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地球表層最大の炭素プールの反応性:土壌と海底堆積物の共通メカニズムの検証

研究課題

研究課題/領域番号 15H02810
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 環境動態解析
研究機関国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構 (2016-2018)
国立研究開発法人 農業環境技術研究所 (2015)

研究代表者

和穎 朗太  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境変動研究センター, 上級研究員 (80456748)

研究分担者 諸野 祐樹  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, グループリーダー代理 (30421845)
平舘 俊太郎  九州大学, 農学研究院, 教授 (60354099)
浦本 豪一郎  高知大学, 海洋コア総合研究センター, 特任助教 (70612901)
長尾 眞希 (浅野眞希)  筑波大学, 生命環境系, 助教 (80453538)
研究協力者 メイヤー ローレンス  メーン州立大学, 海洋学部, 教授
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
15,730千円 (直接経費: 12,100千円、間接経費: 3,630千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2016年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2015年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
キーワード炭素 / 地球温暖化 / 土壌有機物 / 堆積物 / 有機物・鉱物相互作用 / 炭素隔離 / 土壌 / 鉱物・有機物相互作用 / 同位体分別 / 放射性炭素 / 土壌炭素 / 有機物・鉱物の相互作用 / 団粒化 / 放射光分析 / 炭素循環 / 海洋堆積物 / 土壌鉱物 / 生物地球化学 / 地球炭素循環 / 団粒構造
研究成果の概要

世界の5つの気候区、土壌タイプに属する自然および農地土壌(計22点)を対象に、活性金属(Fe, Al)が有機炭素の貯留および安定化を規定すること、そのメカニズムには低次構造(submicron size)中での炭素・活性金属の空間的相関が、また高次構造(μm-mm size)における共局在が係わることが分かった。また国際共同研究から、粘土含量より活性金属が炭素貯留を規定することの普遍性を初めて明らかにした。米国の河川および大陸棚堆積物を対象に土壌と共通の物理分画手法の有効性を確認し、土壌に見られる高次構造の発達は弱いものの、低次構造中において活性Feが炭素貯留に寄与することを示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

●土壌炭素貯留の増加は、地球温暖化に対する大きな緩和効果を持つと同時に、農業の持続性や生態系保全に繋がる。また、沿岸生態系におけるブルーカーボンを評価する上でも、鉱物による炭素安定化の評価が重要となる。
●本研究は、土壌と堆積物中で起こる有機物・鉱物相互作用の統一的理解を目指した恐らく初めての試みであり、今後に繋がりうる成果が得られた。特に、世界の中性~酸性土壌に共通した活性金属の効果は、安定化メカニズムを既存モデルに導入するための基礎となる重要な知見だろう。鉱物粒子と有機物の集合体は階層構造を持つが、その低次構造における土壌と堆積物の相互作用様式の相違に関して、更なる研究が重要となる。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 8件、 招待講演 5件)

  • [国際共同研究] US Geologiacal Survey/USDA Forest Service/Univeristy of Hawaii Manoa(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Max Plank Institute for Biogeochemistry(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] US Geological Survey/US Forest Service/University of Hawaii(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Max Plank Institute for Biogeochemistry(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] US Geologial Survey/US Forest Service/University of Hawaii(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Max Plank Institute for Biogeochemistry(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] An improved method to identify osmium-stained organic matter within soil aggregate structure by electron microscopy and synchrotron X-ray micro-computed tomography2019

    • 著者名/発表者名
      Miwa Arai, Go-Ichiro Uramoto, Maki Asano, Katsuyuki Uematsu, KentaroUesugi, Akihisa Takeuchi, Yuki Morono, Rota Wagai
    • 雑誌名

      Soil and Tillage Research

      巻: 191 ページ: 275-281

    • DOI

      10.1016/j.still.2019.04.010

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improving understanding of soil organic matter dynamics by triangulating theories, measurements, and models2018

    • 著者名/発表者名
      Joseph C. Blankinship, Asmeret Asefaw Berhe, Susan E. Crow, Jennifer L. Druhan, Katherine A. Heckman, Marco Keiluweit, Corey R. Lawrence, Erika Marin-Spiotta, Alain F. Plante, Craig Rasmussen, Christina Schidel, Joshua P. Schimel, Carlos A. Sierra, Aaron Thompson, Rota Wagai, William R. Wieder
    • 雑誌名

