黒ボク土と土壌菌類を利用した家畜ふん尿処理のためのバイオリアクター開発

本研究では、家畜ふん尿に含まれる過剰なリンの一時的な不動化とその再利用の方法として、黒ボク土によるリンの特異吸着と、共生微生物であるアーバスキュラー菌根菌(以下AM菌)によるリン吸収機能を利用する。本年度は、AM菌-宿主植物共生系による黒ボク土中のリンの吸収メカニズムの解明を試みた。栽培試験では、培土として、北上山地荒廃地周辺部のシバ群落の土壌を使用し、宿主植物としてシバを使用した。同土壌には、土着性のAM菌プロパギュールが存在するが、栽培終了時には土着性AM菌が宿主根系に感染していた。培土中の可給態リンは痕跡であるにも関わらず、供試植物はリンを吸収しており、この量は培土中の全リンの約9%に相当した。このことは、植物がAM菌の感染により可給態以外のリン画分を吸収したことを示している。土壌へのリンの施用が異なる様々な地点(草地、森林、裸地、耕作地)より、黒ボク土とそこに定着する植物の根を採取し、土壌中の全リン、可給態リン、酸性ホスファターゼ(以下APase)活性および植物のAM菌感染率を調べた。その結果、AM菌感染率とAPase活性との間に有意な相関が認められた(P<0.01)。また、黒ボク土の可給態リン含量とAM菌感染率との関係では、可給態リンが2.5mgP/100g乾土以下ではAM菌感染率は2.8〜46%と地点により大きく異なったが、2.5mgP/100g乾土を越えると、20%前後に収束する傾向にあった。同様の傾向は、可給態リン含量とAPase活性との間でも認められ、可給態リンが2.5mgP/100g乾土を越えると、APase活性が減少する傾向が見られた。さらに、滅菌黒ボク土を培土として、シバにAM菌(G.margarita)を感染させたポット栽培実験では、非感染区に比べてAM菌感染区でAPase活性が増加した。以上の結果より、可給態リンが非常に少ない黒ボク土では、AM菌が感染した植物はAPaseを産生することで非可給性のリン(有機態リン)を分解してリン酸を生成し、これを吸収している可能性が示唆された。

本研究では、家畜ふん尿に含まれる過剰なリンの一時的な不動化とその再利用の方法として、黒ボク土によるリンの特異吸着と、共生微生物であるアーバスキュラー菌根菌(以下AM菌)によるリン吸収機能を利用する。本年度は、AM菌-宿主植物共生系による黒ボク土中のリンの吸収メカニズムの解明を試みた。栽培試験では、培土として、北上山地荒廃地周辺部のシバ群落の土壌を使用し、宿主植物としてシバを使用した。同土壌には、土着性のAM菌プロパギュールが存在するが、栽培終了時には土着性AM菌が宿主根系に感染していた。培土中の可給態リンは痕跡であるにも関わらず、供試植物はリンを吸収しており、この量は培土中の全リンの約9%に相当した。このことは、植物がAM菌の感染により可給態以外のリン画分を吸収したことを示している。土壌へのリンの施用が異なる様々な地点(草地、森林、裸地、耕作地)より、黒ボク土とそこに定着する植物の根を採取し、土壌中の全リン、可給態リン、酸性ホスファターゼ(以下APase)活性および植物のAM菌感染率を調べた。その結果、AM菌感染率とAPase活性との間に有意な相関が認められた(P<0.01)。また、黒ボク土の可給態リン含量とAM菌感染率との関係では、可給態リンが2.5mgP/100g乾土以下ではAM菌感染率は2.8〜46%と地点により大きく異なったが、2.5mgP/100g乾土を越えると、20%前後に収束する傾向にあった。同様の傾向は、可給態リン含量とAPase活性との間でも認められ、可給態リンが2.5mgP/100g乾土を越えると、APase活性が減少する傾向が見られた。さらに、滅菌黒ボク土を培土として、シバにAM菌(G.margarita)を感染させたポット栽培実験では、非感染区に比べてAM菌感染区でAPase活性が増加した。以上の結果より、可給態リンが非常に少ない黒ボク土では、AM菌が感染した植物はAPaseを産生することで非可給性のリン(有機態リン)を分解してリン酸を生成し、これを吸収している可能性が示唆された。