温帯林における栄養塩供給の季節性が植物の栄養塩獲得戦略および物質循環に与える影響

温带森林养分供应季节性对植物养分获取策略和物质循环的影响

• 批准号: 15770014
• 负责人: 坂田 有紀子
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Tsuru University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15770014/
• 关键词: 栄養塩; 根のバイオマス; 季節変化; 土壌微生物バイオマス; 根の呼吸; 日中低下; 物質循環; アンモニア態窒素; 硝酸態窒素; 土壌呼吸測度; リター; C; N比; 落葉広葉樹林; 常緑針葉樹林

本研究は、森林タイプによって植物への栄養塩供給の季節性が異なるという仮説を検証するために、ミズナラ・ブナ林(落葉広葉樹林)とヒノキ・ツガ林(常緑針葉樹林)において、(1)土壌中の栄養塩供給の律速要因である土壌微生物バイオマスおよび土壌呼吸速度の季節変化、(2)土壌中の無機態窒素量(アンモニア態窒素、硝酸態窒素)の季節変化、(3)植物による栄養塩吸収の指標である根のバイオマスと根の呼吸速度の季節変化の比較をおこなった。その結果、ミズナラ・ブナ林では土壌中の無機窒素の量は初夏(6月)にピークを迎え夏から秋にかけて減少するのに対して、ヒノキ・ツガ林では、初夏(6月)には少なく8月から10月にかけて増加する傾向が見られた。これに対応して根のバイオマスも、ミズナラ・ブナ林では初夏から夏にかけて多く、ヒノキ・ツガ林では初夏には少なく秋に増加する傾向が見られた。このことは、ミズナラ・ブナ林では栄養塩供給と吸収のピークが初夏にあり、ヒノキ・ツガ林では秋にある可能性を示唆している。ただ、栄養塩を供給する側の土壌微生物のバイオマスの季節変化は、どちらの林分でも10〜12月の秋〜冬にかけて増加していた。両林分の優占種であるミズナラとヒノキの根の呼吸速度に関しては、両種とも盛夏(8月)に呼吸速度が低く、9月に高い傾向を示した。11月になると、ミズナラは落葉し根の呼吸速度は低下していたが、常緑であるヒノキは高い呼吸速度を維持していた。これらのことから、これまで生物活性が高いと考えられてきた盛夏は栄養塩の供給と吸収という視点ではあまり高くなく、むしろ初夏あるいは秋に活性が高くなることが示唆された。そして、森林タイプが異なる、つまり落葉広葉樹林では初夏に栄養塩の供給と吸収のピークが、常緑針葉樹林では秋にそのピークが存在する可能性が示唆された。

To test the hypothesis that the seasonal nature of nutrient supply to plants differs depending on the forest type, this study compared (1) seasonal changes in soil microbial biomass and soil respiratory rates, which are factors that limit nutrient supply in soil, (2) seasonal changes in inorganic nitrogen content (ammonia nitrogen and nitrate nitrogen) in soil, and (3) seasonal changes in root biomass and root respiratory速率是植物，蜜饯山毛榉森林（落叶叶林）和柏树铁杉（常绿针叶林）中养分吸收的指标。结果，水橡木和山毛榉森林中的土壤中的无机氮量在初夏（6月）达到峰值，从夏季到秋季减少，而在水上橡木和黑元森林中，从八月到十月的初夏（6月）有一种趋势。作为回应，从初夏季到夏季，橡木和山毛榉森林中的根生物量也很高，而赛普拉斯和铁杉森林在初夏和秋季倾向于增加。这表明Oxala和Beech森林中的营养供应和吸收峰值在初夏，而Oxala和Hemlock Forest可能在秋季。然而，土壤微生物的生物量的季节变化，供应养分从秋季到冬季供应养分，到10月至十二月。关于两种林分的主要物种根部的呼吸速率，橡木和柏树的呼吸速率，两种物种，夏季中旬（八月）的呼吸率较低，并且在9月份显示出很高的趋势。到11月，橡木叶下降，根的呼吸速度降低了，但是常绿的柏树保持了高呼吸速度。这些发现表明，在营养供应和吸收方面，夏季较早的生物学活跃，而不是很高，而是在夏季或秋季初的活动增加。还建议，落叶阔叶森林中夏季初营养素供应和吸收的峰值，而这些山峰可能存在于秋季常绿针叶林中。

项目成果

Yukiko Sakata Bekku, Atsushi Kume, Takehiro Masuzawa, Hiroshi Kanda, Takayuki Nakatsubo: "Soil respiration in a high arctic glacier foreland in Ny-Alesund, Svalbard"Polar BioScience. (2004)

Yukiko Sakata Bekku、Atsushi Kume、Takehiro Masuzawa、Hiroshi Kanda、Takayuki Nakatsubo：“斯瓦尔巴群岛新奥尔松高位北极冰川前陆的土壤呼吸”极地生物科学。

Yukiko Sakata Bekku, Takayuki Nakatsubo, Atsushi Kume, Hiroshi Koizumi: "Soil microbial biomass, respiration rate, and temperature dependence on a glacier foreland in Ny-Alesund"Arctic, Antarctic, and Alpine Research. 36(3). (2004)

Yukiko Sakata Bekku、Takayuki Nakatsubo、Atsushi Kume、Hiroshi Koizumi：“新奥勒松冰川前陆的土壤微生物生物量、呼吸速率和温度依赖性”北极、南极和高山研究。