大気二酸化炭素増加と水稲品種が大気-水田間の窒素循環に及ぼす影響の解明と予測

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22248026
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 農業環境工学
• 研究機関: 独立行政法人農業環境技術研究所
• 研究代表者: 林 健太郎 独立行政法人農業環境技術研究所, 物質循環研究領域, 主任研究員 (70370294)
• 研究分担者: 長谷川 利拡 独立行政法人農業環境技術研究所, 大気環境研究領域, 上席研究員 (10228455) ; 小野 圭介 独立行政法人農業環境技術研究所, 大気環境研究領域, 研究員 (20549555) ; 岩崎 亘典 独立行政法人農業環境技術研究所, 生態系計測研究領域, 主任研究員 (70354016) ; 豊田 栄 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 准教授 (30313357) ; 八島 未和 千葉大学, 園芸学研究科, 助教 (60527927) ; 堅田 元喜 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 原子力基礎工学研究部門, 研究員 (00391251)
• 連携研究者: 常田 岳志 独立行政法人農業環境技術研究所, 物質循環研究領域, 研究員 (20585856) ; 麓 多門 独立行政法人農業環境技術研究所, 物質循環研究領域, 主任研究員 (30354103) ; 須藤 重人 独立行政法人農業環境技術研究所, 物質循環研究領域, 主任研究員 (40354071) ; 南川 和則 独立行政法人農業環境技術研究所, 物質循環研究領域, 研究員 (60601151) ; 和穎 朗太 独立行政法人農業環境技術研究所, 物質循環研究領域, 研究員 (80456748) ; 松田 和秀 東京農工大学, 農学部附属広域都市圏フィールドサイエンス教育研究センター, 准教授 (50409520)
• 研究協力者: 片柳 薫子 独立行政法人農業環境技術研究所, 物質循環研究領域, 特別研究員(科研費PD) ; 矢野 翠 東京工業大学, 総合理工学研究院, 博士後期課程 ; 中村 浩史 太陽計器株式会社
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: 温暖化影響 / 窒素循環 / 水田 / 二酸化炭素 / 水稲品種 / FACE

研究概要

つくばみらいFACE(開放系大気二酸化炭素増加)実験水田を舞台として、大気沈着および灌漑水に由来する窒素フローの実態を把握し、大気二酸化炭素(CO_2)増加、加温、および水稲品種が一酸化二窒素(N_2O)の生成、窒素無機化、窒素固定、水稲の窒素吸収、および土壌有機物の動態などの窒素関連過程に及ぼす影響の解明を進め、大気-土壌-水稲系の詳細な物質循環モデルを開発し、広域評価モデル・データセットを構築した。

研究成果

• [雑誌論文] Coupling atmospheric ammonia exchange process over a rice paddy field with a multi-layer atmosphere- soil- vegetation model (2013)
  • 著者名/発表者名: Katata, G., Hayashi, K., Ono, K., Nagai, H., Miyata, A., Mano, M
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 180 ページ: 1-21
  • DOI: doi:10.1016/j.agrformet.2013.05.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植物の高CO_2 応答4. FACE 実験による水田生態系の気候変動応答研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 臼井靖浩, 常田岳志, 酒井英光, 林健太郎, 長谷川利拡
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: (印刷中)
  • 査読あり
• [雑誌論文] つくばみらいFACE 実験によるイネの高CO_2 応答の検証 (2013)
  • 著者名/発表者名: 長谷川利拡, 酒井英光, 常田岳志, 中村浩史, 臼井靖浩, 林健太郎, 吉本真由美,福岡峰彦
  • 雑誌名: 光合成研究 巻: 23 ページ: 18-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Validation of the DNDC-Rice model to discover problems in evaluating the nitrogen balance at a paddy field for single cropping of rice (2013)
  • 著者名/発表者名: Katayanagi, N., Ono, K., Fumoto, T., Mano, M., Miyata, A., Hayashi, K.
  • 雑誌名: Nutrient Cycling in Agroecosystems 巻: 95 ページ: 255-268
  • 査読あり
• [雑誌論文] Canopy-scale relationships between stomatal conductance and photosynthesis in irrigated rice (2013)
  • 著者名/発表者名: Ono, K., Maruyama, A., Kuwagata, T., Mano, M., Takimoto, T., Hayashi, K., Hasegawa, T., Miyata, A
  • 雑誌名: Global Change Biology 巻: 19 ページ: 2209-2220
  • DOI: doi:10.1111/gcb.12188
  • 査読あり
• [雑誌論文] Free-Air CO_2 Enrichment study for paddy rice on nitrogen cycle (FACE-N) at Tsukuba FACE, Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Hasegawa, T., Tokida, T., Ono, K., Matsuda, K., Toyoda, S., Yano, M., Sudo, S., Wagai, R., Matsushima, M.Y., Minamikawa, K., Katata, G., Katayanagi, N., Fumoto, T., Iwasaki N.
