Stability and vulnerability of organic carbon stored in Japanese forest soils

日本の森林土壌に貯留する炭素の安定性と脆弱性

小嵐 淳   ; 安藤 麻里子  ; 石塚 成宏*; 角野 貴信*; 守屋 耕一*; 中西 貴宏   

Koarashi, Jun; Atarashi-Andoh, Mariko; Ishizuka, Shigehiro*; Kadono, Atsunobu*; Moriya, Koichi*; Nakanishi, Takahiro

地球温暖化により、土壌に貯留した炭素の放出の加速が危惧されているが、土壌の炭素貯留メカニズムの解明の遅れにより、その規模やタイミングは不明のままである。われわれは、日本国内の土壌特性や植生が異なる4つの森林サイトで土壌を採取し、化学分画とC同位体分析を組合せた手法により、土壌炭素を滞留時間の異なる炭素プールに分割した。森林サイトごとに、炭素貯留量のみならず、滞留時間の分布が大きく異なっていることを明らかにした。ターンオーバーが比較的長い(100-1000年)炭素の貯留量は、土壌の鉱物学的特性(特にAl-腐植複合体の形成)によって、ターンオーバーが速い(数十年程度)炭素の貯留量は、森林サイトの年間平均気温によって規定されている可能性を見いだし、土壌が将来の温暖化によって異なる応答を示すことを明らかにした。

Accelerated release of carbon (C) previously stored in soils is considered one of the most important positive feedbacks from terrestrial ecosystems to the atmosphere in a future warmer world. We used 14C analysis following chemical fractionation to quantify the sizes and turnover times of C pools of Japanese forest soils. The C-based approach revealed higher variations of the family of MRTs soil by soil. The size of C pools that cycle slowly on timescales of 100-1000 years strongly correlated with the content of pyrophosphate-extractable Al. In contrast, faster-cycling C pools that turn over within decades showed a negative correlation with mean annual temperature at the sites. Our results suggest that C dynamics in the isolated SOC pools may be regulated by different mechanisms: temperature control on decadal cycling C versus mineralogy control on slower-cycling C, and clearly demonstrate that the forest soils will respond very differently to climate change over the next century.