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論文

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.*; Pe$~n$uelas, J.*; et al.

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

 被引用回数:0 パーセンタイル:24.8(Agronomy)

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.

論文

Soil microbial community responding to moderately elevated nitrogen deposition in a Japanese cool temperate forest surrounded by fertilized grasslands

永野 博彦; 中山 理智*; 堅田 元喜*; 福島 慶太郎*; 山口 高志*; 渡辺 誠*; 近藤 俊明*; 安藤 麻里子; 久保田 智大*; 舘野 隆之輔*; et al.

Soil Science and Plant Nutrition, 67(5), p.606 - 616, 2021/10

 被引用回数:2 パーセンタイル:20.69(Plant Sciences)

北海道の牧草地に囲まれた冷温帯林において、大気からの窒素沈着量と土壌の微生物群集特性との関係を調査した。窒素沈着量の緩やかな増大(年間10kg N/ha未満)が土壌微生物群集に及ぼす影響について明らかにすることを本研究の目的とした。調査対象の森林において6つの実験区画を設置し、そのうち3つを草地に隣接した林縁、他の3つを草地から少なくとも700m離れた林内に設置した。2018年5月から11月まで、各プロットでの窒素沈着を測定した。2018年8月には、すべての実験区画からリター層と表層土壌(深さ0-5cm)を収集し、微生物活性の指標として正味の窒素無機化と硝化速度、また微生物量の指標として微生物バイオマス炭素・窒素およびさまざまな微生物の遺伝子量(すなわち、細菌16S rRNA,真菌のITS,細菌のamoA、および古細菌のamoA遺伝子)を測定した。森縁の窒素沈着量は、林内の窒素沈着の1.4倍多かった一方、最も沈着量が多い場合でも3.7kg N/haであった。窒素沈着は、正味の窒素無機化および硝化速度、16S rRNAおよび細菌のamoA遺伝子の存在量と有意に相関していた。環境DNA解析に基づく土壌微生物群集構造は、リター層と表層土壌で異なっていたが、林縁と林内では類似していた。土壌の炭素/窒素比、および硝酸とアンモニウムの含有量に対する窒素沈着の有意な相関も観察された。以上より、窒素可給性の低い森林では、林縁における緩やかな窒素沈着の増大が土壌微生物の活性と存在量を増大させることが示された。

報告書

2018年度夏期休暇実習報告; HTTR炉心を用いた原子力電池に関する予備的検討; 核設計のための予備検討

石塚 悦男; 松中 一朗*; 石田 大樹*; Ho, H. Q.; 石井 俊晃; 濱本 真平; 高松 邦吉; Kenzhina, I.*; Chikhray, Y.*; 近藤 篤*; et al.

JAEA-Technology 2019-008, 12 Pages, 2019/07

JAEA-Technology-2019-008.pdf:2.37MB

2018年度の夏期休暇実習として、HTTR炉心を原子力電池に見立てた場合の核的な予備検討を実施した。この結果、熱出力2MWで約30年、3MWで約25年、4MWで約18年、5MWで約15年の運転が可能であるこが明らかとなった。また、熱的な予備検討として、自然循環冷却かつ可動機器のない発電システムを有する原子力電池のイメージを提案した。今後は、次年度の夏期休暇実習として更に検討を進め、原子力電池の成立性について検討する予定である。

論文

Staged deployment of the international fusion materials irradiation facility (IFMIF)

竹内 浩; 杉本 昌義; 中村 博雄; 湯谷 順明*; 井田 瑞穂*; 實川 資朗; 近藤 達男; 松田 慎三郎; 松井 秀樹*; Shannon, T. E.*; et al.

