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土壌中における窒素炭素動態の理解は，農業の持続的展開や気候変動への適応といった課題解決のために重要である．しかし，窒素動態と土壌微生物活動を関連付けた研究は極めて遅れている．本研究の目的は，嫌気・好気状態の異なる土壌試料を用いて一次元カラム実験を行い，[1]嫌気・好気混在系において，水分移動過程（蒸発と浸潤）が硝化と脱窒の連動に与える影響を調べること．次に，[2]その結果を硝化と脱窒の速度定数の水分移動依存性を考慮した数値モデルで再現すること．さらに，[3]硝化と脱窒の速度定数に影響する複数の因子（土壌水分量・Eh等）をATP量に統合することの3点である．以上の結果から，土壌中の窒素動態について考える上で，水分移動－土壌環境の不均一性－溶質移動－土壌微生物活動を関連付けることを目指している．
2021年度は室内実験において，岩手大学の休耕畑の表層から採取した黒ボク土を用いた蒸発速度の異なる硝化の一次元カラム蒸発実験を行った．これは、2020年度までのカラム蒸発実験とは異なり，実験開始時のEh低下を防いだ条件下におけるものである．蒸発により試料の体積含水率が0.4から0.25まで減少する過程において，室温25℃でのNH4+-H量・NO3--N量・ATP量・Eh分布の変化を観測した．蒸発速度は0.06，0.09(cm/day)の2条件で，実験期間はそれぞれ15，9日とした．実験により得られた硝化によるNH4+-H量の減少とNO3--N量の増加を，硝化の反応速度定数を体積含水率の関数として与えて再現した．前培養を終えてからカラムに充填することで，実験開始時のEhが約500mVとなった．Ehは蒸発開始後に一旦低下し，その後上昇した．Ehが440mVよりも大きい場合に反応速度定数をATP量から推定できる可能性が示された．
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