Studies on nitrogen fixation of iron reducing bacteria as a key process of sustainable nitrogen fertility in paddy soil : towards low nitrogen agriculture

铁还原菌固氮作为水稻土可持续氮肥力关键过程的研究：迈向低氮农业

基本信息

批准号：
20H00409
负责人：
妹尾啓史
金额：
$ 29.12万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

Ⅰ．水田土壌における鉄還元菌窒素固定の学術的基盤解明(1)水田土壌由来の鉄還元細菌が炭素源として稲わら由来のセルロース、キシラン、リグニンを利用して窒素固定を行うかどうかを調べた。その結果、数種のGeomonas株とAnaeromyxobacter sp.の1株がセルロースおよびキシランを利用し窒素固定を行うことが明らかになった。(2)公表されている海外の水田土壌メタトランスクリプトームデータを再解析したところ、鉄還元菌の窒素固定遺伝子転写産物が検出された。このことから、海外の水田土壌においても鉄還元菌が窒素固定を行っていることが強く示唆された。(3)水田土壌ミクロコズムに15N2を封入し固定された窒素量をIRMSによって検出する手法の検討を行った。(4)圃場において湛水初期および後期、間断灌漑期の土壌を採取し窒素固定活性を測定した。その結果、湛水初期および後期に窒素固定活性が高まることが明らかとなった。(5)湛水および落水期における稲わらの分解速度を調査するとともに、土壌に含まれる稲わら分解産物の検出法についての検討を行った。(6)土壌中の鉄化合物の湛水による形態変化を、XRDおよびメスバウアー分光法によって測定する手法の検討を行った。Ⅱ．鉄還元菌窒素固定の低窒素農業への応用(1)室内系ミクロコズム水田土壌に鉄鉱物を添加して水田土壌中の鉄還元菌窒素固定活性を強化できるかどうかを調べるため、純度が高く粒子径が均一なFerrihydrite, Hematite, Goethiteを調製し、ミクロコズム試験を開始した。(2)圃場に施用した鉄資材による鉄還元菌窒素固定活性の強化および窒素肥沃度の向上について、年間を通した調査を開始した。

I.在稻田土壤中固定氮氮的学术基础（1）我们研究了使用纤维素，Xylan和木质素衍生自稻草作为碳源的纤维素，Xylan和木蛋白的氮固定剂的降铁细菌。结果表明，几种地球菌菌株和一种Anaeromyxobacter sp。用于使用纤维素和Xylan进行氮固定。（2）发现已发表的海外稻田土壤元文章数据的重新分析可检测氮还原细菌的氮固定基因转录本。这强烈表明，还原铁细菌在海外的稻田也经历了氮固定。（3）我们研究了一种检测IRMS固定量的方法，其中15N2封装在稻田土壤缩影中。（4）在田间收集了早期和晚期洪水阶段和晚期洪水阶段的土壤，并测量了氮固定活性。结果，发现在洪水的早期和后期阶段，氮固定活性增加了。（5）我们调查了洪水和下降季节中稻草的分解速率，还研究了一种检测土壤中包含的稻草分解产物的方法。（6）我们研究了一种测量由于XRD和Mossbauer光谱洪水引起的铁化合物形态变化的方法。 ii。 Application of iron-reducing bacteria to low-nitrogen agriculture (1) Indoor microcosm To investigate whether iron minerals can be added to paddy field soils to enhance the iron-reducing bacteria to the nitrogen-reducing bacteria in paddy field soils, we prepared high purity and uniform particle size Ferrihydrite, Hematite, and Goethite, and started microcosm testing. （2）年度调查已经开始增强铁还原细菌的氮固定活性，并通过应用于该领域的铁材料来改善氮的生育能力。