降雨イベント中の土壌中二酸化炭素濃度と土壌呼吸速度の変化

概要

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降雨が土壌中二酸化炭素（CO2）濃度及び土壌呼吸速度に与える影響を調べるため，2008 年5 月（降雨イベント1）と9 月（降雨イベント2）の2 回の降雨を対象に降雨中の土壌中CO2 濃度，土壌呼吸速度の連続観測を行った。その結果，両降雨で観測値の変化に違いが見られた。土壌中CO2 濃度の変化は，特に深度15cm において大きく異なっていた。降雨イベント1 では，降雨開始から数時間後にCO2 濃度が大きく低下し，その後降雨終了時までに回復した。一方，降雨イベント2 では，降雨終了直前にCO2 濃度が上昇を開始し，降雨終了後にピークを迎えた後も降雨前より高い濃度を保っていた。土壌呼吸速度に関しては，降雨前の値は両降雨で同程度であり，降雨開始後に大きく低下するという点でも共通していた。しかしながら，降雨イベント1では降雨終了後も土壌呼吸速度が回復しなかったのに対して，降雨イベント2 後には，降雨前と同程度まで土壌呼吸速度が回復した。土壌各層のCO2 湧き出し速度，CO2 貯留量の推定結果から，降雨イベント1 では，雨水が土壌表面を被覆することによるCO2 拡散の停止に加えて，雨水に伴って侵入する低濃度CO2 による土壌中高濃度CO2 の押し出しという2 つの現象が生じたと考えられた。一方，降雨イベント2 では，CO2 拡散の停止が卓越していたと考えられた。降雨中に生じる現象が2 回の降雨イベントで異なった要因は，降雨前の土壌中CO2 環境の違いにあることが示唆された。Soil respiration and soil CO2 concentration were measured during two rainfall events in May(Event 1) and September (Event 2) 2008 to investigate the effect of rainfall on soil respirationand soil CO2 concentration. The behavior of soil respiration and soil CO2 concentration duringrainfall differed between Events 1 and 2. Soil CO2 concentrations were significantly different ata depth of 15 cm. During Event 1, soil CO2 concentration decreased rapidly in the first severalhours after rainfall began, but returned to the initial concentration by the time rainfall stopped.In contrast, during Event 2, soil CO2 concentration increased at the end of rainfall and reacheda peak after rainfall stopped, thereafter retaining a higher CO2 concentration than that beforerainfall. Soil respiration during both Events 1 and 2 was similar at the beginning of rainfalland decreased rapidly after rainfall began. However, after rainfall, soil respiration in Event 2recovered to the same level observed before rainfall, whereas soil respiration in Event 1 remainedlower. From the estimated soil CO2 production profile and soil CO2 storage, lack of gas diffusioninduced by coverage of the soil surface with rainwater and gas exchange enforced by infiltratingrainwater affected soil respiration and soil CO2 concentration during Event 1. During Event 2,on the other hand, only the lack of gas diffusion was dominant. It is inferred that such differentprocesses during different rainfall events depend on the initial condition of the soil CO2 regime.
2010-07-25

降雨イベント中の土壌中二酸化炭素濃度と土壌呼吸速度の変化

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