Quantitative understanding of the heterogeneity of soil organic carbon degradability for predicting long-term response of soil carbon to warming

土壌有機炭素の分解性の定量的理解; 温暖化に対する土壌炭素の長期的な応答を予測するために

小嵐 淳   ; 安藤 麻里子  ; 石塚 成宏*; 平舘 俊太郎*; 國分 陽子   

Koarashi, Jun; Atarashi-Andoh, Mariko; Ishizuka, Shigehiro*; Hiradate, Shuntaro*; Kokubu, Yoko

土壌有機炭素の微生物による分解は地球炭素循環の重要な構成要素であり、地球温暖化によって引き起こされる土壌有機炭素分解のわずかな変化が大気中CO濃度に重大な影響を及ぼし、ひいては地球炭素循環に影響を及ぼす。土壌有機炭素分解が温暖化に対してどのように応答するかを正しく予測するためには、土壌有機炭素の多様な分解性を定量的に解明することが不可欠である。速く代謝回転する有機炭素は土壌からの炭素放出の主体を担うが、長期の温暖化応答はよりゆっくりと代謝回転する有機炭素の貯留量や分解性に規定されうる。我々は、このゆっくりと代謝回転する有機炭素プールの実態を解明することに着眼した。日本の森林土壌に対して、放射性炭素を利用する方法により、土壌有機炭素の滞留時間別炭素貯留量を明らかにした。その結果を用いたモデルシミュレーションにより、ゆっくりと代謝回転する土壌有機炭素が来世紀にわたる地球温暖化の加速的進行において重要な役割を果たすことを示した。

Microbial decomposition of soil organic carbon (SOC) is an important component of the global carbon (C) cycle, and even a small warming-driven change in the size and decomposition rate of SOC pools could significantly impact the atmospheric CO concentration and thus the global C cycle. A quantitative understanding of heterogeneity of SOC degradability is essential for a reliable prediction of the response of soils to warming. While fast-cycling SOC pools dominate C fluxes from soils, the longer-term response of soils to warming will be largely determined by the sizes and turnover times of slow-cycling SOC pools in the soils, which can hardly be identified by conventional analytical and incubation methods. We attempted to characterize SOC pools with respect to their sizes and specific turnover times in Japanese forest soils, by a combinatorial use of SOC fractionation and C analysis. We represent the soils as a mixture of SOC pools with different turnover times ranging from years to more than a millennium, and on the basis of this representation and simple model calculations, we show the potential importance of slow-cycling SOC pools with turnover times of several decades to 200 years for the prediction of positive feedback to climate change over the next century.