2019 Fiscal Year Research-status Report
嫌気・好気状態が混在する土中での微生物活動に着目した水分移動過程における窒素動態
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19K06286
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
武藤 由子 岩手大学, 農学部, 准教授 (30422512)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 晋生 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (10335151)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 窒素動態 / 水分移動 / 嫌気・好機状態 / 土壌微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
土壌中における窒素炭素動態の理解は，農業の持続的展開や気候変動への適応といった課題解決のために重要である．しかし，窒素動態と土壌微生物活動を関連付けた研究は極めて遅れている．本研究の目的は，嫌気・好気状態の異なる土壌試料を用いて一次元カラム実験を行い，[1]嫌気・好気混在系において，水分移動過程（蒸発と浸潤）が硝化と脱窒の連動に与える影響を調べること．次に，[2]その結果を硝化と脱窒の速度定数の水分移動依存性を考慮した数値モデルで再現すること．さらに，[3]硝化と脱窒の速度定数に影響する複数の因子（土壌水分量・Eh等）をATP量に統合することの3点である．以上の結果から，土壌中の窒素動態について考える上で，水分移動－土壌環境の不均一性－溶質移動－土壌微生物活動を関連付けることを目指している．
2019年度は，室内実験において，岩手大学の休耕畑から採取した黒ボク土を用いた硝化のバッチ試験と一次元カラム蒸発実験を行った．バッチ試験では，体積含水率0.4，室温25℃でのNH4+-H量・NO3--N量・ATP量・Ehの30日間の変化を観測し，硝化の反応速度定数を求めた．また，カラム蒸発実験では蒸発速度0.07(cm/day)，室温25℃でのNH4+-H量・NO3--N量・ATP量・Eh分布の20日間の変化を観測し，硝化の反応速度定数を体積含水率の関数として与えて実験結果を再現した．両実験の結果から，Ehが400mVよりも大きい場合には，硝化の反応速度定数はATP量が多いほど大きく，好気的な環境ではATP量から硝化の反応速度定数を推定できる可能性が示された．また，75mm程度の深くはない地中でも，水分移動と微生物活動の条件によっては硝化が抑制されることがわかった．現場観測については，岩手大学の休耕畑に試験区を設置し，土壌水分量・電気伝導率・地温・気象条件を観測した．
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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
研究実施の概要に記載の通り，計画した実験・現場観測を全て行い目的を達成することができた．ただし，数値解析については現在も改良を進めているところであるため「概ね順調に進展」との評価とした．
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| Strategy for Future Research Activity |
計画では，2020年度には一次元カラム浸潤実験を行うことが予定されていた．しかし，2019年度の一次元カラム蒸発実験の結果からEh分布の変化が蒸発速度に依存し，硝化の反応速度定数に影響することが予想されたため，先ずは，2019年度とは蒸発速度の異なる条件での蒸発実験を追加して行うこととする．その後，予定されていた硝化の一次元カラム浸潤実験を行う．現場観測については，引き続き行う．
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