バイオ炭とウレアーゼ・硝化抑制剤の複合施用は、水田におけるCH排出量削減に相乗効果を発揮する。3 年間の研究

Combined application of biochar with urease and nitrification inhibitors have synergistic effects on mitigating CH emissions in rice field: A three-year study.

• Tiehu He
• Junji Yuan
• Jiafa Luo
• Stuart Lindsey
• Jian Xiang
• Yongxin Lin
• Deyan Liu
• Zengming Chen
• Weixin Ding

抄録

土壌の温室効果ガス排出量を緩和するために、バイオ炭と阻害剤の併用施用が提案されている。しかし、水田土壌では、バイオ炭と阻害剤、およびバイオ炭と阻害剤の組み合わせがCH排出量にどのような影響を与えるのかは不明なままである。本研究の目的は、中国の太湖地域（蘇州とジュロン）における 3 つの稲作期の CH 排出量と収量に応じた CH 排出量に 対して、バイオ炭の単独施用とウレアーゼ（ハイドロキノン）および硝化阻害剤（ジシアンジアミド）との併用の効果を調査することであった。蘇州では、120～280kgNhaの窒素施肥率で、無施肥（対照）に比べてCH排出量が増加した（P<0.05）。バイオ炭と窒素肥料を併用した場合、最適窒素施用（ON、蘇州）および従来の窒素施用（CN-J、ジュロン）と比較して、13.2-27.1%のCH排出量の減少が見られた（P<0.05）。これは、土壌中の溶存有機 C の減少と土壌の酸化還元電位の上昇に関係している。また、ウレアーゼと硝化抑制剤（ONI）を添加した場合、CH排出量はON処理に比べて15.7％減少した。バイオ炭と尿素・硝化・二重阻害剤を併用することで，ON処理およびCN-J処理に比べて，さらにCH排出量が22.2～51.0％減少した。一方、バイオ炭の単独施用および阻害剤との併用は、ON および CN-J 処理と比較して、12.7～54.9%の CH 排出量の減少を示した（P<0.05）。また、7.5tha生炭とウレアーゼおよび硝化阻害剤を併用した場合には、最も低い収量スケールのCH排出量が観測された。これらの結果から、この地域の水田では、バイオ炭と抑制剤を併用することで、総CH排出量と収量に換算したCH排出量を緩和できることが示唆された。

Biochar and inhibitors applications have been proposed for mitigating soil greenhouse gas emissions. However, how biochar, inhibitors and the combination of biochar and inhibitors affect CH emissions remains unclear in paddy soils. The objective of this study was to explore the effects of biochar application alone, and in combination with urease (hydroquinone) and nitrification inhibitors (dicyandiamide) on CH emissions and yield-scaled CH emissions during three rice growing seasons in the Taihu Lake region (Suzhou and Jurong), China. In Suzhou, N fertilization rates of 120-280 kg N ha increased CH emissions compared to no N fertilization (Control) (P < 0.05), and the highest emission was observed at 240 kg N ha, possibly due to the increase in rice-derived organic carbon (C) substrates for methanogens. Biochar amendment combined with N fertilization reduced CH emissions by 13.2-27.1% compared with optimal N (ON, Suzhou) and conventional N application (CN-J, Jurong) (P < 0.05). This was related to the reduction in soil dissolved organic C and the increase in soil redox potential. Addition of urease and nitrification inhibitor (ONI) decreased CH emissions by 15.7% compared with ON treatment. Combined application of biochar plus urease, nitrification and double inhibitors further decreased CH emissions by 22.2-51.0% compared with ON and CN-J treatment. ON resulted in the highest yield-scaled CH emissions, while combined application of biochar alone and in combination with the inhibitors decreased yield-scaled CH emissions by 12.7-54.9% compared with ON and CN-J treatment (P < 0.05). The lowest yield-scaled CH emissions were observed under combined application of 7.5 t ha biochar with both urease and nitrification inhibitors. These findings suggest that combined application of biochar and inhibitors could mitigate total CH and yield-scaled CH emissions in paddy fields in this region.

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