鉄アメンドメントによる土壌微生物群集の改変を介した亜熱帯水田からのメタン排出削減

科学分野:

• 農業科学
• 環境科学
• 微生物学

背景:

• 湛水水田からのメタン（CH4）排出は、重大な気候懸念であり、過剰な窒素（N）肥料の使用によって悪化することがよくあります。
• 窒素肥料削減と鉄（Fe）アメンドメントの組み合わせがCH4排出に与える影響については、さらなる調査が必要です。

研究 の 目的:

• 亜熱帯水田におけるCH4排出に対する異なるN施肥率とFeアメンドメントの組み合わせの影響を調査する。
• FeアメンドメントによるCH4排出緩和の背後にある微生物メカニズムを解明する。

主な方法:

• 4年間の現地調査（2020-2023年）で、Fe粉末アメンドメントの有無にかかわらず、異なるN施肥率（100%、80%、60%、0%）を評価しました。
• CH4排出量を定量化し、微生物群集分析（mcrA/pmoA比、群集組み立て、共起ネットワーク）を実施しました。
• 相関分析により、土壌Fe2+含有量とメタン生成菌群集構造を含むCH4フラックスの主要な要因を特定しました。

主要な成果:

• 60%N + Fe処理は、2023年シーズンにおいて、対照区と比較して43.79%、100%N処理と比較して57.33%の累積CH4排出量を大幅に削減しました。
• FeアメンドメントはmcrA/pmoA比を低下させ、メタン生成がメタン酸化よりも少ないことを示唆し、微生物群集の組み立てとネットワーク構造を変化させました。
• 土壌Fe2+含有量とメタン生成菌群集構造は、CH4フラックスと累積排出量と負の相関がありました。

結論:

• 鉄アメンドメントは、水田の窒素削減施肥システムにおけるCH4排出緩和のための強力な戦略です。
• このアプローチは、世界の水田システムからの温室効果ガス排出削減のための持続可能でグリーンなソリューションを提供します。
• 微生物メカニズムの理解は、農業における気候変動緩和のためのターゲット戦略の開発に洞察を提供します。