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佐藤 雄飛*; 石塚 成宏*; 平舘 俊太郎*; 安藤 麻里子; 永野 博彦*; 小嵐 淳
Environmental Research, 239(Part 1), p.117224_1 - 117224_9, 2023/12
被引用回数：0 パーセンタイル：0(Environmental Sciences)土壌有機物(SOM)の安定性は地球上の炭素循環や気候変動問題を理解する上で重要な研究課題である。本研究では段階的昇温過程を経た強熱減量法(SIT-LOI)がSOMの安定性の評価に対する利用可能性を検証するため、日本各地で採取した有機物及び無機物の各含有率並びに放射性炭素分析に基づくSOMの平均滞留時間(MRT)のそれぞれが異なる土壌試料を用いた検証実験を実施した。本実験の結果、SIT-LOIデータはSOMのMRTと強い相関を示した。これはSIT-LOIデータが実環境におけるSOMの安定性に対する指標となることを示唆するものである。
Wijesinghe, J. N.*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 國分 陽子; 山口 紀子*; 佐瀬 隆*; 細野 衛*; 井上 弦*; 森 裕樹*; 平舘 俊太郎*
Geoderma, 374, p.114417_1 - 114417_10, 2020/09
被引用回数：10 パーセンタイル：51.79(Soil Science)Volcanic ash soils store a large amount of carbon as soil organic carbon (SOC) for a long term. However, the mechanisms of SOC accumulation in such soils remain unexplained. In the present study, we focused on SOC in a buried humic horizon of a volcanic ash soil, which formed between 5400 and 6800 yr BP. SOC was fractionated using a chemical fractionation method and the separated SOC fractions were characterized by 
C age, stable isotopic ratios of carbon and nitrogen, and chemical structure. Results showed that the SOC fractions differ in the degrees of biological transformation and mobility. However, generally the low mobility of all of the SOC fractions suggests that successive up-building accumulation of SOC contributes to the formation of thick humic horizon in the soil.
西村 周作; 平舘 俊太郎*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳
no journal, ,
表層土壌(深さ0
20cm)中における植物炭化物の分布、炭素および窒素同位体組成ならびにその化学構造について明らかにする。今回、日本に分布している黒ボク土および褐色森林土の計12試料を供試し、これらの土壌から植物炭化物を分離した。土壌および植物炭化物の炭素含量、窒素含量、安定同位体炭素および窒素を測定した。また、この植物炭化物の化学構造を固体
C核磁気共鳴(固体C NMR)法を用いて分析した。土壌の炭素含量(33132g kg
土壌)に占める植物炭化物の炭素含量(2.440.0g kg土壌)の割合は、4.527.6%範囲に分布し、本研究で分離した植物炭化物は、土壌炭素の重要な構成要素の一つとして看過しえないことが明らかになった。植物炭化物のC NMRスペクトルは、すべての試料において、芳香族態炭素のみならず、脂肪族態炭素の割合が高いことを示した。この結果から、これまでは植物炭化物と考えられていたものの中にも、炭化物とは考えられない脂肪族化合物が相当量含まれていることが示唆された。
小嵐 淳; 安藤 麻里子; 石塚 成宏*; 平舘 俊太郎*; 國分 陽子
no journal, ,
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。
小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 平舘 俊太郎*; et al.
no journal, ,
温暖化は、微生物による土壌有機炭素の分解を促進させ、土壌からの炭素放出量が増大することで、温暖化をさらに加速させる可能性が危惧されている。しかし、温暖化によって土壌炭素放出がどれだけ増加し、その増加がどのくらい持続するのかについては、土壌有機炭素の貯留・分解メカニズムに関する科学的知見が不足しており、不明のままである。本研究では、国立環境研究所が長期にわたって温暖化操作実験を展開し、土壌炭素放出の温暖化影響を評価している国内5つの森林サイトにおいて調査を実施した。各サイトの温暖化処理区と非処理区において、土壌有機炭素の貯留実態を、量, 質(土壌鉱物との結合形態、有機炭素の化学構造、滞留時間など), 分解の温度応答の3つの観点で分析評価し、比較した。本講演では、これらの結果に基づいて、長期にわたる温暖化が土壌に貯留する有機炭素にどのような変化をもたらし、また、温暖化によって土壌炭素放出の増大がいかに持続しうるかについて議論する。
Wijesinghe, J.*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 國分 陽子; 山口 紀子*; 佐瀬 隆*; 細野 衛*; 井上 弦*; 森 裕樹*; 平舘 俊太郎*
no journal, ,
Soil organic carbon (SOC) is generated from organic components by receiving biological and chemical transformations in soils. Volcanic ash soils store a large amount of carbon for a long term and therefore the mechanisms of SOC storage in such soils are of interest for the development of techniques for carbon sequestration in soils. In the present study, we focused on SOC in a buried volcanic ash soil layer formed between 6200 and 9400 yr BP. SOC was fractionated using a chemical fractionation method and analyzed for chemical structure and carbon and nitrogen isotopic compositions. Results showed that the separated SOC fractions differ largely in the chemical structure, extent of microbial transformation, C age, and stabilization processes.
