水田における有機栽培が土壌微生物群集に及ぼす影響の解明と評価

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23580089
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 浅川 晋 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50335014)
• キーワード: 微生物 / 土壌学 / 水田 / 有機栽培 / 環境調和型農林水産

研究概要

冬期湛水を含む有機栽培試験水田圃場を対象に、土壌中の微生物群集を分子生態学的手法により解析し、有機栽培・冬期湛水が土壌微生物の群集構造に及ぼす影響を明らかにし、水田の持続性や生産性、環境保全との調和や生物多様性の保全の面からその影響を評価する。
24年度までの解析により作土層土壌では有機栽培と冬期湛水が水田の土壌微生物群集に及ぼす影響は小さいことが明らかとなったため、土壌表層と水稲根圏に注目して解析を進めた。東北大学大学院農学研究科附属複合生態フィールド教育研究センターの有機栽培試験水田圃場より10月（落水後）に、表層（深さ0～5cm）と次表層（5～10cm）の土壌を採取し、細菌、糸状菌およびメタン生成古細菌群集のDGGE解析に供した。有機冬期湛水区の糸状菌およびメタン生成古細菌群集のDGGEパターンには表層と次表層の間で若干の違いが見られた。しかし、長期間の湛水により表層には細粒質の粘土画分が多く、次表層には粗粒質の砂画分が多くなっており、冬期湛水はこれらの土性の変化を介し、間接的に微生物群集の違いに影響したと考えられた。水稲根圏については、非根圏土壌の影響を排除し，根圏微生物群集へ水稲根が及ぼす影響をより明確化するため、有機物を分解する微生物生態系を養液中に構築する有機質肥料活用型養液栽培法を水稲栽培に適用し、水稲根圏微生物群集の解析が可能かどうか検討した。その結果、本養液栽培システムによる水稲の栽培が可能であり、水稲根に付着したバイオフィルムの細菌群集は、水田圃場で生育した水稲根圏土壌の細菌群集と比べ、DGGEパターンが単純化され解析容易な群集構成であることが示され、有用なモデル系と考えられた。
以上より、有機栽培と冬期湛水は水田の土壌微生物群集に大きな影響を及ぼさないことが明らかになり、水田の持続性や恒常性を土壌生物性の面から示唆している知見ではないかと考えられた。

研究成果

• [雑誌論文] 水田からのメタン発生とメタン生成古細菌 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浅川晋・渡邉健史
  • 雑誌名: 遺伝 巻: 67 ページ: 579-585
• [学会発表] Effects of winter-flooding, FACE (Free Air CO2 Enrichment) and paddy-upland rotation on methanogenic archaeal community structures in paddy field soil (2014)
  • 著者名/発表者名: Dongyan Liu, Chika Suekuni, Kazunori Akita, Toyoaki Ito, Masanori Saito, Takeshi Watanabe, Kanako Tago, Masahito Hayatsu, Takeshi Tokida, Hidemitsu Sakai, Hirofumi Nakamura, Yasuhiro Usui, Toshihiro Hasegawa, Hiroki Ishikawa, Mizuhiko Nishida, Kazunari Tsuchiya, Tomoki Takahashi, Makoto Kimura, Susumu Asakawa
  • 学会等名: 20th World Congress of Soil Science
  • 発表場所: 済州島（韓国）
  • 年月日: 20140608-20140613
• [学会発表] 有機質肥料活用型養液栽培法を用いた水稲根圏微生物群集解析の試み (2014)
  • 著者名/発表者名: 赤木美咲・米田恒明・服部亜紀・篠原 信・木村眞人・浅川 晋
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（川崎市）
  • 年月日: 20140330-20140330
• [学会発表] 土壌微生物のバイオマスに含まれる無機養分の定量と評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 山下昴平・西田瑞彦・秋田和則・伊藤豊彰・齋藤雅典・本庄弘樹・篠原信・木村眞人・浅川晋
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会中部支部第93回例会
  • 発表場所: 名城大学（名古屋市）
  • 年月日: 20140311-20140311
• [学会発表] Effects of winter flooding and paddy-upland rotation on microbial communities in paddy field soil (2013)
  • 著者名/発表者名: Susumu Asakawa, Chika Suekuni, Dongyan Liu, Hiroki Ishikawa, Mizuhiko Nishida, Kazunari Tsuchiya, Kazunori Akita, Toyoaki Ito, Masanori Saito, Takeshi Watanabe, Makoto Kimura
  • 学会等名: 11th Conference of the East and Southeast Asian Federation of Soil Science
  • 発表場所: Bogor (Indonesia)
  • 年月日: 20131021-20131022
• [学会発表] 有機質肥料活用型養液栽培を利用した水稲根圏微生物群集解析の試み (2013)
  • 著者名/発表者名: 赤木美咲・服部亜紀・篠原信・木村眞人・浅川晋
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2013年度名古屋大会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市）
  • 年月日: 20130913-20130913
• [学会発表] 土壌微生物バイオマスＫの定量と評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山下昂平・西田瑞彦・秋田和則・伊藤豊彰・齋藤雅典・本庄弘樹・木村眞人・浅川晋
  • 学会等名: 日本土壌肥料学会2013年度名古屋大会
  • 発表場所: 名古屋大学（名古屋市）
  • 年月日: 20130913-20130913
• [図書] 土壌微生物実験法第3版 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡邉健史・浅川 晋（分担執筆）
  • 総ページ数: 375 (262-268)
  • 出版者: 養賢堂
• [図書] 土壌微生物実験法第3版 (2013)
  • 著者名/発表者名: 浅川晋・渡邉健史（分担執筆）
  • 総ページ数: 375 (268-273)
  • 出版者: 養賢堂