微生物および生化学技術ジャーナル

概要

バイオチャー接種剤キャリアにおける Rhizobium tropici の生存に対する細孔サイズと水分活性の影響

スティーブン・J・ヴァネック、ジャニス・ティース、ビン・ワン、ケリー・ハンリー、ヨハネス・レーマン

バイオ炭（熱分解バイオマス）を微生物接種キャリアとして調査する研究は、接種微生物のより広範な使用を可能にし、根粒菌などの非胞子形成細菌とキャリアおよび土壌中のそれらの微小生息地との関係を解明する可能性があります。私たちは、Rhizobium tropici（CIAT 899）の生息地として32のバイオ炭をテストし、27°Cで6か月間インキュベートした場合と乾燥条件下の場合の両方で、細孔サイズ分布、化学的特性、粘土添加が細菌の存在量に及ぼす影響を定量化しました。圧力プレート測定と顕微鏡分析により、さまざまなバイオ炭キャリアの平均マクロ細孔サイズ（0.3〜30μm）の相関推定値が得られました（r = 0.80、p < 0.0001）。マクロ細孔サイズは、植物原料由来のミネラル含有量とともに、バイオ炭特性の変動の第一主成分に割り当てられました。湿潤した保管条件下では、多くのバイオ炭が微生物キャリアとして泥炭と同等でした。これらの貯蔵培養における Rhizobium tropici の豊度は、バイオ炭の細孔サイズに二次関数的に依存しており (p<0.001)、マクロ孔サイズが 13.6 μm (圧力プレート) または 10.1 μm (顕微鏡写真) のときに豊度が最大となった。豊度は、ASTM 揮発性含有量が高いバイオ炭では低く (p<0.001)、バイオ炭中の植物原料由来のミネラル含有量によって増加した (p<0.01)。熱分解前にバイオ炭にゲータイトとモンモリロナイトを添加すると、サイズが 0.3 μm 未満のマクロ孔が増加した。ゲータイトを添加すると細菌の生存率が低下したが、モンモリロナイトを添加すると、大孔の松のバイオ炭中の Rhizobium tropici の豊度が 10 倍 (p<0.05) 増加し、10 日間乾燥後の 4 つのバイオ炭ではその生存率が 2 倍から 11 倍 (p<0.001) 向上した。バイオ炭の細孔サイズ分布と化学的性質を最適化することは、R. tropici などの非胞子形成細菌に対して採掘された照射泥炭と同等に効果的なキャリア材料を生産するための有望な戦略であると結論付けています。