N値測定による給源推定平舘 俊太郎*; 宮邦 怜*; 佐藤 臨*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳; 可知 直毅*
no journal, ,
小笠原諸島・媒島の植生は、野生化したヤギによる採食行動や踏圧を発端に衰退した履歴を持っており、現在はその回復過程にあると考えられる。このような生態系において植生の生産性を制限しているのは、多くの場合、植物必須多量元素である窒素(N)である。そこで、媒島における植生回復のための基礎的情報を得ることを目的に、長期間植生が保たれていた在来林、ギンネムが侵入した外来林、土壌流出の影響を受けて成立した草原における窒素の給源を、土壌中および植物体中のN安定同位体比(N)を測定することにより推定した。その結果、在来林の生態系は、海鳥が海洋生態系から持ち込んだと思われるN値の高いNが利用されていること、ギンネム林では最近侵入した影響を受けて土壌表層からギンネム由来のN値の低いNに置き換わりつつあること、草原植生では、場所によってNの給源は異なることが示された。
小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 平舘 俊太郎*; et al.
no journal, ,
温暖化により土壌有機物の分解が促進され、土壌からの炭素放出量が増大することで、温暖化がさらに加速する可能性がある。本研究では、長期にわたって温暖化操作実験を行っている日本の5つの森林において、土壌有機物の量と質(炭素及び窒素含有量や安定・放射性炭素同位体組成等)を温暖化処理区と非処理区で比較することで、温暖化が土壌有機物に与える影響を調査した。結果として、10年以上温暖化操作を行っている森林においても、温暖化処理区と非処理区の間に土壌有機物の量及び質の大きな違いは見られなかった。日本の土壌において報告されている温暖化効果の長期持続の一因が、その豊富な有機物蓄積量にあることが示唆された。
Wijesinghe, J.*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 國分 陽子; 山口 紀子*; 佐瀬 隆*; 細野 衛*; 井上 弦*; 森 裕樹*; 平舘 俊太郎*
no journal, ,
The movement of soil organic carbon is important for understanding the formation and distribution of carbon in deeper soil layers. In the present study, we estimate the rate of vertical translocation of humin, humic acid, and four fulvic acid fractions and their relationship with chemical structure determined by CPMAS C NMR analysis. The average rates of vertical translocation of humin and humic acid were 4 and 5 mm per century, while those of fulvic acid were generally around 10 mm per century. C age of humic asid and humin in all layers was similar to the soil formation age, indicating that they have poorly translocated downwards. The young C age of some fulvic acid fractions in some layers indicates the translocation of young carbon from upper layers.
小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 平舘 俊太郎*; et al.
no journal, ,
土壌は、陸域最大の炭素貯蔵庫として機能し、その巨大な炭素貯留能をもって、地球規模での炭素循環の安定化に大きく貢献している。近年急速に進行する地球温暖化は、土壌に貯留する有機炭素の微生物による分解を促進することで、土壌からの二酸化炭素放出量を増大させ、その結果、温暖化がさらに加速する可能性が危惧されている。このような現象とその影響の程度を正しく評価するためには、土壌における有機炭素の蓄積や動態、ならびにそれらの温暖化に対する応答についての定量的な理解が不可欠である。本研究では、長期にわたって温暖化操作実験を実施している国内5か所の森林サイトにおいて、表層土壌における有機炭素の蓄積・動態のサイト特性を、貯留量の深さプロファイル、土壌鉱物との結合形態、有機炭素の化学構造、代謝回転時間などの観点から分析評価し、サイト特性と土壌呼吸速度(土壌からの二酸化炭素放出速度)やその温度応答との関連性を調べた。本講演では、これらの結果に基づいて、土壌呼吸速度やその温度応答を規定する要因や温暖化による土壌炭素放出増大の持続性について議論する。
C年代による較正暦年代値などに基づく約7600年前以降の平均堆積速度平舘 俊太郎*; Wijesinghe, J. N.*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 佐瀬 隆*; 細野 衛*; 井上 弦*; 森 裕樹*
no journal, ,
青森県三戸郡三戸町古屋敷の黒ボク土は、約1.1千年前に降下した十和田a、約2.7千年前に降下した十和田b、約6.1千年前に降下した十和田中掫軽石、約9.2千年前に降下した十和田南部軽石などが累積的に堆積しており、かつその保存状態も良好であることから、精度よく土壌C貯留速度を推定するための好材料である。本研究では、この土壌断面で報告されているC年代による較正暦年代値などに基づき、本土壌におけるC貯留速度を推定した。その結果、正味の土壌C貯留速度は、火山放出物堆積後約11007600年間はほぼ一定であり平均で約28kg C/ha/年であったが、最初の約1100年間のC貯留速度はこれより速かったと推定された。
永野 博彦*; 安藤 麻里子; 田中 草太*; 平舘 俊太郎*; 藤井 一至*; 小嵐 淳
no journal, ,
