Influences of regime shifts on microbial nitrogen removal and retention in hypereutrophic intertidal ecosystems

富营养化潮间带生态系统中状态变化对微生物氮去除和保留的影响

• 批准号: 21K12224
• 负责人: 千賀 有希子
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Toho University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21K12224/
• 关键词: 窒素循環; 富栄養化; ヒドロキシルアミン; 硝化; 干潟; レジームシフト

富栄養化が進行する谷津干潟では，2018年ごろまでアオサの異常増殖が観察され問題となっていたが，2018から2020年以降優占種がオゴノリに変わるレジームシフトが起こった．本研究では，谷津干潟において富栄養化に起因するレジームシフトにともなう窒素栄養塩の微生物的除去過程（硝化－脱窒，硝化－アナモックス）と貯留過程（硝化－DNRA）の変化を明らかにすることを目的とする．本年度は，微生物除去過程および貯留過程につながる硝化に着目して検討を行った．硝化の進行の評価にはヒドロキシルアミン濃度の測定を利用した．ヒドロキシルアミンは，窒素循環中で硝化でのみ生成，消費される．さらにヒドロキシルアミンは環境中で不安定な物質であり，他の環境に移動することがほとんどないため，ヒドロキシルアミン濃度は，現場の硝化の進行を反映すると考えられている．ヒドロキシルアミン濃度の測定は，疎水性樹脂を用いた固相抽出法（福森ら 2003）で行った．まず，活発な微生物過程が進行する谷津干潟の堆積物表面においてヒドロキシルアミンの生成が起こるか確認するために，堆積物と海水を混合したスラリーを調製し，これに硝化の基質であるアンモニア（NH4+）を添加後，暗所で攪拌しながら培養をおこなった．時間を追って，ヒドロキシルアミン濃度を測定するとともに， NH4+，亜硝酸（NO2-），硝酸（NO3-）濃度の測定を行った．さらに，谷津干潟の海水および堆積物間隙水におけるヒドロキシルアミン濃度を月に1回測定した．これらの検討の結果，谷津干潟におけるヒドロキシルアミンは，主に堆積物表面において生成され，活発な硝化が進行していることが明らかとなった．また，堆積物表面における硝化の進行は，その後の脱窒過程を促進し，窒素除去過程を駆動していると推察された．

在富营养化不断发展的八津滩涂中，直到2018年左右才观察到石莼的异常生长，这是一个问题，但从2018年到2020年，发生了政权转变，优势种变成了小石莼。本研究旨在阐明八津滩涂富营养化引起的氮养分微生物去除过程（硝化-反硝化、硝化-厌氧氨氧化）和储存过程（硝化-DNRA）的变化。今年，我们的重点是硝化，它与微生物去除过程和储存过程相关。羟胺浓度的测量用于评估硝化的进程。羟胺仅在氮循环的硝化过程中产生和消耗。此外，羟胺在环境中是一种不稳定物质，很少迁移到其他环境中，因此羟胺浓度被认为反映了现场硝化的进展情况。羟胺浓度通过使用疏水性树脂的固相萃取来测量（Fukumori 等人，2003）。首先，为了确认微生物活动活跃的八津滩涂的沉积物表面是否产生羟胺，我们制备了沉积物和海水的浆液，添加氨(NH4+)并在搅拌下在黑暗中培养。随着时间的推移，我们测量了羟胺浓度以及 NH4+、亚硝酸盐 (NO2-) 和硝酸 (NO3-) 浓度。此外，每月对八津滩涂的海水和沉积物孔隙水中的羟胺浓度进行一次测量。研究结果表明，八津滩涂中的羟胺主要在沉积物表面产生，并且正在进行活跃的硝化作用。还推测沉积物表面硝化作用的进行促进了后续的反硝化过程，驱动了脱氮过程。

项目成果

ダム湖表水層におけるヒドロキシルアミンの生成起源

坝湖表层水层羟胺形成的起源

• 发表时间: 2022
• 期刊: 日本陸水学会誌
• 作者: Senga Y;Sato T;Shibaki K;Kuroiwa M;Nohara S;Suwa Y;引野愛子，加藤季晋，管原庄吾，林昌平，大谷修司，千賀有希子，神門利之，江川美千子，朴紫暎，田中秀和，清家泰
• 通讯作者: 引野愛子，加藤季晋，管原庄吾，林昌平，大谷修司，千賀有希子，神門利之，江川美千子，朴紫暎，田中秀和，清家泰

尾瀬ヶ原池溏の表層水における水系腐植物質動態

尾濑原池表层水中水生腐殖质动态

• 发表时间: 2021
• 期刊: 日本陸水学雑誌
• 作者: Senga Y;Sato T;Shibaki K;Kuroiwa M;Nohara S;Suwa Y;引野愛子，加藤季晋，管原庄吾，林昌平，大谷修司，千賀有希子，神門利之，江川美千子，朴紫暎，田中秀和，清家泰;千賀有希子，熊崎悠一，成岡知佳，福原晴夫，野原精一
• 通讯作者: 千賀有希子，熊崎悠一，成岡知佳，福原晴夫，野原精一

富栄養化した干潟におけるNH2OHの季節変化

富营养化滩涂NH2OH的季节变化

• 发表时间: 2021
• 作者: Senga Y;Sato T;Shibaki K;Kuroiwa M;Nohara S;Suwa Y;引野愛子，加藤季晋，管原庄吾，林昌平，大谷修司，千賀有希子，神門利之，江川美千子，朴紫暎，田中秀和，清家泰;千賀有希子，熊崎悠一，成岡知佳，福原晴夫，野原精一;野原精一，村田智吉，藤原英史，福原晴夫，千賀有希子;千賀有希子，清水崇広，柴木叶，野原精一;小林諒磨，松原優士，加藤元輝，真田祐樹，千賀有希子;松原優士，小林諒磨，千賀有希子;名取安海，小林諒磨，松原優士，清家泰，管原庄吾，千賀有希子
• 通讯作者: 名取安海，小林諒磨，松原優士，清家泰，管原庄吾，千賀有希子

尾瀬ヶ原における湿原地形と河川・池溏環境の変遷

尾濑原湿地地形及河塘环境变化

• 发表时间: 2021
• 期刊: 日本陸水学雑誌
• 作者: Senga Y;Sato T;Shibaki K;Kuroiwa M;Nohara S;Suwa Y;引野愛子，加藤季晋，管原庄吾，林昌平，大谷修司，千賀有希子，神門利之，江川美千子，朴紫暎，田中秀和，清家泰;千賀有希子，熊崎悠一，成岡知佳，福原晴夫，野原精一;野原精一，村田智吉，藤原英史，福原晴夫，千賀有希子
• 通讯作者: 野原精一，村田智吉，藤原英史，福原晴夫，千賀有希子

Alteration of Dissimilatory Nitrate Reduction Pathways in the Intertidal Sediment during Macroalgae Blooms

• DOI: 10.3390/w14193022
• 发表时间: 2022-09
• 期刊: Water
• 影响因子: 3.4
• 作者: Y. Senga;Tsubasa Sato;Kanae Shibaki;Megumi Kuroiwa;S. Nohara;Y. Suwa