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それらは土壌や肥料から来ているのでしょうか？

スプリット： 2025.11.27 14:00 小麦粒に含まれる有毒金属：それらは土壌または肥料に由来するのでしょうか? 植物は根から栄養分を吸収するだけでなく、有毒金属も吸収します。これまで、それらが土壌から来たのか、施された肥料から来たのかは不明でした。この疑問を明確にするために、UFZ とデューク大学 (米国) が率いる研究チームは小麦粒を検査し、特別な同位体特徴を使用して、有毒金属の大部分が鉱物肥料に由来していることを発見しました。鉱物肥料と有機肥料を組み合わせると、有毒金属のレベルが低下するだけでなく、人間の栄養にとって重要な金属のレベルも増加します。「野外および温室での研究から、鉱物肥料か有機肥料といった肥料の種類が食用植物の金属含有量に影響を与えることが知られています」と、UFZ の植物生物地球化学ワーキンググループの責任者であり、この出版物の共同研究リーダーであるマリー・ムエ教授教授は述べています。「しかし、植物が吸収した金属が土壌から来たのか、それとも施された肥料から直接来たのかはこれまで不明でした。」これがドイツ系アメリカ人の研究チームが今回の研究で明らかにしたかったことです。これを行うために、科学者らは、UFZ バート・ラウハシュテット研究ステーションでの静的施肥実験で得られた土壌サンプルと小麦粒を使用しました。静置施肥実験は 1902 年に設立され、特に期間が長いため、世界で最も価値のある長期実験の 1 つです。「120年以上施肥されていない試験圃場もあれば、鉱物肥料や近隣の農場からの肥料などの有機肥料、あるいはその両方を混合した肥料のみを使用している試験圃場もある」とマリー・ムエ氏は説明する。長期間の実験を通じて、土壌の特性は、たとえば pH 値や有機物の含有量などとは大きく異なります。したがって、この長期テストで得られたサンプル材料は、調査のための完璧な基礎となりました。すべての試験地域からの土壌サンプルと収穫された小麦粒が毎年アーカイブされるため、優れたデータベースもあります。研究のために、研究者らは過去 20 年間のサンプルを詳しく調べました。「私たちはまず、土壌、収穫した小麦粒、使用した肥料に含まれるそれぞれの金属含有量を測定しました」と、UFZ 博士課程の学生であり、この研究の共同筆頭著者であるアレクサンドラ・ピエンコフスカ氏は説明します。小麦粒に含まれる金属が土壌由来なのか肥料由来なのかを調べるために、研究者らは特別な手順、いわゆるストロンチウム同位体署名法を使用した。これは、化学元素ストロンチウム (Sr) が 2 つの異なる形態、いわゆる同位体、つまり 87Sr と 86Sr で存在するという事実に基づいています。「これら 2 つの同位体の比率は土壌ごとに異なるため、本質的には指紋のようなものです」とデューク大学 (アメリカ、ダーラム) の博士課程の学生であり、この研究の共同筆頭著者であるロバートヒルは説明します。「小麦粒内の比率が植物が育った土壌と同じであれば、小麦粒が土壌からストロンチウムを吸収したと結論付けることができます。しかし、粒内の同位体比が肥料の同位体比と一致する場合、これはストロンチウムが肥料を介して穀物に入ったことを明確に示しています。」また、植物が同様の経路を介してストロンチウムとカドミウムを吸収することが知られているため、カドミウムについても結論を導くことができます。一方で、調査した小麦粒に含まれる有毒金属は土壌からではなく、施用された肥料から来ていることが結果からわかります。一方、鉱物肥料の金属含有量は有機肥料に比べて特に高くなります。…

執筆 nipponese 更新 2025年11月28日

スプリット：

2025.11.27 14:00

小麦粒に含まれる有毒金属：それらは土壌または肥料に由来するのでしょうか?

植物は根から栄養分を吸収するだけでなく、有毒金属も吸収します。これまで、それらが土壌から来たのか、施された肥料から来たのかは不明でした。この疑問を明確にするために、UFZ とデューク大学 (米国) が率いる研究チームは小麦粒を検査し、特別な同位体特徴を使用して、有毒金属の大部分が鉱物肥料に由来していることを発見しました。鉱物肥料と有機肥料を組み合わせると、有毒金属のレベルが低下するだけでなく、人間の栄養にとって重要な金属のレベルも増加します。

