温室効果ガスを消去する微生物 優占する土壌物理条件を解明 農研機構×愛媛大2025年1月17日
愛媛大学大学院農学研究科の光延聖准教授と、農研機構の和穎朗太上級研究員の研究グループは、東北大学との共同研究で、農地土壌から大量に発生する温室効果ガス（N2O）を消去する微生物の群集活性が土壌団粒内の孔隙ネットワークによって大きく制御されることを突き止めた。この研究成果は、（1）不明な点が多い土壌のN2O発生・消去メカニズムの解明、（2）N2O発生抑制を目的とする土壌管理法、（3）微生物を使ったN2O消去資材の開発、を進める上で重要な基礎知見となる。
亜酸化窒素（N2O）は強力な温室効果ガスかつオゾン層破壊物質。最大の人為的発生源は窒素肥料が大量投入される農地土壌だが、土壌は非常に複雑な物質であるため、土壌N2Oの発生・消去機構には未解明な点が多いのが現状だ。
同研究では、土壌の構成要素かつ微生物の"すみか"でもある土壌団粒において、N2O消去微生物の活性と群集がどのような土壌条件（孔隙特性、酸素とN2O濃度、酸化還元電位、pHなど）によって支配されるのか、団粒1粒子のミクロスケール観察によって丹念に調べた。
土壌団粒の孔隙は団粒外大気と繋がった孔隙（Open孔隙）と繋がっていない孔隙（Closed孔隙）に大別される。同研究では、Closed孔隙が多い団粒内部では大気O2流入速度の低下によって無酸素環境が形成され、N2O消去微生物の群集割合が大きく上昇することを見出した。
この現象は黄色土など風化の進んだ粘土質の土壌で観察されやすく、この土壌タイプでは団粒自体がN2O消去のホットスポットとして機能することを示す。微生物作用による土壌N2Oの消去に関連して多くの研究がなされてきたが、同研究では土壌団粒の1粒子分析法を独自に開発、応用することで、ミクロスケールの孔隙ネットワークによって土壌のN2O消去活性が制御されることを初めて突き止めた。
同研究成果は（1）不明な点が多い土壌のN2O発生・消去メカニズムの精緻化、（2）N2O発生抑制を志向した土壌管理、（3）微生物を使ったN2O消去資材の開発を進めていく上で重要な知見となる。
同研究の成果は、『Soil Biology and Biochemistry』に掲載され、2024年12月12日にオンライン公開された。
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