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Radiocarbon-based estimation of soil carbon turnover in a cool-temperate beech forest

放射性炭素を利用した冷温帯ブナ林における土壌炭素の滞留時間の推定

小嵐 淳   ; 安藤 麻里子  ; 石塚 成宏*; 齋藤 武史*; 平井 敬三*; 三浦 覚*

Koarashi, Jun; Atarashi-Andoh, Mariko; Ishizuka, Shigehiro*; Saito, Takeshi*; Hirai, Keizo*; Miura, Satoru*

土壌には大気中に存在している炭素の約2倍に相当する炭素が有機物として貯留していると推定されている。そのため、土壌有機炭素貯留量の微小な変化でさえ、大気中CO$$_{2}$$濃度に重大な影響を及ぼす可能性がある。近年の議論では、土壌有機炭素の分解に対する不均質性のより詳細な理解が、気候変化に対する土壌有機炭素の分解応答の程度やタイミングの将来予測の鍵を握っているとされている。本研究では、安比ブナ林において土壌を採取し、土壌有機物の化学的分画を行い、加速器質量分析計を用いて各有機物画分の放射性炭素同位体比の測定を行った。得られた同位体比に基づいて土壌炭素の滞留時間及び土壌有機物の分解速度の推定を行った。その結果、安比ブナ林の土壌は、数年から1000年以上に渡る6つの異なる滞留時間を持つ炭素プールの複合体として特徴づけることができ、従属栄養生物による全炭素放出のうち約半分が、炭素貯留量がわずか6.1%であるが最も滞留時間の短い表層リター層から生じていることが示された。さらに、約3分の2の土壌有機炭素が数百年の滞留時間を有していることや、約5%の炭素は炭素循環から隔離された状態で保持されていることが明らかになった。

Recent debate has emphasized that our capacity to predict the response of soil organic carbon (SOC) to climate change depends on a clear understanding of the heterogeneity in SOC biodegradability. We collected soil samples from the Appi forest meteorology research site dominated by Japanese beech, separated the soil samples into three SOC fractions with a chemical method, and determined their radiocarbon isotope ratios using an accelerator mass spectrometry. The radiocarbon signatures allow us to estimate their turnover times (TTs), quantifying the rates of SOC decomposition. According to the estimated TTs, the SOC was distinguished into six SOC pools with distinct TTs of several years to $$>$$ 1000 years. The annual SOC decomposition rate was summed up to 0.47 kgC m$$^{-2}$$ y$$^{-1}$$, about a half of which was from the fastest-cycling pool (litter). Approximately 5% of SOC gave the over-millennium TTs, suggesting that this pool plays a role of a long-term carbon sequestration in the carbon cycle.

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