コマツナ栽培下にある土中の窒素動態
515320 清本

１．はじめに翼（土壌圏システム学教育研究分野）

0、7、14、21 日目にカラムを解体し、各深さの作物生産における最適な窒素施肥管理を考え 土中の体積含水率、根の含有量、アンモニア態るためには、根の吸水量や態の変化を伴う土中窒素（NH4-N）量、硝酸態窒素（NO3-N）量、の 窒 素 移 動 を 予 測 す る こ と が 必 要 で あ る 。 コマツナの乾物重量と窒素含有率を測定した。
これまで、水分移動については根の吸水分布やここで土中の NH4-N と NO3-N の和を全窒素量

水ストレス、蒸発散などの観測や実験から作物とした。定期的にコマツナの草高と蒸散量

生長と土中の水分変化の関係が明らかになって（マリオット管の水位）を計測した。

きた。作物の窒素吸収については、採取した

３．結果

作物体の分析から各生育段階における吸収量が

図 2 にコマツナの草高と蒸散フラックスを示されている。また、吸着や態の変化を伴う示す。コマツナの草高は 6 日目までは約 3 cm で土中の窒素移動についてはいくつかの実験から一定だったが、8 日目から急激に大きくなり、予測モデルが提案されている。しかし、根の12 日目には 8 cm、21 日目には 12 cm となった。

吸収を伴う土中の窒素移動については作物の各

蒸散フラックスはコマツナの草高が小さい

生育段階における土中の窒素分布や窒素収支、6 日目までは 0.5 cm/d でほとんど一定だったが根の吸収機構などに不明な点が多い。そこで本草高が大きくなるとともに上昇し、14 日目で研究では、コマツナ栽培下にある土中の窒素動2.0 cm/d となった。コマツナの生長が止まると態を明らかにすることを目的に実験を行った。

蒸散フラックスは低下し 21 日目には 0.8 cm/d２．試料と方法となった。実験中、両カラムの試料の体積含水試料には、三重大学附属農場ダイズ畑から 率は初期分布で一定だった。図 3 にコマツナ採取した表土（飽和含水率：0.41 cm3/cm3 ）の非栽培カラム（a）と栽培カラム（b）の全窒素量

2 mm ふるい通過分を用いた。内径 4.8 cm、高さ分布を示す。全窒素量の初期分布は、上層で16 cm の 鉛 直 カ ラ ム に 、 試 料 を 乾 燥 密 度 多く、下層で少なく両カラムとも等しくなった。
1.20 g/cm3 で詰めた。カラムには 2、6、10、 また、全窒素のほとんどは NO3-N だった。
12 cm 深 に土壌水分・EC センサ（5TE）を設 置 し た 。 カ ラ ム 下 端 か ら 、 0.3 cmol/L のマルチ

KNO3 溶液をマリオット管を用いて供給し、蒸発抑制

カラム下端の圧力を 0 cm とした重力分布が形成されるように 2 日間静置した。その後、供給液を純水に替え、カラムに根長 5 cm のコマツナを栽培しないカラムも用意した

6 cm 深

5TE

16 cm

コマツナを移植し、栽培した。対照としてマリオット管2 cm 深10 cm 深（図 1）。両カラムの上端には蒸発を抑制するためにマルチを施した。そして、両カラムを14 cm 深

温度 29℃、湿度 70％、日照 12 時間に保った
人工気象器内に 21 日間静置した。移植後、

図 1 実験の概略図

4.8 cmコマツナ非栽培カラム 14 日目の全窒素量は、上カラムの全窒素減少量を脱窒量と考えると、端で減少し、6 cm 深で増加したがカラム内の 21 日目までの脱窒量は 0.19 cmol とみなせる。
総量は 0 日目と等しかった。これは NO3-N が 一方、コマツナ栽培カラム(b)では全窒素量が濃度差により下方へ拡散移動したためだと考え7 日目以降減少した。21 日目までの全窒素減少られる。一方 21 日目には全窒素量は全体的に 量は 0.30 cmol だった。
減少した。カラムを解体すると、12 cm より下層

コマツナの乾物重量は 14 日目で 0.5 g、の土は変色しており還元状態となっていた。

21 日目で 0.9 g、窒素含有率は 2～5 %だった。

このことから、14 日から 21 日目にかけての 窒 素 含 有 率 を 平 均 的 に 4.5 % と み な す と全窒素量の減少はカラム下層への NO3-N の移動 コマツナの窒素含有量は 14 日目で 0.17 cmol、と下層での脱窒によるとみなせる。コマツナ

21 日目で 0.31 cmol となる。コマツナの窒素含栽 培 カ ラ ム で は 、 全 窒 素 量 が 14 日 目 に は 有量と土中の全窒素減少量が等しいことから2 cm 深から 10 cm 深の間で大きく減少し、コマツナ栽培カラムでは脱窒があまりおこらな21 日目にはカラム内からほとんど消失した。 か っ た と 考 え ら れ る 。 こ こ で 、 コ マ ツ ナ は
図 4 にコマツナの根密度分布を示す。7 日目 蒸散量と等しい水分量をカラム全層から均一にには根は下層まで伸びておらず、4 cm 深で 吸水した（仮定 1）、あるいは根密度分布に比例約 1 mg/cm3 だった。14 日目には根は下層まで し て 各 深 さ か ら 吸 水 し た （ 仮 定 2 ） と し 、達しており 6 cm 深で最大 4 mg/cm3 となった。 土中から全窒素を吸水に伴い受動的に吸収した
その後 21 日目の根密度は 14 日目より全体的に と し て 、 根 の 全 窒 素 吸 収 量 を 算 出 し た 。
低下した。コマツナが大きくなるにつれて、根の吸収量は仮定 1 では 0.17 cmol となった。

根の一部が枯死し分解されたと考えられる。

仮定 2 では 0.22 cmol だった。いずれの仮定で0 日目から 14 日目の全窒素量が大きく減少した あっても土中の窒素減少量が特に生育初期で深さ 2 から 6 cm 深は根密度の高い層と一致し コマツナの窒素含有量に及ばないこと、コマツた。図 5 にカラム全体の全窒素量の時間変化を ナ非栽培カラムでは 14 日目までの脱窒量が示す。コマツナ非栽培カラム（a）の全窒素量は 見られないことから、コマツナは少なくとも生14 日まではほとんど変化しなかったがその後 育初期段階には、窒素を能動的に吸収していた
2.5
蒸散フラックス2101.586草高

140.5

200024

図2

コマツナの草高と蒸散フラックス

21d60d810 12 14経過時間 [day]21d 14d16深さ [cm]202207d21d14d812(a)コマツナ
非栽培
0(b)コマツナ栽培

0.5 1 1.50.5 1 1.5 0
全N量 [cmol/1000cm3-soil]

図3 全N量分布024
根密度 [mg/cm3]

図4 根密度分布(a) コマツナ非栽培

0.4

初期全N量

0.30.2

全N量0.1014d0d4161802468

10 12 14経過時間 [day]16(b) コマツナ栽培

0.4

溶質量 [cmol/colum]

草高 [cm]12

蒸散フラックス [cm/day]14

溶質量 [cmol/colum]

21 日目にかけて減少した。コマツナ非栽培 と考えられる。

182022

初期全N量仮定10.3
全N量0.2

仮定20.10024

図56810 12 14
経過時間 [day]1618

カラム内の全N量の変化

2022