水田におけるメタンバブル賦存量の計測技術の開発と貯留・放出に及ぼす変動要因の解明

水田におけるメタンバブル賦存量の計測技術の開発と貯留・放出に及ぼす変動要因の解明を進め、以下の知見よび成果(1～4)を得た。1.土壌中メタンのターンオーバーの推定:土壌中のメタン賦存量と大気への放出速度のデータを解析し、1.湛水した土壌中であってもメタンは主として気泡状態で存在すること、2.土壌中のメタンの平均滞留時間は数時間から長くて数日程度であり、これまでに考えられていたより生成から放出までのプロセスが速いスピードで生じていることを明らかにした。2.気泡の噴出を引き起こす物理的要因に関するレビュー:メタンバブルが土壌から大気へ噴出する際の物理的メカニズムに関しての考察を進め、大気圧変動、温度、水位の変動が噴出を引き起こすメカニズムを定量的に解析した総説論文を発表した。3.大気CO_2濃度増加および温暖化が水田からのメタン発生量に及ぼす影響の解明:岩手県雫石町の温暖化・free-air CO_2 enrichment(FACE)水田において、大気CO_2濃度の上昇(+200ppm)と温暖化(実験では水および土壌を+2℃加温)が水田からのメタン放出量に与える影響を調査した。その結果、+2℃の加温と高CO_2の効果により約80%もメタン放出量が増加することを明らかにした。4.イネの光合成による炭素固定からメタンの生成・放出までの炭素フローの解明:土壌中の賦存量の結果から、水田のメタン生成は、従来重視されてきた「蓄積された土壌有機物の分解→メタンの生成・土壌中での貯留→大気への放出」という経路だけではなく、「栽培中のイネの光合成産物の根圏への転流→根近傍でのメタン生成→イネの通気組織を介した速やかな放出」という速いフローが重要な生成・放出経路になっている可能性が示唆された。そこで炭素安定同位体比(^<13>C/^<12>C)を用いて光合成からメタンの生成・放出までの炭素フローを追跡し、放出されるメタンのうちのおよそ半分は、その年に栽培されるイネの光合成産物由来であることを圃場条件で実証した。

水田におけるメタンバブル賦存量の計測技術の開発と貯留・放出に及ぼす変動要因の解明を進め、以下の知見よび成果(1～4)を得た。1.土壌中メタンのターンオーバーの推定:土壌中のメタン賦存量と大気への放出速度のデータを解析し、1.湛水した土壌中であってもメタンは主として気泡状態で存在すること、2.土壌中のメタンの平均滞留時間は数時間から長くて数日程度であり、これまでに考えられていたより生成から放出までのプロセスが速いスピードで生じていることを明らかにした。2.気泡の噴出を引き起こす物理的要因に関するレビュー:メタンバブルが土壌から大気へ噴出する際の物理的メカニズムに関しての考察を進め、大気圧変動、温度、水位の変動が噴出を引き起こすメカニズムを定量的に解析した総説論文を発表した。3.大気CO_2濃度増加および温暖化が水田からのメタン発生量に及ぼす影響の解明:岩手県雫石町の温暖化・free-air CO_2 enrichment(FACE)水田において、大気CO_2濃度の上昇(+200ppm)と温暖化(実験では水および土壌を+2℃加温)が水田からのメタン放出量に与える影響を調査した。その結果、+2℃の加温と高CO_2の効果により約80%もメタン放出量が増加することを明らかにした。4.イネの光合成による炭素固定からメタンの生成・放出までの炭素フローの解明:土壌中の賦存量の結果から、水田のメタン生成は、従来重視されてきた「蓄積された土壌有機物の分解→メタンの生成・土壌中での貯留→大気への放出」という経路だけではなく、「栽培中のイネの光合成産物の根圏への転流→根近傍でのメタン生成→イネの通気組織を介した速やかな放出」という速いフローが重要な生成・放出経路になっている可能性が示唆された。そこで炭素安定同位体比(^<13>C/^<12>C)を用いて光合成からメタンの生成・放出までの炭素フローを追跡し、放出されるメタンのうちのおよそ半分は、その年に栽培されるイネの光合成産物由来であることを圃場条件で実証した。