Controlling mechanism of accumulation and decomposition of soil organic carbon

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H04322
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Watanabe Tetsuhiro 京都大学, 農学研究科, 准教授 (60456902)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 誠 京都大学, 地球環境学堂, 助教 (40799607) ; 沢田 こずえ 名古屋大学, 生命農学研究科, 特任助教 (60795285)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 土壌粘土鉱物 / 活性Al・Fe / 同位体トレーサー法 / 熱分解分析 / 微生物群集構造解析

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to elucidate the mechanisms controlling the accumulation and decomposition of soil organic carbon. Firstly, through the analysis of broad soil samples from Japan, Thailand, Indonesia, Tanzania, and Cameroon, as well as incubation experiments on volcanic soils from Indonesia and Tanzania and non-volcanic soils from India, it was revealed that active Al/Fe are extremely important components contributing to the accumulation and stabilization of organic carbon. Furthermore, focusing on volcanic regions in Indonesia and Cameroon, the study clarified the influence of factors such as temperature, precipitation, the intensity of the dry season, and the degree of soil weathering on the distribution of active Al/Fe. Additionally, the study elucidated the determining factors of soil microbial community structure and the impact of soil microorganisms on the decomposition of soil organic matter.

Free Research Field

土壌学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

土壌有機物中の炭素（土壌有機炭素）は、陸域最大の炭素プールであるとともに、土壌肥沃度に大きな影響を与える。しかし、土壌有機炭素の蓄積・分解を制御するメカニズムは未解明であり、そのため、土壌炭素蓄積量の予測には大きな不確実性が伴う。本研究は、熱帯から温帯、湿潤地から半乾燥地の幅広い土壌を対象として、土壌有機炭素の蓄積と分解を制御する因子として、活性Al・Feが重要であることを明らかにし、さらに、活性Al・Feの分布を決める要因を解明した。また、土壌微生物による有機炭素分解特性を明らかにした。本研究の成果は、今後の温暖化あるいは土地利用変化に伴う土壌有機炭素の分解や蓄積の正確な予測に寄与する。