共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 泥炭の好気的分解にともなうCO2放出量の定量化
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 北海道大学大学院農学研究院
研究代表者／職名 教授
研究代表者／氏名 平野高司

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

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 石井吉之 北大低温研

研究目的 北半球の高緯度地域から熱帯まで地球上で広く分布する泥炭地は、巨大な量の炭素を土壌有機物（泥炭）として蓄えてきた。しかし、森林伐採や火災、排水をともなう土地利用変化（農地やプランテーションへの開発）などの主に人為的な環境攪乱により、近年、泥炭炭素の脆弱化が急速に高まってきている。本研究では、マレーシア・サラワク州の泥炭地に開発されたオイルパームのプランテーションにおいて、自動開閉式の土壌チャンバーシステムを用いて泥炭からのCO2放出速度を連続測定し、泥炭の好気的分解速度を定量化する。また、環境要因（地温、地下水位、土壌水分など）との関係を解析することで、泥炭の好気的分解の変動要因を明らかにする。
　　
研究内容・成果 近年、熱帯泥炭地では大規模な農地開発のために排水路が形成され、地下水位の低下による乾燥化が進んでいる。それにともない微生物による泥炭の好気的分解（CO2排出）を促進し、泥炭火災をともなう巨大CO2排出源（ホットスポット）として注目されている。地球温暖化抑制の観点から土地利用変化にともなうCO2排出量の定量化が必要とされ、特に、熱帯泥炭の好気的分解に関するフィールドでの長期連続データの蓄積が強く求められている。
本研究はマレーシア・サラワク州にあるオイルパームのプランテーションについて、トレンチングを施した「根切区」と未処理の「対照区」を2014年5月7日に設け、不透明のPVCで作成された高さ40cm、内径25cmのチャンバー（有効容積：0.0177 m3、底面積：0.0491 m2）をそれぞれ8台、合計16台を2014年5月24日に設置した。現地カウンターパート（サラワク州熱帯泥炭研究所）の協力のもと、データロガー（CR1000， Campbell）及び赤外線ガス分析計（LI820， Li-Cor）を用いた自動計測システムにより、微生物呼吸（泥炭の好気的分解にともなうCO2発生に相当）と土壌呼吸（微生物呼吸＋根呼吸）による泥炭からのCO2放出速度を24時間体制で連続測定している。
この他、地下水位（GWL）はストレーナ付き塩ビパイプを泥炭基底層まで差し込み、投げ込み式水圧センサ（HTV-050KP， Sensez）で計測している。地温（5 cm深）及びチャンバー内温度と合わせて、熱電対を用いて計測している。土壌水分（SWC）はTDRセンサー（CS616、Campbell）を用いてトレンチ内外で計測している。これら環境要素の計測はいずれも30分間隔である。得られたデータをもとに、呼吸速度（CO2フラックス）と環境要因（地下水位、地温、土壌水分量など）の関係を解析し、泥炭の好気的分解の変動要因の解明に取り組んでいる。
トレンチ設置による攪乱の影響から3か月以上が経過した2014年9月から直近の2015年1月までに得たデータに関して、地温は24.6〜29.4 ºCであった。地表下30cmにおけるSWCは0.48〜0.56 m3 m-3であった。GWLは-0.77〜-0.34 mであった。土壌CO2フラックスの平均値（±SD）は、それぞれ根切区と対照区で1.34±1.14及び1.84±1.25 mmol m-2 s-1となり、有意な差が確認できた（p < 0.05）。これら両者の差で求めた根呼吸は0.50±0.89 mmol m-2 s-1と評価された。土壌CO2フラックスと環境要因の関係では、SWC（r = -0.60）と GWL（r = -0.52）で負の相関関係が確認された（p < 0.05）。
　　
成果となる論文・学会発表等 共同研究の成果の一部は2015年3月に日本農業気象学会の全国大会と同時開催される国際シンポジウム（International Symposium on Agricultural Meteorology; ISAM 2015）で口頭発表する。
[1] Y. Okimoto， T. Hirano， R. Hirata， F. Kiew， G.X. Wong and L. Melling. Measurement of CO2 efflux from peat soil in an oil palm plantation in Malaysia. International Symposium on Agricultural Meteorology (ISAM2015) in Tsukuba， 16-19 Mar. 2015.