水田土壌中における鉄還元の微生物学的機構とそのメタン生成阻害

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07680550
• Research Institution: Yamagata University
• Principal Investigator: 上木 厚子 山形大学, 農学部, 助教授 (60143088)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安藤 豊 山形大学, 農学部, 教授 (90005661) ; 上木 勝司 山形大学, 農学部, 教授 (10111337)
• Keywords: 温室効果ガス / メタン / 水田土壌 / 鉄還元 / 嫌気性細菌 / マンガン還元 / 水稲 / 電子供与体

Research Abstract

温室効果ガスの一つであるメタンは、湛水水田土壌を含む様々な還元的な環境下において、絶対嫌気性細菌であるメタン生成細菌によって、酢酸またはH_2+CO_2を主たる基質として生成される。近年、各種水圏の底泥等からH_2や酢酸を電子供与体として鉄やマンガンを還元する嫌気性細菌が分離されてきている。湛水後の水田土壌中における還元過程において、鉄還元はメタン生成より優位にあるが、メタン生成の基質である酢酸やH_2の鉄還元の電子供与体としての消費は、メタン生成の抑制という点でも重要である。本研究では湛水水田土壌中の鉄還元の微生物学的機構とメタン生成との関係を明らかにするための検討を行い、以下の結果を得た。
1.水田土壌中における鉄還元細菌の分布やその密度を知るために、鉄還元細菌の計数方法の検討を行い、好気的および嫌気的方法による最確値法とコロニー計数の方法をほぼ確立した。最確値法で計数した水田土壌中の鉄還元細菌数と2価鉄量の間には高い正の相関があり、それぞれ明確な季節変化を示した。それぞれ5月の湛水後から7月までは顕著に増加し、中干し後で水管理が間断灌漑となった7月下旬から9月までは減少し、刈り取り後はあまり変化しなかった。水稲根上にも鉄還元が検出され、その密度は顕著な季節変化を示した。
2.水田土壌のメタン生成活性も2価鉄量とほぼ同様の季節変化を示し、水田土壌中の2価鉄量はメタン生成活性の指標となるものと思われた。鉄還元細菌数とメタン生成活性の間にも相関があった。
3.土壌および水稲根を試料として酢酸、乳酸、フマ-ル酸さらにH_2を電子供与体とする嫌気性鉄還元細菌の集積培養を行い、酢酸以外の電子供与体については、鉄還元と電子供与体の減少が対応する集積培養を得た。これより鉄還元能を示す嫌気性細菌を分離した。

Research Products

• [Publications] 上木厚子: "有機物管理の違いが水田における水稲の生育と土壌環境およびメタン放出量に与える影響" 環境科学会誌. 8. 293-303 (1995)
• [Publications] 上木厚子: "水田からのメタン放出と水稲の生育および土壌環境の関係の季節変化" 山形大学紀要. 12. 347-356 (1996)
• [Publications] 加来伸夫: "水田土壌中におけるメタン生成微生物生態系の解析-各種細菌の分布の季節変化と有機物施用の影響" 環境科学会誌. (印刷中). (1996)