放射性炭素を利用した森林土壌の有機物蓄積過程及び速度の定量的解析

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火山大国である日本には有機物の分厚く堆積した「黒ぼく土」が広く分布し、森林土壌への炭素貯留が期待されている。しかし、土壌有機物の蓄積メカニズムには不明な点が多く存在する。火山灰土壌のように高い吸着能を持つ土壌では、有機酸は吸着によって分解されにくい可能性がある。この仮説を検証するため、異なる火山灰土壌を用いて個々の化合物毎の分解・吸着特性を調べ、有機酸の無機化速度に火山灰母材が及ぼす影響を解析した。岩手県安比(AP)・盛岡(MR)のブナ林、茨城県筑波山(TKB)・桂(KTR)のスギ林から表層土壌(0-5cm)を採取し、培養・吸着試験を行った。クエン酸、リンゴ酸、シュウ酸、酢酸、グルコースについて、^<14>C標識有機酸・グルコース溶液の添加培養試験を行い、^<14>CO_2をアルカリトラップ法で捕集し、無機化速度を求めた。吸着実験では、^<14>C標識有機酸溶液とクロロホルム燻蒸土壌を土液比1::5で混合・振とうし、上澄み液の^<14>C濃度から吸着量を推定した。有機酸の吸着量は土壌の非晶質A1・Fe量とともに増加し、MR>AP>TKB>KTRの順であった。有機酸の吸着量はクエン酸、シュウ酸、リンゴ酸で高く、酢酸で最も小さかった。AP、TKB、KTR土壌では、クエン酸、シュウ酸、リンゴ酸の無機化速度は低い基質利用効率を反映して酢酸、グルコースよりも高かったが、吸着能の高いMRでは、シュウ酸、リンゴ酸、クエン酸の無機化速度が酢酸、グルコースよりも低かった。火山灰母材に由来する非晶質Al・Fe量を多く含む土壌では、吸着による基質濃度の低下だけでなく、吸着されやすい基質に対する微生物の無機化能の低下を引き起こし、火山灰土壌における有機酸の分解抑制・蓄積に働くことが示された。