2018 Fiscal Year Research-status Report
バイオチャーが森林生態系の有機物堆積層の構造と機能に与える影響
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18K06433
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
友常 満利 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 講師(任期付) (90765124)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤嶽 暢英 神戸大学, 農学研究科, 教授 (50243332)
吉竹 晋平 岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 助手 (50643649)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | バイオチャー / 物質循環 / 温暖化 / リター / 有機物分解 / 微生物 / 森林生態系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
有機物を低酸素条件下で熱分解した「炭」の中で、人為的に土壌に散布されるものを「バイオチャー」と呼ぶ。有機物は数年単位で分解されるが、炭に変換することにより数千年単位で炭素を大気から隔離することが可能となる。本研究はバイオチャー散布によって変化するリター層の物理的 (保水性・通気性)・化学的 (元素・化合物組成) 構造とそれにともなう微生物群集 (組成・活性) の関係から、リターの分解速度 (無機化、溶脱、破砕) に与える影響を解明し、リター層の持つ炭素貯留と栄養塩供給の機能を評価する。
初年度は野外実験区を設立し、散布により変化するリター分解速度を3つの過程に分けて測定し、炭素貯留能と栄養塩供給能を評価する。対象林は日本国内に広く分布するコナラ林 (落葉広葉樹林) とした。各林内に方形区を設け、市販のバイオチャー (白鳥スーパー木炭C) を3段階の量 (n = 3) で表層から散布し実験区とした。リターの分解速度は一般に広く用いられるリターバック法によって測定を行った。また、リター層の物理、化学、生物性およびバイオチャー自体の変化を評価するために、野外で採取したリターと土壌を層にした実験ポットを用意し、それらを人工気象室内で培養する室内散布実験を開始した。初年度は、特に化合物の添加実験による生物性の解析について着手し、微生物呼吸の応答性の違いから微生物組成・活性を明らかにする従来型の手法の他に、野外環境に近い添加物を用いた実践型の手法も試みた。
現段階においては、バイオチャーの散布直後からリターの分解速度が上昇することが明らかになっている。この上昇は土壌中の保水性の上昇が、微生物の活性を高めたことに起因すると考えられた。
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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
初年度は野外・室内の実験区の設置と各手法の検討が最も大事な部分であり、これらに関してはおおむね順調に進展している。リター層の機能の評価においては測定項目が多岐にわたることから、対象を落葉広葉樹林を中心に進めることとした。分解速度の測定においては、全体量の変化を優先し、３つの過程への細分化を後に検討することとした。リター層の構造については化学性の解析を初年度に行う予定であったが、測定手法の検討が必要であることがわかり、生物性の解析を優先して行った。化学性と物理性の解析は次年度以降に行うこととした。
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| Strategy for Future Research Activity |
リター層の機能の評価においては、初年度に設置したリターバックを定期的に回収してその分解量を引き続き明らかにしていく。また、この分解速度には溶脱、破砕、無機化の3つの過程が含まれており、炭素貯留と栄養塩供給に対する役割が異なる。複数の手法を組み合わせることで各過程での分解速度と環境要因との関係を明らかにし、連続的にモニタリングした環境要因データと統合することで定量化を行う予定である。
リター層の評価においては、これまでに行ってきた化合物の添加実験による生物性の解析をさらに発展させ、野外実験と室内実験の研究成果の整合性の検討を行う。また、これまでに着手していないNMR分析による化学性の解析と、MRI分析による物理性の解析にも着手する。これらの手法については、新しい手法も含んでいるため、事前実験を行い測定条件の検討などを先に行う。
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