Kahokugata Lake Science 18, 2015

チクゴスズメノヒエからの温室効果ガスの発生
高野典礼・田中幹大
石川工業高等専門学校〒 929-0392 津幡町北中条タ１
要約：河北潟及び周辺水路に発生するチクゴスズメノヒエの害は在来種駆逐や水路弊害に留まらず，枯死堆積による温室効果ガス排出源ともなる．室内における消化汚底泥を用いてのメタン発酵試験から，最大排出量の算定，及び温暖化寄与の高い稲わらとの比較，更に底泥を用いた実際の排出量算定を行った．１gのチクゴスズメノヒエ（葉）から，最大 8.6L の温室効果ガスが発生し，チクゴスズメノヒエの葉は稲わらの 2.9 倍の温室効果ガスを発生させることが明らかとなった．また，河北潟干拓地中央幹線排水路下流側では上流側に比べ，チクゴスズメノヒエからの排出量が多いことも認められた．
キーワード：チクゴスズメノヒエ，温室効果ガス，メタン発酵試験，河北潟

はじめに消化汚底泥を用いてのメタン発酵試験によって算定されており（大月ら，2011），そこで，同様の試験チクゴスズメノヒエ（Paspalum distichum L. var.

を行い，チクゴスズメノヒエが枯死して，底泥に堆indutum）はイネ科の外来植物で，河北潟と周辺積した場合に発生する温暖化ガスを算定し，同時に水域において 1995 年にはじめて確認され（永坂， 稲わらとの比較を行った．

1997a），2004 年には，西部承水路では右岸から左実験方法

岸までを𨻶間なくマット状に厚く被う強大な群落となって発達していた（高橋ら，2005）．群落水面下には前年の枯死茎とあわせて幾層にも匍匐枝が重な実験装置りあうことが指摘されており（永坂，2011），堆積図 1 に実験装置の概略図を示す．120ml のプラスし水路の陸化を促している場所も見られる（高橋ら， チック製シリンジ（JMS 製）を発酵槽に見立て試料

2007）．枯死堆積による嫌気発酵によってメタンをを投入し，シリンジ内の空気を抜きシリコンチュー生成し温室効果ガス排出源ともなる．

ブとクリップで密封して，各条件 3 本ずつ恒温室・一 方， 稲 作 か ら の メ タ ン 排 出 量 は 2012 年 度浴槽に静置した．発酵により発生したガス量は経時17,911ktCO2（二酸化炭素換算）となっており，看的にシリンジの目盛から読み取った．

過できない状況となっている．その算出には有機物

発 生 し た ガ ス は， ガ ス ク ロ マ ト グ ラ フ ィ

施用量（稲わらあるいは堆肥）の変化が排出係数に （SIMADZU 製 GAS CHROMATOGRAPH GC-8A,反映されている（環境省 2015）．つまり，水田へのカラム Activated Charcoal 60-80 F-1174）により組稲わらの漉き込みがメタン排出量を増加する要因と成分析を行った．標準ガスにはヘリウムガス（日本されている．

ヘリウム株式会社製）を使用した．

同様に，チクゴスズメノヒエが水路内に枯死堆積して嫌気発酵によってメタン生成し，温室効果ガス

実験１（稲わらとの比較）の排出源ともなりうると考えられ，チクゴスズメノ

消化汚底泥の活性温度 37 ℃，土は実際の群生地

ヒエの害は在来種駆逐や水路弊害に留まらないことの温度 20℃と仮定して恒温室・浴槽の温度を設定し，が懸念される．

それぞれ表 1 に示す実験条件でガス発生量の減退が稲わらからの温暖化ガス排出量は，室内における確認された 54 日間，培養実験を行った．消化汚底
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図 1．培養装置概略図．

表１．培養装置の実験条件．
条件

消化汚泥(ml)

1234567830303030

ﾁｸｺﾞ
ﾁｸｺﾞ
稲温度
ｽｽﾞﾒﾉﾋｴ ｽｽﾞﾒﾉﾋｴ わら[葉][根](g)(g) (℃ )wet,dry (g) wet,dry (g)土1, 0.3333333331, 0.31, 0.31, 0.30.30.3

