劣化土壌の微生物多様化・窒素蓄積に向けた混作と有機物施用の相互作用の評価

退化土壤中混作与有机质施用对微生物多样性和氮积累的相互作用评价

• 批准号: 22KJ0034
• 负责人: 木村 有歌理
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Hokkaido 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 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0034/
• 关键词: 土壌微生物; 多様性

本研究の目的は混作による土壌微生物の多様化が、窒素循環に関連する機能をどのように変化させているのかを明らかにすることである。当該年度は、混作と有機肥料の相互作用により多様になった土壌微生物群集が窒素循環に関わるどのような機能を改変しているのかを評価した。具体的には、微生物の群集構造から機能予測を行う解析ツール（Tax4Fun2）を用いて混作後の機能遺伝子の存在量の変化を評価した。単作と比較して、混作処理でアンモニア酸化等の機能遺伝子の増加がみられたことから、作物の根と根の相互作用により窒素の無機化が促進されている可能性が示唆された。この成果をまとめた論文は査読を受け再投稿済みである。また、追加で農地の土壌微生物群集の多様化が窒素循環に与える影響を評価するための培養実験を行った。培養試験ではγ線による滅菌土壌に希釈した土壌液を接種し、土壌に存在する微生物群集の多様性を操作した後窒素肥料の添加を行った。窒素肥料の添加後、10週間インキュベートし抽出したDNAを用いてアンモニア酸化細菌の群集構造解析を行った。その結果、多様性が高い処理区でアンモニア酸化細菌群の群集構造が安定しており、窒素肥料の添加後のアンモニア細菌の増加量も大きかった。本研究により土壌微生物の多様性は窒素循環に関連するアンモニア酸化細菌の存在量と関連していることが示唆された。この研究の成果は国内の学会でポスター発表を行った。現在は論文投稿に向けて準備を進めている。

本研究的目的是阐明混作土壤微生物的多样化如何改变与氮循环相关的功能。今年，我们评估了由于混作和有机肥料的相互作用而变得更加多样化的土壤微生物群落如何改变与氮循环相关的功能。具体来说，我们使用从微生物群落结构预测功能的分析工具（Tax4Fun2）评估了混合种植后功能基因丰度的变化。与单一栽培相比，在混作处理中观察到氨氧化等功能基因的增加，这表明作物根际相互作用可能促进氮矿化。总结这些结果的论文已经过同行评审并已重新提交。此外，我们还进行了一项额外的培养实验，以评估农田土壤微生物群落的多样化对氮循环的影响。培养试验中，将稀释的土壤溶液接种到经伽马射线灭菌的土壤中，控制土壤中存在的微生物群落的多样性后添加氮肥。添加氮肥后，将样品培养10周，提取DNA用于分析氨氧化细菌的群落结构。结果表明，高度多样化的处理地块中氨氧化细菌的群落结构稳定，且添加氮肥后氨氧化细菌的数量显着增加。这项研究表明，土壤微生物多样性与与氮循环相关的氨氧化细菌的丰度有关。该研究成果在国内学术会议上以海报形式展示。我们目前正在准备提交论文。