The Society of Applied Forest Science
NII-Electronic Library Service
The Sooiety of ApPlied Forest Soienoe日林 関 西 支 論
5
,
1996
ア
カ
マ
ツ
林
の
土
壌 微
生
物
バ
イ
オ
マ
ス
量
に
対
す
る
森林 施 業
と
地 形位 置
の
影響
*1金
子
信博
*2,土
井 雅
美
*3,宿
聚
田
*4ABSTRACT
Soil
microbialblomass
in
forest
soils withdiffererlt
silviculturalpractices
were measuredby
fumigation
extraction method.
A
secondaryforest
ofPi
」2usdenstV70ra
mixed with
Qt
{erczag serratahas
been
cut onMarch
1994
andhalf
ofthe
clear・
cut areahas
been
slash.
buri
ユed onAugust
1994.
Soil
organiclayer
and surface soilfron10cm
to
5cm
in
depth
were collected
on
Apr
旺1995
andJuly
l995
.
Average
soil rnicrobialbiomass
washighest
atthe
secondaryforest
andlowest
at slash−
burned
bQth
for
the
organic
layer
andthe
surface soil.
In
most of the studyplots
,
the
average soil mic−
robial
biomass
werehigher
on the ridge than 亡he
bottom
of the slope and , alsohigher
on
July
than
onApril.
Detrlmental
effect of clear−
cutting and slash.
burning
on soil mic−
robial
biomass
were confirrned oneyear
after those event.
1
は じ め に土
壌 微
生物
バ イ オマ ス と は土壌 中
の生き てい る微 生 物 に よっ て保 持
さ れ てい る可 給 態
の炭 素
と養 分
を 意味
す る。農 地
土壌
で は炭 素
量にし て0.
2〜1.
Omgg−
1が普
通 で あ り,
こ れ ら が表 層
30cm
で窒 素
を100
−
600
ha
−
1,
リン を50
−
300kgha
−
iを含
ん でい る と考
え ら れてい るi)。
森林
土壌
で も鉱 質
土壌
では農
地 土壌
とほぼ同
じレベ ルの土 壌微
生 物バ イ オマ スC
量が測 定
されて おり,
リ ター
層
で は鉱
質 土壌
よ りも多
くの炭 素
が微
生物 体
に保
持 さ れ てい ると考
え られ てい る5 } 。 し た がっ て,
バ イ オマ ス に 含 ま れて いる養 分
量の動
き は 重 要 で あ り,
多 く の 栄養 塩類
は根
の 分 泌物
を炭 素
源 として微 生 物
が成 長 す
る際
に固定
さ れ,
微 生 物 細 胞
の死 亡に よ り放 出
さ れ る こ と になる。
す
べて の土 壌 有 機 物
は微
生物
バ イ オマ ス とい う わ ずか しかない構
成 要 素 を 経 て変
化 す る。
.
こ の と き,
炭 素
は微
生 物
に よっ てエ ネルギ
ー
や微 生物 体
を作
るた めに使
わ れ る。
利 用 可能
な炭 素
が足
り ない 土 壌で は 土 壌に入っ て く る炭素 量
が微
生物
に よる有 機 物
を 変 換 す る 駆 動 力であ り,
ま た,
この よ う な変 換
が行
わ れ る時
に は別
の元 素 も同 時
に動 くこ と にな る。
微 生物
に とっ て好
適 な条 件 下
で は微 生物
バ イ オマ ス の大 きさと 活 動 が 有 機 物の回 転 速 度 を 決 め ることにな る。
し た がっ て 土壌
にお け る養 分
やエネ
ルギ
ー
の出
入 り を考
え る上
で正確
な微 生 物
バイ オマ ス量の 推定
が必要
と な る。
土
壌 微
生物
は多
くの土壌 動 物
の餌となっ ていて,
土壌
動物
の摂食
や移 動
な どの活
動 は 土 壌 微 生物
の生 息
環境
に 大 き く影響
して い る。
森
林
の皆伐
や 間伐
,
あ るいは焼 畑
に と も なう火 入
れ,
地 拵
え などは土 壌 を直 接
,
あ
るい は間 接 的
に攪 乱
す る。攪 乱
は土壌
の物
理性
の変 化
,
有 機 物
の流 入 量の変
化,
環 境 条 件の変 化 などをとも ない,
土壌 中
の栄 養塩 類
の動 態
の変 化
と し て森林 植
生に影 響
する。 土壌
に お け る 有 機 物 の分 解
に は土壌微
生物
と 土 壌 動 物 が 関 わっ てお り,
主に従
属栄 養
の土 壌微 生 物
の代 謝
によ り分 解
が進 行
し,
土 壌
動物
は.
