2016 Fiscal Year Annual Research Report
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15H04567
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| Research Institution | Gifu University |
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Principal Investigator |
平松 研 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (90271014)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大西 健夫 岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (70391638)
吉山 浩平 滋賀県立大学, 環境科学部, 准教授 (90402750)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 脱窒 / 水田 / 農業排水路 / 酸化還元電位 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一宮市を流れる大江農業排水路を調査地に設定し，同排水路の下流，中流，上流部に存在する魚溜り（Ａ・Ｇ・Ｋ）を対象にし，それぞれのポイントで4～10月の期間に河川水と底質とコアサンプル，さらに沈降粒子を採取した．河川水は窒素化合物濃度の測定，底質は全窒素・有機物濃度の測定，コアサンプルは脱窒フラックス・窒素溶出フラックスの測定，沈降粒子は窒素・有機物沈降フラックスの測定にそれぞれ用いた．測定値は昨年度と大きな変化はなく，冬季の有機物増加に伴い脱窒が増加する傾向は明確に現れた．水田における脱窒制御については，稲のみ移植したブランクのポット，生物燃料電池の回路を設置したポット，外部電源を加えた回路を設置したポットの6ポットを準備し，6月の移植から9月末まで実験を継続した．本実験では，酸化還元電位を継続して計測するとともに，水稲ポット自体からの脱窒量をアセチレン阻害法により計測した．その結果，酸化還元電位と脱窒量，季節あるいは水温・地温と脱窒量には明確な関係が見られた．また，生物燃料電池の回路を設置したものについては，設置する負極に電子が送られるため，酸化還元電位が低下し，明確に脱窒が低下した．一方で，外部電源を与えることにより酸化還元電位を捜査する方法については，電極の周りの一部にだけしか電位変化の影響を与えることが出来ず，全体としては生物燃料電位によるポットよりも脱窒量は多い状況となり，脱窒の制御は困難であった．DNAによる脱窒菌の種同定および量測定についてはプライマーや設定条件の改善が依然として必要な状況にある．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
水田ポットによる実験のうち，物理的な部分についてはほぼ結果が見えてきており，現在，成果を取りまとめ中である．一方で，水田ポットおよび農業排水路の両者について，DNAに関する分析が遅れており，依然として，プライマーや設定条件の改良を試みている状況にある．
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| Strategy for Future Research Activity |
基本的には以下に示す当初計画を遂行するものとする．
対象とする排水路および周辺水田域において水質，発生気体中の窒素濃度および亜酸化窒素濃度，セディメントの物理化学特性を測定する．また，現地踏査により窒素負荷のデータを収集する．不攪乱サンプルはインキュベータ内で静置し，酸化還元電位，水質とともに脱窒速度を測定する．この他に，脱窒を律していると考えられる硝酸や有機物を添加し，その差異を検討する．さらに気相をアルゴン置換した後，アセチレン阻害法を用いるものと，用いないものの2通りの実験を行い，亜酸化窒素排出に寄与する割合を検討する．
セディメントからDNA を抽出し，PCR 増幅，DGGE による電気泳動を行い，脱窒菌群集構造を明らかにする．また，検出したバンドを単離した上で塩基配列を確認し，種の同定を行う．real time PCRを用いて脱窒菌のDNA 定量を行う．塩ビ製ポット内で水稲を栽培し，脱窒速度の時間変化を計測する．ポットの電位条件は，MFC の回路を接続したもの，しないもの，さらには外部から荷電させるものに分ける．また，土壌の窒素，有機物などの含有量の差異についても検討する．炭素源の条件は前述の土壌条件の他にメタノール添加の有無などを加える．酸化還元電位や水温などはセンサーで継続的に測定し，水質，土壌特性，脱窒菌特性，発生気体については1 日毎，さらには一部，集中的に1 時間毎の計測を行う．昨年度の実験により明らかとなった電極の設置方法についても検討する．
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