森林土壌圏における微生物動態に立脚した多様な有機物の分解呼吸プロセスの解明

基于森林土壤微生物动力学阐明各种有机物的分解和呼吸过程

基本信息

批准号：
16J08135
负责人：
安宅未央子
金额：
$ 2.83万
依托单位：
Kyoto University (2018)Forest Research and Management Organization (2016-2017)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

樹木から脱落した落葉などの有機物は、環境の変化に応じた土壌微生物による分解作用を受けて、分解呼吸として大気へのCO2放出そして溶脱として水とともに土壌へ炭素を流出する。そのため森林土壌においては、有機物の供給量と炭素の放出量（分解呼吸量）・流出量（溶脱量）のバランスによって、土壌炭素蓄積量が決定される。本研究では、落葉層の炭素の放出量（分解呼吸量）と流出量（溶脱量）の季節変化を定量的に評価するために、両者の観測を可能としたチャンバーを用いて、１年をとおした分解呼吸量の連続測定と溶脱量の定期観測を行った。チャンバーは下部に雨水を貯水できるタンクを備え、下部タンクとつながったパイプを通して水を回収する構造で、同じ落葉サンプルからの分解呼吸量と流出量の測定を同時に行うことができる。落葉層の分解呼吸量は、自動チャンバーを用いた連続観測によって１時間ごとの測定を行った。落葉層の溶脱量は、林内雨（N=4）と落葉層透過水(N=5)の溶存炭素量の差から求められた。分解呼吸は、落葉層の湿潤―乾燥サイクルに応じて増減した。降雨時の分解呼吸はピークを示し、そのピークの大きさは温度に応じた季節変化を示した。落葉層の溶脱量は分解初期や夏期において高い傾向にあるが明瞭ではなかった。一方で、落葉層の溶脱量は採水量と正の関係を示し、降水量に応じて落葉層から炭素が流出することが明らかになった。１年を通して実測された値の積算値である年間の分解呼吸量は、52.42 gC m-2であり、溶脱量は2.17 gC m-2であった。そのため、年間の落葉炭素収支において、初期落葉重量に対し、分解呼吸量として21.2%、溶脱量として0.9％の炭素が放出・流出することが明らかとなった。

树木落叶等有机物根据环境变化被土壤微生物分解，通过分解呼吸将二氧化碳释放到大气中，并通过淋滤将碳和水一起释放到土壤中。因此，在森林土壤中，土壤碳积累量是由有机质供给量、碳释放量（分解呼吸量）和径流量（淋溶量）之间的平衡决定的。在这项研究中，为了定量评估落叶层中碳释放量（分解呼吸量）和径流量（浸出量）的季节变化，我们使用了一个可以在一年内观察两者的室。连续测量通过水的分解呼吸量并定期观察浸出量。该室底部有一个可以储存雨水的水箱，水通过连接到底部水箱的管道收集，从而可以同时测量同一叶子样品的分解呼吸量和径流量。使用自动室连续观察每小时测量凋落物层的分解呼吸速率。落叶层的淋滤量由森林降雨（N=4）和渗透落叶层的水（N=5）之间溶解碳含量的差异确定。退化呼吸的增加或减少取决于凋落物层的干湿循环。降雨期间的分解呼吸出现峰值，峰值的大小随温度的变化而呈现季节性变化。落叶层的淋滤量在分解初期和夏季往往较高，但尚不清楚。另一方面，落叶层的淋滤量与采样水量呈正相关，这表明碳从落叶层中流出取决于降水量。年分解呼吸量，即全年实测值的累加值为52.42 gC m-2，浸出量为2.17 gC m-2。因此，在落叶的年度碳平衡中，落叶初始重量的21.2%作为分解呼吸释放/飞行，0.9%作为淋滤释放/飞行。