関東森林研究速 報70-1(2019)

ブナが優占する冷温帯落葉広葉樹林における北側および南側斜面の土壌呼吸量の差異
高野和貴 1・小坂泉 1・田村沙理奈 1・杉山悠太 1・本城沙樹 1・瀧澤英紀 1・阿部和時 1
１ 日本大学生物資源科学部
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 900 m)に位置する北側および南側斜面の土壌呼吸量の差異を評価するため，2017 年および 2018 年の無積雪期において１月に１回程度の頻度で土壌呼吸の多点観測を実施した。2017 年では，北側および南側斜面の土壌含水率は 0.2 m3 m-3 以上であり，その季節変化は明瞭でないため，土壌呼吸量は概ね地温の季節変化に規定された。2018 年６月下旬から８月下旬において，土壌呼吸の季節変化におよぼす土壌含水率の影響は，北側より南側斜面で大きかった。
キーワード：CO2 フラックス，ブナ，地温，土壌含水率，斜面方位Difference of soil respiration rate in northern and southern slope positions
at a cool-temperate deciduous broad-leaved forest dominated by Fagus crenataKazuki TAKANO1 , Izumi KOSAKA1 , Sarina TAMURA1 , Yuuta SUGIYAMA1,Saki HONJO1, Hideki TAKIZAWA1 and Kazutoki ABE1
College of Bioresource Sciences, Nihon University, Fujisawa, Kanagawa 252-0880

Ⅰ はじめにれた。調査項目は，土壌呼吸量，地温，土壌含水率の３土壌呼吸量を定量化することは森林生態系における炭項目である。土壌呼吸量の測定は，赤外線ガスアナライ

素循環を理解する上で重要であるが，その変動特性は地ザー(LI-6262, LI-COR)と自作の閉鎖循環型チャンバーを温や土壌含水率などの気象環境や，斜面部位などの土壌用いて，チャンバー内の CO2 濃度の時間変化を測定し，特性の違いよって一様でないことが報告されている(３)。

土壌表面からの CO2 放出量を次式より算出した。

高田ら(2)は，日本大学水上演習林内の同一標高(標高 900𝑉𝑑𝑐𝐴𝑑𝑡

𝐹𝑠𝑜𝑖𝑙 ＝ ・𝜌𝑎 ・m)に位置する北側および南側斜面において土壌呼吸量（1）の多点観測を実施し，両斜面における土壌呼吸量の空間

ここで，Fsoil は土壌呼吸速度(μmol CO2 m-2 s-1)，V はチ分布を評価しているが，測定期間中の土壌は比較的湿潤

ャンバーの容積(0.0023256 m3)，A はチャンバーの面積であり，土壌含水率の低下が土壌呼吸に与える影響につ(0.042828 m2)，𝜌𝑎 は空気密度(＝P/RT＝90,613.6/8.314・いては検討していない。そこで本研究では，高田ら(２)と(T+273.15)，mol m-3)，dc/dt はチャンバー内の CO2 ガス濃同様な方法で，土壌が比較的乾燥した状況で土壌呼吸量度の時間変化(μmol mol-1 s-1)，T は温度(℃)である。一般を測定し，土壌含水率の増減が北側および南側斜面の土的に T はチャンバー内温度を用いるが(例えば，１)，本壌呼吸量にどのような影響を与えるか調べた。

研究では地表から垂直方向 12 cm の平均地温を用いた。
この平均地温はチャンバー内温度に比べやや低いことがⅡ 材料と方法想定され，算定される土壌呼吸量は若干大きくなる可能

観測地は群馬県利根郡みなかみ町にある日本大学水上性がある。そのため，本稿では土壌呼吸量の定量的な解演習林(36°48′N，139°02′E，標高 650-985 m)で，優析は行わず，その季節変化や変動の特徴について議論す

占樹種はブナ(Fagus crenata)であり，その他の樹種としてる。地温および土壌含水率については，棒状温度計(AD-ミズナラ(Quercus crispula)などの落葉広葉樹が混在した

5612A，A&D)および土壌水分センサー(CS-620,Cambell)

平均樹高 15 m 程度の 50～60 年生の二次林である。測定を用いて，チャンバー脇において地表から垂直方向は，高平山の北側と南側斜面の同一標高(標高 900 m)の２12cm の平均地温および平均体積含水率を測定し，１地地点に，１ m 間隔に区切った４ m 四方のプロットを両点につき１回計測した。これらの測定は，無積雪期であ斜面にそれぞれ設置し，格子上の 25 点において行なわる 2017 年６月 30 日，８月１日，８月 29 日，９月 29 日，－123 －（受理日 2019 年 5 月 17 日）

Volumetric water Soil temperature Soil respiration
content (m 3 m -3 )(℃ )( μ mol m -2 s -1 )1210

Jun. Jul.
a1) North

Aug.

