平成25年度主要成果
水田の窒素動態の予測精度の向上には大気と地表のガス交換の再現性が鍵となる
- ［要約］
- 水田の窒素動態の予測を目指し、つくば市真瀬の水田における観測値などを用いて、土壌−イネ過程と大気−水田交換過程に重点をおく2つのモデルを検証しました。その結果、大気と地表のガス交換の再現性が予測精度向上の鍵となることが分かりました。
- ［背景と目的］
- 環境変動に対するコメ生産や水田生態系の応答の予測には、気候変動、窒素動態、およびイネ生産を結びつける数値モデルが必要です。しかし、水田の窒素動態を精度よく再現するモデルは開発途上です。そこで、つくば市真瀬の水田における観測値などを用いて、土壌‐イネ過程と大気‐水田交換過程のそれぞれに重点をおく2つのモデルを検証し、窒素動態の再現性の弱い箇所を把握することを目的として本研究を行いました。
- ［成果の内容］
- 水田の窒素動態には多くの過程が関与します（図１）。化学肥料と堆肥の施用および灌漑は人為的な窒素の投入ですが、他にも多くの過程が窒素の流入と流出をもたらします。将来を予測する数値モデルの開発には、各過程の挙動を正しく再現する必要があります。
本研究は、独立行政法人日本原子力研究開発機構（以下、原子力機構）と共同で、つくば市真瀬の水田における観測値などを用いて、長所の異なる2つのモデルにより水田の窒素動態を予測し、再現性の低い過程を今後の改良目標として把握することを目的としました。2つのモデルは、当所で開発したDNDC-Rice（水田の土壌過程とイネ生長を重視）と、原子力機構が開発したSOLVEG（大気と地表間のガス・粒子などの交換を重視）です。
- DNDC-Riceは、得意分野である窒素動態やイネ生長を良好に再現したものの、窒素固定、乾性沈着、および脱窒を改良あるいは新たに考慮する必要があることが分かりました（図２）。また、SOLVEGで田面やイネからのアンモニア発生などを考慮することによって、DNDC-Riceの弱点である窒素の乾性沈着を良く再現できることが分かりました（図３）。今後は両モデルの融合を図り、水田の窒素動態の環境変動応答の解明に貢献します。
本研究は農林水産省委託プロジェクト研究「農林水産分野における地球温暖化対策のための緩和および適応技術の開発」および文部科学省科研費基盤研究（A）「大気二酸化炭素増加と水稲品種が大気−水田間の窒素循環に及ぼす影響の解明と予測」による成果です。
リサーチプロジェクト名：作物応答影響予測リサーチプロジェクト
研究担当者：物質循環研究領域 林健太郎、片柳薫子、麓多門、大気環境研究領域 長谷川利拡、小野圭介、堅田元喜（（独）原子力機構）
発表論文等：1) Katayanagi et al., Nutrient Cycling in Agroecosystems, 95: 255-268 (2013)
2) Katata et al., Agricultural and Forest Meteorology, 180: 1-21 (2013)
