水稲-豆科作物系における亜酸化窒素・メタン・二酸化炭素放出の起源と相互作用解析

地球温暖化は急速に進行しつつあり、京都議定書の達成には多大な困難が残されている。その一つに農業活動で排出される微量温室効果ガス(メタン・亜酸化窒素)などがあり、食糧生産と環境との調和が課題となっている。本研究ではメタンの人為発生源で重要であり同時にアジア諸国を中心とした食糧生産の基盤である水田および土地生産性を挙げるためのマメ科作物との輪作体系で、メタン放出の削減とトレードオフの関係にあるとされる亜酸化窒素および二酸化炭素放出量について、まず起源別解析を行い安定同位体実験や反応速度論など数式モデルを組み合わせて、微量温室効果ガスの生成と放出の相互作用を解明した。本年度は亜酸化窒素放出に及ぼす温度、土壌水分変化の履歴、土壌タイプ、施肥(無機および有機)、被覆肥料・硝化抑制剤の影響を解析した。また、これと平行して水田モデル系による室内実験によって、土壌有機物分解量とメタン生成量との関係を明らかにした。これらのガス測定では二酸化炭素量も測定し、3種GHGの積分効果を定量化した。さらに、水稲と大豆を用いて^<15>Nおよび^<13>Cで標識した試料を作成し、その安定同位体比を測定した。そのうち、稲わらと尿素を施用した砂質水田土壌での湛水、水飽和および好気処理が3種GHG生成に及ぼす実験では、稲わらが亜酸化窒素放出を抑制しメタン放出を促進したが、温暖化ポテンシャルを考慮して定量化した結果、稲わら施用後、尿素を施肥し好気培養したのち湛水した場合が、ただちに湛水した場合に比べ積算GHGを最大64%削減できることを明らかにした。

地球温暖化は急速に進行しつつあり、京都議定書の達成には多大な困難が残されている。その一つに農業活動で排出される微量温室効果ガス(メタン・亜酸化窒素)などがあり、食糧生産と環境との調和が課題となっている。本研究ではメタンの人為発生源で重要であり同時にアジア諸国を中心とした食糧生産の基盤である水田および土地生産性を挙げるためのマメ科作物との輪作体系で、メタン放出の削減とトレードオフの関係にあるとされる亜酸化窒素および二酸化炭素放出量について、まず起源別解析を行い安定同位体実験や反応速度論など数式モデルを組み合わせて、微量温室効果ガスの生成と放出の相互作用を解明した。本年度は亜酸化窒素放出に及ぼす温度、土壌水分変化の履歴、土壌タイプ、施肥(無機および有機)、被覆肥料・硝化抑制剤の影響を解析した。また、これと平行して水田モデル系による室内実験によって、土壌有機物分解量とメタン生成量との関係を明らかにした。これらのガス測定では二酸化炭素量も測定し、3種GHGの積分効果を定量化した。さらに、水稲と大豆を用いて^<15>Nおよび^<13>Cで標識した試料を作成し、その安定同位体比を測定した。そのうち、稲わらと尿素を施用した砂質水田土壌での湛水、水飽和および好気処理が3種GHG生成に及ぼす実験では、稲わらが亜酸化窒素放出を抑制しメタン放出を促進したが、温暖化ポテンシャルを考慮して定量化した結果、稲わら施用後、尿素を施肥し好気培養したのち湛水した場合が、ただちに湛水した場合に比べ積算GHGを最大64%削減できることを明らかにした。