i
”壌 微 生物
の活 動
に影 響
す る こ と によ り有 機
物の分 解 速 度
を変 化
さ せ てい る。土
壌 微
生物
は森 林
の攪 乱によっ て 影響
を 受 け る と す る と,
有 機物
の分解 速 度
の変 化
は微 生 物 活 動
の変 化
として捉
える必 要がある。
こ れ ま で に,
水田 や畑 地 土壌
で は微 生物
バ イ オマ ス量の推 定
が多
く行 わ れて きて い るが‘},
森 林
土壌
での微
生物
バ イ オマ ス量
の推 定 例
は特
に目本
で は 少 ない本 研 究
で は皆 伐
と火
入れが 土壌 微
生物
バ イ オマ ス量に与
える影 響
に つ い て,
皆 伐
と火
入 れ地 拵
え が行
わ れ た ア カマ ツ林
で調査
し た。
II
調 査
地 と方
法調 査 地 は
島 根
県南 東 部
の仁 多 郡 仁 多 町
の標 高
350m
の アカマ ツを主
とす
る 二次 林
で ある。
調
査 地の一
部
は1994
年
3
月
に皆 伐
さ れ,
そ の う ちの約 半 分が火 入 れ 造林
の対
喉
1Effects of siTVicultural practices and slope position on soil mTcrobial biomass ill a secondary f〔コrest ofJapanese
Rcd Pine.
暢
Nobuhiro Kaneko
,’
s Masami Doi,桐
Su
Jutian
(Fac.
of Agric.
,
Shimane Univ.
,
Mutsue 690島 根 大 農 )一
41
The Society of Applied Forest Science
NII-Electronic Library Service
The Sooiety of ApPlied Forest Soienoe象
と さ れ.
残 りはヒノ キ が造 林
さ れ た。
火
入 れ は1994
年
8
月4
日に行 わ れ た。
火 入 れ 前に無 降 雨 が 長 く続い た た め,
林 床
の有 機 物
が ほ と ん ど無
くな る ほ ど よ く燃
えた 2, 。火
入 れ造 林 地
に は火 入
れ直 後
に カブの種
子が散 布
さ れ,
翌年
3
月 まで林 地
で成
長 し たカブ
が 収 穫さ れた。
さらに1995
年
4
月
には クヌギ
が植 栽
さ れ た。
火 入
れ造 林 地
,一
般 造 林 地
,
伐 採
さ れ な かっ た二次林
のそ れ ぞ れ尾 根 部
と谷 部 (
標 高 差 約
20m
)
に20mX20
m の調査
区 を 設 け,
土壌 試 料
を採 取
し た。土
壌 試 料
は,
各
調査
地 内の3
ケ所で25
×25cm
の方 形
区内
の土壌
を深
さ5
ま で採 取
し た。
その際
,一
般 造 林
地
と二次林
で は 土壌 表 層
に有 機 物 層
があ
るた め,
有 機 物
層と鉱 質 土 壌 を 別々 に採 取 し た。
土 壌 試料
の採 取
は1995
年
4
月
12
,
2
日と同 年
7
月
20
日に行
っ た。
これ まで に
微 生 物
バイ
オマ ス の測 定
に は多
くの測 定 法
が考
案
さ れて きてい る11が,
それぞれ に長 所
と短 所
を持
っ て お り,
本 研 究で は 森 林 土 壌の よ うに酸性
土壌
が多
く,
多 く
の有 機 物
を含
むことが多
い土 壌に適
し た 方法
と して,
クロ ロ ホルム燻 蒸 抽 出
za
‘)を用
いた 。研 究 室
に持
ち帰
っ た有 機 物
層 と土壌 試 料
は冷 蔵 庫
に5
℃ で保 管 後
,
有 機 物 層
か ら は落 枝
,
生根
を 除いた もの を,
そ して鉱 質
土壌
は2
目
の ふ るいを通
っ たも
のを試 料
と し て 用い,
含
水率
を 求 め た。 ど ち らの試 料
も乾
重で約
1
g
になる量 を 生 試 料のま ま秤 量 し た。Vance
ら4}の クロ ロ ホ ル ム燻蒸 抽 出 法
を用
い,
一
部
はその ま ま で有機 炭
素
量 を 測定
し,
残
りは ク v ロ ホ ル ム で24
時 間 燻 蒸
し た後
,
G.
