環境微生物学と大気化学の融合が拓く森林生態系炭素動態の統合的理解と将来予測

通过环境微生物学和大气化学的融合发展对森林生态系统碳动态的综合理解和未来预测

基本信息

批准号：
22H00564
负责人：
堀知行
金额：
$ 27.12万
依托单位：
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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-22H00564/
关键词：
環境分析地球化学微生物森林環境土壌科学

项目摘要

本研究では、岐阜県高山市冷温帯落葉広葉樹林観測サイト（TKYサイト）での長期現場観測から見出した未解明現象「夏季地表部の土壌起源CO2のδ13CとO2-CO2交換比の増加」および「深層土壌空気での継続的・突発的なCH4発生」が森林生態系における土壌微生物の未知機能に起因するとの着想のもと、主要な温室効果気体（GHG）であるCO2、CH4等の生成・消費に中心的に関わる稀少な土壌微生物を同定することを目的とする。以下の2つの課題に取り組む。①次世代シーケンサー解析や高感度安定同位体プローブ法を用いて、森林生態系炭素動態に中核的な役割を担う微生物種を炙り出す。②土壌微生物活性とGHG収支の動態を連結させる。高精度なGHGの連続現場観測（時空間変動解析法）に加え、森林生態系の土壌溶存物質を詳細に特徴づけ、GHG収支予測の指標としての利用可能性を探る。本年度は、TKYサイトにてGHGの動態観測を実施しデータを取得した。具体的には、森林内外大気中CO2及びCH4濃度、大気―森林間のCO2フラックスおよび気象・土壌環境の連続観測を行ってデータを取得した。また、フラスコサンプリングにより森林内外大気中のCO2及びCH4濃度、CO2安定同位体比のデータを数週間おきに取得した。季節ごとに現地訪問し、観測機器の保守点検及び大気・土壌中空気、土壌チャンバー空気試料、土壌試料の採取を行い、持ち帰った試料の分析を進めた。森林生態系における季節ごとのGHGの時空間変動およびその変動要因について解析を進めた。また、採取した土壌試料からDNAを抽出し次世代シーケンサーにより土壌微生物を数十万種レベルで特徴づけるための実験に着手した。さらに、3次元励起蛍光スペクトル法、LC/CE-TOF-MS、ICP-MS-MSなどによる土壌溶存物質解析の条件検討・最適化を行った。

这项研究旨在鉴定稀有的土壤微生物，这些微生物在中心涉及主要温室气体（GHGS）CO2，CO2，CH4等，这是根据“增加夏季夏季土壤来源的二氧化碳汇率来增加夏季的土壤来源的交换比率的思想”的想法，“夏季夏季的土壤起源在夏季的起源”以及“连续和突然的CH4”在深处构建中的常见，并在深处构建了众所周知，构成了众所周知的，构成了森林的构成，并在较深的森林中构建了构成的森林化，这是众所周知的，这是众所周知的森林化，这是众所周知的，这是众所周知的森林构建。高山，GIFU县和“深层土壤空气中的连续和突然CH4发生”的地点（TKY地点）归因于森林生态系统中土壤微生物的未知功能。应对以下两个挑战：1）使用下一代序列仪分析和高敏性稳定同位素探针方法，将暴露在森林生态系统中碳动力学中起核心作用的微生物物种。 2）连接土壤微生物活性和温室气体平衡的动力学。除了高度准确的温室气体（时空变异分析方法）的连续现场观察结果外，我们还将详细描述森林生态系统中的土壤溶解材料，并探索它们作为GHG收入和支出预测的指标。今年，在TKY网站上进行了温室气体动态观察，并获得了数据。具体而言，通过连续观察森林和大气外的二氧化碳和CH4浓度，大气和森林之间的二氧化碳通量以及天气和土壤环境获得数据。此外，通过烧瓶采样，每隔几周就获得了森林和大气中二氧化碳和CH4浓度稳定的同位素比的数据。每个季节进行现场访问，并维护观察设备并进行检查，并收集空气和土壤空气，土壤空气样品和土壤样品，并分析样品。我们已经分析了森林生态系统温室气体的时空变化以及季节性温室气体变化的因素。我们还开始了一个实验，以从收集的土壤样品中提取DNA，并使用下一代序列仪以数十万种物种的水平来表征土壤微生物。此外，使用3D激发荧光光谱，LC/CE-TOF-MS，ICP-MS-MS等对土壤溶解物质分析进行了检查并进行了优化。