スギ人工林の有機物層における無機態窒素の動態と水に伴う養分移動量の把握

Abstract

森林生態系の物質循環において重要な位置を占める有機物層について, そこでの物質移動量を推定するため, スギ人工林の斜面における有機物層の分布と, 有機物層における無機態窒素のプールサイズ・窒素無機化特性, および降水が有機物層を通過する際の溶存物質濃度の変化について調査した。有機物層は斜面の上部ほど厚く堆積し, 厚さの違いはおもにOe+Oa層の厚さの違いと対応していた。Oe+Oa層はOi層より無機態窒素プールが大きく, これは無機態窒素の保持機構から判断するに, Oe+Oa層がOi層より腐植含有率, 水分含有率において高いためと考えられた。窒素無機化ポテンシャルもOe+Oa層がOi層より大きい値を示した。これらの結果, Oe+Oa層の厚い斜面の上方で単位面積当たりの無機態窒素量, 窒素無機化ポテンシャルが高くなった。培養により生成される無機態窒素の形態は, 斜面の下方ほどNO_3_--Nの割合が高まった。無機態窒素の形態は無機化・不動化のエネルギー源である有機態炭素量に依存すると考えられたが, 抽出可能な有機態炭素濃度と硝化率の間に明瞭な関係はみられず, 可給態の有機態炭素の同定が必要であると考えられた。斜面上部では, 降水の有機物層の通過に伴いNH_4_+-N, Ca_<2+>, SO_4_<2->濃度の上昇がみられ, 生育期間中の養分移動量はNで32. 2kg ha_<-1> 5months_<-1>, Caで24. 7kg ha_<-1> 5months_<-1>, Kで31. 2kg ha_<-1> 5months_<-1>と推定された。NおよびKでは植物による年間の養分吸収量にほぼ等しく, 有機物層は分解および養分供給の場として機能していることが示された。一方, 斜面下部では溶存物質濃度の上昇は明らかでなく, 有機物層がリターの細分化の場となっていることが示唆された。

Evaluation of the forest floor for nutrient cycling was done by studying the distribution, inorganic N pool size, characteristics of N mineralization and the amount of nutrient through the forest floor. Results showed that the forest floor accumulated thicker in the upper part of the slope than the lower part of the slope. The difference was mainly caused by Oe+Oa horizon. It had larger inorganic N pool compared to Oi horizon, because Oe+Oa horizon had higher humus and water content that affected the storage of inorganic N. Net N mineralization rate via incubation was also larger in Oe+Oa horizon than Oi horizon. Nitrate was dominated at the lower part of the slope. The organic C content seemed to controll inorganic N form, but there was no significant difference between extractable organic C content and nitrate pool size. At the ridge site, NH4-N, Ca and K concentrations in the forest floor leachate increased. The nutrient amount in the forest floor leachate for 5 months was 32.2 kg of N ha-1, 24.7 kg of Ca ha-1 and 31.2 kg of Kha-1. It was enough for annual plant uptake. ln the bottom site, no distinct increase in nutrients concentrations was noted.