2019 Fiscal Year Annual Research Report
バイオチャーが森林生態系の土壌圏と生態系炭素隔離機能に及ぼす中長期的影響の解明
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19H04237
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
吉竹 晋平 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 専任講師 (50643649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大塚 俊之 岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 教授 (90272351)
友常 満利 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 講師(任期付) (90765124)
川東 正幸 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 准教授 (60297794)
藤嶽 暢英 神戸大学, 農学研究科, 教授 (50243332)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | バイオチャー / 森林生態系 / 炭素隔離機能 / 細根動態 / 栄養塩類 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は野外におけるバイオチャー散布実験を通して、１）生態系全体の炭素隔離機能が中長期的にどう変化するのかを明らかにすること、２）その変化をより深く理解するために土壌圏の応答メカニズムを明らかにすることである。本年度はバイオチャー散布後４年目であり、本年度も継続して生態学的手法に基づいて樹木成長量や土壌呼吸量などの炭素循環プロセスを測定した。また、散布後３年目までのデータを解析した結果、バイオチャー散布は純一次生産量と従属栄養生物呼吸の両者を増加させる傾向にあることが明らかになったが、その差し引きで求められる生態系純生産量（NEP）への影響は限定的であった。
散布されたバイオチャーを採取し、顕微FTIR法によって赤外吸収スペクトルを取得して表面構造を解析した結果、バイオチャーの粒径によって違いが見られ、サイズが小さいバイオチャー表面では微生物によるバイオフィルムが形成されている可能性が示唆された。
土壌圏における変化をより詳細に明らかにするため、室内栽培実験を実施した。スキャナ法により細根動態を調べた結果、細根量はバイオチャー散布により減少する傾向が見られた。また、土壌中の栄養塩類（無機態窒素およびリン）の動態について調べた結果、バイオチャー散布によって土壌中の無機態窒素（硝酸態およびアンモニア態窒素）量が減少した一方で、可給態リン酸量は増加した。
また、鉱質土壌に対するリター浸出有機物の収着に及ぼすバイオチャーの影響を検証した結果、A層・B層土壌は共にFreundlich 型吸着等温式に適合することが明らかになった。
さらに、野外での実際の土壌圏のバイオチャー散布に対する応答を明らかにするため、暖温帯の広葉樹林内に新たな実験区画を設定し、落葉期にバイオチャーの散布を行って野外実験を開始した。
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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
当研究グループは生態学的手法を用いた生態系炭素循環の定量的評価に習熟しており、これまでに培ったノウハウをもとに、本年度も生態系炭素循環の各要素の測定を順調に実施することができた。また、次年度から本格化する野外での観測・実験に先立ち、当初予定していなかった室内栽培実験を実施することができた。これにより、野外散布実験の予備実験として有用な基礎データを得ることができた。さらに、この野外での観測・実験の準備も予定通り実施できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
バイオチャー散布に対する生態系の応答を包括的かつ中長期的に明らかにするために、今後も継続して生態学的手法を用いて生態系の炭素循環プロセスの定量を行う。これにより生態系純生産量（NEP）を算出し、生態系炭素隔離機能の指標として評価する。また、不明な点が多く残されている土壌圏における動態解明に向け、室内実験と野外実験を並行して実施し、溶存有機炭素、栄養塩類、土壌微生物群集、植物細根のそれぞれの変化・応答を明らかにしていく予定である。また、中長期的な時間経過を考えるうえで、バイオチャーそのものの変化（エイジング）や、そこに吸着される無機栄養塩類や有機物の定性・定量分析の必要性も浮かび上がってきたため、今後これらのデータの取得を検討していく。今後、バイオチャーの添加有無が土壌による有機物の収着に及ぼす影響を明らかにするバッチ実験を実施するとともに、収着作用による有機物特性の変化を明らかにするための実験スケールの最適化を行い、NMR、3次元蛍光分析等を駆使した分析を実施する予定である。
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Research Products
(10 results)
