子種の反応性の違いを利用し、実際の現場で同位体分別の情報からメタン酸化が定量できるかどうかを検証した。
前年度までに日本に広く分布する灰色低地土水田においてメタン酸化阻害剤を用いて試験を行った結果、イネ根圏では確かにメタン酸化が生じており、最大で生成されたメタンの約30%が大気へ放出される前に分解されていること、一方、予想に反し、メタン酸化の際に炭素同位体の分別は殆ど生じていなかった。そこでH30年度は炭素よりも大きな分別が生じると考えられる水素の同位体比を外部機関の協力を得て測定したが、やはりメタン酸化に伴う同位体分別は検出されなかった。既存の研究は、排出されるメタンの同位体比の変動がメタン酸化の変化に起因すると仮定しているが、本研究の結果からその仮定は少なくとも今回の条件では満たされないことが分かった。
今回の結果から、メタン酸化の制限要因は必ずしもメタン酸化菌による酵素反応自体ではなく、基質であるメタンや酸素の可給性等にある可能性が浮上してきた。その場合、同位体情報からメタン酸化を定量することは難しいと結論せざるを得ない。一方で、排出されるメタンの同位体比自体には大きな日・季節変動が観測された。この変動を解明することで、メタンの輸送プロセスや基質(炭素)源、あるいはメタン生成経路に関する情報が得られると考えられた。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2018

すべて 学会発表 (3件) (うち招待講演 2件)

  • [学会発表] 炭素源から見たメタン排出量の品種間差~土壌・残渣由来のメタンは栽培するイネ品種によって異なるか? ~2018

    • 著者名/発表者名
      常田 岳志、林 健太郎、臼井 靖浩、荒井 見和、片柳 薫子、中村 浩史、酒井 英光、長谷川 利拡
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会
  • [学会発表] 大気CO2濃度の増加と温暖化が水田からのメタン排出におよぼす影響2018

    • 著者名/発表者名
      常田岳志
    • 学会等名
      農業農村工学会・土壌物理研究部会
    • 招待講演
  • [学会発表] 農地からの温室効果ガス排出とその気候変動応答2018

    • 著者名/発表者名
      常田岳志
    • 学会等名
      日本農業工学会シンポジウム
    • 招待講演

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公開日: 2019-12-27  

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