Elucidation soil organic carbon stabilization by analyzing the formation process of bound-type soil organic matter pool

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本研究は複数のモデル実験による多角度的な解析によりSOC安定化の実体を明らかにすることを目的とし、本年度は、SOMを多く含む土壌における微生物由来有機物からの結合型SOMの形成、有機物の化学構造と有機－無機複合体形成との関係、水溶性有機物の吸着による団粒形成とその安定性について調べた。土壌微生物の13C標識は、元々結合型SOMを多く含む土壌においても、微生物由来SOCの80%以上が結合型として蓄積することを示し、アルキルCあるいは同時に標識されたカルボキシCの結合への寄与を示唆した。実際、標識が確認された化合物の多くは、直鎖・分岐・不飽和脂肪酸類であった。一方、土壌中における存在と構造特性の異同に着目して選抜した低分子有機酸、含N化合物、多糖類、リグニン、H層水抽出有機物（WEOM）、フミン酸等の粘土鉱物との有機－無機複合体形成実験では、フミン酸、レシチン等構造中に疎水性部位と親水性部位を両方持つ有機物がモンモリロナイト、アロフェンいずれにも多く吸着すること、アルコール性水酸基よりもカルボキシ基の方が吸着に対する寄与が大きいこと、カルボキシ基を有していても分子量が小さいと吸着量が低くなることなどが示唆された。また、多くの有機物の吸着量がpH4＞pH6であり、IRスペクトルの変化やpKaから水素結合の関与が示唆された。ただし、IRの変化に基づく吸着機構の解析には感度、精度を改善する必要がある。水溶性有機物の化学構造と団粒形成/安定性との関係は、6種の土壌有機資材から調製したWEOMを用いて調べた。それらの土壌への添加は、30日間の透水培養の後、>2 mmの団粒を増大させ、一部は団粒安定指標値（GMD、MWD）を増大させた。13C NMR、IR、HPSEC分析の結果、これらの機能は、O-アルキルCおよび高分子（>10 kDa）成分を多く含む試料で強いことが明らかにされた。