数理モデルによる土壌中の鉱物吸着態有機態素の動態解析

利用数学模型动态分析土壤中矿物吸附有机元素

• 批准号: 22KJ1991
• 负责人: 北川 夏子
• 金额: $ 1.6万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1991/
• 关键词: 土壌有機物; 有機体窒素動態; 同位体測定

これまでに、酸添加実験の培養実験を実施した。その結果から、火山灰性土壌ではアミノ酸の吸着が窒素循環に強く影響していることが明らかになった。特に下層土では、アミノ酸の分解 が吸着により、有機物層の4分の１にまで低下していた。一方で、活性アルミニウム・鉄の含量だけでなく、吸着サイトの被覆度も新たに添加したアミノ酸の吸着に大きく影響していることが明らかになった。一方で脱着は土壌特性や微生物群衆の影響を受けず、吸着力の強さに主に起因しているという結果が出た。その結果をまとめた論文を執筆中である。さらには、土壌に存在している有機物組成が新たに添加したアミノ酸の微生物利用に影響があるのかを調べるために、土壌有機物組成の分析も行った。その結果は現在解析中である。これらの結果に基づき、吸脱着のメカニズムを解明するためにはより詳しくそのプロセスを調べていく必要があると考えている。そのため、当初計画していたタンパク質の添加実験を行うのではなく、アミノ酸を複数種類添加することで吸脱着メカニズムにのみ着目することとした。昨年には、カリフォルニアの火山灰土壌のサンプリングを行い、これまでよりも、幅広い土壌特性を持つ土壌を利用した培養実験を行えるようになり、それぞれの土壌特性の影響が有機体窒素動態にどのように影響を与えるかについて、より明確に分析できるようになる。土壌のサンプリングは終了しているため、これから複数のアミノ酸を添加した培養実験を実施する予定である。 さらに、当初の計画よりも詳しく吸着プロセスを明らかにするための吸着実験も行う予定である。加えて、脱着プロセスを理解するための脱着実験も行う予定である。さらには、培養後の土壌中のアミノ酸の残存量と、その吸着様式や吸着力の強さについて調べるために、土壌から有機物を化学抽出し、さらに物理分画を行って、アミノ酸の行方を詳しく追うことにしている。

到目前为止，培养实验已作为酸添加实验进行。结果表明，氨基酸的吸附强烈影响火山灰土壤中的氮循环。特别是，在较低的土壤中，由于吸附，氨基酸的分解被还原为有机层的四分之一。另一方面，已经揭示了不仅有活性铝和铁含量，而且吸附位点的涂料水平，对新添加的氨基酸的吸附有重大影响。另一方面，解吸不受土壤特征或微生物人群的影响，主要是由于吸附能力的强度。我目前正在撰写一篇汇总结果的论文。此外，分析了土壤有机物组成，以确定土壤中存在的有机物组成是否对新添加的氨基酸的微生物使用有影响。结果目前正在分析中。基于这些结果，我们认为，为了阐明吸附和解吸的机制，有必要更详细地研究该过程。因此，我们决定仅通过添加多种氨基酸来关注吸附和解吸机制，而不是进行最初计划的蛋白质添加实验。去年，我们能够采样加利福尼亚火山灰的土壤，可以使用比以前更广泛的土壤进行更多的培养实验，从而使我们能够更清楚地分析每个土壤特征的影响如何影响生物体的氮动力学。由于土壤采样已经完成，我们计划进行培养实验，其中添加多种氨基酸。此外，将进行吸附实验，以比最初计划的更详细地阐明吸附过程。此外，将进行解吸实验以了解解吸过程。此外，为了研究栽培后土壤中剩余的氨基酸量，吸附方法和吸附能力的强度，有机物是从土壤中化学提取的，并进行了物理分馏以密切跟踪氨基酸的结果。

项目成果

Sorption and desorption controls on alanine bioavailability in volcanic soils

火山土壤中丙氨酸生物利用度的吸附和解吸控制

• 发表时间: 2023
• 作者: Natsuko Kitagawa;Tetsuhiro Watanabe;Kozue Sawada; Takashi Kunito;Shinya Funakawa
• 通讯作者: Shinya Funakawa

火山灰性土壌における粘土鉱物への吸着によるアラニン無機化の抑制

火山灰土壤中粘土矿物的吸附抑制丙氨酸矿化

• 发表时间: 2022
• 作者: Sawada Kozue;Kunito Takashi;Watanabe Tetsuhiro;Kitagawa Natsuko;Lyu Han;Nguyen Ho Lam;Toyota Koki;Funakawa Shinya;Natsuko Kitagawa;北川夏子
• 通讯作者: 北川夏子