飼料作物畑における土壌中全炭素量の推定と予測

概要

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本件急の目的は,飼料作物畑における土壌有機物の動的な分解を解析し,土壌中の炭素の長期間の集積を定量的に推定することである。1988年5月-1990年5月の2年間にわたってトウモロコシ-オオムギを連続栽培し,これに堆肥施用量(0,1100kg/a/year)と化学肥料施用量(N-P-K0-0-0,5-3-4kg/a/year)を組み合わせた4処理区を設定し,地上部乾物収量,リターと根の乾物重,土壌中全炭素含有量および土壌表面からの炭素ガス放出量について調査した。また,堆肥施用区の土壌について9.0,22.5,37.5℃における炭酸ガス放出量についても測定をおこない,土壌有機物分解におよぼす温度の影響を定量的に解析しようとした。堆肥施用区における地表0-15cmの土層の全炭素含有量(化学肥料区平均)は最初の1年間に375g・C/m^2(0.25%dry soil)増加した。この増加量(375g・C/m^2)は年間の全炭素投入量(堆肥789+リターと根124g・C/m^2)のおよそ40%に相当した。室内での土壌の培養実験によるCO_2放出量の時間的推移は次に示す単純化モデルにほぼ一致した。S=S_0{1-exp(-k・t)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)3温度処理区の分解速度定数k_1,k_2,k_3の推定にはマイクロコンピュータプログラムによるシンプレックス法を用いた。また,推定された分解速度定数kと絶対温度の逆数の間に直線関係が認められたことから,kと活性化エネルギーEaとの間にK=A・exp(-Ea/R・T)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)が成立することがわかった。これらの関係式とパラメータ(S_0とEa)および2年間の日平均気温を用いて堆肥施用区の炭素含有量を推定した結果,2年間の土壌分析値とほぼ一致することが明かとなった。以上のことから,土壌有機物の分解はアレニウス式が適用可能であり,比較的単純な分解モデルによって季節変動が存在する圃場条件下での有機物分解速度をある程度定量的に推定することができると判断された。
日本草地学会の論文
1993-03-31

飼料作物畑における土壌中全炭素量の推定と予測

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