写真 1．培養装置と内部に発生したガス．

3737373720202020

結果と考察
実験結果 1
写真１に培養装置内で発生したガスを示す．発生ガスによってシリンジが押し上げられている様子がわかる．
図 2 に消化汚底泥を添加して行った実験結果を示

泥は生ごみのメタン発酵に供したものを使用し，土す．ガスの発生は，葉と稲わらの場合のみ確認できはチクゴスズメノヒエが群生する，二日市町の土水た．ガス発生量は葉が 160ml，稲わらが 60ml となっ路から採取し，消化汚底泥との容積を合わせるためた．図 3 に土を添付して行った実験結果を示す．消33g を用いた．稲わらは風乾状態にし，チクゴスズ

化汚底泥の場合と同じく葉と稲わらにのみガスの発メノヒエは，根・葉ともに含水率 70％のものを投入

生が確認できた．ガス発生量は葉が 105ml，稲わらした．

が 40ml となった．
ガスクロマトロフィによる組成分析の結果を図 4

実験 2（土・温度の比較）
河北潟干拓地中央幹線排水路の上流側，銭五橋附に示す．各三本ずつ計測しその平均を表した．消慮して 25 ℃で，それぞれ恒温槽に静置した．投入が 58％であったことから葉のほうがメタンの割合が近と，下流側はくちょう橋付近から底泥を採取した． 化汚底泥＋葉は二酸化炭素が 33％でメタンが 63％，底泥は実際の群生地の温度 20℃と，夏期の高温を考 消化汚底泥＋稲わらは二酸化炭素が 27 ％でメタン5％高かった．

量は実験条件１と等量とし，チクゴスズメノヒエは茎部分を使用した．ガス発生が停滞した後も培養し，96 日間継続した．

以上の結果から，稲わらからの二酸化炭素とメンタンのそれぞれの発生量及び二酸化炭素に換算した
温室効果ガス排出量を以下のとおり算定した．

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発生ガス量(mL)

180.0
160.0
140.0

消化汚泥のみ消化汚泥＋根消化汚泥＋葉消化汚泥＋稲わら

120.0
100.0
80.0

ﾁｸｺﾞｽｽﾞﾒﾉﾋｴ

3263CO260.0

CH45N240.0
20.00.0

稲わら0102030405027581660

経過日数(day)

図 4．平均ガス組成．

図 2．37℃浴槽でのガス発生量．

発生ガス量(mL)

100.0/（葉 1[g wet] ×（1 −含水率 70[%]））

80.0＝ 336[ml CH4/g dry]

土のみ土＋根土＋葉土＋稲わら

60.0
40.0

176［ml CO2/g dry］
＋ 336[ml CH4/g dry] × 25（温暖化ガス係数）＝ 8576[ml CO2/g dry]

20.00.001020304050

実験結果 260経過日数(day)

図 5 に 20 ℃恒温槽の結果を示す．下流部のはく

図 3．20℃恒温室でのガス発生量

ちょう橋付近の底泥からは 5.3mL のガス発生が見られ，有機質を比較的多く含むことが示唆された．銭五橋附近の底泥でチクゴスズメノヒエを培養すると，ガス発生量は 89.3mL，はくちょう橋附近の底泥では 113.7mL が発生し，下流側の有機質に富む底泥

ガス発生量 60[ml] ×発生二酸化炭素割合 27[%]の方で活性が高いことがわかった．

/ 稲わら 0.3[g dry]

図 6 に 25 ℃恒温槽の結果を示す．下流部のはく＝ 54 [ml CO2/g dry]

ちょう橋付近の底泥からは 11.0mL のガス発生がガス発生量 60[ml] ×発生メタン割合 58[%]

見られ，20 ℃培養条件よりも多くのガスが発生し/ 稲わら 0.3[g dry]