5MK
、SO4
で抽 出
し た有
機
炭
素 量 を測 定
し た。
有 機
炭 素量
は改 良
チュー
リン法 で 測 定 し た。
土
壌 中
の総 炭 素 量
はNC
ア ナライザ
ー
(
Sumigraph
NC
−
geA
) を 用いて測定
し た。
Ill
結
果 と考察
図
一
1
に有 機 物 層
に おける有 機 物
1g
あたP
の微 生 物 バ イ オマ スC
量 を 示 す。
火
入れ区
で は林 床
の有 機物
が ほ と ん ど燃
え て な く なっ たの で,
土壌 層
の測 定
の みと なっ た。一
般 造 林 地
と二次 林
でいず
れ も 尾根
で のバイ オマ スC
量が高
くなっ た。
ま た,一
般 造 林 地に比べ て二 次 林の方
が高
い値 を示
し た。 いず れ も尾 根
で のバ イ オマ スC
量
が 谷 での測定 値
に比べ て高
い値
を 示 し た が,
と くに二次
林
で その差
が大
き かっ た。
図
一
2
に鉱 質
土壌
に おける細
土1g
あた りの微 生
物
バ イ オマ スC
量 を 示す
。 土壌 中
のバ イオ マ スC
量
は二次 林
,一
般 造
林
地,
火 入 れ 造林
地の順
に低 下
し た。
尾 根
と谷
の 比較
で は4
月の一
般 造 林 地,7
月の二 次林
で谷のほ う が 量が多
く,
火 入れ造林
地で は尾 根の方が量が多
かっ た。有 機 物 層
と鉱 質
土壌
に お ける微 生 物
バ イ オマスC
量 を 比 較 する と,
有機 物 層
で は約
6
倍 程 度 高
い値
を 示 し てい た。
こ れ は,
有 機 物
層で は そ の ほ と ん ど が潜 在 的には 微 生物
に とっ て利 用 可 能 な 有 機 物
であ
る のに対
し,
鉱 質
土壌
で は有機物
の割合
が少
ない た めであ
る と考
え ら れる。そ こ で
,
有 機物 層
にお け る炭
素 濃 度 を 測 定 してい ない の で,
有機 物 層
で は乾 重
の5
%
が炭
素 で あ る と仮 定
して求
め た値
と,
さら
に鉱質 土 壌
のう
ち火 入
れ造林 地
と一
般
造 林 地で測 定 し た 表層
±の炭素 濃 度
の値
を用
い て全 炭 素
量 あた りの微 生 物バ イ オマ ス量 を 求 め た。
図一
3
に有 機
12 ギ・
10呂
896慧
塁
p
m
一
般造 林地 二 次 林 20一
般 造林 地 二 次 # 図一1
有 機 物 層
に お ける微
生物
バイオマ スC
量 % 05
0
5
0 2 t l O O
〔
3HO一
皿O ←、
O 而 』 O」
阻 Σp
m
2、
52.
o1.
51.
O 5 o.
o一
般 造 林 池 二次 林一
般造 林地 二次林図
一
3
有 機 物 層
に おける炭 素
量当
た りの微 生 物バ イ オマ ス
C
量
o.
8な
。6冒
δ゜4甍
902莖
o.
op
m
oδ 0.
60402 o.
o 火 入れ 造林 地一
般造 林地 二次林 火 入れ 造林地一
般造 #地 二次株図
一
2
鉱 質
土壌
に おける微 生
物
バ イ オマ ス量 笳 05
0 5
0 2 1 1
0 0
〔
雰 HO 罵胴
O トO 而 石 O
」
O“
蘯p
m
2.
5 火 入れ 造林 地一
般造 林地 2.
0151.
o05oo 火入 れ造 林地一
般 造林 地 図一4
鉱 質
土壌
に お け る炭 素
量当
たり
の微 生 物
バ イオマ ズ
C
量
42
N工 工一
Eleotronio LibraryThe Society of Applied Forest Science
NII-Electronic Library Service
The Sooiety of ApPlied Forest Soienoe物 層
の,
図一
4
に鉱 質 土 壌
の全 炭 素 あ
たD
の微 生 物
バイ
オマ スC
量
の割 合
を 示す。.
