Inorganic carbon fixation ability by nitrifying bacteria in carbon-depleted soil - elucidation of its control factors
| Project/Area Number |
21H02324
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 41050:Environmental agriculture-related
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
内田 義崇 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (70705251)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
龍見 史恵 北海道大学, 農学研究院, 特別研究員(PD) (30883417)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥15,860,000 (Direct Cost: ¥12,200,000、Indirect Cost: ¥3,660,000)
Fiscal Year 2023: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
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| Keywords | 炭素循環 / 土壌炭素 / 土壌微生物 / 硝化菌 / 微生物コミュニティ / 安定同位体 / 硝化 / 炭素欠乏 / 独立栄養細菌 / 無機態炭素固定 |
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| Outline of Research at the Start |
過剰な施肥や耕起によって有機態炭素が欠乏した土壌「有機態炭素欠乏土壌」が生成されることが世界的な問題となっている。そのため、この劣化した土壌を省力的に回復させる技術が緊急に必要とされている。その技術として、本研究では無機態炭素（二酸化炭素（CO2））を有機態炭素として固定する独立栄養微生物である硝化細菌・古細菌（硝化菌）に着目する。本研究では、有機態炭素欠乏土壌での硝化菌による無機態炭素固定能の増減を明らかにし、劣化土壌回復技術などへの応用を目指すための基盤を確立する。そのために、硝化菌の多様性と有機態炭素欠乏の関連性をメタ解析する、炭素欠乏の程度と硝化菌活性の関連性の評価、などの研究を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
自然林の農地化が進むことで、多様性が損失し、栄養素の循環など地球にとって重要な生態系サービスが損失するという可能性が示唆されている。一方で、栄養素の循環を駆動する上で重要な土壌微生物に関してはその多様性そのものの調査が進んでいないのが現状である。特に、森林の減少、農地化が顕著なサブサハラアフリカではデータが少ない。そのため、当該年度においては、森林から農地への転換、つまり化学肥料の散布や植生の変化が、土壌微生物多様性にどのような影響を及ぼすのかを、特に硝化機能を持つ微生物に着目しながら調べた。調査対象地としては、サブサハラアフリカのザンビア、ケニア、マラウイの土壌炭素量が低い土壌を用いた。まずわかったこととして、土壌の原核生物群集と真菌群集の不均一性は、農地では自然地よりも低く、農業管理によって微生物群集構造が均質化されていることが挙げられる。また、このような微生物群集の分類学的不均一性は、窒素循環に関係したサイクルに関連する機能や菌類の生活様式の不均一性と相関していた。結論として、自然生態系の農地化は、小規模な希少微生物群のローカルニッチを減少させる可能性があることがわかった。さらに、硝化菌の群集構造に関しては、Clusters 3a.2と3bと呼ばれるグループが農地化によって増加していることがわかってきた。これらがアンモニア肥料など硝化に関わる基質に素早く反応し、土壌の硝化機能を変化させている可能性があり、窒素の土壌からの流亡などとも関連している可能性が示された。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(5 results)