Sep.

Oct. Nov.
△ 2017▲ 20188Jun. Jul.
a2) SouthAug.

Sep.

Oct. Nov.
○ 2017● 201864202520b1)b2)

c1)

c2)

1510500.40
0.35
0.30
0.25
0.20
0.15
0.100.05

165205245285325

165205

DOY245285325

DOY

図-１ 2017 年と 2018 年における 1)北側および 2)南側斜面の a)土壌呼吸量，b)地温および c)土壌含水率の季節変化
図中のエラーバーは各測定項目の標準偏差を示す。
11 月 13 日，2018 年５月 29 日，６月 29 日，７月 20 日，傾向を示した。

８月 29 日，10 月５日の計 10 回実施した。ただし，20172018 年の北側斜面の土壌呼吸量は，2017 年のものに年６月 30 日および 2018 年８月 30 日に関しては，４ m比べ全体的に大きい。その要因として，2018 年の地温は四方のプロット 25 点中，４隅と中央の計５点のみの測2017 年より２℃程度高いため，微生物の有機物分解と根定データとした。

呼吸が活発になった可能性があると考えられる。南側斜面における６月下旬から８月下旬の土壌呼吸量の変動幅

Ⅲ 結果と考察は，2017 年では約２μmol m-2 s-1，2018 年では約４ μmol

図-１a1)，a2)，b1)および b2)において，2017 年の北側

m-2 s-1 であり，2017 年より 2018 年のものが２倍程度大きおよび南側斜面の土壌呼吸の季節変化は，地温のものとくなった。これは，2018 年６月下旬から８月下旬におけ概ね同様であり，春季から夏季にかけて増加し，夏季かる土壌含水率の増減が，2017 年のものに比べ３倍程度大ら冬季にかけて減少する傾向を示した。図-１c1)およびきいことに起因していると考えられる。これらの結果をc2)において，2017 年の土壌含水率の変動幅は，北側斜面まとめると，土壌呼吸の季節変化におよぼす土壌含水率

では 0.30～0.35 m3 m-3，南側斜面では 0.20～0.25 m3 m-3 での影響は，2018 年６月下旬から８月下旬では北側斜面よあり，両斜面とも季節によらず土壌が比較的湿潤であっり南側斜面の方で大きかったが，2017 年ではそのようなたと考えられる。

傾向は明瞭でなかった。

図-１ a1)，a2)，b1)および b2)において，2018 年の北側および南側斜面の土壌呼吸量は，５月から６月にかけて引用文献

地温の上昇に伴い増加する傾向がみられた。しかし，６(１) 溝口康子 (2009) 林床における CO2 放出フラックス

月から７月にかけて両斜面で地温は上昇するが，北側斜の変動特性に関する研究．森林総合研究所研究報告

面では土壌呼吸の増加はあまりみられず，南側斜面では

8(1) : 1-50

土壌呼吸の低下がみられた。その要因として，６月から(２) 高田名津海・小坂泉・大越亮介・鎌田真友・黒澤里

７月にかけて土壌含水率は，北側斜面では 0.22 m3 m-3 か紗・村田真純・両川光流・瀧澤英紀・阿部和時 (2018) ブ

ら 0.14 m3 m-3 に低下し，南側斜面では 0.20 m3 m-3 から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

0.10 m3 m-3 に低下した影響が考えられる。７月以降では，位での土壌呼吸量の空間変動．関東森林研究 69(1): 111-

北側斜面の土壌呼吸量は５μmol m-2 s-1 前後であり，その112変動幅は小さく，明瞭な季節変化はみられない。南側斜(３) 玉井幸治・清水貴範・大貫靖浩・石塚成宏 (2010) 斜面では，７月から８月下旬にかけて地温の増加はみられ面部位による土壌呼吸量の空間変動－熊本県北部のスギ，ないが，土壌含水率の増加に伴い土壌呼吸量が増加する

ヒノキ林の場合－．森林立地 52(1): 1-10－

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