ユーラシアステップにおける土壌有機物分解過程のモデル化

The Modeling of the dynamics of soil organic matter in the Eurasian steppe

角野 貴信; 舟川 晋也*; 小崎 隆*

Kadono, Atsunobu; Funakawa, Shinya*; Kosaki, Takashi*

土壌有機物(SOM)は陸域生態系において重要な役割を担っており、その動態をモデル化することは持続的な食糧生産や炭素循環の解明に大きく寄与する。これまで多くの動態モデルが提案されてきたが、そのほとんどが固有の代謝回転速度を持つ有機物画分を概念的に設定して構築されており、その各画分は実測することができないという短所を持つ。そこで本研究では、「実測できる特性値」によるSOM動態のモデル化を目的とし、その構築及び検証を行った。ユーラシアステップにおいて採取された表層土壌の全有機炭素量を、培養実験により易分解性炭素量(PMC)と難分解性炭素量(ROC)に分け、これらの存在量と土壌,気象特性値との関係を明らかにした。次に、PMC、見かけの一次生産(NPP),土壌呼吸速度を日単位で推定する、土壌有機炭素動態モデルを構築した。このモデルを用いて、20022004年のウクライナ北部(チェルノーゼム)及び南部(カスタノーゼム)の自然草地2地点における、全土壌呼吸速度(WR)及び微生物呼吸速度(MR)を推定した結果、本モデルは、ユーラシアステップにおける自然草地の炭素動態を再現することができたと結論付けられた。

For better understanding of the terrestrial SOM dynamics and its modelling, following studies were conducted: (1) to determine the factors that affect the amounts of labile and recalcitrant SOM in different ecosystems, and (2) to offer a simple process-based model with measurable SOM pools that describe in situ SOM dynamics in natural grassland ecosystems. According to the relationship between potentially mineralizable C (PMC) and soil properties in forty-one surface soils collected in Ukraine and Kazakhstan, a SOM dynamics model was constructed using parameters including the PMC, net primary productivity (NPP) and soil respiration on a daily time. Measured soil respiration in Ukraine from 2002 to 2004 was well estimated by the SOM model. These results suggested that the proposed model successfully simulated the decomposition processes of PMC in natural grassland ecosystems.