| 研究課題/領域番号 |
19H03098
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| 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 |
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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, 農業環境変動研究センター, 上級研究員 (10354086)
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| 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, 農業環境変動研究センター, ユニット長 (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, 農業環境変動研究センター, ユニット長 (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, 中央農業研究センター, 上級研究員 (90354068)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 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 |
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| 研究実績の概要 |
I. 降下物由来Δ17O安定同位体自然存在比を用いたN2Oの動態解析手法の確立：本年度は、Δ17Oアノマリーを持つNO3-等の添加は行わず、圃場由来のN2O採取・安定同位体分析を確実に行うための予備実験とする）を行った。採取した気体試料について亜酸化窒素濃度および窒素（δ15N）・酸素（δ18O・Δ17O）安定同位体自然存在比の分析を行った。各エンドメンバーを元にN2Oの生成プロセスおよびN源の寄与率を算出した。
II. 降下物由来Δ17O安定同位体自然存在比を用いた硝酸イオンの動態解析手法の確立：本年度は昨年度に引き続き1. 土壌スケール(中島)、2. 圃場スケール(中島、鈴木)、3. 流域スケールでの硝酸イオンの動態解析((a)逆川および(b)鉾田川)での観測を行い、硝酸イオンの脱窒量の推定を行った。降雨時に暗渠流出水を経時的に採取した。採取した水試料について硝酸イオン濃度および窒素（δ15N）・酸素（δ18O・Δ17O）安定同位体自然存在比の分析を行った。化学肥料、堆肥、降下物の各エンドメンバーを元に地下水中NO3-のN源の寄与率を算出した。またΔ17ONO3－δ18ONO3プロットの混合ラインからのずれを求め、脱窒等による傾向を示した。暗渠流出水および降雨時の鋤床上停滞水中の硝酸イオン濃度は時間の経過とともに低下した。暗渠流出水および停滞水中の硝酸イオンのδ15Nおよびδ18Oは、硝酸イオン濃度の対数値の減少に対して直線的に増加した。これは鋤床上停滞水内および暗渠内における脱窒によるものと考えられた。
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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
令和元年度に安定同位体分析に必須のヘリウムガスが世界的な供給の逼迫で調達が困難であったところ、さらにヘリウムガス漏れによって在庫が不足し、改修した安定同位体分析装置の動作確認をすることができなくなった。その後ヘリウムガスは入荷されたが必要量より不足しており、安定同位体分析装置の確認に時間を要した。研究遂行上、土壌培養時に安定した安定同位体分析装置の稼働が不可欠なため、土壌培養を延期して実施する必要が生じた。
少量のΔ17Oアノマリーを持つNO3-(降下物由来NO3-等)をあらかじめ含む土壌を用いて培養を行ったが、Δ17Oのシグナルが弱く、エンドメンバーとしては必ずしも十分なシグナルが得られなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
I. 降下物由来Δ17O安定同位体自然存在比を用いたN2Oの動態解析手法の確立 三酸素同位体他の安定同位体分析から亜酸化窒素の発生源の推定を行う。高濃度δ17O窒素酸化物を添加して土壌の培養を行う。また、δ17Oの分析精度を向上させるために導入量を固定するための自動希釈装置の開発を行う。
本年度は、1. 土壌スケールでのN2Oの窒素源(由来物質)解析手法の確立(中島)（高濃度Δ17O標識硝酸イオンを用いて土壌培養試験を行い、N2O の窒素源(由来物質)解析手法の適用性を確認する）、2. 昨年度に引き続き圃場スケールでの亜酸化窒素の動態解析(中島、秋山)（三酸素同位 体他の安定同位体分析から亜酸化窒素の発生源の推定を行う。 II. 降下物由来Δ17O安定同位体自然存在比を用いた硝酸イオンの動態解析手法の確立 土壌培養、圃場試験、流域での観測を行うが、土壌培養試験については高濃度Δ17O標識硝酸イオンを用い、一定時間経過後のNH4+およびNO3- 濃度・安定同位体比(Δ17O δ15N δ18O)を測定する。また圃場試験についてはバックグラウンドとして少量のΔ17Oアノマリーを持つNO3-(降 下物由来NO3-等)をあらかじめ含む土壌に対し、主たる窒素源(土壌培養においては湛水等を行う)を添加し(流域での観測においては窒素負荷量 を推定)、一定時間経過後のNH4+およびNO3-濃度・安定同位体比(Δ17O δ15N δ18O)を測定する。流域での観測については三酸素同位体他の安 定同位体分析から硝酸イオンの脱窒量の推定を行う。
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