実測可能な滞留時間別コンパートメントからなる土壌炭素動態モデルの構築（平成 23年度）
Development of soil carbon dynamics model based on available residence times of each soil compartment

研究概要

土壌炭素動態シミュレーションモデルは、気候変動や人間による管理の変化による土壌炭素量の変動を長期的に予測する際に必須のツールである。既存のモデルは複数の概念的なコンパートメントから構成されているため、仮想的な初期値の設定が必要であり、炭素の分解・蓄積プロセスを実測により検証できないなどの問題点がある。これを解決し、さらなるモデルの信頼性向上を実現するためには、実測可能なコンパートメントからなるモデルの構築が必要である。しかし、土壌中に存在する分解速度の異なる炭素プールの分離方法、各プールの中・長期的分解速度の評価法は確立されていない。本研究では、我が国でも数少ない長期データの蓄積のある連用圃場の土壌を利用し、物理的分画法を主とした複数の分画法から得られる各画分（炭素プール） の分解速度を、放射性炭素同位体トレーサーの分析を基に定量化し、代表的なモデルRothCの各コンパートメントの分解速度と比較することにより土壌炭素動態プロセスを解明し、実測可能な コンパートメントからなるモデルの構築を行う。そのモデルを用いることにより、農耕地においてどのような管理が土壌への炭素蓄積を促進し、気候変動の緩和に役立つのかを、より確実に予測できるようになる。

研究の性格

• 主たるもの：基礎科学研究
• 従たるもの：

全体計画

本研究では、既存の多くのモデルが概念的なコンパートメントで構成されているために突破できない前述の問題点を解決するため、モデルのコンパートメントと実測可能な画分の対応付けを目指す。モデルの概念的なコンパートメントには、それぞれ分解率が定義されているが、分解率の逆数が平均滞留時間となることを利用して、土壌中の炭素を種々の方法で分画した試料の放射性炭素同位体14Cを分析しモデル上の分解率と比較することにより、モデルの概念的なコンパートメントと実測可能画分との対応をはかる。
日本の農耕地土壌のうち、まずは、現行のRothCモデルが適用可能な非黒ボク土の畑土壌を対象に、比重や粒径などにより物理的に分画した炭素や、種々の酸・アルカリ等により化学的に分画した炭素、さらには、Zimmermannら(2006)2やSkjemstadら（2004）3の提案した物理分画と化学分画の組み合わせによる炭素の14Cを測定し、モデル上で定義されているコンパートメントの平均滞留時間と比較する。次のステップとして、現行モデルの改良が必要であるとされている黒ボク土の畑土壌、及び水田土壌についても同様の対応を行う。

今年度の研究概要

黒ボク土および水田土壌について、過去にデータの蓄積がある長期連用試験圃場の候補地から各３地点を選定し、各地点から化学肥料区と堆肥施用区など複数の処理区を選定する。各地点の各処理区から土壌試料を採取し、土壌炭素の分画を行
い、各画分中の実測による炭素の存在量を確認する共に、14C を測定する。黒ボク土および水田土壌向けに改良されたRothC モデルを用いて、モデル計算による各コンパートメントの炭素量の算出した結果と比較する。

外部との連携

研究代表：白戸康人（独立行政法人農業環境技術研究所・主任研究員）

備考

研究代表：白戸康人（独立行政法人農業環境技術研究所・主任研究員）
平成21年度科学研究費補助金　基盤研究（B）