「野外および温室での研究から、鉱物肥料か有機肥料といった肥料の種類が食用植物の金属含有量に影響を与えることが知られています」と、UFZ の植物生物地球化学ワーキンググループの責任者であり、この出版物の共同研究リーダーであるマリー・ムエ教授教授は述べています。「しかし、植物が吸収した金属が土壌から来たのか、それとも施された肥料から直接来たのかはこれまで不明でした。」これがドイツ系アメリカ人の研究チームが今回の研究で明らかにしたかったことです。

これを行うために、科学者らは、UFZ バート・ラウハシュテット研究ステーションでの静的施肥実験で得られた土壌サンプルと小麦粒を使用しました。静置施肥実験は 1902 年に設立され、特に期間が長いため、世界で最も価値のある長期実験の 1 つです。「120年以上施肥されていない試験圃場もあれば、鉱物肥料や近隣の農場からの肥料などの有機肥料、あるいはその両方を混合した肥料のみを使用している試験圃場もある」とマリー・ムエ氏は説明する。長期間の実験を通じて、土壌の特性は、たとえば pH 値や有機物の含有量などとは大きく異なります。したがって、この長期テストで得られたサンプル材料は、調査のための完璧な基礎となりました。すべての試験地域からの土壌サンプルと収穫された小麦粒が毎年アーカイブされるため、優れたデータベースもあります。

研究のために、研究者らは過去 20 年間のサンプルを詳しく調べました。「私たちはまず、土壌、収穫した小麦粒、使用した肥料に含まれるそれぞれの金属含有量を測定しました」と、UFZ 博士課程の学生であり、この研究の共同筆頭著者であるアレクサンドラ・ピエンコフスカ氏は説明します。小麦粒に含まれる金属が土壌由来なのか肥料由来なのかを調べるために、研究者らは特別な手順、いわゆるストロンチウム同位体署名法を使用した。これは、化学元素ストロンチウム (Sr) が 2 つの異なる形態、いわゆる同位体、つまり 87Sr と 86Sr で存在するという事実に基づいています。「これら 2 つの同位体の比率は土壌ごとに異なるため、本質的には指紋のようなものです」とデューク大学 (アメリカ、ダーラム) の博士課程の学生であり、この研究の共同筆頭著者であるロバートヒルは説明します。「小麦粒内の比率が植物が育った土壌と同じであれば、小麦粒が土壌からストロンチウムを吸収したと結論付けることができます。しかし、粒内の同位体比が肥料の同位体比と一致する場合、これはストロンチウムが肥料を介して穀物に入ったことを明確に示しています。」また、植物が同様の経路を介してストロンチウムとカドミウムを吸収することが知られているため、カドミウムについても結論を導くことができます。

一方で、調査した小麦粒に含まれる有毒金属は土壌からではなく、施用された肥料から来ていることが結果からわかります。一方、鉱物肥料の金属含有量は有機肥料に比べて特に高くなります。「これらの結果を分類するには、私たちの研究が非常に肥沃な黒土土壌のある地域で行われたことを知ることが重要です。これらの影響は、砂質土壌や酸性土壌ではさらに顕著になる可能性があります」とアレクサンドラ・ピエンコウスカ氏は言う。長期にわたる鉱物施肥も土壌の酸性化を引き起こすため、石灰処理などのpH値を安定させる対策が一層重要になっています。

ただし、ミネラル肥料に含まれるすべての金属が望ましくないわけではありません。たとえば、亜鉛は栄養にとって重要な金属微量元素です。しかし、小麦粒への亜鉛の吸収を促進しながら、同時に有毒金属の吸収を防ぐことはできるのでしょうか? 「私たちの研究でも、肥料を組み合わせることで、カドミウム含有量を増加させることなく、小麦粒中の亜鉛含有量を実際に増加させることができることが示されました」とマリー・ムエ氏は言います。「したがって、私たちは混合施肥、または鉱物肥料と有機肥料の交互施肥を推奨します。これにより肥料コストが節約できる一方で、穀物の品質が向上します。」

研究者らはさらなる研究で、気候変動などの環境条件が変化したときに作物中の金属レベルがどのように変化するかを調査したいと考えている。

科学者との連絡先:

マリー・ムエ博士教授
UFZ 応用微生物生態学科
[email protected]

元の出版物:

Robert C. Hill、Aleksandra Pieńkowska、Ines Merbach、Thomas Reitz、E.Marie Muehe、Avner Vengosh: 長期施肥実験における土壌から小麦への金属(ロイド)移動に対する施肥の影響 – 金属(ロイド)トレーサーとして87Sr/86Sr同位体を使用。環境インターナショナル; 2025 年 10 月。

詳細情報:

https://www.ufz.de/index.php?de=39220
https://www.ufz.de/index.php?de=39922

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