水田の田面水から大気中へのCO₂放出に及ぼす大気CO₂濃度上昇の影響

[要　約]

大気CO₂濃度が上昇すると，水田の田面水から大気中へのCO₂放出量が減少する。この原因は，高大気CO₂濃度条件では田面水中の藻類，ウキクサ等の植物が増加し，光合成によるCO₂吸収量が増加するためである。

[担当研究単位]農業環境技術研究所　環境生物部　植生管理科　植生生態研究室　
　　　　　　　農業環境技術研究所  環境管理部　計測情報科　情報解析・システム研究室
　　　　　　　東北農業試験場　地域基盤研究部　上席研究官
　　　　　　　岐阜大学　流域環境研究センター
[部会名]　農業環境・地球環境
[専　門]　生態
[対　象]　水稲
[分　類]　研究

[背景・ねらい]

水田生態系においては，水稲の他に，田面水中の藻類，ウキクサ等の植物によっても光合成による炭素の固定が行われている。また，水稲の光合成によって固定された炭素は，その一部が根に転流し，根の呼吸の結果，土壌から田面水を通して再び大気中に放出されている。これらのことから，水田生態系における炭素の動態・収支を把握するためには，水稲の光合成・乾物生産のみならず，田面水−大気間でのCO₂の動態を把握することが必要である。
　本研究では，岩手県岩手郡雫石町のFACE（開放系大気CO₂増加）実験圃場において，対照区（CO₂濃度日平均392ppm）および高大気CO₂濃度区（CO₂濃度日平均597ppm）それぞれの田面水から大気中へのCO₂放出の経時変化を観測し，大気CO₂濃度の上昇が田面水から大気中へのCO₂放出に与える影響を明らかにした。

[成果の内容・特徴]

1. 対照区の田面では，CO₂は１日をとおして田面水から大気中へ放出されており，日中のCO₂放出量は低く，夜間は高くなる。しかし，高大気CO₂濃度区では，夕方〜翌朝にかけてはCO₂は田面水から大気中へ放出されるが，光強度の高い日中にはCO₂は大気中から田面水に吸収される（図１）。この日変化のパターンは，対照区・高大気CO₂濃度区ともに夏期（７月〜９月）を通して不変である。
2. 田面水から大気中へのCO₂放出量は，田面水中の植物（藻類，ウキクサ等）の現存量と負の相関関係を示す。また，高大気CO₂濃度条件では，田面水中の植物が増加し，その光合成によるCO₂吸収量が増加する結果，田面水から大気中への１日当たりのCO₂放出量が減少する（図２）。

[成果の活用面・留意点]

1. 将来予測される大気CO₂濃度の上昇に対応した，水田生態系でのCO₂の収支・動態の予測モデルを構築するための基礎資料となる。
2. FACE装置を用いた，様々な地域の水田における田面水から大気中へのCO₂放出量に関するデータの蓄積が必要である。

[その他]
 研究課題名 ： 水田生態系における炭素の動態・収支に及ぼすCO2濃度上昇の影響
 予算区分　 ： 公募型（JST）［戦略的基礎研究］
 研究期間　 ： 平成12年度（平成9〜12年度）
 発表論文等 ： Effect of free-air CO2 enrichment (FACE) on CO2 exchange at the flood-water
　　　　　　　 surface in a rice field, New Phytologist, 150(2) (2001)