土壌団粒の孔隙ネットワークによって制御される微生物N2O還元：1粒観察から見えてきた特異な微小環境

抄録

本研究は，土壌団粒の孔隙特性がN₂O還元微生物群集およびその活性に与える影響をマイクロスケールで解明することを目的とした。地球温暖化の要因であるN₂Oは，農耕地土壌において生成と還元が微生物活動に依存しており，その発生量は時空間的に大きく変動する。我々は，孔隙率と孔隙連結性が異なる黄色土および黒ボク土を対象に，放射光X線μCT，微小電極法，微生物群集解析を組み合わせた独自の手法をもちいて調査した。その結果，黄色土団粒では孔隙率が低く閉鎖孔隙が深部に集中し，大気O₂の供給が制限されることで嫌気環境が広がる一方，黒ボク土団粒では開放孔隙が多くO₂供給が維持された。N₂O濃度と発生フラックスは黒ボク土で顕著に高かったが，黄色土ではN₂O還元が優勢であることが示唆された。さらに，N₂O還元菌は両土壌ともにクレードIとクレードIIに分類されたが，黄色土では嫌気環境に適応したクレードIIが深部で優占した。本研究は，土壌団粒の孔隙特性が土壌のN₂O動態を左右することを明らかにし，温室効果ガス削減策への新たな知見を提供するものである。