土壌有機炭素モデルで解き明かす、森林伐採に対する土壌中貯留炭素動態の長期応答

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K12143
• Research Institution: Japan Atomic Energy Agency
• Principal Investigator: 太田 雅和 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究職 (00772865)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小嵐 淳 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 原子力基礎工学研究センター, 研究主席 (30421697) ; 高木 健太郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (20322844) ; 梁 乃申 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 室長 (50391173)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 土壌炭素 / 森林伐採 / モデル / 炭素循環 / 野外観測

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、既往研究の観測では評価が困難であった、森林伐採に対する土壌（表層の有機物層を含む）中の炭素循環の応答機構の解明と、国内の伐採区からの炭素（二酸化炭素（CO2））放出量の評価を目的としている。
そのために、令和2年度および3年度に、土壌中炭素循環を予測するモデルに森林樹木と下草のバイオマス（炭素）量の計算過程を組み込むことで、森林内の炭素循環を計算する数値モデルを構築した。同時に、国内の皆伐・植林サイトで実施している気象及び炭素循環観測を継続実施することで、様々な解析に利用できる森林内炭素循環データセットの拡充を進めた。
令和4年度は、前述のモデルを皆伐・植林サイトに適用することで、モデルの検証と皆伐・植林に伴う炭素循環の変化を解析した。モデル計算は、皆伐以前の天然林について、植生（樹木及び下草）、表層の有機物層、及び土壌における炭素量の観測値を概ね再現した。地表面からあるいは森林上端からのCO2放出フラックスについても、モデル計算は観測値を概ね再現した。計算結果から、皆伐・植林後には、皆伐時に表層有機物層に供給された植物残渣及び土壌中に取り残された根リタ―が分解されたことで、皆伐・植林サイトが一時的にCO2の放出源となったことが示された。一方、皆伐後に下草（ササ）が繁茂したことで、下草によるCO2固定量が増加し、その結果、皆伐後3年程度で当サイトがCO2の吸収源に戻ることが示された。これらの計算結果は、当サイトにおける炭素循環の報告値と一致するものであり、これにより開発したモデルが皆伐・植林による炭素循環変化を予測できることが示された。今後は、モデル計算を継続し、皆伐・植林サイトのCO2放出あるいは吸収量の長期予測を行うとともに、森林伐採に伴う土地利用変化（森林を草地に転用等）を模擬した計算を実施することで国内の伐採区からのCO2放出量を評価する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Long-term monitoring on the dynamics of ecosystem CO2 balance recovering from a clear-cut harvesting in a cool-temperate forest (2022)
  • Author(s): Takagi K., Aguilos M., Liang N., Takahashi Y., Saigusa N., Koike T., Sasa K.
  • Journal Title: Eurasian Journal of Forest Research Volume: 22 Pages: 49, 51
  • DOI: 10.14943/EJFR.22.49
  • Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Ten years of warming increased plant-derived carbon accumulation in an East Asian monsoon forest (2022)
  • Author(s): Zhang, J., Kuang, L., Mou, Z., Kondo, T., Koarashi, J., Atarashi-Andoh, M., Li, Y., Tang, X., Wang, Y., Penuelas, J., Sardans, J., Hui, D., Lambers, H., Wu, W., Kaal, J., Li, J., Liang, N., Liu, Z.
  • Journal Title: Plant and Soil Volume: 481 Pages: 349,365
  • DOI: 10.1007/s11104-022-05642-8
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 放射性炭素で見る土壌炭素動態 (2023)
  • Author(s): 小嵐淳, 安藤麻里子, 梁乃申, 近藤俊明, 高木健太郎, 平野高司, 高木正博, 石田祐宣, 寺本宗正, 永野博彦, 市井和仁, 石塚成宏, 平舘俊太郎, 伊藤雅之, 孫力飛, 國分陽子, 藤田奈津子
  • Organizer: 第70回日本生態学会大会
• [Presentation] モンスーンアジア域における土壌温室効果ガスフラックスに関する研究の課題と展望 (2023)
  • Author(s): 梁乃申, 高木健太郎, 平野高司, 石田祐宣, 近藤俊明, 小嵐淳, 安藤麻里子, 寺本宗正, 高木正博, 市井和仁, 山貫緋称, Yiping ZHANG, Derrick Y.F. LAI, Po-Neng CHIANG, 孫力飛, 高橋善幸, 曾継業, Azian MOHTI
  • Organizer: 第70回日本生態学会大会
• [Presentation] 長期温暖化実験による北海道最北の森林泥炭地における三年間の土壌CO2とCH4フラックスの変化 (2023)
  • Author(s): 馬鋭麒, 高木健太郎, 平野高司, 孫力飛, 梁乃申, 高橋善幸, 寺本宗正, 近藤俊明, 小嵐淳, 安藤麻里子, 石田祐宣, 高木正博, 市井和仁
  • Organizer: 日本農業気象学会2023年全国大会
• [Presentation] 放射性炭素を利用した微生物呼吸の年代とその影響因子の評価 (2022)
  • Author(s): 安藤麻里子, 小嵐淳, 梁乃申, 高木健太郎, 近藤俊明, 平野高司, 寺本宗正, 高木正博, 石田祐宣, 市井和仁, 孫力飛, 國分陽子, 藤田奈津子
  • Organizer: 第134回日本森林学会大会