Fusion Energy 2000 (CD-ROM), 5 Pages, 2001/00

本論文は、FPCCの要請に基づき作成したIFMIFの段階的建設計画を基本とする建設コストの削減と平準化に関するものである。全コストは、当初の目標を減じることなく、概念設計時の全コストから約40%減の487.8Mドルに合理化された。段階的建設は、核融合炉開発と整合させた3段階の開発整備計画とし、第一段階の建設コストは、概念設計時の全コストの62%減となり、303.6Mドルで実現できることを示した。なお、第一段階では、50mAの運転による照射試験によりITER増殖ブランケット材料の選定を行い、第二段階では125mAに増力して原型炉設計のための工学データの取得を行う。また、第三段階では加速器の2台に増設し250mAの運転により原型炉材料の寿命評価のための100-200dpaの工学データの取得を行い、当初の目的を達成する。

論文

H mode observed in the JFT-2M tokamak with edge heating by electron cyclotron waves

星野 克道; 山本 巧; 川島 寿人; 鈴木 紀男; 上杉 喜彦; 森 雅博; 相川 裕史; 河西 敏; 河上 知秀; 松田 俊明; et al.

Physical Review Letters, 63(7), p.770 - 773, 1989/08

 被引用回数:24 パーセンタイル:80.18(Physics, Multidisciplinary)

電子サイクロトロン波の周辺加熱のみによりJFT-2MトカマクでHモードが生成した。追加熱パワーのしきい値は120kWと低く、これはJFT-2Mで観測された最小のパワーである。これらの実験事実は、プラズマ中心部の追加加熱パワー無しにHモードが生成されることをはっきりと示し、また、Hモードの機構は、プラズマ周辺部の電子温度上昇に密接に関連していることを示している。

報告書

Observation of H-mode by edge heating solely by electron cyclotron heating in a divertor configuration of JFT-2M tokamak

星野 克道; 山本 巧; 川島 寿人; 鈴木 紀男; 上杉 喜彦; 相川 裕史; 河西 敏; 河上 知秀; 松田 俊明; 三浦 幸俊; et al.

JAERI-M 89-038, 7 Pages, 1989/03

JAERI-M-89-038.pdf:0.29MB

電子サイクロトロン加熱(ECH)のみによるJFT-2Mプラズマの周辺加熱でHモード生成を観測した。Hモード遷移のパワーのしきい値は120kWと低く、これはJFT-2Mトカマクで観測された最低のしきい値である。このようなプラズマの周辺加熱のみで、中心部の追加熱パワー無しにこのような低いパワーでHモード遷移が起きることは驚嘆に値する。これらの事実は、Hモードの機構はプラズマのごく周辺部(セパラトリクス近傍)に関係していることを明白に示すものである。

論文

Pump limiter experiment on JFT-2M tokamak

仙石 盛夫; 相川 裕史; 星野 克道; 河西 敏; 河上 知秀; 川島 寿人; 近藤 貴*; 前田 彦祐; 松田 俊明; 松本 宏; et al.

Journal of Nuclear Materials, 162-164, p.667 - 673, 1989/00

 被引用回数:4 パーセンタイル:49.15(Materials Science, Multidisciplinary)

プラズマ周辺の中性ガス上昇を防ぐためにJFT-2Mにポンプリミターを取り付けた。その結果、実効粒子損失の約12%を排気することが出来、粒子補給率を30%改善することが出来た。又ポンプリミターは密度及び申込み時間の限界値を上昇出来、n$$tau$$値が34%改善されることが示された。リミターHモードに対しても有効であった。

口頭

高速炉燃料の高効率溶解技術開発,3; 溶解反応による溶解槽圧力上昇の評価

大山 孝一; 桂井 清道; 近藤 賀計; 鷲谷 忠博; 明珍 宗孝; 長田 正信*; 堀内 伸剛*; 近沢 孝弘*; 菊池 俊明*

no journal, , 

高速増殖炉サイクル実用化研究開発(FaCT)において、高速炉燃料の溶解機器として回転ドラム型連続溶解槽の開発を進めている。高濃度溶解液を得るために、せん断工程において短尺せん断化及び粉体化を目指している。しかしながら、粉体化することで装置内での急激な溶解反応による圧力上昇が懸念される。そこで、二酸化ウランペレット及び粉末を使用し、溶解反応時の装置内圧力及び流量の関係を確認し、溶解槽内での圧力上昇を評価した。