一
般 造 林
地の有 機 物 層
で は全炭 素
の約
ユ%
が,
そ して二次 林
で は1
.
3〜2.
3
% 程 度
が微
生物
バイ オマ ス と なっ て お り,
鉱 質 土 壌 で は 火 入 れ 造林
地で0
.
8
〜
1.
8
%,
一
.
般 造 林 地で1
.
6
〜
2
.
5
%で あD ,
有 機
物
層と鉱 質 土壌
で の全 炭 素
あた りの微
生物
バ イ オマ ス は き わめ て近
い値 を示
して いた。 さ らに,
4
月
の一
般 造 林
地の鉱 質
土 壌に お ける場 合 を 除いて,
すべて の場合
に つ いて尾 根で の値 が 谷 での値 を 上 回っ てい た。
季 節 変 化
を考
え る と二次 林
の有 機 物 層
で は4
月
に比
べ,
7
月
に は密 度
が増 加
し た が一
般 造林
地で は 変 化 が 少 な か っ た。
ま た,
鉱 質 土壌
で は 火 入 れ造林 地
,
一
般 造 林 地
と も増 加
し てい たe 二次
林
で の細 土
あた りの微 生 物
バイ オ マ スC
量 は や は り増加
して お り,
土 壌 中
の全 炭 素 量
があ
ま り変化
し ない と考
えると,
二次林
で も微
生物
バ イ オマ ス量の増 加
が 生 じてい た と考
え ら れる。季 節変 化
を考
え る上で資 源
の量 や環 境 条件
の違い を 考 え る 必 要 が あ る。
有機 物 層
量 は 火 入 れ造 林 地
の場 合
,
播
種 さ れ たカブと植 栽
さ れ た クヌギ
以外
の植 生
の回復
は ほ と ん ど み られず
,有機 物 層
は形 成
さ れ なかっ た。一
般 造林 地
では尾根
に おけ る有機 物 層
量 は変
化 し な かっ た が,
谷では4
月に比
べ7
月
に は半分 近 く
に減 少
し てい た(
図
一
5
)。
ま た 二次 林
で も尾根
で は変 化
が な か っ たが,
谷
で は約
2
倍
に増 加
していた。 これ は サンプ リン グの誤 差
の他
に,
二次林
にお け る斜
面 上方
か ら 下方
へ の リ ター
の移
動 が 原 因の ひ とつ と考
え ら れ る。
微 生物
バ イ オマ ス量
と の関係
は明瞭
で は な かっ た。
水 分条 件
は土壌 表 層
で は特
に気 象
の影響
を う けて変
化 し や すい が,
採
取 時
のサンプル問
の乾
湿 の程 度
は相 対 的
な 水 分 環 境 を表 すと考 えら れ る。
有機 物 層
(図一
6
)
と鉱 質
土壌 (
図
一
7
)
の採 取 時含
水率
と微
生物
バ イオマ ス量
との関係
を示す
。4
月
の鉱 質
土壌
の採 取
時含
水
率
は各
調 査 区で の代表
値 しか得
ら れていない の で,
傾 向
が読
み と れ ない が,
他
の 測定 値
で は有 機 物 層
,
鉱 質
土壌
のいず
れも採 取 時
の含 水 率
と微 生物
バイ
オマ ス量
に は 正の相 関
が認
め ら れ た(
表
一
])
。これ まで に
,
日本
で の森 林 土 壌
に お け る土 壌 微 生物
バイ
オ マ ス 量 の測 定 例
は少
ない が.
Tateishi
とHorikeshi3
〕は広 島 県に お ける ア カマ ツ林 土 壌 と 山 火 事跡
の土壌
に お け る微
生物
バ イ オマ スC
量 を燻
蒸培養
法
で 測 定 し ている。
そ の結 果
,
アカマツ ニ次 林
の6
月
の測 定
値
はFH
層
で13
.
38mgCg
−
1,
鉱 質
土壌
(
0
〜
5cm
)
でO
.
408mgCg
−
1で あ り,
山 火 事 後
54
ケ月
た っ た 土壌
の /1
月
の測 定
でO .
307mgCg −
1,72〜73
ケ 月 たっ た 土壌
の4
〜 5
月に か けて の測 定
でO.
