有機農業生態系の養分循環におけるバイオアクセラレーターとしての雑草の機能

杂草作为有机农业生态系统养分循环生物加速器的功能

• 批准号: 22K05592
• 负责人: 西田 瑞彦
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05592/
• 关键词: 雑草由来窒素; 牛ふん堆肥由来窒素; 有機水田; 窒素循環; バイオアクセラレーター; 重窒素

本研究は、有機農業生態系における雑草が吸収した養分の循環システム全体を解明し、雑草が有機農業生態系の養分循環をアクセラレートする機能を解明することを目的とする。研究対象とする養分は作物の生育と生産にとって最も重要な窒素とし、対象雑草は代表的強害雑草のコナギ（広葉雑草）およびヒエ（イネ科雑草）とする。雑草のような有機物を由来とする窒素の循環を正確に解明するには、重窒素トレーサー法が有効である。本研究ではコナギとヒエを重窒素標識し、その形態変化とフローを解明する。まず有機水田で施用される有機物由来窒素の雑草と水稲の競合関係を定量化する必要があると考えた。そこで重窒素標識した牛ふん堆肥を有機水田に設けた１株試験区に施用し、雑草放任条件と雑草除去条件における牛ふん堆肥由来窒素の水稲および雑草による吸収量を定量した。雑草放任区の水稲による牛ふん堆肥窒素吸収量は雑草除去区に比べて少なく、ほぼその減少量に相当する牛ふん堆肥由来窒素が雑草によって吸収されていた。このことから、有機水田において雑草は水稲と堆肥由来窒素を競合して獲得していることが確認された。コナギとヒエを重窒素標識し、一昨年の12月に有機水田に設けた１株試験区の土壌に施用し、昨年の水稲作におけるこれらの雑草由来窒素の水稲および雑草による吸収量、土壌への残存量を定量した。雑草由来窒素の水稲による吸収率はイネ科雑草のヒエと広葉雑草のコナギで異なり、ヒエの方が水稲による吸収率が高かった。土壌へは7割以上が残存し、ヒエの方が残存率が高い傾向であった。未回収画分はコナギの方がヒエより1割程度高く、コナギ由来窒素はヒエに比べて系外へ消失しやすい可能性が示された。以上のことから、雑草種によってその窒素動態は異なることが明らかとなった。また多くが土壌に残存することから、次作以降の窒素供給源となることが示唆された。

这项研究旨在阐明有机农业生态系统中杂草吸收的整个营养循环系统，并阐明杂草在有机农业生态系统中加速营养循环的功能。要研究的养分是农作物生长和生产的最重要的氮，目标杂草是荒野（阔叶杂草）和荒野（葡萄杂草）的代表性抗杂草。重氮示踪剂方法可有效阐明源自有机物（例如杂草）的氮的循环。在这项研究中，我们将用大氮标记小麦和猴子，并阐明它们的形态变化和流动。首先，我们认为有必要量化有机稻田和米饭中应用有机氮的杂草之间的竞争关系。因此，将重型氮标记的牛粪堆肥用于有机稻田中配备的单个应变测试区，并在无杂草条件下通过米饭和杂草从牛粪堆肥中衍生出的氮的吸收量和杂草去除条件。在杂草孤独的区域吸收的含牛粪堆肥氮的氮量小于杂草去除区域的氮，并且源自牛粪堆肥的氮，与减少的含量相对应，被杂草吸收。这证实了杂草与有机稻田中堆肥的氮竞争。旋风和糖浆用重氮标记，并在上一年的12月在有机稻田中设立的单个应变测试区域中应用于土壤，并确定了去年稻米和杂草吸收的这些杂草的氮量以及去年在水稻种植期间的剩余量。大米斑岩和宽叶杂草的杂草衍生氮的吸收率不同，大米斑岩的吸收率更高。土壤中仍有70％以上的剩余率较高。小麦的未恢复分数比小麦高约10％，并且表明来自小麦的氮比在系统外消失的可能性要比小麦更可能消失。从上面可以看出，每种杂草物种的氮动力学都不同。此外，由于大多数残留物仍然留在土壤中，因此建议它成为下一植物及其他地区的氮的来源。