重窒素トレーサー法を用いた土壌微生物による亜酸化窒素発生機作の解明

利用重氮示踪法阐明土壤微生物产生一氧化二氮的机制

基本信息

批准号：
04F04579
负责人：
八木一行
金额：
$ 1.28万
依托单位：
National Institute for Agro-Environmental Sciences
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2004
资助国家：
日本
起止时间：
2004 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究においては、土壌からの微生物反応による亜酸化窒素(N_2O)発生メカニズムを明らかにすることを目的とする。そのため、まず、予備試験により、土壌培養実験による測定系と同位体比質量分析計を用いた分析系を確立した。これらの方法を用いて、黒ボク土畑においてハクサイを栽培した際の土壌を施肥直前および施肥後に採取し、重窒素(^<15>N)で標識されたアンモニウム態窒素(NH_4-N)と硝酸態窒素(NO_3-N)を個別に土壌に添加して培養実験を行い、N_2Oや他の生成物の^<15>N存在比を測定した。また、窒素肥料の施用と田畑輪換がN_2O発生に及ぼす影響を同様の培養実験により調べた。その結果、0dayおよび4dayの土壌ではN_2O生成ピークが培養12-14日後に見られたのに対し、36dayおよび72dayの土壌では培養2-5日後に見られた。36dayおよび72dayの土壌におけるNH_4-N起源のN_2O生成量は、0dayおよび4dayの土壌に比べて著しく多かった。このことは、窒素施肥は硝化菌の硝化活性とN_2O生成活性を速やかには高めず、ある程度の時間が必要であることを示している。一方、NOの生成はNH_4-N起源のN_2O生成量と負の相関が見られた。このことから、施肥にともなう硝化活性の影響に対し、亜硝酸酸化過程が律速段階になっていることが示唆された。転換畑についての試験では、尿素による基肥は土壌の硝化活性や施用窒素に対するN_2O発生量の比に影響を及ぼさないことが示された。また、アンモニア酸化に関与する主要な微生物はNitrosospira cluster 1であり、施肥前後、および施肥量の違いによる変化は見られなかった。このことから、灰色低地土転換畑における窒素施肥は土壌のアンモニア酸化微生物組成やN_2O発生メカニズムに及ぼす影響は小さいと考えられた。上記の圃場試験および培養実験を行うとともに、中国やわが国における施肥土壌からのN_2O発生に関するデータを収集し、気候・土壌条件や栽培管理に伴うN_2O発生量の違いについて比較を行った。

这项研究旨在阐明由于土壤的微生物反应而导致的一氧化二氮（N_2O）的机制。因此，首先，通过初步测试建立了使用土壤培养实验和同位素比质谱仪的测量系统。使用这些方法，在受精之前和之后立即收集中国白菜的土壤，氮（NH_4-N）和硝酸氮（NO_3-N）用重型氮气（^<15> N）分别添加到土壤中，并测量了培养的经验和其他含量。此外，通过类似的培养实验研究了氮肥施用和Terranean转化对N_2O生成的影响。结果，在培养后12-14天，在0和4天的土壤中看到N_2O的生产峰，而在培养后2-5天，在36天和72天的土壤中看到了N_2O的峰值。在36天和72天的土壤中，N_2O生产NH_4-N来源显着高于0天和4天的土壤。这表明氮肥不会迅速增加硝化细菌的硝化活性和N_2O的生产活性，并且需要一定时间的时间。另一方面，没有任何一代与NH_4-N产生的N_2O量负相关。这表明亚硝酸盐氧化过程是响应与受精相关的硝化活性的响应速率限制阶段。对转换场的测试表明，尿素的基础肥料不会影响土壤的硝化活性或N_2O产生与施用氮的比率。此外，参与氨氧化的主要微生物是硝基螺旋藻簇1，在受精之前和之后未观察到任何变化或由于受精量的差异。这表明，灰色低地土壤转换场中的氮肥对氨氧化微生物组成的组成和土壤中N_2O产生的机制几乎没有影响。除了进行上述现场测试和培养实验外，还收集了有关中国和日本受精土壤中N_2O产生的数据，并进行了比较，并进行了比较，并且由于培养管理而导致的N_2O生成量的差异进行了比较。