関東森林研究速 報68-1(2017)

ブナが優占する冷温帯落葉広葉樹林における異なる斜面方位での土壌呼吸量の測定
Measurement of soil respiration in different topographical locations
in a cool-temperate deciduous broad leaved forest dominated by Fagus crenata
瀬戸萌子＊1・小坂泉＊1・野中翔平＊2・浅香渉＊1・高松美月＊1・瀧澤英紀＊1・阿部和時＊1
Moeko SETO＊1 , Izumi KOSAKA＊1 , Shohei NONAKA＊2 , Wataru ASAKA＊1 ,Mitsuki TAKAMATSU＊1 , Hideki TAKIZAWA＊1 and Kazutoki ABE＊1＊１ 日本大学生物資源科学部
Coll. Bioresource Sci., Nihon Univ., Fujisawa 252-0880＊２ 日本大学大学院生物資源科学研究科
Grad. Sch. Bioresource Sci., Nihon Univ., Fujisawa 252-0880
要旨：本研究では，ブナが優占する日本大学水上演習林内で同一標高（標高 900m）に位置する北側および南側斜面において土壌呼吸量を測定し，両地点で測定された地温および土壌含水率の影響について調べた。その結果，消雪後の５月の測定値を除けば，南側斜面の土壌呼吸量が北側斜面のものを上回った。地温の上昇に伴い土壌呼吸量が増加する傾向がみられるが，北側斜面よりも南側斜面において地温に対する反応性が高く，南側および北側斜面の Q10 を求めると，それぞれ 3.3 と 2.8 となった。土壌含水率の増加に対して土壌呼吸量が減少する傾向がみられた。
キーワード：CO2 フラックス・山岳域・地温・土壌含水率・Q10

ャンバーを用いて，チャンバー内の CO2 濃度の時間変化

Ⅰ はじめに
森林生態系における炭素交換過程を理解する上で，CO2 放出量の占める割合が多い土壌呼吸量を評価することは重要である。土壌呼吸量は気象環境などに起因する要素に影響を受け，その斜面部位による空間変動特性はを測定し，土壌表面からの CO2 放出量を次式より算出した。
𝑉𝑑𝑐𝐴𝑑𝑡𝐹𝑠𝑜𝑖𝑙 ＝ ・𝜌𝑎 ・（1）

一様でないことが報告されているが（３），斜面方位の違ここで，Fsoil は土壌呼吸速度(μmol CO2 m-2 s-1)，V はチャ

いが土壌呼吸量にどのような影響を与えるかを評価した

ンバーの容積(0.012832m3)，A はチャンバーの面積研究は少ない（２）。そこで本研究では，日本大学水上演(0.235824m2)，𝜌𝑎 は空気密度（＝P/RT＝90,613.6/8.314・習林内で同一標高（標高 900m）に位置する北側および（T+273.15），mol m-3），dc/dt はチャンバー内の CO2 ガス

南側斜面において土壌呼吸量を測定し，両地点で測定さ濃度の時間変化(μmol mol-1 s-1)，T は地温(℃)である。地れた地温および土壌含水率の影響について考察した。

温の測定については棒状温度計（AD-5612A，A&D）を用い，土壌含水率は土壌水分センサー（CS-620，Campbell）

Ⅱ 方法を使用し，それぞれ３回計測し平均を求めた。土壌中の観測地は群馬県利根郡みなかみ町にある日本大学水上CO2 濃度については，土壌中に自作の土壌空気採取管を演習林（36°48′N，139°02′E，標高 650-985m）で，優占樹

深度 10cm に各１本ずつ埋設し，検知管式気体測定器

種はブナ（F. crenata）であり，その他の樹種としてミズ(GV-100，GASTEC)および気体検知管(2LL，GASTEC)

ナラ（Quercus crispula）などの落葉広葉樹が混在した平を使用した。これらの測定は，１か月に１回程度の頻度

均樹高 15m 程度の 50～60 年生の二次林である。

で，2016 年５月 20 日, ６月 17 日, ７月 19 日, ８月 23

測定は，高平山の南側と北側斜面の同一標高（標高日, ９月 26 日, 10 月 10 日の計６回実施した。

900m）である２地点で行われ，調査項目は，土壌呼吸量，土壌深 10cm における CO2 濃度，地温および土壌含Ⅲ 結果および考察水率の４項目である。土壌呼吸量の測定は，赤外線ガス

１．土壌呼吸量の季節変化 図-１は，a)土壌呼吸量，アナライザ－(LI-6262，LI-COR)と自作の閉鎖循環型チb)地温，c)土壌含水率および d)土壌深 10cm の CO2 濃度－77 －（受理日 2017 年 3 月 31 日）

Soil temperature(℃ )Volumetric w ater content(%)

Jul.

