2023 Fiscal Year Research-status Report

Quantification of paddy hydrological process by water stable isotopes

Research Project

Project/Area Number	22K05886
Research Institution	Gifu University
Principal Investigator	吉岡有美岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (40753885)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	酸素・水素安定同位体比 / 環境トレーサー / 水蒸気 / 水循環 / 地下水涵養 / 同位体収支 / 水収支
Outline of Annual Research Achievements	酸素・水素安定同位体比は，水田のように強い蒸発を受けると，動的同位体分別効果によって同位体比が上昇するとともに蒸発線とよばれる酸素同位体比と水素同位体比の関係（傾き）が小さくなる特徴がある．蒸発の影響が大きく，水収支変動が大きい水田を対象として，日単位での水田の流入流出による水収支式，同位体収支式，大気水蒸気と水田水面付近の水蒸気との非平衡反応（動的同位体分別）で生じる蒸発水蒸気の同位体比をCraig-Gordon式を用いて推定し，田面水の同位体比変動を表現するモデルを作成した．Craig-Gordon式のモデルパラメータのうち，大気水蒸気および動的同位体分別係数（実際的には大気静止状態を表現するパラメータ）が田面水の同位体比に与える感度解析を行った．水田は貯水量が少ないため灌漑排水操作などによって湛水深が大きく変動するため，数mmの蒸発量であっても蒸発率（蒸発量／蒸発を受ける前の貯水量）が数十パーセント以上と大きくなる場合があり，その際に田面水の同位体比の上昇が過大に推定されることがわかった．そこで，動的同位体分別係数の設定方法を検討するため，ガラス室内で同位体比の異なる水を複数用意して，異なる貯水量のカラムによる蒸発実験を行い，蒸発率と同位体上昇量の関係を評価した．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 順調に水田の大気-地表部を対象とした水の同位体モデル作成を進めることができた．また，カラムを用いた蒸発実験を複数実施し，同位体比データを得ることができた．
Strategy for Future Research Activity	水田の大気-地表部のモデリングに続いて，地表から地下水面までの水田土壌内での同位体モデルの作成を行う．土壌内での水蒸気同位体の移動に伴う同位体比変動に着目するため，実験室での土壌カラム実験に取り組む予定である．
Causes of Carryover	年度途中で大学を異動したため，所有する水同位体アナライザーによる同位体比分析を継続することができず，予定していた機器の消耗品のための予算を次年度に繰り越すことになった．異動先において同位体分析を早期に再開し，消耗品を購入する．