Rewetting dried soils is a crucial topic in soil organic matter (SOM) research from both viewpoints to evaluate the climate change impacts on SOM dynamics and the microbial utilization of soil organic substrate. Here, we present the substantial potential of rewetting dried soils in SOM research for Japanese andic soils. We introduce two studies investigating rewetting dried soils using Japanese andic soils: incubation of soils with dry-wet cycles and extraction of organic substrates with water. Dry-wet cycles stimulated soil CO release up to 50% more than the CO release under the continuously constant moisture condition. Water-extractable organic matter exhibited a contrast enrichment in the stable isotope signature under different substrate availability. The results indicate the substantial potential of rewetting dried soils for evaluating the climate change impacts on SOM dynamics and also the microbial utilization of soil organic substrates.
永野 博彦*; 中山 理智; 堅田 元喜*; 福島 慶太郎*; 山口 高志*; 渡辺 誠*; 安藤 麻里子; 舘野 隆之輔*; 平舘 俊太郎*; 小嵐 淳
no journal, ,
Even a moderately elevated nitrogen (N) deposition alters soil carbon (C) dynamics which produces one of the largest C effluxes to the atmosphere in the global C cycle. In a Japanese northern deciduous forest, we found that moderately elevated N deposition in forest edge areas significantly increased soil microbial activity without changing soil microbial species composition. Laboratory incubation studies showed that N addition equivalent to 1% of total N content in soils significantly stimulated carbon dioxide (CO) release in Andosol. Moreover, the N addition showed no significant effect on the CO release rate under dry-wet cycles, whereas an increasing fluctuation in soil water content was found to simulate the CO release rate. These results demonstrate complicated effects of moderately elevated N deposition on soil C dynamics, and encourage further work to improve our understanding and predictability of future environments under progressive climate change and increasing N availability.
鈴木 優里*; 永野 博彦*; 神田 裕貴*; 平舘 俊太郎*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳
no journal, ,
本研究では、水分変動増大に伴う二酸化炭素(CO)放出増大の土壌間での違いを解明するため、水分変動増大を模した乾湿サイクル条件の培養実験を国内の森林等6か所で採取した10土壌で実施した。乾湿サイクル条件のCO放出速度は土壌水分の変動に伴い大きく変動し、乾燥後の土壌の再湿潤時におけるCO放出速度は対照区よりも最大9倍大きかった。再湿潤時の放出速度と対照区の放出速度との差で定義した乾湿サイクルによるCO放出増加量は土壌採取時の土壌含水比と有意に順相関していた。以上より、土壌有機物分解に伴うCO放出速度は乾湿サイクルで大きく増大する一方、その放出増大量は特に土壌の水分保持能力に影響される可能性が示された。
永野 博彦*; 鈴木 優里*; 神田 裕貴*; 平舘 俊太郎*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳
no journal, ,
本研究では、顕著になりつつある降雨頻度減少と強度増大が土壌からの二酸化炭素(CO)放出に及ぼす影響を解明するため、水分変動増大を模した乾湿サイクル条件の培養実験を複数土壌で実施し、培養温度の違いが水分変動増大環境におけるCO放出に及ぼす影響を調査した。乾湿サイクル条件におけるCO放出速度は土壌水分の変動に伴い大きく変動し、土壌乾燥後の再湿潤時の放出速度は、通常水分条件における放出速度よりも最大で12倍大きかった。一方、培養期間中の総CO放出量における乾湿サイクルに伴う増加は、常温条件下で大きく、高温条件下では低下することが明らかになった。
鈴木 優里*; 永野 博彦*; 神田 裕貴*; 平舘 俊太郎*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳
no journal, ,
近年観測されている降雨頻度の減少及び強度の増大は土壌水分の変動増大を引き起こし、土壌からの二酸化炭素(CO)放出を増大させる可能性が危惧されているが、CO放出増大現象のメカニズムについてはいまだ不明な点が多い。本研究では、タイプの異なる10種類の土壌を用いて乾湿サイクル条件の培養実験を実施し、水分変動増大に伴うCO放出増大の土壌間の違いをもたらしている要因を解明することを目的とした。乾湿サイクルによるCO放出速度増大量は採取時の土壌含水比および微生物バイオマス炭素量とそれぞれ有意な正の相関を示した。さらに土壌含水比と微生物バイオマス炭素量は有意な正の相関関係にあったことから、土壌理化学性と生物的要因が相互に影響し合いながらCO放出増大に作用していると考えられた。
小嵐 淳; 安藤 麻里子; Liang, N.*; 近藤 俊明*; 高木 健太郎*; 平野 高司*; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 寺本 宗正*; 永野 博彦*; et al.
