Estimation of atmospheric deposition load and its effects on nutrient dynamics in forest ecosystems using heavy metal isotopes

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大気沈着負荷により森林生態系の物質循環が攪乱され、生態系サービスに悪影響がおよぶことが懸念されている。わが国では局所的に、人為起源の大気沈着増加にともなう物質循環の異常（たとえば、窒素飽和現象）が発現している森林流域の存在が指摘されているが、日本列島全体での解明は進んでおらず、広域スケールでの影響解明が求められている。本課題では、ストロンチウムと鉛の安定同位体比が長期の大気沈着の指標となることに着目し、日本の多数地点で採取された林床有機物（リター層）と土壌の分析を行ってきた。土壌およびリター層に含まれるストロンチウム同位体比の地理的分布特性については、以下の結果が得られた（Urakawa et al., 2023）。すなわち、ストロンチウム同位体比（87Sr/86Sr）は地質年代の古い岩石を母材とする地点で高く、比較的年代の若い火成岩を母材とする地点で低かった。また、中国の砂漠地帯を発生源とする越境風成塵や海塩の影響が強い日本海側の地点で高くなる傾向もみられた。統計解析の結果、同位体比に影響を与える環境要因として30年間の大気沈着量の平均値（Morino et al., 2011）、および地質条件が選択された。さらに、土壌の生物化学的性質の地点間変動にどのような要因が関わっているかを明らかにするために、既存のパスモデル（Urakawa et al., 2016）にSr同位体比を組み入れた解析を行った結果、リターと土壌のSr同位体比は土壌の酸性度および塩基濃度と有意な関係がみられたものの、土壌微生物が担う窒素形態変化への間接影響は有意ではなかった。以上を総合して、地質と越境大気汚染の影響を示唆する大気沈着が、Sr同位体比を介して土壌の酸性度や塩基濃度に影響を及ぼしていることが明らかになった。