Studies on nitrogen fixation of iron reducing bacteria as a key process supporting sustainable nitrogen fertility of rice paddy soil : towards low nitrogen agriculture

铁还原菌固氮作为支持稻田土壤可持续氮肥力关键过程的研究：迈向低氮农业

基本信息

批准号：
20H05679
负责人：
妹尾啓史
金额：
$ 126.8万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-08-31 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

［Ⅰ．水田土壌における鉄還元菌窒素固定の学術基盤解明］１．鉄還元窒素固定菌の微生物生態学的基盤：鉄還元窒素固定菌の分離株の性状解析を引き続き行い、新規鉄還元菌をさらに報告した。また、Geomonas属分離株について鉄還元とともに窒素固定を行うことを実証した。２．鉄還元菌窒素固定の土壌窒素供給力への寄与：農業用鉄粉を散布した水田土壌に固定された窒素を15N2-IRMS解析により定量した。鉄粉の散布により窒素固定量が増加することが示された。３．鉄還元菌窒素固定を制御する環境要因：稲わらが水田土壌の窒素固定の制御要因の一つであることから、稲わら分解産物である有機酸および糖の土壌から抽出法、GCMSを用いた定性・定量法を検討した。根圏土壌中の鉄還元菌の割合を増加させるイネ遺伝子の特定を進めた。水田土壌に施用した鉄の形態変化を各種の分析法により明らかにした。［Ⅱ．鉄還元菌窒素固定の低窒素農業への応用］１．鉄化合物による鉄還元菌窒素固定の活性強化（室内実験）、２．低窒素肥料水稲生産の実証（圃場試験）：水田土壌の各層において、鉄還元窒素固定菌が利用する低結晶性鉄鉱物が年間を通じて多く存在していること、鉄粉を施用した水田土壌においても同様であることを明らかにした。水田圃場において農業用鉄資材を散布して水稲を栽培する試験を継続した。鉄資材の施用により土壌の窒素固定活性が高まり、イネの生育と収量が増加する効果が継続していることを確認した。

[我。水稻土铁还原菌固氮作用科学依据的阐明]1.铁还原固氮细菌的微生物生态基础：我们继续表征铁还原固氮细菌的分离株，并报告了其他新型铁还原细菌。我们还证明了土单胞菌分离物具有固氮和铁还原作用。 2.铁还原菌固氮对土壤供氮能力的贡献：通过15N2-IRMS分析对喷洒农用铁粉的稻田土壤中的固氮进行定量。结果表明，通过施用铁粉，固氮量增加。 3.控制铁还原菌固氮的环境因素：由于稻草是控制水稻土固氮的因素之一，我们采用提取方法和GCMS从土壤中提取稻草分解产物有机酸和糖。研究了定性和定量方法。我们继续鉴定了增加根际土壤中铁还原细菌比例的水稻基因。使用各种分析方法阐明了施用到水稻土中的铁的形态变化。 [二. 铁还原细菌固氮在低氮农业中的应用]1．铁化合物增强铁还原菌的固氮活性（室内实验），2。低氮肥水稻生产示范（田间试验）：在各层稻土中，常年富含铁还原固氮菌利用的低结晶铁矿物质，甚至在铁粉施用的稻土中也很丰富。据透露，情况也是如此。我们继续尝试在稻田喷洒农用铁料种植水稻。证实铁质材料的施用增加了土壤的固氮活性，持续具有提高水稻生长增产的效果。