斜面崩壊跡地を利用した土壌炭素蓄積過程の解明

Research Project

Project/Area Number	22K05745
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 40010:Forest science-related
Research Institution	Shizuoka University
Principal Investigator	江草智弘静岡大学, 農学部, 助教 (90829897)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	堀田紀文東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (00323478) 山川陽祐筑波大学, 生命環境系, 助教 (20611601) 佐藤貴紀東京農業大学, 地域環境科学部, 助教 (20755962) 今泉文寿静岡大学, 農学部, 教授 (80378918) 和穎朗太国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 上級研究員 (80456748)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	土壌炭素 / 斜面崩壊 / 土砂移動 / 森林伐採 / 航空写真 / 物理的分画 / 化学的分画
Outline of Research at the Start	森林土壌は大量の炭素を蓄えることが可能であり、地球温暖化の進行に大きな影響を及ぼす。従って、森林土壌への将来の炭素蓄積量の予測精度を向上させることが求められている。しかし、森林土壌への炭素蓄積速度に関する情報は不足している。特に、森林土壌において、「数十年の時間スケールで、どのような形態の炭素が、どこに、どれほどの速度で蓄積されていくのか」は未解明の課題である。本研究では、斜面崩壊からの経過年数のわかっている試験地を用い、土壌炭素の存在形態に関する調査を行うことで、現在までの数十年間における土壌中への炭素蓄積過程を詳細に解明する。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、「森林土壌において、数十年の時間スケールにおいて、どのような形態の炭素が、どこに、どれほどの速度で蓄積するか」を明らかにすることを研究テーマとしている。研究の中心となるのは斜面崩壊地における表層土壌サンプリングであり、森林土壌中の、植物遺体に近い低比重画分と鉱物に吸着された高比重画分の蓄積速度を明らかにすること、そしてそれらがいかに分解されにくいかを明らかにすることである。そして、斜面崩壊による土壌炭素の長期的な移動量を明らかにすることも行う。当該年度は、対象地の一つである筑波大学井川演習林を中心に、崩壊地における土壌サンプリング手法を確立し、実際に土壌サンプリングを行った。そして、得られた土壌をふるいにかけ、水分調整した後に、インキュベーター内で培養した。培養した土壌について、2週間から1カ月に１度程度、炭素放出量を測定し、崩壊地に蓄積された土壌中の炭素の分解されやすさを調べている。また、数十年の時間スケールにおける斜面崩壊による土壌炭素の移動量の定量的評価を行うために、井川演習林を対象とし、航空写真をもとに、斜面崩壊地の長期的な発生位置を明らかにした。そして、土壌中の炭素量の計測データと組み合わせることで、斜面崩壊による長期的な土壌炭素移動量を明らかにした。結果として、1948-2012の64年間における平均年間斜面崩壊面積率は 3.7×10－4 km2 km－2であり、それによる土壌炭素の年移動量は5.8 ～ 9.3 MgC km－2にもなることが示された。さらに、斜面崩壊地は若齢林に集中しており、15年生以下の森林における土壌炭素移動が全体の80%以上を占めることが明らかになった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 全体として、研究は順調に推移していると考えられる。何より、本研究を進める上での最難関である崩壊地における土壌サンプリングを可能としたことが大きい。斜面崩壊地は基本的に急傾斜地が多く、場合によっては命の危険があり得る。本研究では、井川演習林技術職員のサポートを得ることで、斜面崩壊地の両岸にロープを渡し、ハーネスを用いて安全に土壌サンプリングを行う方法論を確立した。これまでの土壌サンプリングに時間は要したが、今後はよりスムーズに土壌サンプリングを行うことが可能である。土壌サンプルに対して物理分画等の化学分析を行うための準備は既に整っており、後は分析を行うだけである。また、当該年度は、航空写真を用いた斜面崩壊地の同定と、崩壊が起こっていない場所の土壌サンプリング・化学分析を組み合わせることにより、対象地の長期的な土壌炭素移動量の推定を行うことができた。この結果については、国内学会で発表するとともに、現在国際誌に論文を投稿中である。
Strategy for Future Research Activity	現在、観測を行っている筑波大学井川演習林に加えて、神奈川県丹沢山地の世附川流域、愛知県白坂流域での土壌サンプリングを行う（当初の予定では、神奈川県丹沢山地の中川川流域を対象とする予定だったが、現地視察の結果土層が薄く、あまりにも急峻であるため、隣接する世附川流域が適当であると判断している。）。当該年度の試験地調査により、既に両試験地では土壌サンプリング予定地点が決定されている。そして、得られた土壌サンプルの化学分析（炭素量・物理分画）と培養実験を進める。物理分画については、労力と時間の観点から、全てのサンプルではなく、重要と考えられるサンプルについてのみ行う。培養実験は１つのサンプルについて６か月程度まで行い、培養当初は1週間～2週間おきに炭素放出量を測定し、時間が経つにつれ１か月に一度程度の測定を行うことを想定している。