文献ゼミ 2005/09/08(Tue) 造林早坂直樹 Microbial characteristics of soils on a latitudinal transect in Siberia シベリア地域における緯度横断的な土壌微生物特性 Global Change Biology (2003) 9,1106~1117 HANA ANTRU C KOVÁ* , MICHAEL I. BIRD , YEVGENIY N. KALASCHNIKOV§, MILAN GRUND*, DANA ELHOTTOVÁ , MILOSLAV IMEK* , SERGEY GRIGORYEV¶, GERD GLEIXNER**, ALMUT ARNETH**, ERNST-DETLEF SCHULZE** and JON LLOYD** 調査地研南究北地１を０設００置ｋｍに８ヶ所の北半球高緯度地域の研究背景・ロシアシベリア地域の針葉樹林帯は、全世界の冷温帯の６０％を占めている（Dixon et al,1994）・森林土壌の下層には永久凍土が存在・地球上の土壌有機体炭素量（SOC）の大部分を占めている（Rozhkov et al,1996 Schulze et al,1999) 高緯度地域の炭素収支の重要性１．氷期の後、陸域が植生で覆われて来ている以来広範囲に炭素が固定・蓄積されて来ている２．高緯度地域は温暖化の影響を強く受けると指摘されており、また降雨量も減少している高緯度生態系での炭素収支の解明が求められる生態系の炭素収支・植物は光合成により大気中のCO２を吸収・蓄積している。・植物の呼吸に加え、土壌からは土壌微生物の働きなどにより大気中にCO２が放出されている →現在このバランスが崩れ温暖化が懸念される！ツンドラ土壌での先行研究・土壌微生物活性が高まれば、土壌からのCO２の放出量が増加する・寒冷地域の土壌微生物は低温に適応して生活している・寒冷地微生物は成長に最適な温度は２０℃以下であり、それ以上は相対的に呼吸量が大きくなる ☆しかしこれらの事例に対する研究例が少なく詳細がはっきりしていない研究の目標１．土壌の微生物特性が気候、植生、土壌粒子組成（土性）などにより、どのような影響を受けるかの把握２．土壌中での温度の変化による微生物の成長量と呼吸量の評価流域の土壌粒子について＜粒子の大きさ＞粘土シルト細砂粗砂粒径 0.002 堆積遠く 0.02 0.2 礫（れき） 2.0 （mm）近く Material & Method ← Fig.1 ・土壌サンプルはエニセイ川流域の８ヶ所から採取された・流域にはPinus優占林、針葉樹混交タイガ、ツンドラ地帯と様々な植生が見られる・流域の土壌粒子は多様に分布土壌の採取と処理・各地点においては3種類のサンプル採取 →この3種のデータを総合して平均を算出・リターや地衣類は除去し、腐食層と鉱物質土壌を採土缶により採取・C/N比は実験室内で元素分析器（NCアナライザー）で分析・土壌のｐHはガラス電極を用いて測定統計分析直接傾度分析により＜説明変数＞環境要因～植生タイプ、各地点の緯度土質～ｐH、粒径、有機体炭素量（ＳＯＣ）＜応答変数＞土壌の微生物特性～DHA、腐植層・鉱物層の呼吸速度、Nの無機化 Result 土壌微生物に影響を与える因子＜2軸のグラフで多変量解析を実施＞ →2軸はそれぞれ63％と20%のバラツキを説明している。この図から、土壌の粒子直径（Ｔｅｘｔｕｒｅ）と SOCが土壌微生物に大きな影響をもたらす因子であると分かる土壌呼吸の温度依存性＜Fig.4＞温度の上昇により土壌呼吸が、・指数関数的増加 →Po、Ba、Kh2（シルト土壌）・直線的増加 →Na、Kra（砂質～粒が粗めな土壌） ☆土壌のTextureが決定要因として作用土壌微生物量の温度依存性＜Fig.5＞温度の上昇により微生物量は、・Na、Zoのような砂質で粗い土壌 →ΔCの値が大きく、微生物量が増加 ※ただ、この2つは元から微生物が豊富（Table.4) ・Kh1、Kh2のようなシルト質土壌 →10℃以上ではΔCの値は負ツンドラ地帯なため低温に適応している可能性土壌微生物の成長率（ＮＧＲ）＜Ｆｉｇ．６＞Ｋｈ１とＫｈ２の2地点は、他の地点と明確に異なる挙動を示している →5℃以上の温度でこの2地点は成長率が負の値を示す ☆この2地点がツンドラ気候による低温に適応している可能性炭素無機化速度の温度依存＜Ｆｉｇ.7> ・炭素の無機化速度（ΔＣＭＩＮ）はＫｈ１とＫｈ２を除くすべての地点で温度の上昇に伴って上昇していた・Ｚｏ，Ｎａなどの粒子の粗い地点では無機化速度が小さかった・Ｃminが１を超えるということは、無機化速度が炭素の蓄積速度を上回ることを示しているまとめ植生による微生物活性への影響 Table.３，４によると、土壌微生物活性 Kh1（ツンドラ地帯）＜Kh2（タイガ地帯）腐植層、鉱物質層いづれにおいても＜原因＞・ツンドラ地帯の土壌中には難分解性のリグニンやタンニンなどが多い・タイガ地帯はリターの不均一性が大きい →樹種が多様であるため、幅広い分解者が活性化土壌微生物の温度依存性 Fig.5より最北のKh1、Kh2のおいて、地温が10℃を超えると土壌微生物に負の成長量が見られた＜原因＞１．土壌微生物が低温に適応している２．地温の上昇により死滅する３．ストレスに対抗するための代謝に細胞内の貯蔵物質を使うため、成長への投資量が減る気候による土壌微生物活性への影響 Table.3によると、エニセイ川を南下するにしたがって、腐食層の厚みとSOC（土壌有機体炭素量）の値は小さくなっていた＜原因＞北部は寒冷な気候のためリターの分解速度が低くなると思われる結論！ Fig.4にも示されるように、シベリアのような高緯度地域において、気温の上昇は土壌微生物活性を高めることになる。現在の化石燃料の大量消費によるCO２濃度の上昇による地球規模での気温の上昇は、土壌微生物からのCO２の放出をもたらすことが予測される