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Geochemical weathering and microbial carbon turnover: coupled drivers of greenhouse gas mitigation in basalt-amended paddy soil

玄武岩を添加した水田土壌における地球化学的風化と微生物炭素循環：温室効果ガス削減の複合的な駆動要因 (AI 翻訳)

Ji-Hyun Park, Mu Yeol Lee, So-Jeong Kim, Chan-Mi Choi, Young-Soo Han

Applied Biological Chemistry📚 査読済 / ジャーナル2026-06-24#気候科学Origin: Global対象セクター: agriculture
DOI: 10.1186/s13765-026-01106-0
原典: https://doi.org/10.1186/s13765-026-01106-0
📄 PDF

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究は、玄武岩粉末を添加した水田土壌における温室効果ガス（CO2、CH4）排出削減メカニズムを、地球化学的風化と微生物プロセスの両面から解明した。実験の結果、玄武岩濃度が高いほどガス排出が減少し、ケイ素、カルシウム、マグネシウムなどの陽イオン放出が炭素の無機トラップに寄与すること、また微生物群集の変化（特にMethanobacteriumの減少）がメタン生成を抑制することを示した。玄武岩施用は水田以外の土壌タイプにも応用可能な緩和策である。

English

This study investigates the mitigation of greenhouse gas emissions (CO2 and CH4) from paddy soil through basalt amendment, focusing on both geochemical weathering and microbial processes. Results show that higher basalt concentrations reduce gas emissions via cation release (Si, Ca, Mg) for inorganic carbon trapping and suppression of methanogens like Methanobacterium. Basalt application is suggested as a potential mitigation strategy applicable to various soil types.

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

日本の水田は主要なメタン発生源であり、本研究成果は国内の農業由来GHG削減策として玄武岩施用の有効性を示す。ただし、実用化には土壌タイプや長期影響の検証が必要であり、今後の政策連動やJ-クレジット制度への応用可能性が期待される。

In the global GX context

Globally, paddy soils are a major source of CH4 emissions, and this study provides empirical evidence for basalt-enhanced weathering as a carbon dioxide removal (CDR) strategy. It contributes to the discourse on soil carbon sequestration and nature-based solutions, with implications for agricultural climate mitigation policies and potential integration into carbon crediting schemes.

👥 読者別の含意

🔬研究者:Provides mechanistic insight into coupled abiotic and biotic greenhouse gas mitigation in soils, relevant for carbon cycle modeling and enhanced weathering research.

📄 抄録（日本語訳）

抄録 農業栽培の拡大は、世界全体の温室効果ガス排出の主要な要因である。近年、玄武岩などのケイ酸塩鉱物の施用が、水田土壌からの温室効果ガス排出を緩和する戦略として注目を集めている。これらの鉱物は、溶解時に大気中のCO₂を消費する風化反応を通じて炭素隔離を促進することができる。本研究では、風化効果だけでなく、玄武岩処理が水田土壌の微生物プロセスにどのように影響し、最終的に二酸化炭素（CO₂）とメタン（CH₄）の排出に影響を与えるかを調査する。異なる濃度の玄武岩粉末を用いて、生物的および非生物的バッチシステムを構築し、ガス排出、陽イオン溶出、炭素循環、および微生物群集を調査した。微生物呼吸はCO₂およびCH₄排出の増加をもたらしたが、ガス排出は玄武岩濃度が高くなるにつれて減少した。Si、Ca、Mgなどの陽イオンの放出も、無機炭素の捕捉を通じてガス排出を低減する潜在的な役割を有していた。さらに、すべてのバッチにおいて低い溶存有機炭素（DOC）濃度が測定され、微生物の影響が実証された。ガス相、水相、および固相にわたる固体有機炭素（SOC）の循環を計算することにより、炭素フローにおける微生物の役割が確認された。微生物群集解析により、Methanobacteriumは玄武岩含有量の増加に伴って割合が減少することが示された。これは、玄武岩由来の電子受容体によって課される熱力学的抑制に起因する可能性がある。これらの結果は、玄武岩の施用が微生物由来の温室効果ガス排出を効果的に削減でき、水田以外の多様な土壌タイプにも適用できる可能性があることを示している。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

📄 Abstract（原文）

Abstract Increasing agricultural cultivation is a major contributor to greenhouse gas emissions worldwide. Recently, the application of silicate minerals, such as basalt, has gained attention as a strategy to mitigate greenhouse gas emissions from paddy soils. These minerals can enhance carbon sequestration through weathering reactions that consume atmospheric CO 2 as they dissolve. This study investigates not only the weathering effects but also how basalt treatment influences microbial processes in paddy soils, ultimately affecting emissions of carbon dioxide (CO 2 ) and methane (CH 4 ). With different concentrations of basalt powder, biotic and abiotic batch systems were constructed and gas emissions, cation dissolution, carbon turnover, and microbial communities were investigated. Microbial respiration led to an increase in CO 2 and CH 4 emissions, however, the gas emissions decreased with higher basalt concentrations. The release of cations such as Si, Ca, and Mg also had a potential role in reducing gas emissions through inorganic carbon trapping. Moreover, the lower dissolved organic carbon (DOC) concentrations were measured under all of the batches, demonstrating the effects of microorganisms. By calculating the turnover of solid organic carbon (SOC) across gas, aqueous, and solid phases, the role of microorganisms in carbon flow was confirmed. Microbial community analysis showed that Methanobacterium decreased in proportion with increasing basalt content. It might be attributed to the thermodynamic suppression imposed by basalt-derived electron acceptors. These results indicate that basalt application can effectively reduce microbial greenhouse gas emissions and could potentially be applied to a variety of soil types beyond just paddy fields.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。