  • 雑誌名: iLEAPS Newsletter 巻: 13 ページ: 32
  • URL: http://www.ileaps.org/
• [雑誌論文] Overcoming the difficulties in collecting apoplastic fluid from rice leaves by the infiltration-centrifugation method (2013)
  • 著者名/発表者名: Nouchi, I., Hayashi, K., Hiradate, S., Ishikawa, S., Fukuoka, M., Chen, C., Kobayashi, K.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 53 ページ: 1659-1668
  • DOI: doi:10.1093/pcp/pcs102
  • 査読あり
• [雑誌論文] 関東地方の単作水田におけるオゾンモニタリング : 硝酸ガス捕集影響の除外によるパッシブサンプラー法の改良の試み (2012)
  • 著者名/発表者名: 林健太郎, 常田岳志, 小野圭介, 長谷川利拡, 松田和秀, 樋口慶郎
  • 雑誌名: 大気環境学会誌 巻: 47 ページ: 87-95
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atmosphere-rice paddy exchanges of inorganic aerosols and relevant gases during a winter and a summer weeks (2012)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Ono, K., Tokida, T., Mano, M., Takimoto, T., Miyata, A., Matsuda, K.
  • 雑誌名: Journal of Agricultural Meteorology 巻: 68 ページ: 55-68
  • 査読あり
• [雑誌論文] Potential ammonia emission from flag leaves of paddy rice (Oryza sativa L. cv. Koshihikari) (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Tokida, T., Hasegawa, T.
  • 雑誌名: Agriculture, Ecosystems & Environment 巻: 144 ページ: 117-123
  • DOI: doi:10.1016/j.agee.2011.07.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of an atmosphere-soil-vegetation model for investigation of radioactive materials transport in the terrestrial biosphere (2011)
  • 著者名/発表者名: Katata, G., Nagai, H., Zhang, L., Held, A., Serca, D., Klemm, O.
  • 雑誌名: Progress in Nuclear Science and Technology 巻: 2 ページ: 530-537
  • 査読あり
• [雑誌論文] A method for simple and accurate estimation of fog deposition in a mountain forest using a meteorological model (2011)
  • 著者名/発表者名: Katata, G.., Kajino, M., Hiraki, T., Aikawa, M., Kobayashi, T., Nagai, H.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 巻: 116 ページ: D20102
  • DOI: doi:10.1029/2010JD015552
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植生への粒子沈着モデルの研究動向とその課題 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堅田元喜, 永井晴康
  • 雑誌名: エアロゾル研究 巻: 25 ページ: 323-330
  • 査読あり
• [学会発表] 開放系大気CO_2 濃度上昇が出液からみたイネの窒素吸収速度に与える影響とその品種間差 (2013)
  • 著者名/発表者名: 常田岳志, 林健太郎, 臼井靖浩, 酒井英光, 中村浩史, 長谷川利拡
  • 学会等名: 日本作物学会第253回講演会予稿集
  • 発表場所: 明治大学, 神奈川県
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 地表面の物理特性の変化が水田の炭素・窒素動態に及ぼす影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野圭介, 堅田元喜, 麓多門, 片柳薫子,間野正美, 林健太郎, 宮田明
  • 学会等名: 日本農業気象学会2013年全国大会
  • 発表場所: 石川県立大学, 石川県
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] MODISとGIS データを用いた水田のNDVI 推定手法の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩崎亘典, 小野圭介, 林健太郎
  • 学会等名: 地理情報システム学会
  • 発表場所: 広島修道大学, 広島県
  • 年月日: 2012-10-13
• [学会発表] 関東地方の単作水田における昼夜区分フィルターパック法を用いた窒素交換モニタリング (2012)
  • 著者名/発表者名: 林健太郎, 松田和秀, 小野圭介, 常田岳志, 長谷川利拡
  • 学会等名: 第53回大気環境学会年会講演要旨集
  • 発表場所: 神奈川大学, 神奈川県
  • 年月日: 2012-09-14
• [学会発表] 推計法による水田上のアンモニアフラックスの推定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 堅田元喜, 林健太郎, 小野圭介, 間野正美, 宮田明
  • 学会等名: 第53回大気環境学会年会講演要旨集
  • 発表場所: 神奈川大学, 神奈川県
  • 年月日: 2012-09-04
• [学会発表] 高濃度大気二酸化炭素・窒素施肥量・田面水加温が水田土壌における生物的窒素固定に与える影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 曳埜忍, 八島未和, 林健太郎, 常田岳志,中村浩史, 長谷川利拡
