2021 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, 准教授 (50643649)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤嶽 暢英 神戸大学, 農学研究科, 教授 (50243332)
川東 正幸 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 教授 (60297794)
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 玉川大学, 農学部, 助教 (90765124)
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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、生態系の炭素隔離機能の中長期的変化と、その変化に関わる土壌圏の応答メカニズムを明らかにすることである。散布後６年目となる本年度も継続して、生態学的手法に基づく炭素循環プロセスの測定を実施した。昨年度までと同様に、植物成長量、リターフォール量の測定を行った。また、生態系からの炭素損失である土壌呼吸および従属栄養生物呼吸についても測定を継続した。従属栄養生物呼吸については、散布後4年目までのデータをまとめて著名な国際誌に投稿したが掲載には至らなかったため、現在補足データを加えるなどして改訂をすすめ、別の国際誌に投稿予定である。また、本年度は特に細根バイオマスおよび生産量について、それぞれコアサンプリング法およびルートメッシュ法を用いて推定した。しかし対照区とバイオチャー散布区との間で、樹木および林床ササの細根バイオマスや生産量に有意差は見られなかった。これは、散布からすでに6年が経過しており、バイオチャーによる影響が弱まっている可能性もあると考えられた。
一昨年度に新規に開始した小区画でのバイオチャー散布実験において、スキャナ法による細根動態解析を継続した。昨年度得られていたデータを再検討したところ、昨年度はスキャナ法に用いるアクリルボックス埋設による土壌攪乱の影響が残っていたと考えられた。したがって、細根動態解析には散布後1年が経過した今年度以降のデータを用いることが適切だと判断した。スキャナ画像の解析の結果、バイオチャーの散布によって細根生産率に顕著な変化は見られなかったが、バイオチャー散布区でやや生産率が低下する傾向が見られた。また、根画像において新規伸長した部分と枯死した部分を識別し、その面積変化をもとにターンオーバー率を算出したところ、バイオチャーを散布した区画ではターンオーバーがやや低下するという結果が見られた。
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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
本課題のポイントであるバイオチャー散布後の中長期的な変化の把握に向けて、生態系炭素循環の各要素について順調にデータの蓄積が進んだ。またこれまでデータが不十分であった細根現存量や細根生産量に関するデータも得られ、生態系全体の応答の理解に近づいた。スキャナ法による細根動態解析により、バイオチャー散布後の比較的早い時期（2年目）においては、バイオチャーの散布が細根の生産やターンオーバーに抑制する方向に影響することが示唆された。スキャナ法による細根動態解析は次年度も継続して実施する予定であり、バイオチャーが生態系地下部に及ぼす影響やそのメカニズム解明に必要なデータが蓄積されつつある。また、樹木細根およびササ細根を対象に、野外における根滲出物の定量法を検討し、予備的データも取得した。将来的に年間の根滲出物量を推定することで、細根動態のデータとあわせて、生態系地下部における炭素循環の理解に役立つことが期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
野外の森林生態系に対するバイオチャー散布の影響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。散布後比較的短い期間（～3年）では植物体地上部生産量の一部に増加傾向が見られた一方で、細根生産やターンオーバーは減少することが示唆されており、地上部と地下部で挙動が異なる可能性がある。また、生態系からの炭素放出である従属栄養生物呼吸はバイオチャー散布によって増加するが、散布後3-4年経過すると対照区とバイオチャー散布区の間の有意差は見られなくなっており、中長期的な変化を注視する必要がある。したがって次年度では、バイオチャー散布から比較的初期（～３年）とその後（３～６年）についてこれまでに得られているデータの解析・統合をさらに進め、バイオチャーの散布が生態系の各要素および全体の炭素収支（NEP）に及ぼす影響を明らかにするとともに、その影響の中長期的な変化について議論する。また、データ取得が技術的に困難であった植物体地下部の動態（細根動態、根滲出物）についてもデータが得られるようになったことから、これらを考慮に含めることにより、NEP推定の精度を上げていく。
バイオチャーが土壌環境に及ぼす影響について、これまで取得したデータをもとに総合的に考察する。特にバイオチャーによる溶存有機物や無機栄養塩類の吸着、土壌物理化学性の改変、土壌微生物群集への影響について議論を進める。また、これまでの研究の過程で、散布したバイオチャー自身の分解や流亡、性質の経時的変化なども新たなポイントとして浮上してきたため、これらのデータを取得する方法論について検討を始めていく。
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Research Products
(5 results)
