Elucidation soil organic carbon stabilization by analyzing the formation process of bound-type soil organic matter pool

分析束缚型土壤有机质库形成过程阐明土壤有机碳稳定性

• 批准号: 22H02228
• 负责人: 渡邉 彰
• 金额: $ 10.65万
• 依托单位: Nagoya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02228/
• 关键词: 土壌学; 物質循環; 炭素蓄積; 腐植物質; 土壌圏現象; 土壌化学; 土壌有機物

本研究は複数のモデル実験による多角度的な解析によりSOC安定化の実体を明らかにすることを目的とし、本年度は、SOMを多く含む土壌における微生物由来有機物からの結合型SOMの形成、有機物の化学構造と有機－無機複合体形成との関係、水溶性有機物の吸着による団粒形成とその安定性について調べた。土壌微生物の13C標識は、元々結合型SOMを多く含む土壌においても、微生物由来SOCの80%以上が結合型として蓄積することを示し、アルキルCあるいは同時に標識されたカルボキシCの結合への寄与を示唆した。実際、標識が確認された化合物の多くは、直鎖・分岐・不飽和脂肪酸類であった。一方、土壌中における存在と構造特性の異同に着目して選抜した低分子有機酸、含N化合物、多糖類、リグニン、H層水抽出有機物（WEOM）、フミン酸等の粘土鉱物との有機－無機複合体形成実験では、フミン酸、レシチン等構造中に疎水性部位と親水性部位を両方持つ有機物がモンモリロナイト、アロフェンいずれにも多く吸着すること、アルコール性水酸基よりもカルボキシ基の方が吸着に対する寄与が大きいこと、カルボキシ基を有していても分子量が小さいと吸着量が低くなることなどが示唆された。また、多くの有機物の吸着量がpH4＞pH6であり、IRスペクトルの変化やpKaから水素結合の関与が示唆された。ただし、IRの変化に基づく吸着機構の解析には感度、精度を改善する必要がある。水溶性有機物の化学構造と団粒形成/安定性との関係は、6種の土壌有機資材から調製したWEOMを用いて調べた。それらの土壌への添加は、30日間の透水培養の後、>2 mmの団粒を増大させ、一部は団粒安定指標値（GMD、MWD）を増大させた。13C NMR、IR、HPSEC分析の結果、これらの機能は、O-アルキルCおよび高分子（>10 kDa）成分を多く含む試料で強いことが明らかにされた。

This study は plural の モ デ ル be 験 に よ る multi-angle な parsing に よ り SOC stabilization の be body を Ming ら か に す る こ と を purpose と し, this year's は, SOM を く more contain む soil 壌 に お け る microbial origin organic か ら の combination type SOM の formation, organic と の chemical structure of organic and inorganic complex formation と の masato, water soluble organic matter の The adsorption of による aggregates forms とそ <s:1> stability に て て て tone べた. Soil microbial の 壌 13 C logo は, yuan 々 combination type SOM を く more contain む soil 壌 に お い て も, microbial origin SOC の 80% が combination type と し て accumulation す る こ と を し, ア ル キ ル C あ る い は に logo at the same time さ れ た カ ル ボ キ シ C の combining へ の send を in stopping し た. In fact, the identification が confirms the された compounds <s:1> polyく, direct, discriminated and unsaturated fatty acids であった. Side, in the soil 壌 に お け る と tectonic features の similarities and differences with mesh し に て optional sorting し た low molecular organic acids, N compounds, polysaccharide, リ グ ニ ン, H layer water from organic matter (WEOM), フ ミ ン acid and other things の clay 鉱 と の organic-inorganic complex formation be 験 で は, フ ミ ン acid, レ シ チ ン structure such as に 疎 water-based parts と hydrophilic parts を struck Party hold つ organic が モ ン モ リ ロ ナ イ ト, ア ロ フ ェ ン い ず れ に も more く sorption す る こ と, ア ル コ ー ル sexual water acid radical よ り も カ ル ボ キ シ base の party が sorption に す seaborne る send with が き い こ と, カ ル ボ キ シ を has an し て い て も が small molecular weight さ い と sorption amount low が く な る こ と な ど が in stopping さ れ た. ま た, multiple く の organic の sorption amount が pH4 > pH6 で あ り, IR ス ペ ク ト ル の variations change や pKa か ら water element combination の masato and が in stopping さ れ た. The improvement of the sensitivity and accuracy of the ただ ただ and IR に base づく adsorption mechanism <s:1> analysis に and <s:1> is necessary がある. Water soluble organic matter の chemical structure と 団 granule formation/stability と の masato は, six 壌 の soil organic materials か ら modulation し た WEOM を with い て adjustable べ た. After the addition of それら and 30 days of permeable water culture <e:1> to それら and <s:1> soil, the を size of <s:1> aggregates >2 mm increased させ, and the を size stability index (GMD, MWD) of a part of <s:1> aggregates increased させた. 13 C NMR, IR, HPSEC analysis の results, こ れ ら の function は, O - ア ル キ ル C お よ び (> 10 kDa) polymer composition を く more contain む sample で strong い こ と が Ming ら か に さ れ た.

项目成果

13C標識による菌体由来結合型土壌有機物生成過程の追跡

使用 13C 标记跟踪源自真菌的结合土壤有机物的生产过程

• 发表时间: 2022
• 作者: 山本真子・渡邉 彰

Linking chemical structure of dissolved organic matter with soil aggregate formation and stability: A model experiment

将溶解有机物的化学结构与土壤团聚体形成和稳定性联系起来：模型实验

• 发表时间: 2022
• 作者: 山本真子・渡邉 彰;Kiattisak Sonsri・Akira Watanabe
• 通讯作者: Kiattisak Sonsri・Akira Watanabe