土中の有機物の無機化･硝化と ATP 量515310 岡田華保

（土壌システム学教育研究分野）

土を採取し 2 mm で篩別した。表 1 に示す有機

１．はじめに地力や肥沃度保全の観点から、農地への有機 物を有機態炭素量が 400 mg/100 g-drysoil となるよ物の施肥が見直されている。土中にある有機態う添加し、試料とした。試料を 50 mL 容のステ

窒素は、土壌微生物によりアンモニア態窒素 ンレス円筒に乾燥密度が約 1.0 g/cm3、体積含水
NH4-N 、 硝 酸 態 窒 素 NO3-N へ と 態 を 変 え る

率が約 0.40 cm3/cm3 となるように詰め、25 ℃の（無機化、硝化）。また、NH4-N の一部は再び 暗所に保温静置した。数日毎に試料の NH4-N を微生物に取り込まれる（有機化）。無機化と有10 ％KCl 溶液で、NO3-N を純水で抽出し、それ機化のどちらが優勢になるかは有機物の炭素とぞれの濃度を吸光光度計で測定した。この際窒素の比 C/N による。生成された NO3-N は植物試料の含水率、pH、EC とともに、ホタルルシフの生長に必須であるが過剰にあると環境汚染のェラーゼ発光法により ATP 量を測定した。

原因となる。このため、有機物施肥後の土中の３．結果と考察窒素動態の予測が必要である。土中の窒素の図 1 にクローバー添加試料（A2）の NH4-N と無機化と硝化は、それぞれ一次分解反応式（1） NO3-N の濃度変化を示す。NH4-N は 2 日目から15 日目にかけて 7.0 mg/100 g-drysoil 増加した。

で概ね表現できる（木村、2017）。
dC
dt

𝑘C,

dCB=kCAdt(1)

ここで CA と CB は反応物と生成物の濃度であ有機態窒素が分解され無機化したとみなせる。
NO3-N は NH4-N が減少し始めた 15 日目から 50日目まで増加した。硝化が、無機化が落ちついる。また k は一次分解反応定数であり、無機化 たあとに生じたと考えられる。油粕添加試料にや硝化の速度を表すパラメータである。k の ついても同様に NH4-N が増加したが、その増加決定は窒素動態の予測に不可欠であるが生成物量は 20.1 mg/100 g-drysoil とクローバー添加試料よや反応物の濃度から決めるのは容易ではない。

りも多かった。クローバーの根のみを添加した

ところで、土壌微生物量の尺度として比較的 試料については NH4-N は増加し減少したが、容易に測定可能な指標に ATP 量がある。無機化 NO3-N は増加せず硝化しなかったとみなせる。
や硝化が盛んであれば、土中の ATP 量も高くな 米ぬかと稲わら添加試料については NH4-N 増減ると考えられる。そこで硝化の一次分解反応定量が小さく、NO3-N は増加しなかった。NH4-N数 knit を ATP 量から推定する試みが報告されて 増加量は米ぬかを除き C/N が低いほど多くなっいる（武藤、2017）。しかし、knit と ATP 量の関た。C/N の一番高い稲わら添加試料は、無機化係については未だ検討が不十分であり、有機態よりも有機化が優勢だったと考えられる。

窒素の無機化量や無機化の一次分解反応定数

表 1 各有機物の C/N と有機態 N 添加量

kmin と ATP 量の関係もわかっていない。
そこで本研究では、異なる有機物を施肥した
土中の窒素の無機化および硝化過程の ATP 量

記号

有機物

A1 A2

クローバー**C/N

有機態 N 添加量（mg/100 g-drysoil）

1621～26クローバー（根）2316を測定し NH4-N 増減量、増減速度、kmin や knit

C

油粕

754との関係を明らかにした。

D米ぬか

1822E

*3511２．試料と方法
岩手大学学内圃場の休耕畑において黒ぼくB

稲わら* 2 mm に粉砕

N 増加量は有機物の C/N だけではなく、C と Nの成分にもよると考えられる。
ここで NH4-N の増加と減少をそれぞれ無機化と硝化によるとし、式（1）に適合することで kminと knit を求めた。クローバー添加試料（A2）の無機態N量（mg/100 g-drysoil）関わらず NH4-N 増加量が大きく異なった。NH4-12ATP量（mg/100 g-drysoil）

クローバーと米ぬかは、C/N がほぼ等しいにも0.3

kmin は決められたが、knit は同様にばらついた。
図 2 に各試料の ATP 量を示す。クローバー添加試料（A1）については 7 日目まで増加、その後減少し、14 日目以降は一定となった。他の試料についても ATP 量は増加と減少、一定の00した。NH4-N 増減速度は式（2）で定義した。

NH4 -N 増減速度 =NH4 -Nの変化量
有機態窒素時間(2)0.20.100●A1○A2△B0.080.06

NH4-N を多く放出するためだと考えられる。ま0●A1○A2△B0.8

図 4 に、ATPmin と kmin の関係を示す。無機化

0.6については knit のばらつきも大きく、ATPnit と knitに明確な相関はみられなかった（図 5）。

knit(/day)

ため NH4-N が放出されなかったと考えられる。

を推定できる可能性があるといえる。硝化過程

0.2

□C×D
E

0.20が増殖し ATP 量が多くなったものの、有機化のった。比例関係であることから ATPmin より kmin

0.05
0.10.15
ATPmin（mg/100 g-drysoil）

図3 ATPminとNH4-Nの増加速度0.30た、米ぬかや稲わら添加試料については微生物試料を除き ATPmin が大きいほど kmin も大きくな□C×DE0.1加速度に比例するのは、微生物が増殖するほど過程については米ぬか（D）と稲わら（E）添加500.020.4kmin(/day)

NH4-N 増加速度が遅かった。ATPmin が NH4-N 増

203040経過時間（day）

0.040

米ぬか（D）と稲わら添加試料（E）を除き、ATPmin
かと稲わら添加試料は、ATPmin は大きいものの、

10

図2 ATP量の経時変化

図 3 に ATPmin と NH4-N 増加速度の関係を示す。
が大きいほど NH4-N 増加速度が速かった。米ぬ50●A1△B×D0.1
NH4-N増加速度(/day)

NH4-N の増減速度、kmin と knit の関係を比較

203040経過時間（day）

図1 無機態Nの経時変化（A2）

有機態窒素の無機化、硝化に対応しているとの ATP 量の平均値（ATPmin と ATPnit）を求め、1042 期間に分けられた。それぞれ微生物の増殖と考えられる。そこで無機化と硝化過程それぞれ

kmin=0.24
knit=0.08
knit=0.05

8kmin は 0.24 /day となったが、knit は 0.03 - 0.08 /dayの間でばらついた（図 1）。他の試料についても● NH4-N○ NO3-N

0.05
0.1
0.15
ATPmin（mg/100 g-drysoil）

0.2

図4 ATPminとkminの関係●A1 □C○A2 ×D△BE

0.4
0.2
000.050.1
0.15
ATPnit（mg/100 g-drysoil）

図5 ATPnitとknitの関係

0.2