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Priming effect can promote to decompose of soil organic matter and to release nutrition by microorganisms?

Research Project

Project/Area Number 19K15721
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 38010:Plant nutrition and soil science-related
Research InstitutionUtsunomiya University

Principal Investigator

Hayakawa Chie  宇都宮大学, 農学部, 助教 (10725526)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥390,000 (Direct Cost: ¥300,000、Indirect Cost: ¥90,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Keywordsプライミング効果 / 火山灰土壌 / 埋没腐植 / 窒素採掘 / 同位体トレーサー法 / 土壌微生物 / 黒ぼく土 / 13C-セルロース / 13C-グルコース / 土壌微生物叢 / 土壌有機物 / 微生物 / 安定同位体
Outline of Research at the Start

多量の畜産廃棄物を排出する我が国では、炭素貯留と資源リサイクルを両立させる堆肥化利用が必須である。申請者は易分解性有機物の添加によって増殖した微生物が、難分解性有機物の分解を促進し(プライミング効果)、養分(窒素・リン)を放出することを示してきた。プライミング効果を応用すれば、堆肥の利用効率を高める新たな環境保全型農業技術を開発することができる。本課題では、安定同位体プローブ法および遺伝子解析技術を用いて、①プライミング効果による難分解性有機物からの養分放出を実証し、②プライミング効果を駆動する微生物群集および最適環境条件を特定した上で、③栽培試験によって低施肥技術としての有効性を検証する。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to reveal the mechanisms of the priming effect of volcanic ash soils in Hokkaido, in order to regulate the priming effect in the agricultural fields. Using the 13C tracer incubation experiment, it was shown that the priming effects in the volcanic ash soils depended on the added labile organic matter concentrations. Addition of labile organic matter increased soil microbial biomass and induced ‘N mining’ through priming effect. Furthermore, it was indicated that microorganisms to induce priming effect can be different between the surface and buried humic soils by 16S rDNA amplicon sequence analysis data.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

これまでプライミング効果は温暖化緩和の観点からネガティブに捉えられてきたが、一方、プライミング効果は、土壌有機物の分解が促進されることによって、土壌から植物への養分供給量を増加させる可能性を秘めている。本研究課題の成果より、易分解性有機物の添加による土壌微生物の増殖とプライミング効果の発現を通じて、分解初期には『窒素採掘』によって土壌中の無機態窒素量が増加することが示された。今後さらに発現メカニズムの解明を進めることができれば、プライミング効果を炭素貯留と地力改善に寄与する駆動力として捉え直し、新たな肥培管理法として応用することが期待される。

Report

(6 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2024 2023 2021 2020 2019 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Remarks (8 results)

  • [Journal Article] Decoupling of cellulose decomposition and glucose mineralization in volcanic forest soils2023

    • Author(s)
      Kazumichi Fujii, Yoshiyuki Inagaki, Chie Hayakawa, Kenji Ono
    • Journal Title

      Soil Science and Plant Nutrition

      Volume: 69 Issue: 3 Pages: 199-208

    • DOI

      10.1080/00380768.2023.2175178

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fine root biomass stimulates microbial activity of glucose mineralization in buried humic horizon of volcanic ash soils2020

    • Author(s)
      Chie Hayakawa , Taichi Kobayashi , Kazumichi Fujii, Keishi Senoo
    • Journal Title

      Soil Science and Plant Nutrition

      Volume: 66:5 Issue: 5 Pages: 724-733

    • DOI

      10.1080/00380768.2020.1820757

    • NAID

      210000158702

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Plow accelerates to decompose the buried old humus in volcanic ash soil?2024

    • Author(s)
      Chie Hayakawa, Haruka Yamanaka, Haruyuki Uchida, Kazumichi Fujii, Hideaki Hirai, Takashi Kosaki
    • Organizer
      Centennial Celebration and Congress of the International Union of Soil Sciences
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Comparison of cellulose decomposition rates in the tropical clay-rich and sandy2023

    • Author(s)
      Chie Hayakawa, Kazumichi Fujii, Shinya Funakawa, Takashi Kosaki
    • Organizer
      Global Conference on Sandy Soils-Properties and Management
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 微生物の制御による土壌養分採掘と炭素貯留の両立2023

    • Author(s)
      早川智恵
    • Organizer
      日本学術会議 持続可能な発展のための国際基礎科学年 公開シンポジウム「食・土・肥料―SDGs達成のための基礎科学として」
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 耕起深度が黒ボク土の難分解性有機物の分解速度と土壌微生物叢に及ぼす影響2023

    • Author(s)
      早川智恵, 内田陽之, 山中春香, 北村里香, 藤井一至, 平井英明, 髙橋行継, 小﨑隆
    • Organizer
      日本土壌肥料学会2023年度愛媛大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Cellulose addition can promote biodegradation of the burial humus in volcanic ash soils through priming effect2021

    • Author(s)
      早川智恵、藤井一至、植羅優香梨、稲垣善之、妹尾啓史
    • Organizer
      日本生態学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 早川智恵、藤井一至、植羅優香梨、稲垣善之、妹尾啓史2020

    • Author(s)
      埋没腐植におけるプライミング効果の発現条件の解明
    • Organizer
      日本土壌肥料学会2020年度岡山大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Glucose concentration controls priming effects and soil carbon storage under pasture and forest in volcanic ash soils of Hokkaido, Japan2020

    • Author(s)
      Chie Hayakawa, Taichi Kobayashi, Kazumichi Fujii, Yoshiyuki Inagaki, Keishi Senoo
    • Organizer
      European Geosciences Union 2020
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 埋没腐植におけるプライミング効果の発現条件および養分放出採掘機構の検証2020

    • Author(s)
      早川智恵、 藤井一至、 稲垣善之、妹尾啓史
    • Organizer
      日本生態学会名古屋大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] プライミング効果による埋没腐植からの養分採掘機構の検証2019

    • Author(s)
      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2019年度静岡大会
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  • [Remarks] 宇都宮大学 研究シーズ集

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      https://www.sic.utsunomiya-u.ac.jp/researchseeds/agr_abr_chie

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      https://researchmap.jp/chayakawa

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  • [Remarks] 夢ナビ講義動画 土壌管理技術で二兎を得る! 食料生産と環境保全の両立

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      https://yumenavi.info/vue/lecture.html?gnkcd=g012567&SerKbn=c

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  • [Remarks] 宇都宮大学地域創生推進機構 研究シーズ集

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      https://www.sic.utsunomiya-u.ac.jp/researchseeds/agr_abr_chie

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  • [Remarks] Researchmap

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      https://researchmap.jp/chayakawa

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      http://agri.mine.utsunomiya-u.ac.jp/about/08-01-49.html

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      https://researchmap.jp/chayakawa

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  • [Remarks] 黒ぼく土における土壌有機物分解促進機構の解明

    • URL

      http://agri.mine.utsunomiya-u.ac.jp/about/08-01-49.html

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      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2025-01-30  

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