土と微生物

石灰施用による草地土壌の酸性矯正に伴う,土壌窒素の無機化促進における土壌バイオマスの役割について解明を試みた。1)炭カル施用で土壌呼吸が促進され,無施用土壌に対するCO_2-C発生の増加量は,0〜5日で最も多く,その後は徐々に増加した。2)供試土壌では培養直後に急激なNの有機化が生じた。これはルートマット層以下の嫌気的土壌が好気的に培養されたのに伴い,微生物が嫌気的から好気的代謝に切り替えたためと考えられた。そして,無施用土壌の値を差し引いた炭カル施用土壌の無機態Nの増加量は2日目と15日目にピークを示した。3)くん蒸法で測定した土壌バイオマスCは,無施用土壌でも培養に伴って徐々に減少したが,炭カル施用によって施用直後に急激に減少し,その後徐々に回復した。直接法で推計した糸状菌Cは無施用土壌でほぼ一定であったが,炭カル施用直後に急激に減少し,その後徐々に回復する傾向を示したのに対し,細菌Cは炭カルの無施用及び施用土壌でともに培養初期から著しく増加した。4)以上の結果から,草地土壌の炭カル施用による酸性矯正に伴って,糸状菌菌体のかなりの部分が死滅し,死菌体の細胞質成分を細菌が分解して増殖するために,施用直後に土壌呼吸によるCO_2の発生やNの無機化促進が生じ,その後に糸状菌死菌体の細胞壁成分が細菌や生き残った糸状菌に徐々に分解されて,土壌呼吸やNの無機化が徐々に増加するという過程が推定された。

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ダイズ「ボンミノリ」に根粒菌株A1017を接種しても根粒の形成は極めて少ない。接種根粒菌が宿主を認識して侵入し,根粒を形成するに至るまでには複雑な過程を経過するので,宿主ボンミノリと菌株A1017とにおける親和性の欠除がどの過程で生じているのかを明らかにしようとした。本報では,菌株A1017の宿主ボンミノリの根毛への接着,根毛のカーリング,感染糸の形成を,正常に根粒を形成する宿主エンレイおよび菌株IRj2101との比較において検討した。なお,皮層細胞の分裂に就いても若干の検討を加えた。その結果,菌株A1017を接種したボンミノリにおける根粒着生数は,個体当り2粒以下と極めて少なかったが,根粒の窒素固定(アセチレン還元法)は正常に機能していた。また,菌株A1017のボンミノリ及びエンレイの根毛への接着,並びに菌株IRj2101のボンミノリの根毛への接着に異なる点は認められなく,菌株A1017とIRj2101接種によるボンミノリ根毛のカーリング及び感染糸の出現頻度に差は認められなかった。これらの事実から,菌株A1017とボンミノリとの共生成立過程のうち,菌株の根毛への接着,根毛のカーリング,感染糸の形成までは正常に進行していることが明らかとなった。菌株A1017を接種したボンミノリでは,根粒組織形成の初期段階に相当する一次根粒分裂組織の発生数と,それら分裂組織のサイズが,どちらも菌株IRj2101接種のそれらに比べて少なく,菌株A1017とボンミノリとの親和性の低い原因として,皮層細胞が分裂して根粒組織へと発展する過程が正常に作動していない可能性が強く示唆された。

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ポット試験により稲わら,部分分解稲わら,セルロースを乾土に対して0.1%および1%の割合で水田土壌還元層に均一に混入した。耐熱性嫌気性窒素固定細菌(HANB)数の変動を,改変無窒素Clostridium培地を用いた嫌気的ロールチューブ法により調べた。土壌希釈液は培地に接種する前に80℃10分間または60℃30分間加熱処理した。稲わら1%添加土壌において,混入後20日間にわたり無窒素培地上で良好に生育したコロニー数が対照区に比べてわずかに増加した。この良好に生育したコロニーは,いくつかの単離菌のアセチレン還元活性測定および顕微鏡観察,Clostridiumの培地であること,並びに,土壌希釈液を加熱処理したことから判断して,主に窒素固定性Clostridiumのようであった。その他の処理土壌においては,HANB数は対照区とほぼ同じであった。他方,部分分解稲わらあるいはセルロースを1%添加した土壌中の嫌気性従属栄養細菌数は対照区と比べて約3倍に増加した。この嫌気性従属栄養細菌数の増加は窒素固定性Clostridium菌数の増加によるものではない。以上の結果より,水田土壌還元層へ混入されたセルロースあるいは稲わらの分解・資化における窒素固定性Clostridiumの寄与は小さいであろうという可能性が示唆された。

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