| 研究課題/領域番号 |
08456038
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(B)
|
| 研究機関 | 北海道大学 |
|---|
研究代表者 |
波多野 隆介 北海道大学, 農学部, 教授 (40156344)
|
|---|
| 研究分担者 |
田中 夕美子 北海道大学, 農学部・附属苫小牧演習林, 教務職員 (60221397)
倉持 筧太 北海道大学, 農学部, 助手 (00225252)
原口 昭 北海道大学, 農学部, 講師 (50271630)
佐藤 冬樹 北海道大学, 農学部・附属手塩演習林, 助教授 (20187230)
|
|---|
| キーワード | 物質循環 / 生態系 / 酸性雨 / 二酸化炭素 / 亜酸化窒素 / メタン / 硝酸溶脱 / 土壌構造 |
|---|
| 研究概要 |
本研究は、エネルギーと物質の流れを規制する生態系の生物物理化学的調節機能を野外観測において明らかにし、その数値モデルを構築する目的で行っている。試験地は、北海道を南北に縦断する、気候、植生、地質、土壌、土地利用が異なる地点において選択した。本年度は、森林生態系における酸緩衝(天塩、苫小牧)、二酸化炭素放出(苫小牧)、メタン吸収(望来)の諸機能、および、農地生態系における二酸化炭素・亜酸化窒素放出、硝酸溶脱(三笠)について調査した。
森林生態系に流入する酸は、植物土壌系を通過する間に完全に中和された。植生による中和機構は塩基交換放出と見受けられたが、針葉樹林では有機酸も分泌し、pH3に達する独自の酸性環境の作り出していた。針葉樹、広葉樹とも土壌から選択的に2価カチオンを吸収したが、針葉樹はCaが主体となるのに対して広葉樹は土壌によりCa、Mgの吸収比率は異なった。土壌中の余剰塩基の主体は降雨由来のNaと土壌由来のCa、Mgであるが、それらは土壌中で生成されるHCO_3と、降雨由来のClと共に土壌から溶脱した。ただし、森林地から流出する河川水は土壌浸透水より高濃度のMg、Ca、HCO_3を持ち、その水質形成は特異である。そのHCO_3の生成について次年度集中的に調査する予定である。
土壌中のHCO_3は、根の呼吸や微生物分解により生じるCO_2により供給される。森林土壌中のCO_2濃度は、夜間大きくなるが、その変動は微生物活動で説明できず、根呼吸と考えられた。CO_2は温暖化ガスでもあるが、植物群落内CO_2濃度は、昼間群落上大気より低下し、植生は土壌呼吸のシンクであった。さらにCH_4の酸化分解も認められた。しかし畑では、CO_2の290倍の温室効果を持つN_2Oの放出が無視できない。その放出の理由には硝酸化成と脱窒が上げられるが、低地土タマネギ畑での観測ではNO_3の溶脱に伴う土壌中での嫌気サイトでの脱窒がN_2O放出の主要因であることが伺われた。脱窒が伺われるにもかかわらず、暗渠排水から最大50ppmNにも達するNO_3が認められ、酸化的サイトをすばやく溶脱していることが認められた。このような現象は、粗孔隙と細孔隙からなる土壌の孔隙構造に基づいていると考えられる。次年度は、さらにデータを集積するとともに、さまざまな物質変換を生み出す土壌サイトを考慮した循環モデルの基本型を構築する。
|
