Uchida, Masaki

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学位（博士）論文要旨 広島大学大学院主物圏科学研究科北方林および亜高山帯林の土壌炭素の動態におよぼす温度環境の影響内田雅己Effects of temperature condition on soil carbon dynamics in boreal and su訪alpineforests Masaki UCHIDA 要 旨第 1章序論北半球高緯変地方には、世界最大の森林帯（北方林）がある。北方林は、低温により分解速度が遅いために、土壌中に大量の有機炭素を蓄積しており、地球規模の炭素循環に重要な役割を果たしている。近年、地球の這暖化により、現在は炭素の吸収源であると考えられている北方林が、炭素の発生源になる可能性が懸念されている。しかし、北方林の土壌圏の炭素動態において、敏生物のはたらきを量的に把握した萌究は少なく、野外における分解の温度依存笠に関する研究についても、ほとんどなされていないのが現状である。本論文では、北方林の土壌炭素のフローと、それに対する鍛生物の寄与を定量化し、温暖化による気張変動が、土壌有機物の分解におよほす影響を明らかにすることを吾的とした。第2章 北方林にお吋る土壌微生物群集をめぐる炭素わ動態北方林における土壌炭棄のフEーと、それに対する鍛生物の寄与を定量北するため、カナダ、サスカチユワン？、i、査区を設定し、有機物暑から拡質土壌署表冨下50cmまでの各土壌層｛立を手の有機炭素量、被生物バイオマス炭素、土壌呼吸量、および根のバイオマスと呼吸量を調査した。コケ屠から鉱質土壌層表面下50cmの深さまでの有機炭素量は、 1平方メートルあたり7.2kgで、そのうちの47%が有機物暑中に存在していた。土壌呼吸速震から植物根の呼吸速度を差し51いて微生物の呼吸速震を求めた。根の呼吸速度は、重量あたりの呼吸速度と根のバイオマスから求めた。その結果、全土壌呼吸速度にしめる微生物の呼吸速度の割合は46%になった。敏生物の呼吸のうち、有機物層中の呼吸が約60号らをしめた。 L層、 FHJ吾、およびA暑の敏生物バイオマス炭素あた与の呼吸活性は、それぞれ1.35, 0.44，および、0.94mgCO2 -C g-1microbial C h-lであったO 司王層は他の膚にくらべて呼吸活性が低く、 FHJ曹の微生物の活性吉体が低いと考えられた。採取した土壌中の微生物の呼吸速度の温度抜存性からQlOを求めたところ、 2.4であった。この笹と無雪期間（6丹～10丹）の土壌温度（地表匡下15cm）の変化から、 L層～A層までに存在する微生物の年間総呼吸量を推定したところ、 22lgCm-2となった。 Nakaneet al.(1997）は、本調査地付近のクロトウヒ林の年関の 1）ターフォール量が91～128gC m-2であると報告している。本調査地のL層の微生物の呼吸量（85gC m-2 yr-1）はリターの投入量に対しでかなり大きい薩となった。しかし、 L暑下部には茜根曹と思われる菌糸体が密に繁殖してい広島大学総合科学部紀要N理系遍、第24巻(1998)＊広島大学審査学位論文口頭発表日： 1998年2月198、学位寂得日： 1998年3月25日176 内E 雅三たことから、外生菌根菌に由来する呼吸が、微生物の総呼吸量にかなり含まれている可能性も示唆された。第3章 リタ一分解と温度環壌一般的に、ワターの分解に対する逼度の影響辻、室内実験で調べられることが多い。しかし、自然環境における温度変化は、長期にわたって徐々に生じるため、実際の現象は短期爵の室内実験では予測できないことが多い。そこで、北半隷の高緯度地方を中心に、きわめて広範囲に分布している蘇類のイワダレコ’ケHylocomiumsplendensを用いて、実際にリターの消失率を推定し、温度環境との関係について調査した。イワダレゴケは、規則的な成長様式をもち、或長解析とリターの蓄積から年間のリターの生産量と清失率を容易に推定できる。サンプルは、上記講査地を含むサスカチユワンナNのクロトウヒ林3地点、および、富士山亜高山帯針葉樹林内のき票高の異なる 4埠点 (1,700～2,400m）で採取した。富士出の謂査地では、標高が高くなるほどリターの蓄積量は多くなり、消失率は抵下する額向が認められた。この際、各地点の年平均気温とリタ一泊失率の対数との需には有意な亘線関係が認められた。