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2021 年度 実績報告書

水田のメタン生成において細胞外電子伝達は重要か?二重同位体標識による直接定量

研究課題

研究課題/領域番号 20J40189
配分区分補助金
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

梶浦 雅子  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 特別研究員(RPD)

研究期間 (年度) 2020-04-24 – 2023-03-31
キーワード経路別メタン排出量 / メタン排出量の日変動 / バブリング由来のメタン排出量 / 夜間観測 / 品種間差
研究実績の概要

メタンは主に、イネの通気組織を通じて、もしくは土壌からのバブリングによって排出される。いずれもイネの成熟とともに増大するが、バブリング由来の排出量は特に、成熟後期に急激に増大する。またバブリング由来の排出量はイネ経路の排出量より温度依存性が大きいことなどがわかっている。これらを踏まえ、本年度は多品種を扱った圃場試験を行い、昨年度開発した経路別メタン排出量定量法を用いて解析を行ったところ、主に以下の成果を得た。(1)日中のメタン排出量は、温度変化に伴って変動(朝・夕に少なく、昼に多い)しており、その変動は主に温度依存性の大きいバブリングに依存していた。そのため、変動幅はバブリング由来の排出量が多くなる生育後期に大きくなることがわかった。また、(2)1日のメタン排出量の評価に、夜間観測が適するケースがあり、それを具体化、明確化した。(3)イネ経路、バブリング由来のメタン排出量、および全排出量に対するバブリングの寄与率が品種によって大きく異なることがわかった。同位体を用いた微生物実験は、当初2021年中に納品されるはずだった同位体測定装置(所属研究機関の共同備品)がCOVID-19の影響で次年度に繰り越されたため遅れているものの、本年度の成果はメタン排出のメカニズム解明に大きく貢献したといえる。成果1,2に関しては、より精度の高い日排出量の定量法について言及するものであり、また成果3に関しては、メタン排出量の低いイネを作りうることを示唆するものであり、いずれも将来的意義は大きい。

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

本年度は、水田からのメタン排出プロセスの解明にむけた大きな成果を得ることができた。一方で、予定していた同位体試料を用いた微生物実験が、コロナ禍による物流への影響などにより十分に行えず、本研究課題の進捗はやや遅れている。

今後の研究の推進方策

(1)土壌試料のサンプリングおよび調整:鉄酸化物の量や質が異なる可能性のある水田土壌をサンプリング、もしくは異なる鉄酸化物の添加や除去によりDIET定量実験に適する試料を準備する。
(2)土壌試料の基礎理化学分析:全有機態炭素量、全窒素量、易分解性有機物量、可給態窒素量、マンガン酸化物量、硫黄含量、土壌有機物の化学性(13C-NMR)、pH、電気伝導度を測定する。
(3)DIET 定量実験:同位体標識した基質を用いて培養実験を行う。その際、エタノール、酢酸、メタン、CO2 生成量をモニタリングし、酢酸蓄積、メタン生成などの各フェーズが捉えられるよう高頻度のサンプリングを試みる。このとき、今後想定される土壌微生物に関する遺伝子解析に備えて土壌試料を採取、保存する。
(4)1年目に開発した、水田からの経路別(イネの通期組織、土壌から噴出する泡)メタン排出量の測定法を用いることで2年目も多くの成果が得られたため、これを国内外の学会で発表し、論文を執筆、投稿する。

  • 研究成果

    (4件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] Appropriate chamber deployment time for separate quantification of CH4 emissions via plant and ebullition from rice paddies using a modified closed-chamber method2022

    • 著者名/発表者名
      KAJIURA Masako、TOKIDA Takeshi
    • 雑誌名

      Journal of Agricultural Meteorology

      巻: 78 ページ: 41~45

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-21-00033

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantifying bubbling emission (ebullition) of methane from a rice paddy using high-time-resolution concentration data obtained during a closed-chamber measurement2021

    • 著者名/発表者名
      KAJIURA Masako、TOKIDA Takeshi
    • 雑誌名

      Journal of Agricultural Meteorology

      巻: 77 ページ: 245~252

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-21-00022

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Diurnal variation in CH4 emissions from a rice paddy due to ebullition sensitive to temperature2022

    • 著者名/発表者名
      KAJIURA Masako、TOKIDA Takeshi
    • 学会等名
      International Symposium on Agricultural Meteorology
    • 国際学会
  • [学会発表] 水田からの経路別メタンフラックスの推定に向けた新チャンバ設置法2021

    • 著者名/発表者名
      梶浦雅子、常田岳志
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会

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公開日: 2022-12-28   更新日: 2023-08-01  

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