      Biogeochemistry

      巻: 140 号: 1 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1007/s10533-018-0478-2

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Beyond clay: towards an improved set of variables for predicting soil organic matter content2018

    • 著者名/発表者名
      1.Rasmuusen C, Heckman K, Wieder W, Keiluweit M, Lawrence C, Berhe AA, Blankinship S, Crow S, Druhan J, Pries CH, Marin-Spiotta E, Plante A, Schadel C, Schimel J, Sierra C, Thompson A, Wagai R
    • 雑誌名

      Biogeochemistry

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 297-306

    • DOI

      10.1007/s10533-018-0424-3

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] In search of a binding agent: nano-scale evidence of preferential carbon associations with poorly-crystalline mineral phases in physically-stable-clay-sized aggregates2018

    • 著者名/発表者名
      1.Asano, M., Wagai, R., Yamaguchi, N., Takeichi, Y., Maeda, M., Suga, H., Takahashi, Y.
    • 雑誌名

      Soil Systems

      巻: 印刷中

    • NAID

      120007133044

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 土壌物理分画から得られる炭素・窒素同位体比の変動を支配する法則性の探求:微生物変性、鉱物表面反応、団粒化2018

    • 著者名/発表者名
      和穎 朗太、梶浦 雅子、井上 弦、浅野 眞希、早川 智恵
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2018年度神奈川大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 団粒の三次元構造内部の 間隙および有機物の空間分布の特徴: 放射光源を利用したX線CT法とOs染色法の応用2018

    • 著者名/発表者名
      荒井見和、浦本豪一郎、浅野眞希、諸野祐樹、上杉健太郎、 竹内晃久、岩崎亘典、和穎朗太
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2018年度神奈川大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 堆肥連用草地における活性鉄およびアルミニウムと土壌有機物との相互作用2018

    • 著者名/発表者名
      松浦庄司・中山悠平・和穎朗太
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2018年度神奈川大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Rejuvenation of highly weathered soils by adding volcanic ash2018

    • 著者名/発表者名
      中山悠平, 松浦庄司, 荒井見和, Julien Guigue, 和穎朗太
    • 学会等名
      日本土壌肥料学会2018年度神奈川大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Beyond “Onion Model” to explain 13C, 14C, 15N in density fractions2018

    • 著者名/発表者名
      Wagai, Rota
    • 学会等名
      International Workshop on soil carbon storage, stability, and susceptability to disturbance. Powell Center, USGS, Fort Collins, CO, USA
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stabilization of Carbon and Nitrogen in agricultural soils revealed by long-term field experiments in Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Wagai, Rota
    • 学会等名
      NARO-FFTC-MARCO Symposium 2018: Climate Smart Agriculture for the Small-Scale Farmers in the Asian and Pacific Region
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Miwa Arai, Go-ichiro Uramoto, Maki Asano, Yuki Morono, Kentaro Uesugi, Akihisa Takeuchi, Nobusuke Iwasaki, Rota Wagai2018

    • 著者名/発表者名
      Quantifying aggregate structure of contrasting carbon levels in Andisol by synchrotron-based X-ray microtomography
    • 学会等名
      European Geoscience Union General Assembly 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Isotopic enrichment of C-13 and N-15 with older radiocarbon age for the organo-mineral aggregates from low- to higher-density soil particles: evidence of mineral protection?2018

    • 著者名/発表者名
      Rota Wagai, Masako Kajiura, Maki Asano, Yudzuru Inoue
    • 学会等名
      European Geosciences Union General Assembly 2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mineral-Organic Matter Interaction: a key biogeochemical process to understand major carbon reservoir on earth surface2017

    • 著者名/発表者名
      Rota Wagai
    • 学会等名
      The 4th International Conference on Geobiology. Wuhan, China
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 異なる土壌タイプの微小団粒中の有機無機集合体の不均一性2017

