AndosolおよびFluvisol圃場からのNO、NO、およびCHフラックスに対する低C/N作物残渣投入の影響

Effect of low C/N crop residue input on NO, NO, and CH fluxes from Andosol and Fluvisol fields.

• Hiroko Akiyama
• Akinori Yamamoto
• Yoshitaka Uchida
• Yuko Takada Hoshino
• Kanako Tago
• Yong Wang
• Masahito Hayatsu

抄録

農作物の残渣は、世界的に見ても農業から大量に発生しています。作物残渣は一酸化窒素（NO）の発生源であることが知られているが、これまでに対照的な結果が報告されている。また、作物残渣が一酸化窒素（NO）とメタン（CH）のフラックスに及ぼす影響については、これまであまり研究されていませんでした。本研究では、自動フラックスモニタリングシステムを用いて、低C/Nの作物残渣（キャベツとジャガイモ）をライシメーター圃場に2年間投入した後のNO, NO, CHフラックスを調査した。ライシメーターには、対照的な2種類の土壌、Andosol（総C：33.1gkg、粘土：18％）とFluvisol（17.7gkg、36％）を投入した。窒素施用量は、キャベツには合成肥料250kgNhaと牛糞堆肥272kgNha、ジャガイモには合成肥料120kgNhaと牛糞堆肥136kgNhaをそれぞれ施用した。また、夏場に残渣を1～2週間土壌表面に放置した場合には大きなピークが見られたが、冬場には見られなかった。キャベツ残渣の年間NO排出係数（EF）はAndosolで3.02％，Fluvisolで5.37％であった。ジャガイモのEFはAndosolで7.51％、Fluvisolで5.10％であった。これらのEFは、日本の農地の合成肥料の平均EF(0.62%)よりもはるかに高い値であった。さらに、合成肥料と作物残渣に対するIPCC（気候変動に関する政府間パネル）のデフォルトのNO EF（1％）よりもはるかに高いEFを示した。ジャガイモの年間NO EFはAndosolとFluvisolでそれぞれ1.35％と2.44％であったが、キャベツ残渣投入後のNO EFは観測されなかった。作物残渣は土壌からのCH取り込みに影響を与えなかった。これらの結果は，温度や水の条件が微生物の活動を制限する要因とならない場合には，低C/Nの作物残渣を土壌に投入することでNO排出のホットスポットが形成されることを示唆している。

Crop residues are produced from agriculture in large amounts globally. Crop residues are known to be a source of nitrous oxide (NO); however, contrasting results have been reported. Furthermore, the effect of crop residues on nitric oxide (NO) and methane (CH) fluxes has not been well studied. We investigated NO, NO, and CH fluxes after low C/N crop residue (cabbages and potatoes) inputs to lysimeter fields for two years using with automated flux monitoring system. Lysimeters were filled with two contrasting soil types, Andosol (total C: 33.1 g kg; clay: 18%) and Fluvisol (17.7 g kg; 36%). Nitrogen application rates were 250 kg N ha of synthetic fertilizer and 272 kg N ha of cow manure compost for cabbage, and 120 kg N ha of synthetic fertilizer and 136 kg N ha of cow manure compost for potato, respectively. Large NO peaks were observed after crop residues were left on the surface of the soil for 1 to 2 weeks in summer, but not in winter. The annual NO emission factors (EFs) for cabbage residues were 3.02% and 5.37% for Andosol and Fluvisol, respectively. Those for potatoes were 7.51% and 5.10% for Andosol and Fluvisol, respectively. The EFs were much higher than the mean EFs of synthetic fertilizers from Japan's agricultural fields (0.62%). Moreover, the EFs were much higher than the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) default NO EFs for synthetic fertilizers and crop residues (1%). The annual NO EFs for potatoes were 1.35% and 2.44% for Andosol and Fluvisol, respectively, while no emission was observed after cabbage residue input. Crop residues did not affect CH uptake by soil. Our results suggest that low C/N crop residue input to soils can create a hotspot of NO emission, when temperature and water conditions are not limiting factors for microbial activity.

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