Dynamics of decadally cycling carbon in subsurface soils

土壌深層において数十年程度で循環する炭素の動態

小嵐 淳   ; Hockaday, W.*; Masiello, C.*; Trumbore, S.*

Koarashi, Jun; Hockaday, W.*; Masiello, C.*; Trumbore, S.*

深層土壌は、地球上の全土壌炭素の半分以上を貯蔵しているが、その炭素の動態は解明されていない。われわれは、シエラネバダ山の森林及び草地土壌から50年間に渡って採取した土壌試料への核実験起源の混入を追跡することで、深層土壌において数十年程度で循環する炭素の量と動態を調査した。その結果、深層土壌炭素の約半分が数十年程度で循環し、この炭素が生態系炭素バランスにおいて重要な役割を果たしていること、深層で鉱物と結合した有機炭素であってもその28-73%が数十年程度で分解されること、炭素が植物によって固定されてから深層で鉱物と結合されるまでに20年以上のタイムラグがあることを明らかにした。われわれの結果は、深層土壌に大量に貯留する炭素は、環境変化に対して数十年以上の時間差を持って応答し、地球炭素循環に大きな影響を及ぼしうることを示している。

Subsurface horizons contain more than half of the global soil carbon (C), yet the dynamics of this C remains poorly understood. We estimated the amount of decadally-cycling subsurface C from the incorporation of "bomb' radiocarbon (C) using samples taken over 50 years from grassland and forest soils in the Sierra Nevada Mountains, California. The C content of all organic matter fractions increased from the pre- to post-bomb samples, indicating about half of the subsoil C consists of C fixed since 1963. The C content of mineral-associated C increased rapidly from 1992-2009, indicating a significant time lag (20 years) for the arrival of "bomb" C to this fraction. Our results demonstrate that a lagged response of the large subsurface C stores to changes in environmental conditions is possible.