    • 著者名/発表者名
      浅野眞希、武市 泰男、菅 大暉、小野 寛太、高橋 嘉夫、和穎 朗太
    • 学会等名
      日本地球惑星連合大会(JpGU)
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 鉱物組成が異なる土壌の微小団粒中の炭素官能基空間分布2017

    • 著者名/発表者名
      浅野眞希、和穎 朗太、山口紀子、武市 泰男、菅 大暉、小野 寛太、高橋 嘉夫
    • 学会等名
      日本ペドロジー学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Nature of organo-mineral particles at a lower level of aggregate hierarchy among contrasting soil types2016

    • 著者名/発表者名
      浅野眞希, 和穎朗太, 山口紀子, 武市泰男, 平舘俊太郎, 菅大暉, 小野寛太, 高橋嘉夫
    • 学会等名
      地球惑星連合大会(JpGU-2016)
    • 発表場所
      千葉県幕張市幕張メッセ
    • 年月日
      2016-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Nature of organo-mineral particles at a lower level of aggregate hierarchy among contrasting soil types2016

    • 著者名/発表者名
      浅野眞希, 和穎朗太, 山口紀子, 武市泰男, 平舘俊太郎, 菅大暉, 小野寛太, 高橋嘉夫
    • 学会等名
      地球惑星連合大会(JpGU)
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Organo-mineral associations at different levels of soil aggregate hierarchy: What do we get from physical fractionation?2016

    • 著者名/発表者名
      和穎朗太,浅野眞希,梶浦雅子,平舘俊太郎
    • 学会等名
      地球惑星連合大会(JpGU)
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] The Soil Carbon Paradigm Shift: Triangulating Theories, Measurements, and Models2016

    • 著者名/発表者名
      Joseph C Blankinship, Susan E Crow, Joshua Schimel, Carlos A Sierra, Christina Schaedel, Alain F Plante, Aaron Thompson, Asmeret Asefaw Berhe, Jennifer L Druhan, Katherine A Heckman, Marco Keiluweit, Corey R Lawrence, Erika Marin-Spiotta, Craig Rasmussen, Rota Wagai, William R Wieder
    • 学会等名
      American Geophysical Union 2016 Fall Meeting
    • 発表場所
      サンフランシスコ(アメリカ合衆国)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Beyond clay - using selective extractions to improve predictions of soil carbon content2016

    • 著者名/発表者名
      Craig Rasmussen, Asmeret Asefaw Berhe, Joseph C Blankinship, Susan E Crow, Jennifer L Druhan, Katherine A Heckman, Marco Keiluweit, Corey R Lawrence, Erika Marin-Spiotta, Alain F Plante, Christina Schaedel, Joshua Schimel, Carlos A Sierra, Aaron Thompson, Rota Wagai, William R Wieder
    • 学会等名
      American Geophysical Union 2016 Fall Meeting
    • 発表場所
      サンフランシスコ(アメリカ合衆国)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Representation of diffusion controlled carbon stabilization in reactive transport models2016

    • 著者名/発表者名
      Aaron Thompson, Jennifer L Druhan, Marco Keiluweit, Rota Wagai, Alain F Plante, Corey R Lawrence, Asmeret Asefaw Berhe, Carlos A Sierra, Craig Rasmussen, Erika Marin-Spiotta, Joseph C Blankinship, Joshua Schimel, Katherine A Heckman, Susan E Crow, William R Wieder
    • 学会等名
      American Geophysical Union 2016 Fall Meeting
    • 発表場所
      サンフランシスコ(アメリカ合衆国)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Studies on soil organic matter dynamics and organic-mineral aggregation towards land sustainability2016

    • 著者名/発表者名
      Rota Wagai
    • 学会等名
      Max-Schonleutner Award Seminar, Technische Universitat Munchen
    • 発表場所
      フライジング (ドイツ)
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Organo-mineral associations at different hierarchical levels of soil aggregates: what do we get after physical fractionation?2015

    • 著者名/発表者名
      Rota Wagai
    • 学会等名
      ISMOM 2015. Symposium on Interactions of Soil Minerals with Organic Components and Microorganisms
    • 発表場所
      McGill University, Montreal, Canada
    • 年月日
      2015-07-04
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2022-08-25  

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