no journal, ,
近年急速に進行する地球温暖化をはじめとした気候変化や、自然的・人為的要因によって引き起こされる生態系の変化は、土壌の炭素貯留能に影響を及ぼし、その結果、炭素循環のバランスが崩れ、地球の気候システムに連鎖的かつ不可逆的な変化をもたらすことが懸念されている。したがって、将来起こりうる気候変化を正確に予測するためには、土壌における炭素の動態やそのメカニズムを明らかにすることに加え、それらが気候や生態系の変化に対してどのように応答するかについて予測可能な形で理解することが不可欠である。土壌有機炭素の放射性炭素(C)同位体比は、土壌有機炭素の動態を定量的に把握するための有用なツールとなりうる。本講演では、我々がこれまでに国内外の様々な地域で実施・展開してきた研究事例について紹介し、C同位体比を利用した研究手法の有用性を共有することで、炭素循環や気候変化に対する科学的理解の深化に向けたさらなる応用の開拓につなげたい。
永野 博彦*; 鈴木 優里*; 平舘 俊太郎*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳
no journal, ,
風乾土壌から水抽出された有機物(WEOM)の分析による土壌有機物(SOM)分解プロセスの推定を試みている。茨城県北部の落葉広葉樹林内の40地点において、深さ0-6cmの土壌を収集し実験に供試した。WEOMの存在量はバルク土壌のSOMの3.6%未満であり、WEOM量とSOM量は強い正の相関を示した。炭素および窒素の安定同位体比( Cおよび N)もWEOMとバルク土壌のSOMとの間で強い正の相関を示した。しかし、WEOMの炭素/窒素比(C/N比)は、バルク土壌のSOMのC/N比と相関せず、10前後の狭い範囲の値を示した。さらに土壌のSOM安定化に関与する有機物-鉱物複合体や非晶質鉱物の存在量に対し、バルク土壌のSOMに対するWEOMの C濃縮は負の相関を、 N濃縮は正の相関を示した。これらの結果は、風乾土から水抽出したWEOMは微生物細胞に由来し、WEOMの Cおよび N濃縮は分解された土壌有機物やその分解プロセスの指標になることを示唆している。
永野 博彦*; 鈴木 優里*; 平舘 俊太郎*; 安藤 麻里子; 小嵐 淳
no journal, ,
気候変動は温度だけでなく地球規模の水循環をも変質させるため、乾燥状態の長期化や降雨強度の増大を伴う気象の激甚化および土壌水分の変動増大が危惧されている。土壌における大きな乾燥-湿潤サイクルは土壌有機物分解に起因する二酸化炭素放出を増大させる可能性があり、その影響評価は急務となっている。本発表では、最近のメタ解析研究により明らかにされつつある非火山灰土壌の二酸化炭素放出に水分変動増大が及ぼす影響、および研究例は限られているものの発表者らが火山灰土壌に対し実施した土壌培養実験について、結果を対比させつつ紹介する。
山北 絵理*; Xinping, D.*; Wijesinghe, J. N.*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 石塚 成宏*; 仙田 量子*; 森 裕樹*; 平舘 俊太郎*
no journal, ,
土壌の炭素貯留量は大気や植生に比べて大きいことから、土壌による炭素隔離機能が期待されている。一方で、黒ボク土で多量の炭素が貯留されるメカニズムについては不明な点が多く残されている。本研究では、黒ボク土と褐色森林土で、土壌有機物の窒素安定同位体比を解析し、土壌の深さ別の土壌有機物画分の代謝について考察した。その結果、黒ボク土では腐植酸は生物代謝による合成プロセスをほとんど受けず、比較的早い段階で生成されたものが主成分であると考えられた。また、すべての有機物画分で、深さ方向の窒素安定同位体比の変化は褐色森林土と比べて小さく、黒ボク土中では有機物の移動が小さいことが示唆された。
