Radiocarbon-derived ages of carbon in live, dead, and newly emerged fine roots in a cool-temperate Japanese beech forest

冷温帯ブナ林における生細根、枯死細根、及び新規生産細根を構成する炭素の年齢

小嵐 淳   ; 安藤 麻里子  ; 石塚 成宏*; 野口 享太郎*; 角野 貴信*; 中山 理智*

Koarashi, Jun; Atarashi-Andoh, Mariko; Ishizuka, Shigehiro*; Noguchi, Kyotaro*; Kadono, Atsunobu*; Nakayama, Masataka*

森林生態系において重要な炭素プール及び炭素フローを構成する樹木細根(直径2mm以下)の動態を解明するために、国内のブナ林土壌から細根を生根と枯死根を分けて採取するとともに、イングロースメッシュバック法によって新たに生成した根を採取し、C同位体比分析に基づいて炭素年齢を推定した。その結果、新規生産細根の生成には、光合成により新たに固定された炭素が使用されていることが明らかとなった。一方で、土壌中から採取した根の炭素年齢は、生細根で523年、枯死細根で134年であり、根の直径と比例して高くなった。光合成による炭素固定と、その固定炭素が新しい根の形成に使われるまでの時間差がほぼ無視できることから、観測された細根炭素の年齢は、植物が当年の光合成産物を用いて根を生産し、内部に蓄えられた(Cが豊富な)古い炭素を利用してその後の根の成長を支えている、あるいは細根の一部が何年も生存していることを示唆している。この結果は、植物における土壌中への炭素配分プロセスを包括的に理解するための知見を提供する。

Maintaining and enhancing the forest carbon (C) sinks are key to mitigating climate change; however, the forest C dynamics related to the production and turnover of fine roots (2 mm in diameter) have not been well captured. In this study, we examined ages of C in fine roots in a cool-temperate Japanese beech forest by measuring the natural abundance of radiocarbon (C). Root samples were collected and categorized by diameter size class and live/dead status. Newly emerged roots were also obtained using the ingrowth mesh bag method. The mean ages of fine root C were estimated to be 5-23 years for live roots and 1-34 years for dead roots, respectively. In contrast, the C signatures of newly emerged roots indicated the use of current-year photosynthetic products for new root production. Given the negligible time lag between photosynthetic C fixation and the use of the fixed C for new root production, the observed ages for live fine root C suggest that plants use current-year photosynthetic products to produce new roots but utilize older (C-enriched) internally stored C to support subsequent root growth, and/or that some fine roots live for many years. Our results provide a piece of knowledge to comprehensively understand belowground C allocation processes in plants.