2020 Fiscal Year Research-status Report
森林の堆積腐植層での適切な土壌微生物管理による放射性セシウムの隔離法の提案
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19K06287
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| Research Institution | Iwate University |
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Principal Investigator |
立石 貴浩 岩手大学, 農学部, 准教授 (00359499)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
颯田 尚哉 岩手大学, 農学部, 教授 (20196207)
築城 幹典 岩手大学, 農学部, 教授 (10292179)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 微生物バイオマス / セシウム / 森林 / 堆積腐植層 / 菌類 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
森林の堆積腐植層に生息する土壌微生物のなかで、優占している菌類バイオマスがセシウムの保持に寄与していると考え、撹乱が菌類バイオマスの量的変化に及ぼす影響について分析した。まず、菌類バイオマスの量的評価に対して、エルゴステロールを指標とした測定法の適用を検討した。堆積腐植層試料に含まれる菌類由来のエルゴステロールの抽出条件や定量に用いる高速液体クロマトグラフィの諸条件を決定することで、堆積腐植層中の菌類由来のエルゴステロールの定量が可能となった。また、代表的な菌類の栄養菌糸を用いた分析により、エルゴステロール含有量から菌類バイオマス炭素含量への換算が可能となった。さらに、コナラ、アカマツ、スギの堆積腐植層試料を用いた室内モデル試験を行い、撹乱処理(乾燥、攪拌)による試料中の菌類バイオマスの量的影響を分析した。その結果、菌類バイオマスは撹乱処理により変動を示す場合もあれば、大きな変化を示さない場合もあった。さらに、コナラ堆積腐植層試料を用いた同様の培養試験により、土壌呼吸速度に基づいた微生物バイオマスの代謝回転と微生物バイオマスに保持されたセシウム量を評価したところ、時間の経過にともない微生物バイオマスに保持されたセシウムは減少しており、微生物バイオマスの代謝回転により、微生物バイオマスに保持されていたセシウムは徐々に遊離していった可能性が示唆された。
一方、堆積腐植層中のセシウムの吸収を目的としたマイコエクストラクションに関する実験では、前年度に引き続き、候補となる菌類のスクリーニングを行なった。分析の過程で、同種の同じ系統の栄養菌糸において、再現性が認められない場合があったため、同種の異なる系統を用いて再現性の確認を行なっている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
既往の福島県での森林の調査結果では、放射性Csは堆積腐植層より鉱質土層で蓄積される傾向にあることがわかった。岩手県内の森林では放射性物質の沈着から１０年経過しており、福島県の森林と同様に、堆積腐植層の放射性Cs濃度が低下している可能性がある。そのため、本研究の野外での適用に当たって、放射性セシウムが検出できるような調査地の選定が必要となった。しかし、2020年前半の緊急事態宣言に伴い、所属機関においても新型コロナウィルス感染症予防対策（レベル２）が行われており、研究教育活動が制限された。そのため、野外調査などが実施できず、予定の計画が実施できなかった。今後、岩手県外を含めて調査地の選定作業を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究では、(1)微生物バイオマスの代謝回転を利用した堆積腐植層へのセシウムの保持、および(2)セシウムを選択的に吸収する菌類を利用したマイコエクストラクション、の検討結果にもとづき、森林に蓄積した放射性セシウムを堆積腐植層に隔離する具体的手法を提案することを当初より目指していた。
福島県の放射性セシウムが沈着した森林での既往の調査報告によると、堆積腐植層に蓄積していた放射性セシウムは時間の経過とともに、下層の鉱質土壌層へと移動し、森林の放射性セシウムは、鉱質土壌層に多く存在したということであった。この結果は、鉱質土壌層の粘土鉱物に放射性セシウムが固定化されたことを示している。この鉱質土壌層が放射性セシウムを強く保持するという特徴は、森林の鉱質土壌層が放射性セシウムを隔離する場として機能していることを示唆しており、堆積腐植層での隔離に比べるとより現実的と思われる。
ただし、放射性セシウムの鉱質土壌層での粘土鉱物への吸着と固定は、粘土鉱物の種類によって異なっており、強く吸着固定されない放射性セシウムは、交換性陽イオンの形態で可動性の状態にあると考えられる。また、堆積腐植層には依然として放射性セシウムは存在しており、その放射性セシウムは、鉱質土壌層のように不動化された状態ではなく、可動性と考えられる。堆積腐植層中での可動性の放射性セシウムの動態や、生物、特に微生物による取り込みや放出といった作用を解明することは、森林での長期的な放射性セシウムの隔離に向けた方策を考える上での重要な知見を提示できる可能性がある。
そこで、本研究は、上記の基本的方針は変えることなく、沈着後１０年経過した森林で微量ながらも依然として堆積腐植層中に存在する可動性の放射性セシウムの動態を、菌類バイオマスの吸収、保持、放出の観点から、研究を推進することにした。
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| Causes of Carryover |
当該年度において、野外調査が実施できず、調査補助のための人件費や旅費の執行が不要となった。さらに、コロナ感染症の拡大伴い、学会大会などがWeb開催となり、旅費の執行が不要となった。これらの理由により、当初の予定額より余剰ができた。この余剰分は、次年度で調査の実施と採取試料の分析に必要な試薬・器具等の購入のために、充当する予定である。
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