Quantitative evaluation of carbon dioxide emissions from the subsoils of volcanic and non-volcanic ash soils in temperate forest ecosystems

阿部 有希子; 中山 理智*; 安藤 麻里子; 丹下 健*; 澤田 晴雄*; Liang, N.*; 小嵐 淳

Geoderma, 455, p.117221_1 - 117221_11, 2025/03

https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2025.117221

森林土壌に蓄積されている炭素の半分以上が下層土壌(30cm以深)に存在している。しかし、下層土壌の陸域炭素循環における寄与やそれを制御する要因については未解明な点が多い。そこで本研究では、下層土壌からのCO放出量を定量評価するとともに、CO放出に影響を与える要因を明らかにすることを目的とした。有機炭素蓄積特性の異なる2つのタイプの森林土壌(火山灰土壌と非火山灰土壌)を対象に、深さ60cmまでの土壌を採取し、培養実験により深さごとのCO放出速度を測定した。また、放出されたCOの放射性炭素同位体比を分析した。その結果、下層土壌からのCO放出は、全体(深さ0-60cm)の放出量の6-23%を担い、1950年以降に固定された有機炭素の分解に起因していることが明らかになった。下層土壌からのCO放出は、土壌微生物が利用しやすい有機炭素の量と微生物バイオマス量に規定されていることが示唆された。

Validation of the Be ground-state molecular structure using Be()He triple differential reaction cross-section measurements

Li, P. J.*; Beaumel, D.*; Lee, J.*; Assi, M.*; Chen, S.*; Franchoo, S.*; Gibelin, J.*; Hammache, F.*; Harada, T.*; 延与 佳子*; et al.

Physical Review Letters, 131(21), p.212501_1 - 212501_7, 2023/11

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.131.212501

Beのクラスター構造を()反応を用いて調査した。三重微分断面積が実験的に測定され、Tohsaki-Horiuchi-Schuck-Rpke波動関数の方法や反対称化分子動力学を用いた歪曲波インパルス近似計算と比較した。実験データと理論計算の顕著な一致が確認され、Beの比較的コンパクトな分子状態を確認した。

Ten years of warming increased plant-derived carbon accumulation in an East Asian monsoon forest

Zhang, J.*; Kuang, L.*; Mou, Z.*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; Li, Y.*; Tang, X.*; Wang, Y.-P.*; Peuelas, J.*; et al.

Plant and Soil, 481(1-2), p.349 - 365, 2022/12

https://doi.org/10.1007/s11104-022-05642-8

Soil warming effects on soil organic carbon (SOC) decomposition and stabilization are highly variable, and the underlying mechanisms are poorly understood. In this study, concentration, stability (dissolved, particle and mineral-associated SOC), and source (plant-derived and microbial-derived) of SOC, soil microbial community composition, and enzyme activities were studied in a 10-year soil warming field experiment in an East Asian monsoon forest. The results showed that 10-year soil warming significantly enhanced SOC in the top 0-10 cm soil. The increased SOC induced by warming was mainly derived from plants with lignin markers, accompanied by a decrease in microbial-derived SOC. This highlights an urgent need for a better understanding of how the contrasting effects of plant- and microbial-derived C mediate the response of the SOC pool to warming across different biomes.

Practical guide on soil sampling, treatment, and carbon isotope analysis for carbon cycle studies

小嵐 淳; 安藤 麻里子; 永野 博彦*; Sugiharto, U.*; Saengkorakot, C.*; 鈴木 崇史; 國分 陽子; 藤田 奈津子; 木下 尚喜; 永井 晴康; et al.

JAEA-Technology 2020-012, 53 Pages, 2020/10

JAEA-Technology-2020-012.pdf:3.71MB

近年急速に進行する温暖化をはじめとした地球環境の変化は、陸域生態系(とりわけ森林生態系)における炭素循環に変化をもたらし、その結果、温暖化や環境変化の進行に拍車をかける悪循環が懸念されている。しかしながら、その影響の予測には大きな不確実性が伴っており、その主たる要因は、土壌に貯留する有機炭素の動態とその環境変化に対する応答についての定量的な理解の不足にある。放射性炭素(C)や安定炭素(C)同位体の陸域生態系における動きを追跡することは、土壌有機炭素の動態を解明するうえで有力な研究手段となりうる。本ガイドは、同位体を利用した土壌炭素循環に関する研究を、特にアジア地域において促進させることを目的としたものである。本ガイドは、土壌の採取、土壌試料の処理、土壌有機炭素の分画、Cの同位体比質量分析法による測定及びその試料調製、ならびに Cの加速器質量分析法による測定及びその試料調製に関する実践的手法を網羅している。本ガイドでは、炭素循環研究において広く用いられる C分析結果の報告方法についても簡単に紹介する。さらに、同位体を利用した研究手法の実際的応用として、日本の森林生態系において実施した事例研究の結果についても報告する。本ガイドによって、同位体を利用した炭素循環研究に興味を持って参画する研究者が増加し、地球環境の変化の仕組みについての理解が大きく進展することを期待する。

