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 継続（平成26年度から）
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 助教

研究目的 北半球の高緯度地域から熱帯ま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）により，近年，泥炭の好気的分解（CO2排出）が促進され，泥炭火災が頻発している。本研究では，マレーシア・サラワク州にある熱帯泥炭地の異なる3つの土地利用について，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，好気的泥炭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，地下水位が低下して乾燥化が進んでいる。微生物による泥炭の好気的分解と泥炭火災による熱帯泥炭地のCO2排出は全球の炭素循環に無視できない影響を与えている。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・サラワク州にある熱帯泥炭地の3つの異なる土地利用（オイルパームSBW，二次林CMC，原生林MLM）に80 cm深まで根切りした根切区 (RC) と未処理の対照区を設け，不透明PVC製のチャンバー（高さ40cm，内径25cm，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2015年1月 (SBW)，5月 (CMC)，8月 (MLM) に設置した。SBWの対照区は幹から2.5 m以内のCT区と，幹から3 m以遠のFT区に分かれる。
現地カウンターパート（サラワク州熱帯泥炭研究所）の協力を得ながら，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，泥炭分解（微生物による有機物の好気的分解量）と土壌呼吸（微生物呼吸＋根呼吸）による泥炭からのCO2放出速度を各チャンバー1時間間隔で測定した。LI820欠測時には別のガス分析計（Ultraportable Greenhouse Gas Analyzer (915-0011)， Los Gatos Research）を用いた。また，地下水位（GWL），地温（5 cm深），土壌水分（0–30cm深， WFPS）を，それぞれ投げ込み式水圧センサ（HTV-050KP， Sensez），熱電対，TDRセンサー（CS616， Campbell）を用いて30分間隔で計測した。得られたデータをもとに，日平均CO2放出速度と環境要因（地下水位，地温，土壌水分量など）の関係を解析した。
2015年1月から2016年12月までSBWのGWLは0.96〜0.14 m，地温は23.2〜42.8ºC，WFPSは0.61〜0.99 m3 m3だった。各区の日平均CO2放出速度はGWLまたはWFPSで指数関数式で有意に回帰され (R2 = 0.57–0.75)，低いGWL，低いWFPSでCO2放出速度は上昇した。このことは泥炭土壌の乾燥が泥炭分解を促進したことを示唆している。年積算CO2排出量 (kg C m2 yr1) はCT区 (0.99–1.11) でRC区 (0.50–0.61) より有意に高く，泥炭分解は土壌呼吸の50–55%を占めた。一方，FT区 (0.51–0.62) はRC区と有意差はなく，幹から3 m以上離れると根呼吸は無視できることがわかった。今後，CMCおよびMLMでも同様に解析する。
　　
成果となる論文・学会発表等 共同研究の成果は，2016年8月にマレーシア・サラワク州クチンで開催されたInternational Peat Congress 2016で発表した [1]。また，2017年3月末に日本農業気象学会の全国大会で口頭発表する予定である [2]。

[1] Okimoto Y， Hirano T， Hirata R， Melling L， Ishii Y ， Kiew F and Xhua WG. CO2 emission from ground surface of oil palm plantation in Sarawak， Malaysisa. 15th International Peat Congress， 15-19 August 2016. Sawarak， Malaysia.
[2] 石倉究，沖元洋介，平野高司，平田竜一，Wong Guan Xuan，Frankie Kiew，Lulie Melling，石井吉之. 熱帯泥炭地のオイルパームプランテーションにおけるCO2排出量とその制限要因. 農業気象学会全国大会2017. 北里大学（十和田）， 2017年3月27–31日.