静内

新ひだか町の静内研究牧場と新冠牧場の紹介

本研究室の静内研究チームでは,北海道日高管内新ひだか町にある2カ所の牧場にて研究・調査を行っています。調査地の正式名称は,一カ所目の調査地は北海道大学北方生物圏フィールド科学センター耕地圏ステーション静内研究牧場(以下,静内研究牧場),2カ所目は独立行政法人家畜改良センター新冠牧場(以下,新冠牧場)です。この地域は,北海道札幌市にある北海道大学から約160 km離れており,車で約3時間の場所に位置しています。この地域では,北海道の雄大な自然に囲まれた環境の中で野ウサギ・梟・鹿等(時々,熊!!)の野生動物に出会えることができます。この地域の年平均気温は約7°C,8月の平均気温は約20°C,2月の平均気温は約−5°Cです。年間降雨量は約1200 mmであり,日本の年間平均降雨量の1718 mmよりも少ない傾向にあります。

静内研究牧場は,森林330 ha,草地130 haを含む470 haの敷地面積を所有し,牛約150頭,馬約150頭を飼育しています。また国立大学の牧場としては最大規模の面積を所有しています。一方,新冠牧場は農林水産省種畜牧場を前身とする牧場の一つで,約460 ha(内,トウモロコシは101.5 ha)の飼料生産圃場を所有しており,家畜改良及び飼養管理の改善,飼料作物種苗の生産等を行っている。

本研究チームの調査対象地は静内研究牧場と新冠牧場における採草地及び畑地圃場とし,土壌が関わる温室効果ガスについて研究しています。その調査のために,春季~夏季には1–2回/週,冬季は1回/月,圃場へ足を運びます。基本的に一回の調査は一泊二日で行います。

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静内研究牧場庁舎ではキッチンが完備されており,自由に料理ができます。タイミングが良ければ牧場関係者の方から鹿肉を頂けます!

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庁舎を利用する方は,事務の方や研究牧場の技官士さんだけでなく大学の実習授業や他研究室の調査で来庁される方が多く,異なる研究分野の方が交流し酒を酌み交わす絶好の機会でもあります。静内研究牧場を利用することで生まれる出会いは野生動物や牛・馬・羊等の家畜だけじゃありません!!

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静内研究牧場における調査圃場の風景

静内研究牧場の調査地における土地利用履歴は,2009年末まで採草地として利用され,2009年末から2013年5月までコーン畑地として,2013年5月以降は再び採草地として利用されています。本研究チームでは2004年から現在(2015年冬季)に至るまで同じ調査圃場の同じ場所で調査を行っております。その圃場では堆肥区(堆肥+化成肥料),化成肥料区(化成肥料のみ),無窒素区を設けており,処理区の違いや土地利用変化による土壌由来の温室効果ガス(二酸化炭素,亜酸化窒素,メタン)への変化を長期的に観測し,調査しています。調査圃場の土壌は樽前・有珠山の火山灰から成る多湿黒ボク土です。

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薄い緑色のエリアは無施肥区,濃い緑色のエリアは化成肥料区になります。施肥量の違いが牧草の成長に著しく影響しており,可視的に判別することができる面白い場面です。

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静内研究牧場の採草地では通常,年に3回収穫が行われます。上の写真はコドラード法を用いた植生・収量調査を行っています。

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冬季には外気温が−10°Cまで下がる日もしばしば。サンプリングはそんなの関係ありません!極寒・強風の中サンプリングを行います。静内研究チームに所属すると,どんな女性でもストロングウーマンになることができます。

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新冠牧場における調査圃場の風景

新冠牧場の調査圃場では2007年5月に研究・調査が開始され,2012年11月15日まで採草地として,2012年11月15日以降はコーン畑地として利用され,現在(2015年冬季)も継続的に研究・調査を行っています。静内研究牧場の調査圃場と同様に処理区を設け,処理区の違いや土地利用変化による土壌由来の温室効果ガス(二酸化炭素,亜酸化窒素,メタン)への変化を長期的に観測し,調査しています。調査圃場の土壌は樽前・有珠山の火山灰から成る黒ボク土であり,造成から100年以上経過しています。

播種後,1-2週間でデントコーン(飼料用)が一斉に芽吹いてきます。この頃は草高が低くて可愛い頃でした…

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恐ろしいスピードで生長していき2か月後には3 メートルを超えます。実ができ始めると熊の行動も活発化し,デントコーンの実を食べるために山から下りてきます。遭遇すると命の危険があるため緊迫しながらの調査になります。調査の途中で熊の声を聴いたことも… よい子はコーン畑地に入らないでください!!

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デントコーンの収穫最中です。飼料となるのは実だけでなく,茎や葉もチップ化されて家畜の飼料となります。

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静内研究牧場や新冠牧場における調査について

土壌には多くの有機物が蓄積しています。有機物分解や施肥に伴って土壌無機態養分が増加し,地下浸透による養分流出や温室効果ガスである二酸化炭素・亜酸化窒素として大気中へ放出されます。これらを定量的に,そして精度よく測定することは,地球温暖化を抑制するために役立つだけでなく,農地土壌を持続的に利用するために非常に重要になってきます。

本研究チームでは静内研究牧場や新冠牧場共に,土壌由来の温室効果ガス排出量を定量的に評価すること,温室効果ガス排出量を含めた物質循環の評価,堆肥・化成肥料を散布することによる施肥養分の地下への流出量やそのメカニズムの解明を軸として調査を行っています。養分の地下浸透はライシメーターで,温室効果ガスを観測するためにクローズドチャンバー法,オートチャンバー法,渦相関法を用いて,年間を通じて測定しています。

下の写真の白い円筒状のものがクローズドチャンバーです。チャンバー内の各温室効果ガス濃度の変化量から土壌由来の温室効果ガス排出量を算出します。また圃場におけるバラつきを測定するため4反復でガス採取を行います。

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クローズドチャンバー法は基本的に一日1回のサンプリングですが,連続データが測定できるオートチャンバー(二酸化炭素のみ観測)を用いることによって温室効果ガスの日変動等の詳細なデータを得ることができます。

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下の写真に写っている2本のポールの上部についている機器が渦相関です。渦相関法とは超音波風速温度計と開光路型赤外線ガス分析計を用いて,大気中の乱流による二酸化炭素の輸送量を直接測定する方法です。

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静内研究牧場ではライシメーターを土壌中へ埋設し,土壌の表層から下層へと流出する養分を採取しています。

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静内研究牧場・新冠牧場で行っている研究テーマ

  • 管理採草地およびコーン畑における炭素収支の理解
  • 管理採草地およびコーン畑からの温室効果ガス排出量と温室効果ポテンシャルの把握
  • 農耕地土壌から発生するN2OおよびCO2フラックスの制限要因の探索
  • 草地更新前後の炭素収支の比較
  • 施肥が炭素窒素循環に与える影響
  • 採草地からコーン畑地へと転換が土壌由来温室効果ガス排出に与える影響
  • 堆肥施与が採草地における窒素循環に与える影響
  • 渦相関法とオートチャンバー法を用いた炭素収支の定量化