森林立地学会誌 森林立地40(1),1998,1〜8
Jpn.J.For.Environment40(1),1−8
1998
森林土壌における斜面位置、深さ別のガス拡散係数の特徴
およびCO2フラックス
島田博匡・戸田浩人・生原喜久雄・小池孝良
東京農工大学農学部
森林土壌生態系でCO2フラックスを明らかにするため,斜面位置別,探さ別のCO2フラックスの季節変化を調査した。群馬県勢多郡東村にある東京農工大学演習林の,同一斜面の斜面下部(スギ林,標高730m),斜面中部(ヒノキ林,760m),斜面上部(ヒノキ林,800m)に試験地を設置した。林齢は42年生で,母材は中古生層の粘板岩である。CO2フラックスは,斜面位置別および深さ別の土壌のCO2濃度と,遅沢・久保田(1987)のガス拡散測定器を改良して測定したガス拡散係数Dから算出した。調査した深さは0〜5,5〜15,15〜25,25〜35,35〜50cmである。いずれの斜面位置および土壌深さにおいても,気相率の増加によって相対ガス拡散係数D/D0が増大し,0〜5cmでは直線式で,5cm以深ではべき乗式で近似された。同じ探さならばD/D0に斜面位置による大きな違いがなかった。夏期の地表面からのCO2フラックスは,斜面下部において冬期の3〜4倍,斜面中部や上部では数十倍であった。夏期にみられた地表面からのCO2フラックスのピークは,どの斜面位置でも6×10-5g・m-2・S-1前後であった。夏期における探さ50cmまでのCO2回転時間は概ね10時間程度と推定された。地温と地表面からのCO2フラックスの間には指数関数的な関係がみられた。1年間の地表面からのCO2フラックス量は,斜面下部,中部,上部でそれぞれ13.4,6.5,9.9t・ha-1・y-1と推定された。これらの値は,すでに報告されている日本の森林土壌からのCO2フラックス量と比較して小さい値であった。
Hiromasa SHIMADA, Hiroto TODA, Kikuo HAIBARA and
Takayoshi KOIKE: Characteristics of gas diffusion coefficient and CO2
flux at different slope site and different depth in forest soil. Jpn. J. For.
Environment 40, 1〜8,
l998
Seasonal changes of CO2 flux
at the different slope sites and different depths were investigated in order to
clarify CO2 flux of forest soil. Experimental plots were established
at a lower site (Japanese cedar, elevation 730m), a middle site (Japanese
cypress, 760m) and an upper site (Japanese cypress, 800m) on a sequence of
slope in the University Forest of Tokyo Univ. of Agric. and Technol. , Gunma
Prefecture. The stand age was 42-years-old and the soil parent material was
phyllite of Paleozoic and Mesozoic strata. Gas diffusion coefficients in soil
(D) were measured at each soil depth (0 - 5 , 5 -15, 15-25, 25-35, 35-50cm) at
three slope positions using the improved gas diffusion instruments developed by
Osozawa and Kubota (1987). The seasonal change of CO2 flux from the
soil surface at each depth was calculated using the CO2
concentration and the CO2 diffusion coefficient. The relative gas
diffusion coefficient in the soil air (D/D0) increased with
increasing air porosity at the all soil depths in every slope position. Though,
the linear relationships between the D/D0 and the air porosity was
seen at 0 - 5 cm, it approximated exponentially below 5 cm. In the same depth,
there were no difference in D/D0 among slopes. At the lower site in
summer, the CO2 flux from soil surface was 3 to 4 times as large as
the flux in winter, and the flux at the other sites was showed several ten
times. The maximum CO2 flux from the surface soil was about 6 × 10-5g・m-2・S-1 at all sites. The CO2
turnover time in 50cm of soil was about 10 hours in summer. There was an
exponential relationship between soil temperature and CO2 flux from
the soil surface. Annual amounts of CO2 flux from the surface soil
measured by gas diffusion method was estimated as 13.4t・ha-1 ・y-1 at the lower site, 6.5t・ha-1・y-1 at the middle site and
9.9t・ha-1・y-1 at the upper site.