2021 Fiscal Year Annual Research Report
土壌の表面特性と微生物を活用した土壌・水・大気保全技術の確立
| Project/Area Number |
18H03963
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
石黒 宗秀 北海道大学, 農学研究院, 教授 (00294439)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柏木 淳一 北海道大学, 農学研究院, 講師 (40241369)
波多野 隆介 北海道大学, 農学研究院, 農学研究院研究員 (40156344)
内田 義崇 北海道大学, 農学研究院, 准教授 (70705251)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 土壌 / 微生物 / 中耕除草 / 水田 / 温室効果ガス / 界面活性剤 / 腐植物質 / 自然栽培 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，肥料成分や放射性物質・界面活性剤・温室効果ガスなどの汚染物質の土壌中における動態を，土壌の表面特性と微生物活動に着目して明らかにし，その知見を用いて，土壌・水・大気保全技術を確立することである．本年度は，昨年度に引き続き次の研究を行った．
無肥料無農薬水田における窒素の動態に及ぼす中耕除草の影響を明らかにするために，無肥料無農薬水田において，中耕除草０回区，２回区，５回区を設定すると共に，化学肥料と農薬を使用する慣行区を設定し，比較検討した．４年目の本年度は，３年目と同様に中耕除草回数が増加するに従い，稲の生育と収量が増加した．これは，土壌環境が経年的に良好になりつつある兆しと思われ，今後の調査が必要である．
界面活性剤の吸着実験を行う際，土壌中の腐植物質が土壌水中に溶解し，それが吸光度測定による界面活性剤濃度の結果に影響する．本年度は，pHが測定値に影響することを示し，pH条件を揃えることで正確な測定ができることを明らかにした．
水田から排出されるCH4気泡の測定を行い，気泡状態でCH4の移動が大きいと考えられた．今後，そのメカニズムの解明が重要である．
北海道の３か所の無肥料無農薬の自然栽培と慣行栽培の水田で3シーズンにわたって土壌サンプルを収集し、アンプリコンシーケンスを使用して真菌および原核生物の群集構造を分析した．腐生菌と原核生物のN代謝遺伝子は、慣行栽培よりも自然栽培圃場で高かったが、それらの総量は管理タイプ間で異ならなかった．また、真菌の多様性、および真菌と原核生物のネットワークの両方の複雑さは、慣行栽培よりも自然栽培圃場で高かった．この結果は、自然栽培農法が微生物の養分利用戦略を多様化し、ネットワークを複雑化することを示唆した．これは、自然栽培農法が土壌微生物の機能と自然の物質循環を効率的に利用する農法であることを示していると考えられる．
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
理由
自然栽培稲作における明瞭な中耕除草の稲生育への良好な効果が経年的に認められるようになった．
アニオン性界面活性剤であるドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの多腐植質土壌中における吸着と脱着の実験で，溶存腐植物質の測定に及ぼすpHの影響を除去することができた．
中耕除草水田において，メタンガスの気泡状態での移動の寄与が大きいことを明らかにできた．
自然栽培水田において，腐生菌と原核生物のN代謝遺伝子は、慣行栽培水田よりも大きくN代謝が活発であり，効率的な物質循環系を形成していることが示唆された．
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでと同様，無肥料無農薬水田における窒素等養分の動態に及ぼす中耕除草の影響を明らかにするために，無肥料無農薬水田において，中耕除草０回区， ２回区，５回区を設定すると共に，化学肥料と農薬を使用する慣行区を設定し，比較検討する．慣行区と無肥料無農薬区で土壌条件・日照条件が異なり，比較検討が困難なため，無肥料無農薬区の小区画に慣行区を新たに設置し，比較する．メタンガス等温室効果ガスを調査するとともに，気泡移動の土壌中における移動現象を詳細に検討する．土壌微生物の群衆構造をさらに詳細に検討し，無肥料無農薬稲作における土壌微生物活動の詳細を明らかにする．
界面活性剤ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムの多腐植質土壌中への吸脱着実験をバッチ法で行い，新しく開発した測定法を用いて，吸脱着量と時間の関係を測定し，吸脱着反応時間の特性を明らかにする．
|
