2017 Fiscal Year Annual Research Report
| Project/Area Number |
15H04567
|
|---|
| Research Institution | Gifu University |
|---|
Principal Investigator |
平松 研 岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (90271014)
|
|---|
| 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)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 脱窒 / 水田 / 酸化還元電位 / 肥料抑制 / 排水路 / 生物燃料電池 |
|---|
| 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を対象にし，それぞれのポイントで1～10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，real time PCRの分析にそれぞれ用いた．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．ポイント毎の比較では，同一水路であっても脱窒量，菌量大きな違いがあることが分かったが，両者には明確な相関が見られず，他の要因が支配的であることが示唆された．
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ポットを設置し，検討を加えた．本実験では，土中の様々な場所での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，これまで同様に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，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ことを確認した．さらに酸化還元電位が場所ごとに異なる分布をしていることを確認した．これらのポットからサンプルを取得し，DNAを抽出し，単離した脱窒菌DNAを大腸菌に導入し増殖させた後，その菌量の検量線を作成したうえで，脱窒菌量を推定した．水路とは異なり，脱窒量と菌量には一定の関係が見られたが，時間的変動などとの関連など，その関係は依然明瞭ではなく，さらなる実験と検討が必要となった．
|
| 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結果がかなり出てきており，それらの成果は2編の論文として掲載され，現在，1編の論文が閲読中となっている．一方で，水田ポットおよび農業排水路の両者について，DNAに関する分析が一定の成果は出たもののの，予想していた結果とはなっておらず，その要因などを検討中である．
|
| Strategy for Future Research Activity |
基本的には当初計画に沿って遂行するものとするが，排水路に関しては人的要素から十分な調査が困難であるため，本年度は畑地を研究対象に加えて検討を進める．
対象とする畑地および周辺水田域において土壌水の水質，発生気体中の窒素濃度および亜酸化窒素濃度，土壌の物理化学特性を測定する．また，塩ビ製ポット内で畑地，水田を再現し，脱窒速度の時間変化を含めて窒素の動態を計測する．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，特に畑地においては肥料の種類や量による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や地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．また，実験用の水田によりより現実的な電極の設置方法についても検討する．
土壌からはDNA を抽出し，PCR 増幅，DGGE による電気泳動を行い，再度，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 定量を行い，脱窒量との相関を検討する．
|
