畑土壌における一酸化二窒素ガス消去微生物の特定・分離と発生削減技術への応用

田间土壤中一氧化二氮清除微生物的鉴定、分离及其在减排技术中的应用

基本信息

批准号：
14F04390
负责人：
妹尾啓史
金额：
$ 1.47万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

脱窒反応の最終ステップの一酸化二窒素を窒素ガスに還元する反応を触媒する一酸化二窒素還元酵素（Nos）の活性を銅（Cu2+）が高めることが報告されている。つまり、脱窒細菌に銅を作用させると、脱窒反応に由来して発生するN2Oガスを低減化できる可能性がある。成型有機質肥料を土壌に施用すると、脱窒反応に由来してN2Oガスが発生することが知られている。そこで、成型有機質肥料に銅を添加することにより、このN2O発生を削減できると期待された。このことを圃場試験によって検証した。東京大学農学部附属生態調和農学機構の黒ボク土圃場ならびに新潟県農業総合研究所の灰色低地土圃場を用いた。粒状有機質肥料に銅（硫酸銅溶液）を13 uMから130 mMの各種の濃度段階で添加し、土壌に施用した。これまでに見出したN2O除去脱窒菌株の接種を併用する場合も設けた。施肥後、土壌からのN2Oフラックスを経時的に測定した。130 mMの銅を添加することにより灰色低地土で約40%のN2O発生削減効果が見られた。N2O除去脱窒菌株の併用により、N2O削減効果はさらに10%程度高まった。黒ボク土では130 mM銅とN2O除去脱窒菌株の併用により、約25%の削減効果が見られた。N2Oフラックス測定終了後に土壌を採取し、有効態銅の濃度を測定した。その結果、13 mM銅添加区の土壌では銅無添加区土壌と同程度の有効態銅濃度であったが、130 mM銅添加区土壌では銅無添加区の約2倍の濃度であった。このことから、少なくとも13 mM程度の銅添加でN2O発生が削減できるような工夫が必要であると考えられた。

据报道，铜（Cu2+）增强了一氧化二氮还原酶（NOS）的活性，该活性催化了还原一氧化二氮对氮气对氮气的反应。换句话说，当将铜施加到反硝化细菌中时，可以减少从反硝化反应产生的N2O气体。众所周知，当模制有机肥料被施用到土壤上时，由于反应反应而产生N2O气体。因此，可以预期，通过向模制有机肥料添加铜，可以减少这种N2O生成。通过现场测试对此进行了验证。我们使用了生态和谐农业组织，农业学院，东京大学和Niigata县县农业农业研究所的灰色低地土壤领域的kuro-Boku土壤领域。将铜（硫酸铜溶液）添加到颗粒有机肥料中的各种浓度阶段，范围为13 um至130 mm，并应用于土壤。也可以使用先前发现的N2O脱硝化细菌菌株的接种。受精后，随着时间的推移测量了来自土壤的N2O通量。在灰色低地土壤中，添加130毫米的铜显示了将N2O生成约40％的作用。 N2O脱硝化细菌菌株的组合进一步增加了N2O的降低效应约10％。在黑色土壤中，130毫米铜和N2O驱动的反硝化菌株的组合显示约25％。 N2O通量测量完成后，收集土壤并测量有效的铜浓度。结果，在13毫米铜的土壤中，铜的浓度与无铜土壤相似，但浓度约为130 mm铜添加的土壤中无铜土壤的两倍。这表明有必要通过将铜添加至至少13毫米来减少N2O生成。