How does the seasonal and interannual variations in methane emission respond to the eutrophication in a shallow lake?

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浅い湖沼は重要な温室効果ガスであるメタンの放出源である．湖からのメタン放出は温度などの物理環境要因だけでなく，富栄養化に伴う堆積層への有機炭素供給の増加などの生物地球化学的要因によっても影響を受けることが提案されている．本研究は，メタン放出の連続測定，堆積層への有機物供給及び水質測定，堆積物中のメタン生成実験を融合することで，湖の栄養レベルの変化が大気へのメタン放出の季節・年次変化にどのように，そしてどの程度影響するかを明らかにすることを目的としている．2022年度には，渦相関法によるメタン放出量，気象・湖内環境の連続測定，定期的な溶存メタン濃度の観測，水質観測を実施した。衛星データを用いて有機物供給源のひとつである水生植物分布の特定を行った．また、湖底堆積物中におけるメタン生成が藍藻添加に対してどのように応答するかを明らかにするために，培養実験を実施した．データ解析から、以下のことが明らかとなった。（１）これまでの7年間のメタン放出データを取りまとめ，その経年変化が水生植物繁茂面積と関係していることを明らかにし，水生植物の根からの堆積物への炭素供給がメタン放出の年変動に関係している可能性を示した．（２）衛星データとランダムフォレストモデルを用いることでヒシの分布の季節変化を推定できることを示した．（３）渦相関法で測定したメタン放出を拡散とバブルによる放出に分離する手法の検証を行い、その妥当性を示した．（４）藍藻，珪藻，水生植物を添加した堆積物ではメタン生成速度が有意に増加することを示した．