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$$^{14}$$Cを利用したブナ林土壌における炭素挙動研究

Use of $$^{14}$$C to study soil carbon cycling in beech forest

安藤 麻里子  ; 小嵐 淳   ; 石塚 成宏*; 平井 敬三*

Atarashi-Andoh, Mariko; Koarashi, Jun; Ishizuka, Shigehiro*; Hirai, Keizo*

土壌中に存在する有機炭素の滞留時間分布を定量的に把握することは、土壌炭素循環モデルを構築し、地球温暖化の進行に対する土壌の応答を予測するために不可欠である。本研究は、土壌有機物中$$^{14}$$C濃度に基づいて平均滞留時間を推定する手法の適用において、異なる分画法の使用や対象とする森林生態系の違いにより、土壌有機物の滞留時間分布がどのように異なるかを明らかにすることを目的とした。同じ森林から採取した土壌に対し、酸アルカリ処理を用いた化学分画及び密度分画を行って得られた有機物は、異なる炭素同位体比分布を示した。化学分画では画分ごとの炭素同位体比の差がより明確であり、滞留時間分布評価に適していることが明らかとなった。異なる生態系に対し化学分画を行い、炭素貯留量と平均滞留時間及び有機物分解速度を評価した結果より、これまで数多く調査されている炭素貯留量と地温だけでは有機物分解速度の違いを説明することはできず、$$^{14}$$Cを利用した滞留時間分布評価が異なる生態系における土壌の質の違いを示す有効な手法であることを確認できた。

Soil organic carbon (SOC) is a complex of materials with different ages. An understanding of soil carbon cycling and thereby predicting its response to climatic change requires knowledge of both the inventory of carbon and the turnover times of SOC. In this study, chemical and density fractionation were examined to separate the organic matter collected from a beech forest into components with different turnover times. Mean residence time (MRT) for each fraction was estimated from its radiocarbon isotope ratio ($$Delta$$$$^{14}$$C) using the $$Delta$$$$^{14}$$C-MRT model. The results show that fractions separated by chemical fractionation with acid-alkali treatment have clearer difference in the isotope ratio than that by density fractionation. This means chemical fractionation is more adequate to estimate MRT composition for the beech forest soil. We also observed differences in the inventory and MRTs of carbon using chemical fractionation for two forests with different vegetation and the mean temperature. The results show that the difference in decomposed carbon flux from these two forests is attributed to the difference in MRT composition in each forest.

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