水田の大気−土壌間のガス輸送に対する田面水の遮断効果

• 担当機関: 農業環境技術研究所
• 研究期間: 1999～1999
• 発行年度: 1999
• 要約: 間断潅漑されている水田では，湛水時の大気CO2の吸収量が落水時に比べて増加し，CH4の放出量が減少する。湛水時と落水時のフラックスの比較により，その原因は田面水が土壌－大気間のガス拡散を遮断することであると推定される。
• 背景・ねらい: 田面水は水田のガス交換や炭素収支に大きな影響を及ぼしていると考えられるが，その影響は多岐にわたるため，不明な点が多い。本研究では，田面水が水田のガス交換に及ぼす影響を，塩類集積防止のため4日間湛水，3日間落水というサイクルで間断潅漑を実施中の干拓地水田（品種はあけぼの，出穂約1ヶ月前，除草剤散布から約40日後で田面に藻が繁茂）を対象に，湛水期間（水深約10cm）と落水期間（表面排水）の大気中ガス濃度プロファイルやガスフラックスの比較観測によって明らかにした。

成果の内容・特徴

1. 群落内でのCO₂とCH₄の濃度勾配は，昼夜とも，落水時の方が湛水時より大きい（図１）。
   
2. 群落上のCO₂フラックスを比較すると，落水時の日中の吸収量は湛水時の約80％，夜間の放出量は約2倍であった（図２a）。この結果，落水時の水田による大気CO₂の日吸収量は湛水時の半分以下（14.5g CO₂ m^-2）であった（図２b）。
   
3. 水時の土壌面からのCO₂の日放出量は約23g CO₂ m^-2で，湛水時の水面上のフラックスより２桁大きかった（図２c）。落水時と湛水時との群落上のCO₂フラックスの差（図２a）は，昼夜とも，土壌面からのCO₂放出量とほぼ等しかった。夜間の地温は落水日の方が約1℃低く（図２e），落水日の夜間のCO₂フラックスの増加は土壌微生物や水稲根部の呼吸速度の上昇が原因ではない。
   
4. 上の結果から，落水時と湛水時のCO₂収支の差（図２,b）は，田面水が土壌面から大気への拡散によるCO₂輸送を遮断したことが原因であると判断される。
   
5. 面水の溶存CO₂濃度は，夜間は約2000ppmまで上昇し，日中は約300ppmまで低下した。水温の日変化等の影響も含めて検討した結果，湛水時に土壌面から放出されたCO₂は田面水に溶解し，藻類等の光合成で消費されたと推定される。
   
6. 水時のCH₄の日放出量は落水時の約60％に減少した（図２d）。CO₂の場合と同様に，田面水による拡散の遮断が原因と推定されるが，CH₄は湛水時でも水稲を経由して大気中に放出されるため，落水時と湛水時のフラックスの差がCO₂ほど顕著ではないと考えられた。
   

成果の活用面・留意点

1. 成果は水田におけるガス輸送モデル構築のための基礎資料となる。
   
2. 稲の生育段階や湛水深により，CO₂やCH₄の日収支が量的に異なる可能性がある。
   

• カテゴリ: 病害虫 除草剤 水田 品種 輸送