2015 Fiscal Year Annual Research Report
バイオチャーを用いた森林における炭素隔離効果と生態系応答機構の解明
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15H01730
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
小泉 博 早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 教授 (50303516)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
藤嶽 暢英 神戸大学, 農学研究科, 教授 (50243332)
吉竹 晋平 岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 助手 (50643649)
近藤 美由紀 国立研究開発法人国立環境研究所, 環境計測研究センター, 研究員 (30467211)
川東 正幸 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 准教授 (60297794)
飯村 康夫 滋賀県立大学, 環境科学部, 助教 (80599093)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | バイオチャー / 生態系生産 / 純一次生産 / 有機物分解 / 森林生態系 / 地球温暖化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、バイオチャーを森林生態系に投入することにより、森林生態系の植物および土壌微生物の炭素吸収・放出量の変化とそれらを引き起こす土壌環境の相互作用を科学的に検証し、生態系全体の炭素固定能がどのように変化するのかを明らかにする。
バイオチャーに対する森林生態系の応答性解析においては、野外環境下においてバイオチャーの散布実験を行った。その結果、NPP（tC ha-1 yr-1）は散布区（6.5～8.9）の方がC区（5.4）よりも大きくなった。これは、樹木成長量が大幅に上昇し、また散布量が多いほどリターフォール量が多くなることに起因する。一方、SRは散布区において初期にC区よりも高い値を示したが、散布後6ヶ月以降は常に低い値を示した。これは一時的に有機物分解が加速した後、基質の減少により呼吸速度が制限されたためであると考えられる。これらの結果、NEP（tC ha-1 yr-1）は散布区（0.9～3.5）の方がC区（－0.6）よりも大きくなった。以上より、バイオチャーの散布は、森林生態系の炭素固定能を上昇させる効果があることが示唆された。
バイオチャーの特性と動態解明においては、下層土壌とともにバイオチャーの理化学性の分析を行った。その結果、非散布区に対して散布区の土壌では、全窒素の減少や有効態リンの増加、さらにはpHの上昇が認められた。また、炭(バイオチャー)自体は散布前に比べて全窒素が増加し、有効態リンが大幅に減少した。これらは、リターから土壌へ供給されるはずだった窒素の一部が炭に吸着し、また炭に含まれる有効態リンが土壌に供給されたためと推察される。さらに土壌中の細菌のコロニー数は土壌の４倍の値を示したことから、炭自体に土壌微生物の住処としての役割もあると考えられる。以上のことから、森林へのバイオチャーの散布は土壌環境へ影響を与えるとともに、バイオチャー自体も重要な役割を果たすことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
おおむね当初の計画通り、研究を遂行している。一部、専門測定機器の不具合があったため安定同位体に関する解析は次年度以降に実施することとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
バイオチャーに対する森林生態系の応答解析においては、野外操作実験区において、土壌微生物の量や組成、有機物分解呼吸量の変化、植物のリター量や細根生産量、植物成長量の変化を計測する。また、散布方法を変えた操作実験を新たに開始する。さらに、植物をポットに栽培した単純な系に、バイオチャーを散布し、人工気象室で栽培実験を行う。定期的に植物の成長量、光合成速度、土壌微生物の分解呼吸量の変化を明らかにし、バイオチャーに対する植物および土壌微生物の応答機構の解明を試みる。
バイオチャーの特性と動態解明においては、バイオチャー散布により土壌中に効率的な炭素隔離が行われているか、土壌からのCO2放出量とあわせて、自然レベルの放射性炭素同位体 (14C) をトレーサーにして、野外実験土壌からの有機炭素起源の測定を行う。また、土壌中におけるバイオチャーの散布直後の養分の存在形態を化学的逐次抽出法により明らかにし、各養分の全量分析データの比較から供給効率を推定する。
バイオチャーの作出と散布技術の開発においては、森林生態系の代表的なバイオチャーの原料において、それぞれの炭素固定能が最大となる作成条件を見出す。また、作成されたバイオチャーに対し、おもに固体NMR分光分析装置を用いて、人工作出バイオチャーの構造化学的分析を行う。
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Research Products
(2 results)
