研究内容

非特定汚染源の窒素負荷の制御因子

農業は収穫とともに栄養元素を系外に持ちだすため、持続的生産には、化学肥料や堆肥の施与で失われた栄養元素を補う必要がある。このために農地は一時的に裸地状態となったり、栄養元素が高濃度に存在したりする。この時に降雨があると、河川への流出、地下水への溶脱がおこり、沿岸域に富栄養化や、飲用水を汚染するなどの問題が生じる。流域の土地利用、河畔林や湿地の状態により河川への流出が異なることが認められてきている。その支配因子を明らかにし、農業からの負荷を抑制することが本研究の目的である。

流域レベルの農地からの温室効果ガス排出のモデル化

土壌中の温室効果ガス(CO2, N2O, CH4)は炭素窒素の形態を変化させる土壌微生物反応により生成し、土壌の気相を通して拡散則に従って排出されるため、土壌の理化学性と土地利用に強く影響を受ける。流域には地形に応じた水分レジムの異なる土壌が分布し、基本的に土地利用の主要な制限因子であるが、排水改良や土層改良によりすべての土壌タイプで同一の土地利用が可能となっていることから、同じ気象条件下の同じ土地利用で土壌タイプの違いにより温室効果ガス排出が異なる場合が起こることになる。正確な温室効果ガスの排出見積もりのために土壌タイプの影響を評価した流域レベルのモデルを作成することを目的にしている。

温室効果ガス排出における堆肥施用の効果

農地は収穫により有機物が持ちだされるため、栄養元素のみならず炭素も減少する。世界では有史以来2000年までに、森林伐採や農地の開墾などの土地利用の変化により390億トンの炭素(全放出量の14%)が大気へ放出したと見積もられている。土壌炭素化合物は土壌の無機粒子を架橋し土壌構造を維持する役割も持っており、土壌炭素の減少は土壌劣化の指標でもある。しかし、これまで堆肥施与の土壌炭素の維持や増加の効果に関する研究は短期的なものにとどまっており、十分に評価されてこなかった。渦相関法、チャンバー法を用いた定量的な堆肥施与効果の評価を目的にしている。

熱帯泥炭地の土地利用変化が温室効果ガス排出に及ぼす影響

熱帯泥炭は、マングローブによる沿岸域の土砂補足により約7000年前から発達し、東南アジア、とくにインドネシア、マレーシアに多く分布する。北方泥炭と異なり、熱帯泥炭は森林により形成されるため木質であり10mを超える厚さをもつところもある。その面積は泥炭地全体の3%であるが、炭素含有量は20%を占めている。一見平坦に見えるがドーム状であり、ドーム内に多量の水を涵養している。しかし、ドーム頂部を含めた近年の開発により多くの地域で著しい地盤沈下が起こり雨季には洪水が、乾季には水不足が生じ、乾燥した泥炭地で火災が頻発し、多量の温室効果ガスの発生源となっており、その改善は国際的な問題である。自然林、プランテーション、農地、荒地における温室効果ガス排出のメカニズムとその収支を得ることが本研究の目的である。

主な研究テーマ

  • 非特定汚染源の窒素負荷の制御因子
  • 流域レベルの温室効果ガス収支の評価
  • 温室効果ガス排出における堆肥施用の効果
  • 熱帯泥炭地の土地利用変化が温室効果ガス排出に及ぼす影響

研究室の特徴

4月の連休前に計画発表会を開催し、各自が独自のテーマに取り組む。野外観測はチームで行っており、後輩は先輩から測定方法のノウハウを習得する。土壌断面調査の実習は、札幌近郊で年2回6月と10月に行っている。2種類のゼミをおこなっている。1つは原著論文紹介で、学部生も含めて全員が毎週2名づつ前期と後期に行う。もう1つは院生以上の研究発表で、主に後期に週1回行う。いずれも、30分で発表し30分質疑応答をする形式である。12月には当該年度の中間発表会、1月には卒論、修論の追い込みである。3月は次年度の計画を練り始める。夏休みに各地で順番に開催される土壌肥料学会で発表する。12月には北海道支部会で発表する。資金を得た博士課程の学生は国際学会でも発表している。いろいろな場面での議論は、原著論文を作成するための糧である。行事の後の飲み会、懇親会もその議論の場として欠かせない。ビールはその燃料だ。


業績

発表論文
学会発表
著書等


メンバー紹介

学生

博士研究員

  • 清水 真理子
    研究テーマ: 草地・デントコーン畑における温室効果ガス排出・吸収量精密測定と削減ポテンシャルの評価

博士3年

  • アッジ フェンキー フローランテ
    研究テーマ: Mechanism of Tropical Peat Decomposition Under Different Land Uses

博士2年

  • 王 春颖
    研究テーマ: Modification of Phosphorus cycle for stream Cs export simulation with SWAT model
  • 李 莉
    研究テーマ: Effect of Urease/Nitrification Inhibitor on Nitrous Oxide Production in Soil

博士1年

  • 石倉 究
    研究テーマ: 熱帯泥炭地の乾燥化が温室効果ガス放出やDOCの動態に与える影響
  • 李 メンジェ
    研究テーマ:  The N2O, NO, CO2 emission and N2O-to-N2 ratio under aerobiotic and anaerobic environment from agriculture soils as affect by soil phisical condition
  • 李 琋
    研究テーマ: Modeling soil greenhouse gas flux based on Bayesian calibration at the regional scale
  • リミン アトフリテディ
    研究テーマ: Carbon exchange of a maize (Zea mays L.) crop

修士2年

  • 延岡 裕太
    研究テーマ: 異なる土地利用における熱帯泥炭地の温室効果ガス放出と養分特性について
  • 再米熱 阿不都沙拉木
    研究テーマ: Effects of soil aggregates size, fertilizer management and salinization on N2O production
  • 岩崎 真也
    研究テーマ: 岩見沢および洞爺地域の畑土壌への有機物施与効果とクリーン農業の評価
  • 齋藤 翔
    研究テーマ: 堆肥施用が草地土壌の物質動態に与える影響

修士1年

  • 平澤俊太郎
    研究テーマ: 北海道新ひだか地域のデントコーン畑及び採草地におけるN2O放出の制御因子
  • ヌクンブタ イカボンゴ
    研究テーマ: Effects of land use change and manure and fertilizer application 0n greenhouse gases emissionin a managed grasland planted with Timothy-grass (Phleum pretense)
  • 中本 洋和
    研究テーマ: 土地利用変化が温室ガス収支に与える影響
  • 盛満 陽介
    研究テーマ: 植物性堆肥生産に伴う温室効果ガス放出量の推定とその要因解析

学部4年

  • 友広純貴
    研究テーマ: 留学中
  • 小倉 加世子
    研究テーマ: Simulating nitrate export in watershed level by SWAT model
  • 大倉 健太朗
    研究テーマ: 都市公園における物質循環と地球温暖化への影響
  • 長竹 新
    研究テーマ: 窒素施肥形態の違いによる採草地における窒素循環および亜酸化窒素放出の比較

社団法人日本土壌肥料学会 社団法人日本土壌肥料学会北海道支部 土壌物理学会 日本ペドロジー学会 その他、関連機関【リンク切れ】

連絡先

住所

〒060-8589 札幌市北区北9条西9丁目 北海道大学大学院農学研究院土壌学研究室

電話・FAX番号

Tel: 011-706-3857
Fax: 011-706-2494

メールアドレス

hatano*chem.agr.hokudai.ac.jp

研究室サイト

https://www.agr.hokudai.ac.jp/env/soilscience/