た．銭五橋附近の底泥では変わらずガス発生は見ら＝ 116[ml CH4/g dry]れなかった．銭五橋附近の底泥ではチクゴスズメノ54[ml CO2/g dry]ヒエから 123.0mL，はくちょう橋附近の底泥では＋ 116[ml CH4/g dry] × 25（温暖化ガス係数）143.3mL が発生し，いずれも 25 ℃培養で多くのガ＝ 2954[ml CO2/g dry]ス発生が見られた．
チクゴスズメノヒエが嫌気的に発酵することで，次に，チクゴスズメノヒエからの発生量は最大で温室ガス効果の高いメタンが稲わらより多く発生す以下のとおりである．

るという今回の研究結果は，農業分野における温暖化対策として，圃場自体の管理ととともに，本種がガス発生量 160[ml] ×発生二酸化炭素割合 33[%]/（葉 1[g wet] ×（1 −含水率 70[%]））＝ 176[ml CO2/g dry]

繁茂し枯死遺体が堆積する農業用排水路等のメンテナンスが必要であることを指摘している．
稲作における CH4 排出量算定のために麓ら（2010）

ガス発生量 160[ml] ×発生メタン割合 63[%]が開発した DNDC-Rice モデルによると，常時湛水
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160.0

100.0

発生ガス量(mL)

発生ガス量(mL)

120.080.0
銭五橋底泥20℃

60.0

銭五橋底泥＋茎20℃

40.0

はくちょう橋底泥20℃

20.00.0

はくちょう橋底泥＋茎20℃020406080

140.0
120.0
100.0

経過日数(day)

銭五橋底泥＋茎25℃

60.0
40.0

はくちょう橋底泥25℃

20.0

はくちょう橋底泥＋茎25℃

0.0

100

銭五橋底泥25℃

80.0020406080100

経過日数(day)

図 5．20℃培養条件での底泥からのガス発生量．

図 6．25℃培養条件での底泥からのガス発生量．

された水田では，中干しされた水田より CH4 発生量

地からの温室効果ガス発生量の推定−プロセが極めて高いことが指摘されており，排水性の悪いスモデルによるアプローチ−．土壌の物理性．

水田に対して高い排出係数を与えている．今後の温114：49-52．
環境省．2015．平成２７年３月 温室効果ガス排出

室効果ガスインベントリにおいて，DNDC-Rice モデルを利用することが妥当であると考えられており量算定方法に関する検討結果（環境省，2015），常時湛水していると同時に圃場ける排出量の算定方法について（農業分科会）．の一部でもある排水路についても，インベントリのhttp://www.env.go.jp/earth/ondanka/santeiho/対象として取り上げられることが望まれる．同時に，農業分野におkento/h2703/04.pdf．
永坂正夫．1977．河北潟の水生植物相の現状．河北チクゴスズメノヒエを排水路から除去することによ潟総合研究．1：3-8．

る温室効果ガスの削減効果についても評価されるべ

永坂正夫．2011．河北潟湖岸に生息するチクゴス

きであろう．

ズメノヒエ群落水面下の溶存酸素量の空間分布．

謝辞

河北潟総合研究．11：21-28．
大月紳司・ 池本良子・高野典礼・中出貴大・中木原

本研究は，平成 26 年度地球環境基金助成を受け江利．2011．膨張軟化処理による草木質系バイて河北潟湖沼研究所が実施する「カーボン・オフセッ

オマスのメタン発酵の促進．廃棄物資源循環学

トの活用を展望とした協働による水辺と農地の保全

会研究発表会講演集．22（0）：142-142．

活動の推進」活動において企画された水辺の植生管

高橋 久・川原奈苗・白井伸和・永坂正夫．2005．

理による温室効果ガスの削減のための協働研究プロ

ホテイアオイ除去および部分浚渫後の河北潟西ジェクトの一環として実施したものである．地球環部承水路における水生植物の状態．河北潟総合境基金及び河北潟湖沼研究所の研究員諸氏に感謝申研究．8：13-22．
高橋 久・川原奈苗・白井伸和・永坂正夫．2007．

し上げる．

チクゴスズメノヒエが繁茂する河北潟西部承水

引用文献

路におけるマコモ群落の拡大．河北潟総合研究．

10：1-6．
麓 多門・柳原哲司・齋藤 隆・八木一行．2010．農14