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会講演要旨集58
  • 発表場所: 鳥取大学, 鳥取県
  • 年月日: 2012-09-04
• [学会発表] DNDC-Rice モデルを用いた水田における窒素収支の評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 片柳薫子, 麓多門, 常田岳志, 酒井英光,臼井靖浩, 吉本真由美, 八島未和, 矢野翠, 中村浩史, 林健太郎, 長谷川利拡
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会講演要旨集58
  • 発表場所: 鳥取大学, 鳥取県
  • 年月日: 2012-09-04
• [学会発表] The effects of free air CO_2 enrichment (FACE) and elevated temperature on soil microbial biomass carbon in a paddy soil (2012)
  • 著者名/発表者名: 孫小羽, 八島未和, 犬伏和之, 矢野翠,中村浩史, 和頴朗太, 常田岳志, 林健太郎, 長谷川利拡
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会講演要旨集58
  • 発表場所: 鳥取大学, 鳥取県
  • 年月日: 2012-09-04
• [学会発表] サイズと開閉部位の異なるチャンバを用いた水田からのメタンフラックスの自動測定 (2012)
  • 著者名/発表者名: 常田岳志, 臼井靖浩, 片柳薫子, 林健太郎, 長谷川利拡
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会講演要旨集58
  • 発表場所: 鳥取大学, 鳥取県
  • 年月日: 2012-09-04
• [学会発表] つくばみらいFACE 実験によるイネの高CO_2 応答の検証 (2012)
  • 著者名/発表者名: 長谷川利拡, 酒井英光, 常田岳志, 中村浩史, 臼井靖浩, 林健太郎, 吉本真由美,福岡峰彦
  • 学会等名: 第3回日本光合成学会公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京工業大学, 神奈川県
  • 年月日: 2012-06-02
• [学会発表] アイソトポマー比を用いた水田入水時における一酸化二窒素生成、放出過程の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 矢野翠, 豊田栄, 常田岳志, 林健太郎,長谷川利拡, 木庭啓介, 吉田尚弘
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合大会2012 予稿集
  • 発表場所: 幕張メッセ国際会議場, 千葉県
  • 年月日: 2012-05-23
• [学会発表] An analysis of canopy-scale relationship between photosynthesis and stomatal conductance in an irrigated rice paddy (2011)
  • 著者名/発表者名: Ono, K., Mano, M., Maruyama, A., Kuwagata, T., Hayashi, K., Miyata, A.
  • 学会等名: AsiaFlux Workshop 2011 Proceedings
  • 発表場所: Universiti Teknologi Malaysia, Malaysia
  • 年月日: 2011-11-10
• [学会発表] Nitrogen fertilizer applications as a source of atmospheric ammonia (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K
  • 学会等名: International Seminar on the Increased Agricultural Nitrogen Circulation in Asia : Technological Challenge to Mitigate Agricultural Nitrogen Emissions
  • 発表場所: National Taiwan University, Taiwan (招待講演).
  • 年月日: 2011-09-27
• [学会発表] Atmosphere-land exchange of reactive nitrogen at a paddy field in central Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Ono, K., Matsuda, K., Hasegawa, T.
  • 学会等名: iLEAPS Science Conference 2011
  • 発表場所: Garmisch-Partenkirchen, Germany
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] Atmosphere-paddy field exchanges simulated with multi-layer atmosphere-soil-vegetation model (SOLVEG) (2011)
  • 著者名/発表者名: Katata, G., Ono, K., Hayashi, K., Nagai, H., Miyata, A., Mano, M
  • 学会等名: iLEAPS Science Conference 2011
  • 発表場所: Garmisch-Partenkirchen, Germany
  • 年月日: 2011-09-19
• [学会発表] 高CO_2 条件下の水田土壌におけるN_2O 生成・消滅過程の同位体比を用いた解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 矢野翠, 豊田栄, 常田岳志, 和穎朗太,南川和則, 林健太郎, 松島未和, 長谷川利拡, 木庭啓介, 吉田尚弘
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2011 年度つくば大会
  • 発表場所: つくば国際会議場, 茨城県
  • 年月日: 2011-08-09
• [学会発表] Temporal variation in bulk stomatal conductance and leaf nitrogen in a rice paddy (2011)
  • 著者名/発表者名: Ono, K.
  • 学会等名: FLUXNWT and Remote Sensing Open-Workshop : Toward Upscaling Flux Information from Towers to the Globe
  • 発表場所: Berkeley, U.S.A.
