FT-ICRMS分析を用いた森林皆伐地の溶存有機物動態に関する研究

利用 FT-ICRMS 分析森林砍伐区溶解有机物动态研究

基本信息

批准号：
21658055
负责人：
大橋瑞江
金额：
$ 2.05万
依托单位：
University of Hyogo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-21658055/
关键词：
物質循環水資源涵養水質森林管理溶存有機物

项目摘要

本研究は、森林地帯において、降雨・林内雨・深さの異なる土壌水・地下水・河川水・湖水を採取し、有機体炭素濃度及び3次元蛍光スペクトルを解析する事により、森林生態系における溶存有機物の形成・変性などの循環過程を解明することを第1目標とし、さらに、植栽地と皆伐地の比較によって、土地利用形態が水質にもたらす影響を解明することを2つ目の目標として行った。林内雨は、降雨と同程度のDOC濃度であるにも関わらず蛍光スペクトルの蛍光強度とFT-ICR MSの検出ピーク数が増加し、降雨が林内雨になる際に樹冠からある種のDOMが溶出し、加わる事が判明した。DOC濃度・蛍光スペクトルの蛍光ピーク強度・FT-ICRMSの検出ピーク数は、土壌では降雨・林内雨に比較すると劇的に増加し、深部地下水になると、微生物による分解と鉱物や土壌粒子によるDOMの吸脱着作用が進んで土壌水から一気に減少した。皆伐地と植栽地の比較においては、DOC濃度は、植栽地のA・B層の方が皆伐地のA・B層よりも概して高かった。FT-ICR MSの結果からは、皆伐地に比べて植栽地ではH/C比とO/C比の小さい黒色炭素様物質(縮合率が高く不飽和結合の多い化合物:H/C=0.3~1.0,O/C=0~0.4)及びリグニン(H/C=1.0~1.6,O/C=0.1~0.5)が検出される領域により多くのピークが観測され、皆伐地と植栽地で分子組成に違いが見られた。これらの違いから、森林伐採が淡水の形成・変質過程に何らかの影響をあたえており、地下部の土壌水中のDOM組成が地上部の状態に大きく左右されていることが示唆された。

这项研究的第一个目的是收集不同的降雨，林区和深度的土壤，地下水，河流和湖水，并分析有机碳浓度和三维荧光光谱，以阐明森林生态系统中溶解有机物的形成和溶解有机物的循环过程。此外，第二个目标是通过比较种植和清晰切割地点来阐明土地利用形式对水质的影响。尽管森林降雨中DOC的浓度与降雨相似，但荧光光谱的荧光强度以及FT-ICR MS检测到的峰值增加，并且发现当森林中降雨时从树冠中洗脱的某些DOMS。与降雨和森林降雨相比，荧光光谱中的DOC浓度，荧光光谱中的荧光峰强度以及FT-ICRM所检测到的峰值急剧增加，在深地下水中，微生物的分解以及矿物质和土壤颗粒从土壤水中突然减少了DOM和土壤颗粒的吸附和吸收。在清晰切割和种植区域之间的比较中，种植区域的A和B层中的DOC浓度通常高于清除区域的A和B层。 FT-ICR MS的结果表明，在种植的区域中，在种植区域中检测到较低的黑色碳样物质，与清晰区域相比，在种植的区域被发现，在黑色碳样物质中观察到更多的峰（具有高凝结速率和高凝率和高不饱和键的化合物：H/C = 0.3-1.0，O/C/C = 0.0.4.4.4.4.4检测到1.0-1.6，O/C = 0.1-0.5），并且清晰区域和植物区域之间的分子组成存在差异。这些差异表明，森林砍伐对淡水的形成和改变有一定影响，并且地下土壤水中的DOM组成受到地上状态的很大影响。