| 研究課題/領域番号 |
22K05371
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分38010:植物栄養学および土壌学関連
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| 研究機関 | 日本大学 |
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研究代表者 |
小林 孝行 日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (10551228)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
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| キーワード | 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 / 黒ボク土 / 森林土壌 / 非アロフェン質 / 活性アルミニウム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、強酸性の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、これを検証するための研究を実施する。アロフェン質黒ボク土（静岡県）と非アロフェン質黒ボク土（長野県）に分布する針葉樹および広葉樹林から、樹幹距離別に土壌試料を採取し、活性Al形態等を評価する。また樹幹流および雨水を模した酸性溶液と表層土壌の反応試験により、反応後の土壌における活性Alの形態変化をモニタリングする。両実験の結果から、森林表層土壌の非アロフェン質化のプロセスを明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
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。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
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。
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| 今後の研究の推進方策 |
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。
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