西日本常緑カシ林土壌における二酸化炭素排出とメタン吸収に対する温暖化影響

寺本 宗正*; 近藤 俊明*; Liang, N.*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; Zeng, J.*; Sun, L.*; 中根 周歩*; 荒巻 能史*

no journal, , 

土壌からは多量の二酸化炭素(CO)が土壌呼吸として排出されており、土壌呼吸のうち半分以上は、土壌有機炭素の微生物による分解(微生物呼吸)に起因するものとされる。微生物呼吸は温度の上昇に対して指数関数的に上昇する性質をもつため、地球温暖化によって土壌呼吸および微生物呼吸が増加し、さらに温暖化に拍車をかけるという悪循環が懸念されている。その一方で、土壌はメタン(CH)の吸収源としても機能しているが、土壌CHフラックスへの温暖化影響に関しては、統一的な見解が得られていない。これら土壌炭素フラックス(CO, CH)が、長期的な温暖化条件下でどのように変化するのかは、温暖化の将来予測の観点からも重要である。本講演では、長期的な温暖化が土壌炭素フラックスにおよぼす影響に関し、長期観測に基づく定量的な評価結果を紹介するとともに、その原因となるメカニズムに関しても議論したい。

Warming effects on the quantity and quality of organic carbon in Japanese forest surface soils

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。

Long-term response and feedback of Asian terrestrial ecosystems carbon cycle to global warming

Liang, N.*; Zhang, Y.*; Chiang, P.-N.*; Lai, D.*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; Wang, Y.*; Li, S.*; et al.

no journal, , 

Asian terrestrial ecosystems occupy vast areas from tropical forests and wetlands in Southeast Asia to boreal ecosystems in northeastern Asia, and as well as alpine ecosystems on the Tibet Plateau. These ecosystems play important roles in regional and global carbon sink and global warming mitigation. Accurately quantifying CO/CH balances is critical for setting targets for their emission reductions and to identify and promote effective mitigation strategies. Since the mid-1990s, we have been developing an automated chamber network that covers the boreal ecosystems in Siberian and Alaska, temperate forests and grassland in East Asia, wetlands and permafrost on the Tibetan Plateau, and subtropical and tropical forests and wetlands in Southeast Asia, for continuous measurements of CO/CH budget as well as net ecosystem production. Among the sites, ten forests are using for conducting soil warming experiments. This talk will present long-term CO/CH fluxes and their response and feedback to climate change.

Soil warming effect on the heterotrophic respiration rate during a decadal experiment in a cool-temperate forested peatland

高木 健太郎*; Liang, N.*; Aguilos, M.*; Rythi, K.*; 寺本 宗正*; 小林 真*; Sun, L.*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子

no journal, , 

We conducted a soil warming experiment in a cool-temperate forested peatland in northern Japan during snow-free seasons of 2007-2017, to determine the soil warming effect on the heterotrophic respiration rate. Soil CO efflux was measured with a 15-channel automated chamber system, which was divided into three groups each with five replications for the control (unwarmed-not trenched), unwarmed-trenched, and warmed-trenched treatments. Soil warming increased the heterotrophic respiration rate having a increasing trend in the annual mean enhancement ratio. These annul mean enhancement ratio was linearly correlated with the current year's litterfall supply, which shows that the litterfall is quickly decomposed as the labile substrate for respiration and the amount becomes a limiting factor for the enhancement. The warming also sustained enhancement of the temperature sensitivity, Q, and the basal respiration at 10C, R, during the decadal experiment. Accordingly, warming enhanced not only the heterotrophic respiration rate itself but also its Q and R in forests with high substrate availability in the soil, without acclimation by continuous warming.

12年間の地温上昇処理が道北の植林泥炭地の微生物呼吸量に与えた影響

高木 健太郎*; Liang, N.*; Aguilos, M.*; Rythi, K.*; 寺本 宗正*; Sun, L.*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子

no journal, , 

北海道大学天塩研究林内に人工的に造林した30年生の針広混交林において、2007年から2019年の無積雪期間に土壌加温操作と微生物呼吸量の1時間毎連続観測を行った。5cm深地温を約3C上昇させる加温処理によって、微生物呼吸量は最大年で46%/C増加し、12年経過後も増加率の上昇が継続していた。加温効果は既存の研究と比べてとても大きく、豊富に炭素が含まれている土壌では、加温効果は長期に渡って継続することが明らかになった。

Response of soil microbial community to climate change

近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 中根 周歩*; 高木 健太郎*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; Liang, N.*

no journal, , 

The carbon stored belowground is transferred to the atmosphere by microbial decomposition of soil organic carbon. This phenomenon is called as soil respiration, and the global soil respiration is estimated at 98 12 GtC, which is far more than that released by annual fossil-fuel CO emissions. Because the amount of soil respiration increases with a rise in temperature mainly due to accelerated microbial decomposition of soil organic carbon, several simulations suggested that global warming-induced increases in soil respiration represent an important positive feedback loop to climate change. On the other hand, the deceleration of soil respiration under warming condition, i.e. negative feedback, was observed in some field experiments. Thus, the magnitude and timing of this feedback still remain unclear, because of the difficulty in measuring the response of diverse and huge soil microbiota to global warming. In this presentation, we measure the amount and species composition of soil microbiota in five soil warming experiment sites throughout Japan by using the Next Generation Sequencing, and discuss the response of soil microbiota to global warming.