789mg
Cg
−
1という値
が得
られてい る。
こ れ ら の値
は今
回得
ら れ た測 定 値
と き わ め て近
い値
であ
っ た。彼
ら は山火 事
に よ る鉱 質
土壌
の微
生 物バ イ オマ スC
量の減 少
が少
ない こと,
そ してバ イ オマ 14 1208
6
4
(
も
。ε
9
聲
§
盞
2 ■ o月
月
47
● o ● ♂ ●●● ’
3
。 。 ・ °●
Oo
o
OOoo ● 剛
蜘
細 脚
柵
冖
守 ∈ 9 い 総 E む op
m
襯獅
禰 … 瓢 00.
0 0.
t O.
2 0、
3 0.
4 0.
5 0.
S O.
7 0.
e O.
9 1.
DMoisture
Contents
図
一6
有 機 物 層
に お け る採 取 時 含 水 率
と微 生 物
バイ
オマ ス
C
量の関
係 1.
o0.
9 o.
e ζ’
丶
o.
ア9
,.
,9
。.
5詫
。 、PL
・
.
・ Σ 02 ● o月
月
47
O oo O ● ■ ●8
● ■ ■ ● ● O o.
1 00.
O oo Oo ● ・ o ● o o ●●
. o 。 oo o 0 図一7
0、
1 02 03 0.
4 0.
5 0.
6 07 0.
3 09 1.
OMeisture
Contents
鉱
質 土 壌に お ける採 取時 含 水 率
と微
生物
バ イ オ マ スC
量の関 係表
一
1
含 水 率
と土 壌 微 生 物
バイ
オマ スC
量
の相 関 係 数
有 機 物 層
4
月
7
月鉱 質
土壌
’17
月
相 関 係 数 (
r)
0
.
7310
0
.
7548
有 意 水 準 (P
)
{〕
.
069
0
.
ρ46
0
,
6051
.
0078
一
般適 林地 二次林一
般造 林 地 二 次 林図
一
5
一
般 造 林 地
と二次 林
にお け る有 機 物 層
量 *1
鉱 質 土 壌
の4
月
は含
水率
側定
の ミス に よ り計 算
せず
。
43
一
N工 工一
Eleotronio LibraryThe Society of Applied Forest Science
NII-Electronic Library Service
The Sooiety of ApPlied Forest Soienoeス量 が 土
壌 中
の総 炭 素
景や総 窒 素
量,
さ らに採 取 時
の含
水 率
と高
い相 関 関係
を示す
こと を認
めてい る。本 調 査 地では 火 入 れ 地 拵 えに よ り 土 壌 表 層の温 度 が
,
深
さ2
.
5cm
で236
,
7
℃.
深
さ5cm
で78
℃に達
し たこ とが観
測
さ れ てい る2 )。
こ れ は,
1994
年 夏 季
の少 雨
に よ る土壌
有機 物
の乾
燥 と,
コ ン トロー
ル さ れ た 地拵
えのた めに有
機 物 層
の燃 焼
が徹 底
し て行
わ れ た た め と考
え ら れ る。
し た がっ て,
土壌 表 層
の温度
上昇
が激
し く,
火
入れ に よっ て微
生物 相
が強
い影 響
を受
けたこ とを 示唆
してい る。
ま た,
隣 接
す る二次 林
との比較
によ り,
皆伐
だ けで も微
生物
バ イ オマ ス量の低
下 が生
じ ること が 示 さ れ た。
森林
の 伐採
は 土壞 微
生物
バ イオマ ス の減 少
を も た ら し,
火 入れ は一
般
の造 林 方 法
に比
べ て.
より微 生物
バ イ オマ スを減
少
さ せ てい て,
その影響
は火
入 れ1
年後
で も見
ら れ た。本
研究
を す す める にあ たっ て,
文 部省 科
学 研究 費
(
e6806020
)
の援 助
を 受 けた。
引 用 文 献1
)Martens,
R .
:Current
methodsfro
rneasurmgmicrobial
biomass
C
in
sGil;Potential
andlimita
−
tions
.
Biology
andFert
孟lity
ofSoi
!s,
19
:87
−99,
1995
2
)宿
聚 田・
片桐 成 夫
・
金 子 信博
・
長 山泰 秀
:焼 畑 造
林
のため の火 入 れ
に ともな う
土壌 温 度
の変 化 及
び有機
物
の灰 化
につ い て.
日林 関
西 支 論4
:53
〜
54
,
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