酸化還元研究の新展開: 土壌の酸イビ還元がもたらす現象を追う: ガスク口マトグラフによる農耕地温室効果ガス計測法

摘要

メタン（CH_4)，一酸化二窒素（亜酸化窒素，N_2O)， 二酸化炭素（CO_2)は，地球温暖化への寄与の大きい温 室効果ガスであるとともに，土壌の酸化還元状態の変動 により，その発生と消滅機構が大きく左右されるガス成 分として重要である（図1).メタンは大気中濃度（1.774ppm)がCO_2に比べはるかに低いが，CO_2を1として 分子1gあたりの温暖化能力を示す温室効果能（Global Warming Potential (GWP)で比較すると，CO_2の25 倍である（IPCC， 2007a).人為起源のCH_4の最大の発生 源は水田である.湛水後，還元の進行した水田では嫌気性 微生物の活動が優勢となり，土壌中の有機物が分解する過 程でCH_4が大量に発生するためである.光合成活動が活 発な夏季の水田では，CO_2が吸収される一方，CH_4の発 生量が増加するため，正味の温室効果としてはプラス（つ まり，地球が暖まる）である（IPCC， 2007b).畑は酸化 的環境であるため，.CH_4の発生は非常に少ないが，N_2O が発生する.大気中N_2O濃度は319ppbとCO_2濃度の約 1/1000だが，温室効果能は，CO_2の298倍である（IPCC, 2007a). N_2Oは微生物活動によるアンモニア態や硝酸態 の窒素の代謝過程で発生するため，窒素施肥によりN_2O 発生量は増加する.また，土壌中の窒素化合物は，酸化数 —3のアンモニア（NH_3)から+ 5の硝酸（NCV)まで， 各種の酸化数を持ち，土壌の酸化、還元状態に応じて化学 形態が変化する.N_2Oはァンモニァ態窒素が硝酸態窒素 に酸化される硝化過程での副生成物として，あるいは硝酸 態窒素からN_2への脱窒過程で発生する.