2023 Fiscal Year Research-status Report

森林植生下で特異的に認められる黒ボク土表層土壌の非アロフェン質化プロセスの解明

Research Project

Project/Area Number	22K05371
Research Institution	Nihon University
Principal Investigator	小林孝行日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (10551228)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2025-03-31
Keywords	森林植生 / 樹幹流 / アロフェン質黒ボク土 / 非アロフェン質黒ボク土 / アルミニウム
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、樹幹流が森林表層土壌の非アロフェン質化を促進するという仮説を立て、これを検証することを目的としている。令和４年度はアロフェン質黒ボク土の森林内（静岡県）において、ヒノキ、ケヤキの樹幹流と樹幹距離別の土壌試料を採取し、各種分析を行った。その結果、樹幹流が強い酸性を示すヒノキでは、周辺土壌pHの低下と交換性Al含量の増加を引き起こし、非アロフェン的性質が強くなることを明らかにした。令和５年度は同一敷地内に分布するスギについても同様の分析を行った。また、ヒノキ、ケヤキの樹幹流からフルボ酸様成分を回収し、各種分析を行った。結果の概要は以下のとおりである。１）スギ樹幹流のpHは年間を通じて3.7～4.1であり、ヒノキ樹幹流と同程度に強酸性を示し、ケヤキ樹幹流よりも有意に低かった。スギ周辺土壌のpH(H2O)はこの結果と良く対応し、樹幹に近い表層ほど低pHを示したが、ヒノキ周辺土壌のpHよりも若干高い数値を示した。この違いはスギ林の厚い林床（O層）によるpH緩衝効果によるものと考えた。２）樹幹距離別土壌の水溶性AlとSiを評価した結果、土壌pHが低い試料ほど、水溶性Al濃度が高かった。また水溶性Al/Siモル比は、土壌pHが低い試料ほど増加傾向を示した。さらに、選択溶解法から概算した土壌のアロフェン含量と水溶性Al/Siモル比は負の相関関係を示した。以上より、アロフェンが水溶性AlとSiの給源となっていることが強く示唆された。３）ヒノキ、ケヤキ樹幹流から回収したフルボ酸様成分の13C-NMR分析より、pHに影響を及ぼすと予想していたカルボキシル基炭素割合は意外にも同程度であった。一方、陽イオン分析の結果では、ケヤキ樹幹流においてカリウムイオン濃度が非常に高かった。これらより、ヒノキ樹幹流が低pHを示す要因のひとつに、樹幹流のカリウムイオン濃度が低いという点が推察された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason これまでの結果より、研究実施時の仮説に沿った結果が得られている。さらに水溶性Al分析の結果から、アロフェン質黒ボク土でも樹幹流の影響で高濃度の水溶性Alが土壌に存在することが分かった。そこで、当初の研究計画に加えて、土壌水抽出液を検液とした急性毒性試験も海洋性の発光細菌を用いて実施しており、概ね水溶性Al濃度と対応した良好な結果が得られている。また、ヒノキとケヤキ樹幹流の季節毎のフルボ酸様成分の回収もまもなく完了する見込みである。
Strategy for Future Research Activity	スギの樹幹距離別土壌のAlの形態別分析（水溶性、交換性、腐植複合体、アロフェン由来）を継続する。これと同時に、ヒノキ、ケヤキ、スギの樹幹流量について雨量計を用いて長期間モニタリングする。さらに、樹種（ヒノキ、ケヤキ、スギ）の違いによる土壌中のAl形態および生物へのAl毒性との関係についてとりまとめる。またその他のアロフェン質黒ボク土の森林土壌についても、樹幹流が強酸性を示すヒノキあるいはスギ林下に絞り調査を実施し、結果を取りまとめる。一方、これまでに本研究で得た結果および文献より、樹種により樹幹流の性質に大きな違いがあることが分かった。今後は様々な樹木の樹幹流のpHおよびイオン組成についても地道に調べる必要があると考えている。