Controlling mechanism of accumulation and decomposition of soil organic carbon
| Project/Area Number |
20H04322
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
渡邉 哲弘 京都大学, 農学研究科, 准教授 (60456902)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柴田 誠 京都大学, 地球環境学堂, 助教 (40799607)
沢田 こずえ 名古屋大学, 生命農学研究科, 特任助教 (60795285)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
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| Keywords | 土壌粘土鉱物 / 活性Al・Fe / 同位体トレーサー法 / 熱分解分析 / 微生物群集構造解析 / 土壌有機物 / 土壌微生物 / 炭素蓄積 / 粘土鉱物 / 表面科学 / 微生物群集 |
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| Outline of Research at the Start |
土壌は陸域最大の炭素プールであり、土壌への有機炭素の蓄積およびその分解に伴う二酸化炭素の放出は、大気中の二酸化炭素濃度に大きく影響する。そのため土壌中の有機炭素動態の正確な予測が求められている。本研究では、表面科学に基づく土壌有機炭素-粘土鉱物界面の解析によって有機炭素の蓄積メカニズムを解明し、また最先端の微生物群集組成および活性の解析によって有機炭素の分解メカニズムを明らかにする。さらにそれらが、実測された二酸化炭素放出量や植物残渣由来の炭素蓄積量を説明できるかを検証し、土壌有機炭素の分解・蓄積に強く影響するメカニズムを特定する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、土壌有機炭素-粘土鉱物界面の解析によって有機炭素の蓄積メカニズムを解明し、また微生物群集組成および活性の解析によって有機炭素の分解メカニズムを明らかにする。さらにそれらが、実測された土壌有機炭素の分解・蓄積を説明できるかを検証し、土壌有機炭素動態の予測に重要なメカニズムを特定する。本年度は、インドネシアおよびタンザニア火山帯の土壌を対象として、細菌と糸状菌の群集構造を解析し、各環境下で有機物分解に寄与する微生物を特定した。細菌は炭素および窒素が多い土壌で糸状菌よりも優勢であり、一方糸状菌は多様な有機基質に適応するため存在量、群集構造とも変動が小さかった。細菌、糸状菌の両方において群集構造は、地理的な位置よりも気候に強く反応した。気候、特に水分条件が、土壌pH、活性Al/Fe含量、土壌有機物の質を通して、細菌と糸状菌の分布に影響していることが示された。また、乾燥熱帯を対象として、土壌有機物の蓄積形態について調べた。従来の認識とは異なり、pHが中性付近の土壌においても活性Al/Feが有機物の安定性を制御していることが示された。中性付近の土壌pHおいては、微生物活性が高く、また有機物を安定化する活性Al/Fe含量が低いことから、土壌有機物は強く分解をうけていた。さらに、安定同位体炭素でラベリングした植物残渣を土壌に投入し、その蓄積を調べた。その結果、粘土画分が鉱物結合体の有機物として添加有機物中の炭素に寄与する一方、粘土画分とシルト画分が活性Al/Feによって団粒構造を作ることによって添加有機物中の炭素を団粒内に蓄積していることが示された。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(43 results)
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[Journal Article] Quantitative relationship between organic carbon and geochemical properties in tropical surface and subsurface soils2021
Author(s)
Ashida, K., Watanabe, T.*, Urayama, S., Hartono, A., Kilasara, M., Mvondo Ze, A. D., Nakao, A., Sugihara, S., Funakawa, S.
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Journal Title
Biogeochemisry
Volume: 155
Issue: 1
Pages: 77-95
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Using Land-use, Landform, and Soil Order Classifications to Determine Soil Properties in Northeast Thailand2021
Author(s)
Prueksapong, A., Shinjo, H., Watanabe, T., Funakawa, S.
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Journal Title
Tropical Agriculture and Development
Volume: 65
Issue: 2
Pages: 110-121
DOI
NAID
ISSN
1882-8450, 1882-8469
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[Presentation] Disentangling the pedogenic factors controlling active Al and Fe concentrations in soils of the Cameroon volcanic line2022
Author(s)
Watanabe, T., Ueda, S., Nakao, A., Mvondo Ze, A., Dahlgren, R., Funakawa, S.
Organizer
22nd World Congress of Soil Science
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Author(s)
Lyu, H., Watanabe, T., Zhong, R., Kilasara, M., Hartono, A., Funakawa, S.
Organizer
European Geosciences Union General Assembly
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[Presentation] Effects of geochemistry on decomposition and stabilization of plant residue in soils of Indo-Gangetic Plain2021
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Organizer
日本ペドロジー学会
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