2017 Fiscal Year Annual Research Report

土壌微生物によるプライミング効果促進機構の解明と低施肥栽培への応用

Research Project

Project/Area Number	15J09217
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	早川智恵東京大学, 農学生命科学研究科, 特別研究員(PD)
Project Period (FY)	2015-04-24 – 2019-03-31
Keywords	プライミング効果 / 火山灰土壌 / 同位体トレーサー法 / 基質濃度依存性 / 土壌微生物 / 窒素マイニング
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題では、易分解性有機物の添加による難分解性土壌有機物の分解促進効果（『プライミング効果』）を応用した低施肥栽培の技術化を目指し、北海道の堆肥連用圃場の土壌を用いて、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の検証、および、プライミング効果を引き起こす微生物の群集構造およびメカニズムの解明を行う。平成29年度は、易分解性有機物の土壌への施用によるプライミング効果の検証を行い、プライミング効果を発現させる基質濃度条件（易分解性有機物量）とその持続時間を特定し、プライミング効果に影響を及ぼす土壌の理化学条件を抽出した。また、プライミング効果による難分解性有機物からの養分（窒素）放出量を定量した。土壌から抽出した16S, 18S rDNA遺伝子の定量PCRを行い、プライミング効果を促進する微生物の群集構造を推定した。 13C標識グルコースを用いた培養試験により、プライミング効果が発現する易分解性有機物濃度の閾値は、微生物バイオマス炭素量の3.5%以上であることが示された。プライミング効果は易分解性有機物濃度に依存して増大し、その持続時間は約1ヶ月であった。プライミング効果の程度は林地土壌より採草地土壌で大きく、土壌pHと無機態窒素量によって規定されることが示唆された。また、培養中期に窒素”採掘”量（無機態窒素量と微生物バイオマス窒素量の合計）が増加したことから、プライミング効果によって難分解性土壌有機物から窒素放出が促進されたことが示唆された。真菌量、細菌量は共にプライミング効果の速度と有意な相関を示したことから、火山灰土壌では、従来報告されていた真菌と共に、細菌もプライミング効果を促進する微生物群であることが示唆された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 研究中断により、プライミング効果を促進する微生物の群集構造とメカニズムを解明するための長期培養実験および膨大なデータ解析が中断となってしまったため。
Strategy for Future Research Activity	プライミング効果を促進する微生物の群集構造とメカニズムの解明を進めるため、長期培養試験を再度行い、土壌DNAの抽出およびデータ解析を行う予定である。また、引き続き、プライミング効果の定量および難分解性土壌有機物からの養分放出量の定量も行う。