二酸化炭素濃度2倍の水田における一酸化二窒素生成・消滅過程の同位体比を用いた解析

利用同位素比分析两倍二氧化碳浓度稻田中一氧化二氮的产生和消退过程

• 批准号: 12J05597
• 负责人: 矢野 翠
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012 至 2013
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J05597/
• 关键词: N20; 脱窒; 分子内窒素同位体分布; 土壌; N_2O

水田の非耕作期間について「高CO_2濃度区」と「外気区」を対象に地表放出N_2Oおよび土壌内N_2Oのモニタリングを行い、N_2Oの分子内窒素同位体分布と、アンモニア・硝酸の窒素酸素同位体比を指標として微生物の代謝過程を解析した。一年目および二年目のモニタリングについて、大気へのN_2O放出量は8月下旬の落水後に増加して9月中旬にピークとなり、10月にかけて減少した。一方で、10cm深の土壌内ガス中のN_2O濃度とN_2O放出量との間に相関は見られず、土壌内N_2O濃度は降雨による土壌永分量の急激な増加に伴い一時的に上昇した。このことから、春先の灌漑開始時と同様に、土壌水分量が非常に多い場合には生成されたN_2Oが一時的に土壌内に蓄積することが分かった。二年目のモニタリングにおいても、一年目と同様に高CO_2条件がN_2O放出量および土壌内ガス中のN_2O濃度に与える影響は有意ではなかった。加えて、N_2Oやその基質の同位体比から推定したN_2O生成・消費過程への高CO_2条件の影響も、一年目の観測については有意ではなかった。以上のことから、一年目の観測については水稲生育期間中の大気CO_2濃度を増加させた場合においても落水後のN_2O放出量およびそれに関わる微生物過程への影響は見られなかった。また、同位体解析により、土壌空隙の含水率が50-80%の場合にはバクテリアまたはアーキアによる硝化または糸状菌による脱窒がN_2O生成に大きく寄与する一方で、80%以上の場合にはバクテリアによる脱窒がN_2O生成に大きく寄与することを明らかにした。さらに、バクテリアまたは糸状菌の生育を阻害する物質を用いた土壌培養実験を行い、それぞれの微生物による脱窒由来のN_2O放出量を比較した。比較的好気的な場合(最大容水量の60%)においては、バクテリアよりも糸状菌の寄与が大きいことが示され、その結果は野外での観測結果を支持した。

During the non-cultivation period of paddy field, the "high CO_2 concentration region" and "external atmosphere region" are the targets, the surface emission of N_2O and the movement of N_2O in the soil, the distribution of N_2O's intramolecular isotopes, the ratio of N_2O's isotopes to nitrate's isotopes are the indicators, and the metabolic process of microorganisms is analyzed. N_2O emission increases from late August to mid September, and decreases from October to October. The N_2O concentration and N_2O emission in the soil at the depth of 10cm were correlated with each other. The N_2O concentration in the soil increased rapidly with rainfall. In the beginning of spring irrigation, the N_2O is generated in the soil and accumulated in the soil. The effect of N_2O emission and N_2O concentration in soil on the two years and one year of high CO_2 emission is opposite. The isotope ratio of N_2O and N_2O in the matrix is estimated. The process of N_2O production and consumption is influenced by high CO_2 conditions. The above results show that the concentration of CO_2 increases during the growth period of rice, and the N_2O emission after falling into the water is affected by microbial processes. When the water content of soil void is 50-80%, the nitrogen content of soil void is 50-80%, the nitrogen content of soil void is 50-80%, the nitrogen content of soil void is 50 - 80%, the nitrogen content of soil void is 50 - 80%, and the nitrogen content of soil void is 50 - 80%. To compare the N_2O emission from the growth inhibition substances used in soil culture and the degradation of microorganisms. In the case of good water content (60% of the maximum water content), the results of field tests were supported.

项目成果

アイソトポマー比を用いた水田入水時における一酸化二窒素生成、放出過程の解析

利用同位素比分析稻田淹水过程中一氧化二氮的产生和释放过程

• 发表时间: 2012
• 作者: 矢野翠;豊田栄;常田岳志;林健太郎,長谷川利拡;木庭啓介;吉田尚弘
• 通讯作者: 吉田尚弘

Large contributions of nitrification and fungal denitrification in N_2O Productions in drained paddy fields exposed to CO_2 of current and future atmospheric concentrations

暴露于当前和未来大气浓度CO_2的排水稻田中硝化和真菌反硝化对N_2O产生的巨大贡献

• 发表时间: 2013
• 作者: M. Yano;S. Toyoda;T. Tokida;K. Hayashi;T. Hasegawa;H. Nakamura;A. Makabe;K. Koba;N. Yoshida
• 通讯作者: N. Yoshida