有材補助暗渠機を用いた排水改善による一酸化二窒素排出削減効果

要約

有材補助暗渠機「カットソイラー」を用いた有材心土破砕・刈株鍬込みによる排水改善処理を行うことにより、小麦収量が増加するとともに、温室効果ガスの一酸化二窒素の排出が削減される。

• キーワード:一酸化二窒素、カットソイラー、大規模畑作、排水改善、有材補助暗渠
• 担当:北海道農業研究センター・生産環境研究領域・土壌管理グループ
• 代表連絡先:電話011-857-9212
• 分類:研究成果情報

背景・ねらい

これまでの研究により、降雨後等の高い土壌水分条件のときに、温室効果ガスの一酸化二窒素(N₂O)の土壌からの発生が高くなることが知られている。一方、日本の畑作で大きな生産量を占めている北海道十勝地域では、春の融雪時期に高い土壌水分条件が続くことや、排水不良土壌が耕地面積の約30%を占めていることから、作物の生産性の低下とともに、高いN₂O排出を引き起こしている可能性がある。
排水不良土壌の排水性を改善することにより、作物の生産性改善とともにN₂O排出削減効果が期待されるが、排水改善がN₂O発生へ及ぼす影響に関する研究事例は少なく、その削減効果は明らかになっていない。
本研究では、十勝地域の小麦栽培圃場において、農研機構(農工部門)で開発された有材補助暗渠機「カットソイラー」(2015年度普及成果情報)を用いて排水不良土壌に排水改善処理を行い、N₂O排出削減効果および作物の収量改善効果を明らかにする。

成果の内容・特徴

• 北海道十勝地域における、部分的な排水不良区域がある畑圃場で2年間(2作)小麦栽培を行う。1作目の小麦収穫後に、カットソイラーを用いた有材心土破砕・小麦刈株鍬込みによる排水改善処理を行う(図1)。
• 秋の基肥施用後および春の融雪時期等に、土壌からのN₂O発生が高くなる。このとき、カットソイラー施工前には、排水不良区域(排水不良区)でのN₂O発生が排水良好区域(排水良好区)と比べてより高いレベルとなる。一方、施工後には、施工がされた区域(排水改善区)のN₂O発生レベルは、排水良好区と同等となる(図1)。
• カットソイラー施工前の排水不良区での積算N₂O排出量は排水良好区の2倍以上であるが、施工後の排水改善区の排出量は、排水良好区とほぼ同等のレベルとなる(図2)。
• 農家への聞き取りにより、カットソイラー施工前の排水不良区の小麦収量は、排水良好区より20%程度低い。施工後の排水改善区の小麦収量(5.8 Mg ha^-1)は、排水良好区(6.0 Mg ha^-1)とほぼ同等のレベルとなる。

成果の活用面・留意点

• 日本の農地で広く行われてきた、暗渠施工を伴う農地の基盤整備が、温室効果ガス排出削減の面でも効果があったことを示唆する成果である。
• 圃場試験は、北海道十勝地域の褐色森林土(排水不良部分は灰色台地土)の小麦栽培圃場において行った。
• 疎水材の土中での分解速度、持続性は、種類、鍬込み深度および気候により異なる(2013年度普及成果情報)。
• 鍬込まれた小麦刈株によりN₂O排出は増加しないと考えられる(2014年度普及成果情報)。

具体的データ

その他

• 予算区分:交付金、その他外部資金(受託試験)
• 研究期間:2014～2018年度
• 研究担当者:西村誠一、小南靖弘、永田修、北川巌、塩飽宏輔((株)ズコーシャ)、丹羽勝久((株)ズコーシャ)、中村恵((株)ズコーシャ)、小林幸司(北海道十勝総合振興局)
• 発表論文等:塩飽ら(2019)日本土壌肥料学雑誌、90(1):47-54