Aug.

S ep.

Oct.

Soil respiration-2-1( μ mol CO 2 m s )Jun.

○ N orth● S outh8642022

CO 2 concentration(ppm)

M aya)

20161412c)30y=0.6679e xp (0.1196x )R 2 = 0.77
7

○ No r th

6● So u th－ Fitt ed line(So u th)-- Fitt ed line(No rth)

104552101096769b)7y=0.5526e xp (0.1031x )R 2 = 0.58

25y=14.974e xp (-0.035x)
R 2 = 0.459688746288101520
Soil temperature ( ℃ )80540

65109y=6.1672e xp (-0.032x)
R 2 = 0.46

51015253545
Volumetric w ater content (%)

図－２．南側および北側斜面における土壌呼吸量と a)

20地温および b)土壌含水率の関係

1005000a)

80518105010b)
Soil respiration-2-1( μ mol CO 2 m s )Soil respiration-2-1( μ mol CO 2 m s )10面のものを白丸で示す。図中には，南側斜面と北側斜面d)の近似曲線を示した。図-２a)において，地温の上昇に伴4000

い土壌呼吸量が増加する傾向がみられるが，北側斜面よ3000

りも南側斜面において地温に対する反応性が高く，南側

2000

および北側斜面の Q10 を求めると，それぞれ 3.3 と 2.8 と10000120なった。Hashimoto（１）によれば，日本の森林の Q10 は150

180210240
Day of year270

1.30～3.45 の範囲にあることを報告しているが，その中300でも本試験地の Q10 は比較的高い値となった。図-２b)

図－１．南側および北側斜面における a)土壌呼吸量，では，土壌含水率の増加に対して土壌呼吸量が減少するb)地温，c)土壌含水率および d)土壌深 10cm の傾向がみられた。南側斜面において７月から８月にかけCO2 濃度の経時変化て地温は上昇したが，土壌呼吸量の低下がみられた。この時系列変化であり，黒丸実線が南側斜面，白丸点線がの要因の１つとして，８月の土壌含水率が上昇したこと北側斜面を示す。南側と北側斜面における土壌呼吸量のが影響していると考えられる。北側斜面において５月と季節変化は， ５月から８月にかけて増加し，８月以降で10 月の地温はほぼ同じであるが，10 月の土壌含水率が高は減少する傾向がみられた。５月の測定値を除けば，南いため，５月と 10 月の土壌呼吸量に差が見られたと考え側斜面の土壌呼吸量が北側斜面のものを上回った。６月られる。以上より，本試験地において土壌呼吸量を定量から７月にかけて顕著な増加がみられた南側斜面の土壌化する上で，地温の影響に加えて，土壌含水率の影響を呼吸量に注目すると，地温が 15℃から 19℃へ上昇したこ考慮することが不可欠であることが示唆された。とに加えて，土壌含水率が 40％から 20％へ減少する傾向がみられた。また，６月から７月にかけて，南側斜面の引用文献

土壌中 CO2 濃度は，北側斜面のものに比べあまり変化し（１）Hashimoto, S. (2005) Q10 values of soil respiration inていないことがみてとれる。これらのことから，南側斜Japanese forests. J For Res 10：409-413

面において７月の土壌呼吸量が急激に上昇した要因は，（２）酒井一人・仲村渠将・吉永安俊・長野敏英・大澤

地温の上昇により微生物による有機物の分解が促進され，和俊・石田朋康（2012）冬季の沖縄県北部亜熱帯広葉樹

土壌含水率の低下により土壌中の空隙が多くなったため，林地域における CO2 フラックスの地点および観測日に林床面から多く CO2 が放出されたと考えられる。

よる変動実態．土壌と物理性 122：23-31

２．土壌呼吸量と地温および土壌含水率の関係 図-（３）玉井幸治・清水貴範・大貫靖浩・石塚成宏（2010）

２は，土壌呼吸量と a)地温および b)土壌含水率の関係を斜面部位による土壌呼吸量の空間変動－熊本県北部のス示す。図-２において，南側斜面のものを黒丸で，北側斜ギ， ヒノキ林の場合－．森林立地 52(1)：1-10－78 －