2017 Fiscal Year Annual Research Report
Influences of the deposition of volcanic tephra on the phosphorus cycling of forest ecosystems
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17H01858
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
北山 兼弘 京都大学, 農学研究科, 教授 (20324684)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
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, 農業環境変動研究センター, 上級研究員 (80456748)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 生態学 / 環境変動 / 土壌学 / 環境分析 / 植物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テフラ加入の明確な影響が見られる屋久島の７つの森林生態系において、表層と鉱物質土層から定量的に土壌を採集し、冷蔵して京大の実験室に持ち帰った。新鮮土壌の一部を用い、そのリン画分をTiessen & Moir(1993)の連続抽出分析法により定量した。新鮮土壌の一部は風乾保存した。風乾土壌を用い、選択溶解法（酸性シュウ酸抽出）により、テフラ風化から生成した非晶質鉱物量の定量を行った。これらの解析から得られた、非晶質鉱物濃度とリン酸Fe・リン酸Al濃度の相関関係を調べた。
次に、屋久島土壌における風成塵由来のリンとテフラ由来のリンの混合割合を、Sr、Nd、Pbの安定同位体比を用いて評価した。黄砂とテフラをSr、Nd、Pbの安定同位体比のエンド・メンバーとするため、黄砂、安山岩質テフラ、各森林土壌を酢酸アンモニウムで抽出し、抽出されたSr、Nd、Pbの安定同位体比を決定した（総合地球環境学研究所の共同利用事業に応募）。
アロフェン吸着リンの樹木獲得と可溶化メカニズムを明らかにするために、栽培実験を開始した。屋久島の森林からイスノキの山引き苗を多数採集し京都に持ち帰り、市販の鹿沼土（細粒質軽石）をポットに加え、そこに植栽した。雨の影響を避けるためにガラス温室内で養生し、給水時にはポットから余剰水が流出しないように注意し、栽培を続けた。植栽後100日目に一部の苗を回収し、葉、茎、根に分け、乾重を測定後に濃硫酸による湿式灰化を行い、植物に含まれるリン及びその他元素濃度の定量を行った。また、植栽後の細粒質軽石も湿式灰化し、それに含まれるリン及びその他元素濃度の定量を行った。苗と細粒質軽石に含まれるリンを植栽実験前と後で比較し、細粒質軽石から植物に移行したリンの総量を決定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
屋久島から得られた火山灰土壌の非晶質鉱物濃度とリン酸画分の関係については、順調に解析が進んだ。当初の計画では、九州の他地域からも火山灰土壌を採集する予定であったが、屋久島から十分量のサンプルが得られたため、他地域からの土壌採集は行わなかった。
屋久島土壌における風成塵由来のリンとテフラ由来のリンの混合割合の推定については、計画通りに総合地球環境学研究所の共同利用事業に応募し、同研究所において解析を行った。黄砂、安山岩質テフラ、各森林土壌を酢酸アンモニウムで抽出し、抽出されたSr、Nd、Pbの安定同位体比を決定したが、解析装置の不調により全サンプルの解析を完了することができなかった。
アロフェン吸着リンの樹木獲得と可溶化メカニズムを明らかにするための栽培実験は順調に進行している。植栽後100日目の化学分析を実施し、樹木によるアロフェン吸着リンの可溶化に関するデータを得ることができ、これについて日本森林学会で成果発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
植栽実験については、本年度は、植栽後200日目に同様の解析を行う予定である。すなわち、一部の苗を回収し、葉、茎、根に分け、乾重を測定後に濃硫酸による湿式灰化を行い、植物に含まれるリン及びその他元素濃度の定量を行う。また、植栽後の細粒質軽石も湿式灰化し、それに含まれるリン及びその他元素濃度の定量を行う。苗と細粒質軽石に含まれるリンを植栽実験前と後で比較し、細粒質軽石から植物に移行したリンの総量を決定する。さらに、新たな解析として、植栽したイスノキの細根から分泌される滲出物中の有機酸の定性と定量を行う予定である。アロフェンに吸着したリン酸を溶解する物質として、樹木の細根から滲出する有機酸が考えられている。そこで、栽培実生の細根の一部を切断しないように注意深く掘り出し、洗浄し、シリンジを装着し、非侵襲的に細根の滲出物を採集する。採集した有機酸の定性・定量を高速液体クロマトグラフィー法により実施する。アロフェン培地における実生の成長速度と滲出する有機酸の量の関係を明らかにする。
さらに、植栽後200日目の苗の根に付着している根圏土壌を採集し、選択溶解法によりアロフェンなど非晶質鉱物を可溶化し、非晶質鉱物に含まれているAlとFeの濃度およびそれに吸着しているリンの濃度を決定する。細粒質軽石のバルクサンプルについても同様の分析を行い、バルクと根圏土壌のAl、Fe及びPの濃度差から、根によって可溶化した非晶質鉱物およびPの量を推定する。さらにバルクと根圏土壌のXANES分析を実施する。
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