新闻发布 (研究成果)通过抑制钾施肥量的水稻栽培方法发现土壤中蓄积了难分解碳 - -农业成为可能的新的全球变暖对策-

重点

农研机构和龙谷大学发现，如果抑制钾的施肥量栽培高产水稻，土壤中会蓄积难以分解的难分解碳。 这表明了通过控制水稻的钾施肥可以人为地促进难分解碳在土壤中的蓄积，期待着开发新的全球变暖对策。

概要 作为全球变暖对策，将堆肥等施用在农地上，使土壤中积极蓄积碳的尝试正在推进。 但是，堆肥等一旦被微生物等分解，最终会变成二氧化碳排放到大气中，因此碳不会长期蓄积在土壤中。 另一方面，已知与铝等结合的碳(难分解碳)难以被微生物分解，在土壤中蓄积了数千年，但不知道其机理。 因此，为了开发在土壤中储存碳的技术，有必要明确难分解碳在土壤中形成·蓄积的过程。 为此，农研机构和龙谷大学等以水田为对象进行研究，表明如果抑制钾的施肥量栽培高产水稻1 )，会在土壤中形成·蓄积难分解的碳。 在抑制钾的施肥量栽培高产水稻的水田中，11年间土壤中蓄积了每10公亩76.3kg公斤的难分解碳。 另一方面，在充分施肥钾栽培“越光”的水田中没有蓄积难分解性碳。 根据稻田养分收支和水稻根土壤调查，①施钾抑制，即使肥料灌溉水土土壤中易吸收形式的钾供给量不足，高产水稻仍能从其他供源吸收所需量的钾而正常生长，②高产水稻根破坏土壤中的矿物2 ) 发现释放铝，③高产水稻吸收矿物释放的钾、硅酸，铝残留在根际，④铝与土壤中的碳结合形成、蓄积难分解的碳。 另一方面，钾充分施肥的“越光”栽培水田不利用矿物，没有形成难分解碳。 该结果显示，通过控制水稻的钾施肥，可以人为促进难分解碳在土壤中的蓄积，期待着开发新的全球变暖对策技术。 今后，我们将对矿物中钾、硅酸的利用能力是因水稻品种而异，还是施用堆肥等能否进一步增加难分解碳的蓄积等进行研究。 ※本成果没有考虑到蓄积放射性铯的水田，因此在有可能吸收放射性铯的地区，关于钾的施用等，请遵循自治体的吸收抑制对策。

相关信息 预算:运营费补助金、科研费补助金基础研究c 咨询方式 研究推进负责人:农研机构中日本农业研究中心所长中村百合 研究负责人:农研机构中日本农业研究中心转换田研究领域高级研究员草草草佳那子 龙谷大学农学系副教授森泉美穗子 龙谷大学食农综合研究所客座研究员阿啊江教治 宣传负责人:农研机构中日本农业研究中心宣传队长谷脇浩子 TEL [phone] 对采访申请新闻稿的咨询(邮件表格)

详细信息 开发的社会背景及研究经过 在全球变暖不断加剧的今天，人们正在推进将堆肥等施用在农田上，使土壤中积极蓄积碳的尝试。 但是，施用在土壤上的堆肥会在微生物等的作用下分解，最终作为二氧化碳释放到大气中，因此并不是全部蓄积。 因此，作为全球变暖对策，需要开发技术，将微生物难以分解的(难分解的)碳积累在土壤中。 我们知道在含碳量多的土壤中，与铝等结合成为难以分解的形态的碳在数千年间累积，但不知道其形成机理。 因此，农研机构和龙谷大学等以我国栽培面积最大的水稻(水稻)为对象，致力于阐明水田土壤中难分解碳的形成·蓄积机理。