  • 年月日: 2011-06-08
• [学会発表] 群落スケールのイネの光合成速度と気孔コンダクタンスの関係 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小野圭介, 間野正美, 丸山篤志, 桑形恒男, 宮田明
  • 学会等名: 第3回植物アクアポリン研究検討会発表要旨集
  • 発表場所: 倉敷芸文館, 岡山県
  • 年月日: 2011-06-03
• [学会発表] Effects of free-air CO_2 enrichment (FACE) and elevated water temperature on biological N_2 fixation activity and microbial biomass C in a paddy soil (2011)
  • 著者名/発表者名: Matsushima, M., Sun, S., Yano, M., Tokida, T., Toyoda, S., Hayashi, K., Hasegawa, T.
  • 学会等名: 3rd Korea-Japan International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: Gwangju, South Korea
  • 年月日: 2011-05-12
• [学会発表] FACE-N project : Free-Air CO_2 Enrichment study for paddy rice with a focus on its effect on nitrogen cycle (2011)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Hasegawa, T., Tokida, T., Ono, K., Matsuda, K., Toyoda, S., Yano, M., Sudo, S., Wagai, R., Matsushima, M., Minamikawa, K., Katata, G., Iwasaki, N.
  • 学会等名: Nitrogen and Global Change : Key Findings and Future Challenges
  • 発表場所: Edinburgh, United Kingdom
  • 年月日: 2011-04-12
• [学会発表] 水田における無機塩粒子および関連ガスの大気濃度および交換フラックス (2011)
  • 著者名/発表者名: 林健太郎, 小野圭介, 常田岳志, 間野正美, 宮田明, 松田和秀
  • 学会等名: 日本農業気象学会2011 年春季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学, 鹿児島県
  • 年月日: 2011-03-18
• [学会発表] Atmosphere-land exchange of ammonia at a Japanese paddy field (2010)
  • 著者名/発表者名: Hayashi, K., Ono, K., Mano, M., Miyata, A
  • 学会等名: 5th International Nitrogen Conference
  • 発表場所: New Delhi, India
  • 年月日: 2010-12-05
• [学会発表] Development of atmosphere-soil-vegetation model for investigation of radioactive materials transport in terrestrial biosphere (2010)
  • 著者名/発表者名: Katata, G., Nagai, H., Zhang, L., Held, A., Serca, D., Klemm, O
  • 学会等名: Joint International Conference on Supercomputing in Nuclear Applications and Monte Carlo 2010
  • 発表場所: Tokyo, Japan
  • 年月日: 2010-10-18
• [学会発表] 葉の濡れが及ぼすガス状物質の乾性沈着への影響に関する数値的研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堅田元喜, Zhang, L., 永井晴康
  • 学会等名: 第51回大気環境学会年会
  • 発表場所: 大阪大学, 大阪府
  • 年月日: 2010-09-10
• [学会発表] 気象・エアロゾル化学輸送・霧水沈着モデルを用いた山岳森林への霧水沈着に関する数値的研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 堅田元喜, 梶野瑞王, 平木隆年, 藍川昌秀, 小林禧樹, 永井晴康
  • 学会等名: 第51回大気環境学会年会
  • 発表場所: 大阪大学, 大阪府
  • 年月日: 2010-09-10
• [学会発表] Numerical model study of dry deposition of particles onto vegetation (2010)
  • 著者名/発表者名: Katata, G., Held, A., Nagai, H., Klemm, O.
  • 学会等名: International Aerosol Conference 2010
  • 発表場所: Helsinki, Finland
  • 年月日: 2010-09-01
• [学会発表] Numerical study of fog deposition onto mountainous forest using atmosphere, aerosol chemical transport, and land surface models : Estimation of water and matter deposition by fog deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: Katata, G., Kajino, M., Hiraki, T., Aikawa, M., Kobayashi, T., Nagai, H
  • 学会等名: 5th International Conference on Fog, Fog Collection and Dew
  • 発表場所: Munster, Germany
  • 年月日: 2010-07-29
• [図書] 1. アンモニアの環境科学と農業との関係, 農業由来のアンモニア負荷-その環境影響と対策 (2011)
  • 著者名/発表者名: 林健太郎
  • 総ページ数: 13-38
  • 出版者: 博友社
• [図書] 3. アンモニアのフラックスの測定法, 農業由来のアンモニア負荷-その環境影響と対策 (2011)
  • 著者名/発表者名: 林健太郎
  • 総ページ数: 61-92
  • 出版者: 博友社
• [備考] 試験地の「つくばみらいFACE」と関連研究成果の紹介
  • URL: http://www.niaes.affrc.go.jp/outline/face/