乾燥地農業における顆粒化ワラの返還が土壌微生物群集と有機炭素分率に及ぼす短期的な効果

Short-term effects of returning granulated straw on soil microbial community and organic carbon fractions in dryland farming.

• Wei Fan
• Jinggui Wu

抄録

本研究では、2 年間の圃場実験を実施した。本研究の目的は、中国東北部のトウモロコシ栽培の乾燥地における 3 種類の土壌深さ（0-20、20-40、40-60cm）の異なる 3 つの土壌深さ（0-20、20-40、40-60cm）で、さまざまな返藁方法が土壌細菌・真菌群集構造に及ぼす影響と土壌有機炭素（SOC）との関係を調査することであった。SM、SP、SG処理はSOC含有量を有意に増加させた。SM、SP処理と比較して、SG処理は表土（深さ0～20cm）のSOCと易酸化性炭素（EOC）の含有量を有意に増加させ、20～40cm層では溶存有機炭素（DOC）と軽質分画（LFOC）のSOC含有量を増加させた。一方、SG処理は、3つの土壌深さのすべてにおいて、最も高い微生物バイオマスC（MBC）含量を示した。また、SG処理は、土壌上部40cmで細菌の豊富さだけでなく、真菌の豊富さと多様性も向上させた。また、SG処理は、すべての深さのプロテオバクテリアの相対的な豊富さを増加させ、土壌の最初の20 cmの担子菌の最高の相対的な豊富さを持っていた。SP処理は、すべての画分で土壌有機炭素含有量が最も低く、土壌微生物群集組成も最も低かった。SM 処理は，SOC，DOC，LFOC 含有量，表土・下層土の細菌多様性において SG 処理と同様の結果を示した。全体として、SG 処理は土壌品質とトウモロコシの収量を改善したことから、中国東北部の乾燥農地における土壌の多様性と微生物の豊富さを維持しつつ、より可溶性の高い SOC フラクションを向上させるための最も効果的な方法として、粒状ワラの戻し処理を推奨するものである。

We conducted a 2-year field experiment which was comprised of five treatments, namely no straw returning (CK), straw mulching (SM), straw plowed into the soil (SP), and straw returned in granulated form (SG). The aim of this study was to investigate the effects of different straw returning modes on soil bacterial and fungal community structure and their relationships to soil organic carbon (SOC) fractions at three different soil depths (0-20, 20-40, and 40-60 cm) in a dryland under maize cultivation in Northeast (NE) China. SM, SP, and SG treatments significantly increased SOC content. Compared with SM and SP treatments, SG treatment significantly increased the content of SOC and easily oxidizable carbon (EOC) in the topsoil (0-20 cm depth), and increased dissolved organic carbon (DOC) and SOC content of the light fraction (LFOC) in the 20-40 cm layer. Meanwhile, SG treatment exhibited the highest microbial biomass C (MBC) content in all of the three soil depths. SG treatment also enhanced bacterial richness as well as fungal richness and diversity in the upper 40 cm of soil. In addition, SG treatment increased the relative abundance of Proteobacteria in all depths, and had the highest relative abundance of Basidiomycota in the first 20 cm of soil. SP treatment showed the lowest soil organic carbon content in all fractions and soil microbial community composition. SM treatment exhibited similar results to SG treatment in SOC, DOC, and LFOC contents, and bacterial diversity in the topsoil and subsoil. As a whole, treatment SG improved soil quality and maize yield, hence we recommend returning granulated straw as the most effective practice for enhancing labile SOC fractions as well as maintaining soil diversity and microbial richness of arid farmlands in NE China.