研究成果的内容和意义 研究用水田的栽培试验结果表明，在抑制钾施肥、栽培高产水稻的水田土壤中，与铝等结合的难分解碳在11年内每10公亩蓄积76.3公斤( 1年平均每10公亩蓄积6.9公斤) (图1 )。 另一方面，在充分施肥钾、栽培“越光”的水田的土壤中没有蓄积难分解的碳。 在调查的水田中，比较了钾和硅酸的供给量(来自肥料·灌溉·水土土壤的容易利用形式的钾、硅酸)和水稻的吸收量，高产水稻的吸收量大大超过了供给量(表1 )。 结果表明，作为植物可利用钾、硅酸量指标的土壤交换性钾3 )和可给态硅酸4 )有所减少，但水稻生长良好，产量以及钾和硅酸的吸收量没有下降(图2 )。 另一方面，“越光”从肥料等提供了生长所需的足够量的钾。 通过使用矿物和高产水稻(北陆193号)的根的实验发现，水稻的根通过破坏矿物来吸收钾和硅酸。 结合表1的结果认为，高产水稻破坏了土壤中的矿物，吸收了施肥等不足的钾硅酸。 因为土壤中的矿物除了钾、硅酸以外还含有铝，所以如果水稻破坏矿物吸收钾和硅酸，铝就会残留在土壤中。 在土壤中，铝与碳迅速结合，形成难分解碳。 可以认为，在高产水稻栽培水田的土壤中，通过这种机制蓄积了难分解碳(图1、图2 )。 另一方面，推定“越光”由于不利用矿物来源的钾，因此没有蓄积难分解性碳。 以上结果表明，肥料等提供的钾不足时，高产水稻破坏矿物吸收必要量的钾硅酸，结果土壤中蓄积了难分解的碳(图3 )。 这显示了通过控制水稻的钾施肥，可以人为地促进难分解碳的土壤蓄积的可能性，期待着开发新的全球变暖对策技术。

今后的期待

本研究表明，通过控制高产水稻的施钾，可以在不降低生产效率的情况下，人为促进难降解碳在土壤中的积累。 据悉，高产水稻的生产不仅有助于提高食物自给率，还有助于应对全球变暖，水田所具有的多边功能为可持续发展社会的形成做出了巨大贡献。 放眼世界，水稻种植面积约为1亿6千万公顷，水稻施肥管理有望成为缓解全球变暖的有效手段。 另一方面，破坏矿物利用钾、硅酸的能力是否因水稻品种而异，向栽培高产水稻的水田等铝积累的土壤中投入堆肥等，是否可以进一步促进难分解的碳积累，钾可控的土壤母材(地质)是什么，以及长期的钾抑制对产量的影响等，还有待今后进行研究。

用语的解说 高产水稻: 是指“越光”等与以往的主食用品种相比，地上部分更大的饲料用及籽粒产量更高的业务加工用品种。 在本试验中，栽培了“凤尾草”和“千铃”1年，“叶之星”4年，“北陆193号”5年。 矿物: 来源于岩石和母材，在风化和土壤化过程中未受到变质的一次矿物，以硅为主要成分，含有铝、铁、钙、钾、镁等。 含钾的有长石类、云母类、方晶石类、火山玻璃等。 交换性钾: 是通过粘土和腐殖质所携带的电荷保持在土壤中，植物容易吸收的形态的钾。 可态硅酸: 是指植物可以利用的形状的硅酸，这里用磷酸缓冲液法进行了分析。

本研究表明，通过控制高产水稻的施钾，可以在不降低生产效率的情况下，人为促进难降解碳在土壤中的积累。 据悉，高产水稻的生产不仅有助于提高食物自给率，还有助于应对全球变暖，水田所具有的多边功能为可持续发展社会的形成做出了巨大贡献。 放眼世界，水稻种植面积约为1亿6千万公顷，水稻施肥管理有望成为缓解全球变暖的有效手段。

発表論文

K.Kusa, M.Moriizumi, S.Hobara, M.Kaneko, S.Matsumoto, J.Kasuga and N.Ae. Mineral weathering and silicon uptake by rice plants promote carbon storage in paddy fields. 2021, 67(2), 162-170: Soil Science and Plant Nutrition. doi10.1080/00380768.2021.1878471

参考図

图1高产水稻和“越光”栽培水田中难分解碳的推移 表1高产水稻和越光水田的钾和硅酸收支(试验期间的平均值)

图2高产水稻和越光产量的推移 高产水稻水田的栽培品种:第1年“凤尾草”、第2~5年“叶之星”、第6~10年“北陆193号”、第11年“千铃”

图3是高产水稻吸收矿物中钾硅酸的结果，在土壤中形成、蓄积难分解碳的机理概念图