2020 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of specific poise function of Andisol for arsenic reduction in paddy rice; Application of 57Fe tracer
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20K06335
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
牧野 知之 東北大学, 農学研究科, 教授 (60354106)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅野 均志 東北大学, 農学研究科, 准教授 (30250731)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 黒ボク土 / 鉄（水）酸化物 / ヒ素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水稲のヒ素(As)吸収に関与する土壌化学的要因として、As吸着担体である三価の鉄(水)酸化物、湛水下での主要化学種As（Ⅲ）の土壌吸着、Asと吸収拮抗関係にあるケイ酸（Si）が挙げられる。ここでは、鉄（水）酸化物の少ない沖積土に鉄（水）酸化物の多い黒ボク土の混合による玄米中As濃度の低減効果および機構解明を行った。
灰色低地土にアロフェン質黒ボク土または非アロフェン質黒ボク土を0-20%混合した土壌を調製し、湛水下で水稲ポット栽培した。栽培中に土壌溶液を採取し、溶存AsおよびSi濃度、玄米中総As濃度を分析した。また固液比1:3により120日以上培養させた土壌（還元土壌）に数段階濃度のAs(Ⅲ)溶液を添加後、平衡状態のAs濃度を測定した。さらに還元土壌を酢酸塩緩衝液で抽出し、固相の二価鉄を測定した。別途酸性シュウ酸塩可溶鉄(Feo：非晶質鉄(水)酸化物)を測定した。
非混合区に対して、アロフェン質黒ボク土の5-20%混合区では玄米中総As濃度が有意に低減した。土壌の黒ボク土割合が増加するにつれて、出穂10日前の土壌溶液As濃度は低減傾向が、土壌溶液Si/As比は増加傾向が見られた。さらに培養試験により、沖積土に対してアロフェン質黒ボク土はAs吸着能が大きく、非晶質鉄(水)酸化物が多く残存していた。以上より、アロフェン質黒ボク土は還元条件において、①As(Ⅲ)吸着能が大きく、②三価の非晶質鉄が十分残存し、③多量のケイ酸が土壌溶液に溶出し、Asに対する相対量が増加したことが、アロフェン質黒ボク土混合による玄米As濃度低減に寄与したと考えられる。一方、非アロフェン質黒ボク土混合では、土壌溶液As、玄米As低減はほぼ認められず、土壌As吸着能もアロフェン質黒ボク土に比べて弱く、両土壌においてAsの吸着に関与する活性のAl, Feを構成する主要成分の相違が影響した可能性を示唆した。
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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
初年度の研究計画である、湛水還元に伴う黒ボク土および非黒ボク土の鉄・ヒ素溶出過程の比較解析および黒ボク土の特異的ポイズ機能を利用した水稲のヒ素低減効果の解明およびに関する知見を得た。57Feトレーサー法の準備に関しては概ね順調に進行している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は57Feトレーサー法による土壌鉄、資材鉄の黒ボク土・非黒ボク土における溶解性の比較解析に関する研究を重点的に進める。
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