口頭

ナトリウム冷却型高速炉の原子炉容器内観察・補修技術の開発,8-2; 高速実験炉「常陽」の回転プラグバウンダリ構成機器の撤去

奥田 英二; 藤中 秀彰; 鈴木 寿章; 清水 久*; 近藤 勝美*

no journal, , 

高速実験炉「常陽」では、平成19年に発生した炉内干渉物による燃料交換機能の一部阻害を契機とし、炉心上部機構(UCS)の交換等にかかわる原子炉容器内観察・補修技術開発を進めている。今後実施するUCSの交換に向け、「常陽」では旧UCS引抜き時に干渉する回転プラグ搭載機器を撤去した。これらは設計上交換することを想定しておらず、「常陽」建設以来、30年以上据え付けられているバウンダリ機器もあり、今回の作業により、その健全性等にかかわる知見を得ることができた。

口頭

Characterization of new nuclear-grade graphites for HTGR/VHTR

永石 賢英*; 福田 敏昭*; 近藤 明*; 角田 淳弥; 坂場 成昭

no journal, , 

高い強度を有する微粒等方性黒鉛は、HTGR及びVHTRの黒鉛構造物の候補材料である。中性子照射下における黒鉛構造物の寿命については2つの考え方がある。1つ目は、照射誘起寸法変化に基づくものである。この場合、高い中性子照射量において寸法変化が小さいことが望ましい。もう一つは、照射によって生じる残留応力の基準強さに対するマージンに基づくものである。この場合、黒鉛の強度が構造物の寿命の決定に重要な意味を持つ。高い強度を有する新しい原子力用微粒等方性黒鉛の開発により、設計裕度の増大、黒鉛構造物の寿命延長が期待でき、これは原子炉の経済性の向上を大きく改善することができる。さらに、黒鉛構造物の交換頻度の減少し、黒鉛廃棄物の減少も期待できる。東海カーボンでは、高い強度を有する新しい原子力用黒鉛を開発し、特性評価を進めている。本研究では、開発した黒鉛のR&D計画及び機械・熱的特性の未照射材を用いた試験結果について報告する。

口頭

Oxidation test of oxidation-resistant graphite manufactured by Tokai Carbon

藤塚 公仁弘*; 近藤 明*; 角田 淳弥; 坂場 成昭; 福田 敏昭*

no journal, , 

高温工学試験研究炉(HTTR)を含む高温ガス炉(HTGR)及び超高温ガス炉(VHTR)は、高温のヘリウムガスを供給でき、固有の安全性を有している。HTGRの炉内構造物には、微粒等方性黒鉛が使用される。空気侵入事故においては、炉内構造物に耐酸化性を向上させた黒鉛を使用することにより高温ガス炉の安全性をさらに向上することが期待できる。黒鉛の耐酸化性を向上させる一つの手法として、酸化時にSiO$$_{2}$$に変化するSiCを黒鉛の表面に被覆する手法が挙げられる。この手法は、一般的な工業的手法で化学蒸着法(CVD)と呼ばれている。そこで、東海カーボンと原子力機構は耐酸化黒鉛の研究開発を立ち上げた。東海カーボンは黒鉛の表面をSiCで被覆した耐酸化黒鉛を製作し、酸化試験及び酸化前後の表面観察を実施した。さらに、原子力機構はカザフスタン核物理研究所(INP)のWWR-Kを用いた照射試験を実施し、照射後試験が間もなく開始する予定である。本報告では、酸化前後の試験片の重量変化による耐酸化黒鉛の酸化特性を示すとともに、試験片の表面及び断面の観察結果を示す。

口頭

Long-term monitoring soil carbon dynamics of Asian terrestrial ecosystem by an automated chamber network

Liang, N.*; Chiang, P.-N.*; Wang, Y.*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; Zhang, Y.*; Li, S.*; Fang, J.*; 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 make a significant contribution to the regional and global carbon budgets. Accurately quantifying CO$$_{2}$$/CH$$_{4}$$ 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 installing multichannel automated chamber systems 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 in Southeast Asia, for continuous measurements of forest floor CO$$_{2}$$ budget as well as net ecosystem production. Among the sites, eight ecosystems are using for conducting soil warming experiments. This talk will present CO$$_{2}$$/CH$$_{4}$$ fluxes and their controls of representative Asian terrestrial ecosystems with the chamber network.