富士山の調査地の年平均気温とリター渚失率との関係から求めたQ10は8.7と大きな笹となった。無雪期聞の積算気温とリター消失率、 およびリターの賞との間に、統計的に有意な高い相関が認められた。野外におけるリタ一清失率は、わずかな温度の違いでも著しく変化することが誰察され、そのことには、無雪期間の気這とワターの化学組成が影響している可能性が示唆された。第4章温度環境の変化と土壌微生物第3章では、イワダレゴケのリターの消失率を広域に比較した結果、リターの沼失率は湿度に対して敏感に反応することが誰察された。こ主は、長期的な温度環境の変化iこともなう分解速衰の変化が、実験室での短期間の敏生物分解活性の温夏依幸子性だけでは説明できないことを示唆している。本章では、野外における基質分解の温度依存性の実意を解明することを目的として、同質の分解基質（ろ紙とブナのチップ）を富士山の標高の異なる 5地点(1,500～2,400m）に埋設し、現地における消失率を詳績に検討した。問時に、基雲中の茜類バイオマスと微生物活性についても比較した。菌類バイオマスは、菌類に特有の膜成分であるエルゴステロール量を指標にして測定した。試料の消失率は、標高が高くなるにつれて減少する傾向が認められ、わずかな温度環境の違いにより、大きく変化した。 7丹の基賓のエルゴステロール量は、標高が低くなるにつれ増加する傾向が認められた。しかしながら、ヱルゴステロール量あたりの呼吸活性は、標高との間には明瞭な関孫は認められなかった。以上から、再貿の分解基質を用いても、野外における消失率の温震依存性は高いことが示唆された。そのことには、融雪後の温震環境の違いによる菌類バイオマスの増加速度の違いが、間接的に分解速度に影響することが推察された。第5章有機物分解に対する逼暖化の影響のモデル予測第3章と第4章から、北方棒などの寒冷な森捗で辻、温暖イヒは綴生物活笠に室接影響するだけでなく、温度環境の変化にともなう間接的な要霞が、分解速度に大きな影響を与える可能性が明らかとなったO 関接的な要因として、ワターの先学組成や、被生物バイオマスが確認された。従来、温暖fとによる分解速度の変化を予測するときには、短期間の室内実験から得られた微生物活性の温度 ； 叡存性（Q10=2～3）にもとづいて予測されてきた。しかし、この予測では、長期的な温慶環境の変 量化にともなう間接的な要国が含まれていないために、温媛化にともなう分解速度の変化を過小評価 ~1 司‘ ， 輸 i畠薗歯菌隆盛準巻鎗唾.・a圃幽舎叫岨幽幽幽幽艶争 ・.1 北方林および亜高山帯林の土壌炭素の動態におよほす温度環境の影響 177 してしまうおそれがある。温暖住による分解速震の変化を予i~IJするために辻、野外での分解と温度との関係から求められたQ10を用いる必要がある。ここでは、本研究において得られた値から、 j昆暖化が現実のものとなったときの微生物の呼吸量をモデル式で予測したむその結果、現在、予灘されている温度の上昇（ 4～ 5℃）では、本研究で示されたように、 Q1on主4以上であるとすると、温暖化による分解速度の増加率は生産量の増加率を大幅に上回ることが示唆された。このことは、温暖化により、北方林の炭素の収支バランスが著しく変化し、現在、炭素の吸収源と考えられている北方林が、炭素の発生源となる可能性を示唆している。引用文書支Na主aneK., Kohno T., Hori主oshiT.& Nakatsubo T.(1997) : Soil carbon cycling at aるlac孟spruce(Picea mariana) forest stand in Saskatchewan, Canada. Journal of Geophysical Research 102: 785・793.

<学位論文要旨>北方林および亜高山帯林の土壌炭素の動態におよぼす温度環境の影響

http://ir.lib.hiroshima-u.ac.jp/files/public/4/42372/20170209102821952429/KJ00000197404.pdf

<Summary of Doctorate>Effects of temperature condition on soil carbon dynamics in boreal and subalpine forests

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