土壌への消化液施用後のCOとNOの排出量については、土壌の特性がレガシー効果によ り優先されるが、CHの排出量については優先されない

Legacy effects override soil properties for CO and NO but not CH emissions following digestate application to soil.

• Maria Chiara Rosace
• Fabio Veronesi
• Stephen Briggs
• Laura M Cardenas
• Simon Jeffery

抄録

有機物を土壌に適用することで、農地の栄養分を再利用し、有機物を増加させることができる。消化物は作物生産のための栄養源として利用できるが、土壌の改良により温室効果ガス（GHG）の排出を促進することも示されている。土壌のテクスチャーや pH などのエダフォニックな要因が土壌の GHG 排出量を強く決定することが示されているが、過去の管理方法が及ぼす影響についてはあまり理解されていない。ここでは、このようなレガシーの影響を調査し、土壌の特性と対比させて、消化液施用後の土壌中の GHG 流出量の主要な決定要因を明らかにすることを目的としている。すでに確立されている圃場実験で得られた土壌を用いて、ポット実験を行い、牛スラリー状の消化液処理土からの NO、CH、CO のフラックスを評価した。ポット実験を開始する 18 ヶ月前に、農地肥、緑肥、合成窒素肥料のいずれかで土壌を処理した。均質化とプレインキュベーションを行った後、消化物を250kgの総N/haeqの濃度で添加した。その後、64 日間にわたって土壌中の GHG フラックスをサンプリングした。消化液は、対照群と比較して 3 種類の GHG の排出を促進した。過去の土壌管理のレガシーが CO と NO の排出量の重要な決定要因であることが判明したが、エダフ ィック変数はこの実験に含まれる変数の範囲では有意な影響を及ぼさなかった。逆に、エダフ ィック変数、特にテクスチャーは、消化液施用後の土壌からのCHフラックスの主な決定要因であった。この結果は、エダフォニック要因と現在の土壌管理体制だけでは、消化液施用後の土壌からの GHG 流出量の効果的な予測因子にはならないことを示している。消化物を土壌に散布した後の土壌からのGHGフラックス反応を確実に予測するためには、 有機質肥料の観点から見たサイト管理の知識が必要である。

The application of organic materials to soil can recycle nutrients and increase organic matter in agricultural lands. Digestate can be used as a nutrient source for crop production but it has also been shown to stimulate greenhouse gas (GHG) emissions from amended soils. While edaphic factors, such as soil texture and pH, have been shown to be strong determinants of soil GHG fluxes, the impact of the legacy of previous management practices is less well understood. Here we aim to investigate the impact of such legacy effects and to contrast them against soil properties to identify the key determinants of soil GHG fluxes following digestate application. Soil from an already established field experiment was used to set up a pot experiment, to evaluate NO, CH and CO fluxes from cattle-slurry-digestate amended soils. The soil had been treated with farmyard manure, green manure or synthetic N-fertilizer, 18 months before the pot experiment was set up. Following homogenization and a preincubation stage, digestate was added at a concentration of 250 kg total N/ha eq. Soil GHG fluxes were then sampled over a 64 day period. The digestate stimulated emissions of the three GHGs compared to controls. The legacy of previous soil management was found to be a key determinant of CO and NO flux while edaphic variables did not have a significant effect across the range of variables included in this experiment. Conversely, edaphic variables, in particular texture, were the main determinant of CH flux from soil following digestate application. Results demonstrate that edaphic factors and current soil management regime alone are not effective predictors of soil GHG flux response following digestate application. Knowledge of the site management in terms of organic amendments is required to make robust predictions of the likely soil GHG flux response following digestate application to soil.

© 2020 The Authors. GCB Bioenergy Published by John Wiley & Sons Ltd.