固定化（土壌科学）

土壌科学における固定化とは、微生物または植物によって無機化合物が有機化合物に変換され、化合物が植物にアクセスできなくなることです。^{[1]固定化は}鉱化の反対です。固定化では、無機栄養素が土壌微生物に吸収され、植物が吸収できなくなります。 [ ^2]したがって、固定化は、無機窒素を消費してアミノ酸と生物学的高分子（有機形態）を形成する細菌^{[3]によって制御される生物学的プロセスです。}^[4]固定化と鉱化は同時に発生する連続プロセスであり、分解システムの窒素は、固定化によって無機状態から有機状態へ、腐敗と鉱化によって有機状態から無機状態へ着実に変換されます。^[5]

C:N比

窒素が無機化されるか固定化されるかは、植物残渣のC/N比によって決まる。^[6]例えば、おがくずやわらなど炭素と窒素の比率が高い物質を土壌に取り入れると、土壌微生物の活動が刺激され、窒素の需要が増加し、固定化につながる。^[7]これはプライミング効果として知られている。^[8] 一般的に、土壌に入る植物残渣には窒素が少なすぎるため、土壌微生物群がすべての炭素を細胞に変換することができない。分解中の植物質のC:N比が約30:1を超えると、土壌微生物群は窒素を無機物の形で摂取する可能性がある（例：硝酸塩）。この無機窒素は固定化されていると言われている。微生物は固定化中にNH4+とNO3-をめぐって植物に勝つため、植物は簡単に窒素欠乏症になる可能性がある。

分解により二酸化炭素が放出されると、有機物の C:N 比が減少し、微生物の無機窒素の需要が減少します。C:N 比が約 25:1 未満になると、さらに分解が進むと、微生物群が必要とする量を超える窒素が同時に無機化されます。

分解がほぼ完了すると、植物残留窒素のミネラル化により、土壌のミネラル窒素は当初よりも高くなります。

窒素固定のメカニズム

窒素固定化には、微生物バイオマスへの窒素の蓄積と微生物活動の副産物への窒素の蓄積という 2 つのメカニズムがあります。微生物活動の副産物への窒素の蓄積腐敗した植物残骸への窒素の蓄積は、2 段階のメカニズムに従います。新鮮なデトリタスから可溶性物質が最初に浸出した後、外因性酵素がデトリタス基質を脱重合して、反応性炭水化物、フェノール、小ペプチド、アミノ酸を生成します。これは、微生物が基質窒素と外因性窒素を微生物バイオマスと微生物活動の滲出産物に変換する期間であり、微生物の成長が急速です。^{[引用が必要]}

参照

参考文献

^ 土壌科学の原理と実践、天然資源としての土壌（第4版）、REホワイト
^ 「Immobilization」. lawr.ucdavis.edu . 2019年11月20日閲覧。
^ Schimel, DS (1988-10-01). 「15N固定化による微生物増殖効率の計算」. Biogeochemistry . 6 (3): 239–243. doi :10.1007/BF02182998. ISSN 1573-515X. S2CID 94918307.
^ Batlle-Aguilar, J.; Brovelli, A .; Porporato, A.; Barry, DA (2011-04-01). 「土地利用変化時の土壌炭素・窒素循環のモデル化。レビュー」(PDF) .持続可能な開発のための農学。31 (2): 251–274. doi :10.1051/agro/2010007. ISSN 1773-0155. S2CID 25298197.
^ 甲斐秀明、アフマド・ジアウディン、原田藤五郎（1969年9月）。「土壌中の窒素の固定化と放出に影響を与える要因と新たに固定化された窒素の化学的特性：I.土壌中の窒素の固定化と放出に対する温度の影響」土壌科学と植物栄養。15 （5）：207–213。doi ：10.1080/ 00380768.1969.10432803。ISSN 0038-0768 。
^ RGマクラーレン＆K.キャメロン土壌科学：持続可能な生産と環境保護（第2版）、オックスフォード大学出版局、（1996）ISBN 0-19-558345-0
^ Szili-Kovács, Tibor; Török, Katalin; Tilston, Emma L.; Hopkins, David W. (2007-08-01). 「有機肥料の投入による放棄農地の修復中の土壌窒素の微生物固定化の促進」。土壌の生物学と肥沃度。43 (6) : 823–828。doi : 10.1007 /s00374-007-0182-1。ISSN 1432-0789。S2CID 6495745 。
^ バスティダ、フェリペ;ガルシア、カルロス。フィアー、ノア。エルドリッジ、デビッド J.ボウカー、マシュー A.アバデス、セバスティアン。アルファロ、フェルナンド D.アセファウ・バーヘ、アスメレット。カトラー、ニック A.ガヤルド、アントニオ。ガルシア・ベラスケス、ローラ (2019-08-02)。「土壌プライミング効果の地球生態学的予測因子」。ネイチャーコミュニケーションズ。10 (1): 3481。ビブコード:2019NatCo..10.3481B。土井：10.1038/s41467-019-11472-7。ISSN 2041-1723。PMC 6677791。PMID 31375717。

外部リンク

ウィクショナリーの「固定化（土壌科学）」の辞書定義

[1] 土壌科学の原理と実践、天然資源としての土壌（第4版）、REホワイト

[:0-2] 「Immobilization」. lawr.ucdavis.edu . 2019年11月20日閲覧。

[3] Schimel, DS (1988-10-01). 「15N固定化による微生物増殖効率の計算」. Biogeochemistry . 6 (3): 239–243. doi :10.1007/BF02182998. ISSN 1573-515X. S2CID 94918307.

[4] ^ Batlle-Aguilar, J.; Brovelli, A .; Porporato, A.; Barry, DA (2011-04-01). 「土地利用変化時の土壌炭素・窒素循環のモデル化。レビュー」(PDF) .持続可能な開発のための農学。31 (2): 251–274. doi :10.1051/agro/2010007. ISSN 1773-0155. S2CID 25298197.

[5] 甲斐秀明、アフマド・ジアウディン、原田藤五郎（1969年9月）。「土壌中の窒素の固定化と放出に影響を与える要因と新たに固定化された窒素の化学的特性：I.土壌中の窒素の固定化と放出に対する温度の影響」土壌科学と植物栄養。15 （5）：207–213。doi ：10.1080/ 00380768.1969.10432803。ISSN 0038-0768 。

[6] RGマクラーレン＆K.キャメロン土壌科学：持続可能な生産と環境保護（第2版）、オックスフォード大学出版局、（1996）ISBN 0-19-558345-0

[7] Szili-Kovács, Tibor; Török, Katalin; Tilston, Emma L.; Hopkins, David W. (2007-08-01). 「有機肥料の投入による放棄農地の修復中の土壌窒素の微生物固定化の促進」。土壌の生物学と肥沃度。43 (6) : 823–828。doi : 10.1007 /s00374-007-0182-1。ISSN 1432-0789。S2CID 6495745 。

[8] バスティダ、フェリペ;ガルシア、カルロス。フィアー、ノア。エルドリッジ、デビッド J.ボウカー、マシュー A.アバデス、セバスティアン。アルファロ、フェルナンド D.アセファウ・バーヘ、アスメレット。カトラー、ニック A.ガヤルド、アントニオ。ガルシア・ベラスケス、ローラ (2019-08-02)。「土壌プライミング効果の地球生態学的予測因子」。ネイチャーコミュニケーションズ。10 (1): 3481。ビブコード:2019NatCo..10.3481B。土井：10.1038/s41467-019-11472-7。ISSN 2041-1723。PMC 6677791。PMID 31375717。