土壌の乾燥再湿潤による有機物分解メカニズムの解明と定量的解析

• Project/Area Number: 17J40120
• 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: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 沢田 こずえ 東京農工大学, 大学院生物システム応用科学府, 特別研究員(RPD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 土壌微生物 / 土壌有機物 / 乾土効果 / 土壌炭素循環 / 乾燥再湿潤 / 土壌 / 微生物バイオマス / CO2放出 / アンプリコンシークエンス

Outline of Annual Research Achievements

将来の気候変動によって、土壌が乾燥再湿潤される回数が増加すると予測されている。土壌が乾燥再湿潤されると、微生物基質炭素(C)の増加を引き金として、微生物活性の増加とそれによる土壌からのCO2や養分放出量の増加というカスケード反応が起こる。そこで本研究では、乾燥履歴や微生物群集組成が異なる土壌を用いて、乾燥再湿潤による有機物分解メカニズムの解明を行うことを目的とする。
今年度は、これまでの研究(Sawada et al. 2010)を応用し、Michaelis-Menten式を改良したモデル式を構築し、乾燥再湿潤処理後のCO2放出速度のシミュレートを試みた。その結果、農耕地土壌やカザフスタン森林土壌などでは、一般によく用いられる一次反応式よりも、Michaelis-Menten式を用いたモデル式の方が、フィッティング精度が向上した。つまり、乾燥再湿潤後のCO2放出速度は、微生物バイオマス量が制限要因になる場合があるため、パラメータにバイオマスの指標を加えることで精度が向上することが分かった。その一方、日本森林土壌などでは、乾燥再湿潤後のCO2放出速度は、指数関数的に増加後減少したため、一次反応式でもMichaelis-Menten式でもフィッティングできなかった。つまり、微生物バイオマスのみでなく、微生物の増減もモデルに組み込む必要があることが分かった。以上の成果は、乾燥再湿潤による有機物分解を定量的に解析するうえで重要な成果である。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Immediate and subsequent effects of drying and rewetting on microbial biomass in a paddy soil (2019)
  • Author(s): Kozue Sawada, Shinya Funakawa, Takashi Kosaki
  • Journal Title: Soil Science and Plant Nutrition Volume: 65 Issue: 1 Pages: 28-35
  • DOI: 10.1080/00380768.2018.1534217
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effect of repeated drying-rewetting cycles on microbial biomass carbon in soils with different climatic histories (2017)
  • Author(s): Sawada Kozue, Funakawa Shinya, Kosaki Takashi
  • Journal Title: Applied Soil Ecology Volume: 120 Pages: 1-7
  • DOI: 10.1016/j.apsoil.2017.07.023
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Substrate-induced respiration responses to nitrogen and/or phosphorus additions in soils from different climatic and land use conditions (2017)
  • Author(s): Sawada Kozue、Inagaki Yoshiyuki、Toyota Koki、Kosaki Takashi、Funakawa Shinya
  • Journal Title: European Journal of Soil Biology Volume: 83 Pages: 27-33
  • DOI: 10.1016/j.ejsobi.2017.10.002
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 四万十川流域における天然林のスギ人工林化が土壌微生物群集組成に及ぼす影響 (2018)
  • Author(s): 沢田こずえ・稲垣善之・中島麻衣・杉原創・豊田剛己・舟川晋也
  • Organizer: 土壌肥料学会神奈川大会
• [Presentation] 高知県ヒノキ・スギ林土壌における炭素・窒素添加による有機物動態の解明 (2017)
  • Author(s): 沢田こずえ・稲垣善之・豊田剛己
  • Organizer: 土壌肥料学会東北大会
• [Book] 土壌生化学 (2019)
  • Author(s): 八島未和，犬伏和之，坂本一憲，沢田こずえ，谷昌幸，小川直人，井藤和人，境雅夫，西澤智康，遠藤銀朗，齋藤勝晴，國頭恭，唐澤敏彦，妹尾啓史，程為国
  • Total Pages: 192
  • Publisher: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254435733