土壌の乾燥再湿潤による有機物分解メカニズムの解明と定量的解析

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将来の気候変動によって、土壌が乾燥再湿潤される回数が増加すると予測されている。土壌が乾燥再湿潤されると、微生物基質炭素(C)の増加を引き金として、微生物活性の増加とそれによる土壌からのCO2や養分放出量の増加というカスケード反応が起こる。そこで本研究では、乾燥履歴や微生物群集組成が異なる土壌を用いて、乾燥再湿潤による有機物分解メカニズムの解明を行うことを目的とする。今年度は、これまでの研究(Sawada et al. 2010)を応用し、Michaelis-Menten式を改良したモデル式を構築し、乾燥再湿潤処理後のCO2放出速度のシミュレートを試みた。その結果、農耕地土壌やカザフスタン森林土壌などでは、一般によく用いられる一次反応式よりも、Michaelis-Menten式を用いたモデル式の方が、フィッティング精度が向上した。つまり、乾燥再湿潤後のCO2放出速度は、微生物バイオマス量が制限要因になる場合があるため、パラメータにバイオマスの指標を加えることで精度が向上することが分かった。その一方、日本森林土壌などでは、乾燥再湿潤後のCO2放出速度は、指数関数的に増加後減少したため、一次反応式でもMichaelis-Menten式でもフィッティングできなかった。つまり、微生物バイオマスのみでなく、微生物の増減もモデルに組み込む必要があることが分かった。以上の成果は、乾燥再湿潤による有機物分解を定量的に解析するうえで重要な成果である。