報告書番号

V11051

タイトル（和文）

経年資材と新規資材を用いたトマト栽培における温室効果ガスの発生量と菌叢変動の比較

タイトル（英文）

A comparison of GHG emission and microflora dynamics during tomato repeated cultivation with rockwool and soil system in greenhouse

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

近年、農業分野における温室効果ガス（GHG）発生量の低減が継続的な施設園芸栽培においても重要な課題となっている主な発生源は栽培資材（土壌、ロックウールなど）に共存する根圏微生物の働きによるものであるが、これまでに資材の経年やGHG発生との関連は明らかにされていない。本研究では環境負荷低減型の給液管理技術開発のためにGHG発生量における根圏微生物と栽培資材経年の関連を明らかにすることを目的とした。一度栽培に使用した資材（経年資材）を用いてトマトのロックウール耕および土耕栽培を行い、長期間の栽培または連作（二作目）を模擬した。新規資材を用いた一作目の栽培を同時に行い、GHG（CH4、CO2、N2O）発生量および根圏微生物量の測定結果を比較した。CO2発生量は土耕において腐朽根を多く含む経年資材を使用した場合に増加した。N2Oは同量の窒素源を給液したにも関わらず、土耕・ロックウール耕ともに経年資材の使用によって発生量が増加することが明らかとなった。また、経年資材を使用した時の収穫量および植物生長量は同程度以上であった。GHG発生量測定と併せて根圏微生物を定量した。新規資材においても収穫期までに経年資材と同程度まで微生物が増殖していたが、GHG発生増加はなかった。N2O発生ピーク時では、菌叢にはほとんど差がなく、GHG発生との相関はなかった。以上より、栽培法に関わらず経年資材の使用によりN2O発生が増大することが明らかとなり、その主な要因が経年資材中の残留窒素源である可能性が示された。

今後の展開
植物生育に伴う供給成分利用率の変遷などを明らかにし、栽培資材中の未利用成分蓄積量の変動に併せた給液管理モデル作成に資する。

概要 （英文）

Nitrous oxide (N2O) is a strong greenhouse effective gas (GHG) and 310 times more potent than carbon dioxide in its ability to affect climate change. The excess N fertilization to agricultural land is now widely recognized as a major factor in the increase in N2O emission. In soil the microbial processes nitrification and denitrification are the principal sources of N2O. The rate of production and emission of N2O depends primarily on the availability of inorganic N sources as the substrate for nitrification or denitrification. However, less studies report comparative analyses of GHG emission and microflora dynamics during agricultural production. To elucidate the GHG emission dynamics in protected horticulture, we grew tomato plants in two ways; soil culture and hydroponic culture with rockwool. Community analysis of ammonium and nitrite oxidizer, nitrifier and denitrifier was also carried out with real-time PCR method. Moreover, a comparative analysis was performed between freshly prepared cultivation materials and used cultivation materials, mimicking repeated cultivation. Time-course analysis of GHG emission clearly showed CO2 emission increased in used soil at early period of cultivation accompanied by pre-formation of microflora. Interestingly, N2O emission increased in used materials during later-last period of cultivation and nitrifier and denitrifier proliferation preceded the N2O emission, suggesting that the excess inorganic N accumulated in used materials and the N may act as the substrate for nitrification and denitrification

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