客觀日本

水田冬季蓄水可將磷流失量平均減量26%

2020年06月10日 農林牧漁

爲隊形變換生態友好型水田農業,目前日本全國正在推行「冬水田」耕作法。冬水田是指在冬季乾旱的水田中蓄積灌溉水的耕作法,據報告,這樣可以爲利用溼地的生物提供棲地和產卵場所,恢復多樣性。另一方面,此前幾乎沒有調查過冬水田引起的水田狀態變化對流域環境的水質等的影響。

對此,日本廣島大學、京都大學和綜合地球環境學研究所(簡稱「地球研」)等的研究人員組成研究團隊,類比了水田環境,調查了冬水田耕作法從水田中流出的營養成分,尤其是導致河流和湖泊等優養的主要因素「磷」的流失情況。調查發現,透過推行冬水田耕作法,可將水田中的磷流失量平均減量26%,這表明,冬水田不僅能保存生物多樣性,對與水質等環境保護有關的農業支援專案框架也有用。

研究團隊在實驗室環境下,實施了培養水田土壤的實驗。培養實驗使用滋賀縣甲賀市小佐治地區的土壤,以實施冬季蓄水和未實施冬季蓄水的兩塊相鄰水田爲一組(照片1),合計採集了5組的土壤。然後,在類比水田環境的實驗室裏(照片2),向採集的土壤中添加肥料進行培養,除了引起優養的主要因素磷的濃度外,還測量了旨在掌握土壤還原情況的氧化還原電位,以及影響磷濃度的表面水中的鐵、鋁和鈣的濃度。另外,假說土壤表面繁殖的藻類會吸收水田表面水中所含的磷,爲掌握在水田土壤表面繁殖的藻類的量,還測量了葉綠素濃度。

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照片1:冬季水田蓄水情形。右側爲冬季蓄水的水田,左側爲常規耕作的水田。在常規耕作的水田中,水稻收割後水田保持乾涸狀態。

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照片2:培養實驗的情況。將採集的土壤和灌溉水裝入塑膠盒中,在培養室培養30天。使室内的輝度和溫度再現了當地5月份的情況。

對各組的磷濃度進行比較後推算(圖3),冬季蓄水力將施肥的磷的流失量平均減量26%。另外還發現,表面水中所含的磷濃度在實施冬季蓄水的土壤和未實施的土壤中,有存在明顯差異的組和不存在差異的組。有差異組的土壤的特點是,實施還原,積存了還原物質。

冬季蓄水被認爲能減量到春天后隨水田表面水一起流失的磷的流失量。此外,被土壤吸收的磷會變成在土壤中再次被水稻利用的形態,這表明,冬季蓄水是一種有效的施肥法。

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圖3:表面水中的磷濃度變化。磷濃度從培養的第0天開始升高是因爲添加了肥料。在實施冬季蓄水的土壤中,施肥後濃度擧升緩慢,並迅速下降。

論文資訊
題目:Effects of winter flooding on phosphorus dynamics in rice fields
期刊:《Limnology》
DOI:10.1007/s10201-020-00621-3

日語發佈原文

文:JST客觀日本編輯部