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植物による根圏土壌中の活性塩基生成が土壌炭素隔離に及ぼす影響の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K12299
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分63010:環境動態解析関連
研究機関酪農学園大学

研究代表者

保原 達  酪農学園大学, 農食環境学群, 教授 (70391159)

研究分担者 松本 真悟  島根大学, 学術研究院農生命科学系, 教授 (00346371)
森泉 美穂子  龍谷大学, 農学部, 教授 (10220039)
澤本 卓治  酪農学園大学, 農食環境学群, 教授 (60364246)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード土壌炭素 / 土壌有機物 / 根圏土壌 / ケイ酸吸収 / 炭素隔離 / 植物根 / 火山灰土壌 / CO2放出 / 土壌炭素隔離
研究開始時の研究の概要

本研究では、植物が根圏土壌鉱物中の活性塩基生成を通じて土壌有機物の蓄積や安定性にどのような影響を及ぼすかを解明することを目的とする。研究内容は、植物根圏土壌中の活性塩基生成促進が土壌有機物の保持に及ぼす影響と、根圏で生成された活性塩基によって保持される土壌有機物の安定性の解明を主眼とし、植物根圏における土壌有機物蓄積試験、そして蓄積した土壌有機物からのCO2放出試験を軸に進める。本研究で得られた知見は、天然機能を利用した炭素貯留・温暖化対策技術の推進や、環境調和型農業施策の展開に役立つものと期待される。

研究成果の概要

本研究は、植物による根圏土壌中の活性塩基生成が土壌炭素隔離に及ぼす影響を解明することを目的とした。まず、複数の栽培実験によりイネをはじめとする植物の根圏土壌を調べ、特にケイ酸吸収能の高いイネの根圏でアルミや鉄、そして吸着性の溶存有機炭素が多く、植物のケイ酸吸収によって根圏土壌中の塩基が活性化して有機物と結びつき、炭素蓄積をもたらしていることが示唆された。また難分解性土壌有機物の分解実験により、活性塩基と有機物の結びつきの脱着を促すような物質を添加することで分解が促進される可能性が示唆された。これらのことから、本研究により植物根圏における塩基の活性と土壌炭素隔離との関係が明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究成果は、植物が根圏土壌の塩基活性化や植物根が関係する新たなプロセスを通じて土壌の炭素蓄積隔離に影響するメカニズムを提示するとともに、そのプロセスによって蓄積する炭素が将来的に放出される過程でも同様の塩基と有機物の結びつきが深く関係していることを示唆している。これらの研究成果から、土壌中における活性塩基と有機物の関係は、植物を介して土壌への難分解性有機物および炭素の蓄積と放出の双方に関与すると考えられ、今後これが地球や地域の規模でどれほどの影響に及ぶかについてさらなる研究が必要と考えられた。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2024 2023 2021 2020

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 オープンアクセス 1件、 査読あり 3件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] 土壌のカリウム供給能の違いがイネおよびトマトの根の特性に与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      茂木京菜・宮城慧・亀岡笑・小八重善裕・中谷暢丈・金子命・森泉美穂子・春日純子・松本真悟・阿江教治・保原達
    • 雑誌名

      酪農学園大学紀要

      巻: 47 ページ: 99-107

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Effects of weathering and silicic acid uptake by rice plants on weathered products -Quantitative changes in potassium, silica, and aluminum in granitic Fluvisol-2021

    • 著者名/発表者名
      Mihoko Moriizumi, Noriharu Ae, Kaho Ozawa, Yuki Yoshida, Rei Hamano & Kaisei Numadate
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 67 号: 4 ページ: 439-445

    • DOI

      10.1080/00380768.2021.1944307

    • NAID

      210000159368

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mineral weathering and silicon uptake by rice plants promote carbon storage in paddy fields2021

    • 著者名/発表者名
      Kusa, K., Moriizumi, M., Hobara, S., Kaneko, M., Matsumoto, S., Kasuga, J., Ae, N.
    • 雑誌名

      Soil Science and Plant Nutrition

      巻: 68 号: 2 ページ: 162-170

    • DOI

      10.1080/00380768.2021.1878471

    • NAID

      210000158998

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Amino acids and amino sugars as molecular indicators of the origins and alterations of organic matter in buried tephra layers2020

    • 著者名/発表者名
      Hobara, S., Ogawa, H., Benner, R.
    • 雑誌名

      Geoderma

      巻: 373 ページ: 114449-114449

    • DOI

      10.1016/j.geoderma.2020.114449

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] イネ科植物の根細胞壁表面の官能基特性について2024

    • 著者名/発表者名
      小川弥玲、川村美紗妃、畑中朋子、阿江教治、保原達
    • 学会等名
      第65回日本植物生理学会年会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 土壌のカリウム供給能の違いがイネおよびトマト根表面のイオン吸着特性に与える影響2023

    • 著者名/発表者名
      茂木京菜・宮城 慧・亀岡 笑・小八重善裕・中谷暢丈・金子 命・森泉美穂子・春日純子・松本真悟・阿江教治・保原 達
    • 学会等名
      日本植物生理学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2025-01-30  

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