硫黄高含有生態系における硫黄脱窒による窒素循環と硫黄循環のリンク

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23780340
• Research Institution: Akita Prefectural University
• Principal Investigator: 早川 敦 秋田県立大学, 生物資源科学部, 助教 (10450280)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2014-03-31
• Keywords: 硫黄脱窒 / パイライト / 窒素循環 / 脱窒 / 亜酸化窒素

Research Abstract

これまでの既往の多くの研究では、脱窒の電子供与体として有機物が注目されてきたが、還元型の硫黄も脱窒の電子供与体となりうる。したがって、含硫鉱物の豊富な秋田県では、還元型の硫黄を電子供与体とした脱窒（硫黄脱窒）が卓越しているかもしれない。しかし、生態系における堆積物や土壌中の還元型の硫黄（例えば、パイライト）の酸化に伴う硝酸イオンの消費および亜酸化窒素（N2O）の発生に関する報告例は限られる。本研究の目的は、生態系における硫黄脱窒の可能性と生態系内におけるそのプロセスの相対的な大きさを評価し、水質およびN2O発生へおよぼす影響を明らかにすることである。本年度は、秋田八幡平（2地点）と秋田県八郎湖流域（33地点）の渓流域の渓流水質とともに河床堆積物の脱窒活性を測定した。その結果、含硫鉱物を含む秋田八幡平の堆積物の脱窒活性は、八郎湖流域のそれの平均値の12倍と極めて高いことを発見した。還元型の硫黄を代表すると考えられる堆積物の易酸化性硫黄含量には、秋田八幡平と八郎湖流域の平均値の間に100倍以上の差があった。また、八郎湖流域内の渓流水の硝酸イオン濃度は、河床堆積物中の易酸化性硫黄含量と負の相間傾向にあり、易酸化性硫黄含量は渓流水の硫酸イオン濃度と正の相関にあったことから、堆積物の硫黄の酸化に伴う硝酸イオンの消費が示唆された。硫黄を電子供与体とする脱窒が、従属栄養性の脱窒とともに生態系の脱窒速度を制御している可能性を示唆するデータが得られてきた。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

八郎湖流域内33地点に加え含硫鉱物の分布する秋田八幡平という広域かつ多点数の堆積物の脱窒活性を評価できたとともに、堆積物の質（全硫黄、易酸化性硫黄含量）の測定も概ね予定通り実施できた。

Strategy for Future Research Activity

パイライトを含有していると考えられる大潟村耕作放棄地内の表層から下層（2 mほど）までの土壌を、エンジン付き採土器により採取し、深度別の脱窒活性を測定するとともに、土壌の理化学性を測定する。また、地下水管を埋設し地下水を採取・分析し、その水質を評価する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

調査・打合せ旅費、国内学会発表（日本地球惑星科学連合）および国際学会発表（AGU:アメリカ地球物理学連合）の旅費、英文校閲および学会誌投稿料、土壌・地下水採取器具費、分析消耗品費として使用することを予定している。