口頭

Warming-induced enhancement of soil heterotrophic respiration is linearly increased by the current year's litterfall supply in a cool-temperate forested peatland

高木 健太郎*; Liang, N.*; Aguilos, M.*; 寺本 宗正*; 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$$_{2}$$ 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$$_{10}$$, and the basal respiration at 10$$^{circ}$$C, R$$_{10}$$, during the decadal experiment. Accordingly, warming enhanced not only the heterotrophic respiration rate itself but also its Q$$_{10}$$ and R$$_{10}$$ in forests with high substrate availability in the soil, without acclimation by continuous warming.

口頭

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 $$pm$$ 12 GtC, which is far more than that released by annual fossil-fuel CO$$_{2}$$ 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.

口頭

Long-term warming effect on heterotrophic respiration in a warm-temperate evergreen broad -leaved forest in western Japan

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

no journal, , 

Soil respiration is the second largest carbon flux in terrestrial ecosystem, and it consists of soil organic carbon decomposition by microbiota (heterotrophic respiration, Rh) and plant root respiration. Rh corresponds to more than half of soil respiration and increases exponentially along with temperature rise. Therefore, it is possible that global warming increases Rh, and the increased Rh further accelerates global warming (positive feedback). To examine the long-term warming effect on Rh, we set multi-channel automated chamber and artificial warming system in a warm-temperate evergreen broad-leaved forest in Higashi Hiroshima, western Japan. Seasonal changes of CO$$_{2}$$ effluxes in control (Rh) and warmed (Rhw) treatment were largely dependent on soil temperature. However, the influence of soil moisture was also strong during summer period from July to September due to low precipitation. Annual Q$$_{10}$$ values were ranged from 2.19 to 3.64 in Rh and from 2.11 to 3.57 in Rhw. Stimulatory warming effect on Rh was continuously confirmed over the 10 years of observation. The annual increased ratio of Rh due to soil warming by 1$$^{circ}$$C (annual warming effect) ranged from 4.2 to 13.5%. There was a marginally significant relationship between summer precipitation and annual warming effect. The result suggested that the annual warming effect was controlled by summer precipitation and resulting soil moisture level in this research site.

口頭

Feedback of soil organic carbon decomposition to artificial soil warming

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

no journal, , 

Globally, soil contains around 3,000 GtC of soil organic carbon (SOC). SOC is decomposed by soil microbiota, and CO$$_{2}$$ is released to the atmosphere (heterotrophic respiration, Rh). Global annual Rh is estimated as 51-57 GtC, and this large CO$$_{2}$$ efflux increases exponentially along with temperature rise. Therefore, it is possible that global warming increases Rh, and the increased Rh further accelerates global warming (positive feedback). To examine the long-term feedback of SOC decomposition to global warming in Asian monsoon forest region, we set multi-channel automated chamber and artificial warming system in a warm-temperate evergreen broad-leaved forest in Higashi Hiroshima, western Japan, in September 2007. Remarkable exponential relationship between soil temperature and soil CO$$_{2}$$ efflux was confirmed each year. However, significant and strong relationship between soil moisture and soil CO$$_{2}$$ efflux was also observed during summer period from July to September. No decreasing trend of stimulatory warming effect on Rh was confirmed over the 10 years of observation. There was a marginally significant relationship between summer precipitation and annual warming effect. This study suggested the relationship between moist environment in Asian monsoon region and the sustained stimulatory soil warming effect on SOC decomposition.

