土壌微生物によるプライミング効果促進機構の解明と低施肥栽培への応用

• Project/Area Number: 15J09217
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Environmental agriculture(including landscape science)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 早川 智恵 東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2015-04-24 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2017: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: プライミング効果 / 火山灰土壌 / 同位体トレーサー法 / 土壌微生物 / 窒素マイニング / 基質濃度依存性 / 窒素・リンマイニング / 堆肥連用圃場 / SIP法

Outline of Annual Research Achievements

毎年多量に排出される畜産廃棄物を堆肥として有効活用し、炭素貯留と資源リサイクルを両立することが期待されているが、堆肥の利用効率は低く化成肥料の併用が必要となっている。化成肥料低減化のためには、難分解化した堆肥の養分（窒素）を作物の需要に合わせて分解・放出させる技術が有効である。本研究課題では、易分解性有機物の添加による難分解性土壌有機物の分解促進効果（『プライミング効果』）を応用した低施肥栽培の技術化を目指し、北海道根釧地域の堆肥連用圃場の土壌を用いて、①易分解性有機物の土壌への施用によるプライミング効果の検証、②プライミング効果を促進する微生物の群集構造およびメカニズムの解明を行った。
採取した土壌に13C標識有機物を添加・培養し、易分解性有機物の土壌への施用によるプライミング効果の検証を行った。プライミング効果を発現させる基質濃度条件（易分解性有機物量）とその持続時間を特定し、プライミング効果に影響を及ぼす土壌の理化学条件(土壌pH、無機態窒素量）を抽出した。また、プライミング効果による難分解性有機物からの養分（窒素）放出量を定量し、採草地土壌ではプライミング効果によって土壌有機物からの『窒素採掘』が促進されることを確認した。易分解性有機物を添加・培養した土壌から抽出したDNAを用いて16S, 18S rDNA遺伝子の定量PCRを行い、黒ぼく土においてプライミング効果を担う微生物群集を推定した。黒ぼく土のプライミング効果では、従来報告されてきた真菌と共に、細菌もプライミング効果の重要な担い手であることが示唆された。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Effects of sorption on biodegradation of low-molecular-weight organic acids in highly-weathered tropical soils (2018)
  • Author(s): Hayakawa Chie, Fujii Kazumichi, Funakawa Shinya, Kosaki Takashi
  • Journal Title: Geoderma Volume: 324 Pages: 109-118
  • DOI: 10.1016/j.geoderma.2018.03.014
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 異なる土地管理の火山灰土壌におけるプライミング効果の発現条件の解明 (2018)
  • Author(s): 早川智恵*, 小林太一, 藤井一至, 稲垣善之, 妹尾啓史
  • Organizer: 日本土壌肥料学会神奈川大会
• [Presentation] 異なる土地管理の火山灰土壌におけるプライミング効果の発現条件の解明 (2018)
  • Author(s): 早川智恵, 小林太一, 藤井一至, 稲垣善之, 妹尾啓史
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
• [Presentation] 埋没腐植層におけるプライミング効果の発現条件の解明 (2017)
  • Author(s): 早川智恵, 藤井一至, 妹尾啓史
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
• [Presentation] 火山灰土壌におけるプライミング効果に対する土地管理と土壌微生物群集の影響：13-C標識グルコースを用いた基質濃度依存性の検討 (2017)
  • Author(s): 小林太一, 早川智恵, 藤井一至, 稲垣善之, 妹尾啓史
  • Organizer: 日本土壌肥料学会
• [Presentation] 埋没腐植層の有機物は安定か？ －土壌微生物の分解活性ポテンシャルから読み解く－ (2016)
  • Author(s): 早川智恵・藤井一至・妹尾啓史
  • Organizer: 第63回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 仙台国際センター
  • Year and Date: 2016-03-21
• [Presentation] Microbial communities in buried humic horizons can possess smaller size and mineralization activity than expected in volcanic soils of Hokkaido, Japan (2015)
  • Author(s): Hayakawa C, Fujii K, Senoo K
  • Organizer: 5th International Symposium on Soil Organic Matter
  • Place of Presentation: ゲッティンゲン大学
  • Year and Date: 2015-09-20
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 埋没腐植層の有機物分解活性に及ぼす土壌微生物相の影響 (2015)
  • Author(s): 早川智恵・藤井一至・妹尾啓史
  • Organizer: 日本土壌肥料学会（京都大会）
  • Place of Presentation: 京都大学
  • Year and Date: 2015-09-09
• [Presentation] Biodegradation activity of organic matter in the buried humic horizons in volcanic ash soils (2015)
  • Author(s): Hayakawa C, Fujii K, Senoo K
  • Organizer: 地球惑星連合2015年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-27
• [Book] Acidification of tropical soils under forest and continuous cropping in Thailand and Indonesia. Land-Use Change Impacts on Soil Processes: Tropical and Savannah Ecosystems (2015)
  • Author(s): Fujii K, Hayakawa C, Funakawa S, Kosaki T
  • Total Pages: 17
  • Publisher: CABI publisher