口頭

落葉広葉樹林における窒素沈着量と土壌微生物特性の関係

永野 博彦; 安藤 麻里子; 福島 慶太郎*; 中山 理智*; 堅田 元喜*; 山口 高志*; 渡辺 誠*; 近藤 俊明*; 舘野 隆之輔*; 小嵐 淳

no journal, , 

窒素沈着量と土壌微生物特性の関係を明らかにするため、周囲を牧草地に囲まれ窒素沈着量が空間的に変動する落葉広葉樹林(北海道標茶町)において調査を行った。調査対象である森林の林縁部と林内部で、調査プロットを3か所ずつ選定し、2018年8月にリター層と表層土壌(0-5cm)を採取した。各試料の微生物バイオマス炭素・窒素を測定するとともに、試料から抽出したDNAについて、全細菌と全真菌のそれぞれに特異的な遺伝子領域の存在量をリアルタイムPCR法によって測定し、細菌量と真菌量の指標とした。5月から6月までの2か月間での窒素沈着量は、200から300mg m$$^{-2}$$程度で、林内部よりも林縁部で多い傾向を示した。調査した微生物特性のうち、表層土壌の細菌量は、窒素沈着量に対して正の相関を示し、変動の80%以上が窒素沈着量によって説明された。表層土壌の真菌量も窒素沈着量に対して正の相関を示したが、窒素沈着量によって説明された変動は全変動の30%程度であった。以上より、窒素沈着の増大は少なくとも表層土壌の細菌量を増加させる可能性があることが示唆された。今後、より詳細な解析を行うことで、窒素沈着量と細菌量の比例関係が成立したメカニズムを解明する。

口頭

温暖化は土壌に貯留する有機炭素にどのような変化をもたらすか?

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。

口頭

10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る影響

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

no journal, , 

様々な生態系を対象とした統合研究によって、寒冷な気候帯で、土壌炭素量が増えるほど、温暖化により土壌からのCO$$_{2}$$放出量が増えることが近年明らかにされており、北方林やツンドラ植生が巨大な炭素の放出源となることが懸念されている。そこで本研究では、土壌中に炭素が豊富に存在する、排水された泥炭上に成立している冷温帯針広混交林において、土壌を長期加温する野外操作実験を行い、加温処理に伴う微生物呼吸量の変化を明らかにすることを目的とした。5cm深地温を3$$^{circ}$$C上昇させる加温処理によって、微生物呼吸量は、最大年で146%増加し、10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。落葉・落枝量が多い年ほど、その年の加温効果(加温処理による微生物呼吸量の増加率)が大きくなる強い線形の関係が認められ、加温効果には土壌への当年の炭素供給量が大きな影響を与えていることが明らかになった。

口頭

遺伝解析による土壌微生物評価から温暖化に伴う土壌呼吸量の変動要因を探る

近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 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, , 

土壌中の有機炭素は土壌微生物による分解過程を経てCO$$_{2}$$として大気中に放出(微生物呼吸)される。温暖化に伴う微生物呼吸量の増加は地球規模の炭素収支に多大な影響を及ぼすため、その評価は気候変動の将来予測において重要である。本研究では、温暖化操作実験のもと、微生物呼吸が長期に渡って測定されている5つの森林において、遺伝解析を用いて、(1)土壌微生物量、および(2)種組成の変化など、土壌微生物動態を把握することで、温暖化に対して土壌微生物相がどのような応答を示し、結果として微生物呼吸がどう変動するのかといった、一連の微生物呼吸プロセスの解明を行った。その結果、(1)日本の森林生態系では、温暖化環境下においても微生物呼吸量の減少をもたらすと考えられる土壌微生物種の消失や土壌微生物量の減少が生じないこと、(2)一方で二次的な森林においては、温暖化に応じて多様な有機物の分解に関わる放線菌や硝酸菌の出現頻度が増加することが明らかとなった。つまり、土壌微生物相の高い温度耐性と、温暖化に応じた特定の土壌微生物グループの出現頻度の増加が、温暖化効果の長期維持(土壌呼吸量の増加)の要因になっていることなどが示唆された。

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