• 検索結果がありません。

Nitrogen budget and dynamics of taiga forest ecosystem

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2021

シェア "Nitrogen budget and dynamics of taiga forest ecosystem"

Copied!
4
0
0

読み込み中.... (全文を見る)

全文

(1)

博士(環境科学)

学 位 論 文 題 名

Alexandra S. Popova

Nitrogen budget and dynamics of taiga forest ecosystem

in north eastern Siberia

(東シベリアタイガ林生態系の窒素収支と動態)

学位論文内容の要旨

       Boreal forests located in northern regions are considered as an important C02 sink.

However, northem regions are known to be poor in nitrogen which may limit plant growth. We conducted study on nitrogen cycle and dynamics in boreal forest ecosystem in North‑ Eastem Siberia, where vast area is covered by the largest and the deepest permafi:ost in the world, and not so many studies on nitrogen cycle have been done.

      The study site was located at Spasskaya Pad station, which is 40 km away from Yakutsk city in Republic of Sakha, Russia. The specie forming the forest stand is larch (Larix cajanderii L.), which is a deciduous conifer.

      The amounts of deposited ammonia and nitrate were comparable, nitrite deposition occurred to be very low. Input of inorganic N by deposition was very small (48 mgN m‑2 year"), and this means importance of recycle of N in the soil. Inorganic nitrogen in the soil pool was increasing from early summer to late autumn, mainly driven by soil temperatures accumulation (r=0.97) and through mineralization process. Nitrification process was slow and content of nitrate in the soil pool was minor. The amount of water extractable inorganic nitrogen (potentially available for plants) was several fold less, due to major soil cationic strength.

Production of inorganic nitrogen was coupled with strong microbial immobilization, thus strong competition for nutrient between microbiota and plants.

       To know important plant nutrition information tracer isotopic label experiments were used. It was found that larch tree assimilated both nitrate and ammonium. Also, exchange between ammonium attached to soil particles and dissolved in soil solution was very slow. Most of nitrogen was assimilated in the second half of growing season. Larch tree showed negative possibility to directly absorb organic nitrogen applied in the form of amino acid. We found seasonal pattems of uptaken nitrogen allocation in the tree body. Accumulation of nitrogen in the tree perennial parts occurred from the middle of summer (mid‑July), when soil nitrogen was

812

(2)

maximally abundant, for the next year growing needs. On the other hand, nitrogen uptaken in the early growing season was immediately allocated to new growing tree parts, such as needles and new shoots.

     The possibility of direct canopy uptake of deposited nitrogen was shown in the experiment.

In conclusion, the impact of soil temperature and moisture condition to carbon sequestration through nitrogen availability was shown. Nitrogen availability limited carbon sequestration with one year time lag.

813

(3)

学位論文審査の要旨 主査副査

副査副査

教授 教授 准教授 教授

杉本吉川 山下小池

学 位 論 文 題 名

良(大学院農学研究院)

Nitrogen budget and dynamics of taiga fOreSteCOSyStem     innortheaSternSiberia

    

( 東 シベ リアタ イガ林生 態系の窒 素収支と 動態)

      Boreal forests located in northem regions are considered as an important C sink and their distribution is closely related to distribution of permafiost  That is one of the reasons that causes slow microbial processes in the soil and vegetation  Also, northem regions are known to be poor m nitrogen which limits plant growth in these areas. Climate change and its consequences are the hottest topics in the recent decades. K such changes can cause shifts in nutrients cycling it will affect carbon cycle too;

which, m tum, through the series of feedbacks might amplify the climate changes even more. Although N cycle bave been extanisively studied in evergIeen or deciduous broadleaf boreal forests of European and American continents, very little information is available from the vast Siberian territories where deciduous conifer    ‑ larch, dominates. Therefore we focused our study on nitrogen cycle and dynamics in boreal forest ecosystem in North‑ Eastem Siberia, where major part of area is covered by the largest and the deepest pennafost in the world, and not so many studies on nitrogen cycle bave been done.

      Our study site is located at Spasskaya Pad Experimental forest station, which is 40 km away from Yakutsk city in Republic of Sakha, Russia. The specie forming the forest stand is larch (Larix cajanderii L.), which is a deciduous conifer.

        The amounts of deposited ammonium and nitrate were comparable, while nitrite deposition occuned to be very low. Input of morganic N by deposition was very small, and this means importance of recycle of N in the soiL Inorganic nitrogen m the soil pool was increasing fiom early summer to late autunu¥ mainly driven by soil temperatures accumulation and because increase in rate of inorganic N production Nitrification process was slow because content of nitrate in the soil pool was minor. The amount of water extractable inorganic nitrogen (potentially available for plants) was several folds less than that of KC‑extractable, due to strong attachment of ammonium on soil particles. Production of inorganic nitrogen was followed by microbial immobilization of inorganic N in the fill; competition for nutrient between microbiota and plants takes place.

− 814−

(4)

      To know important plant nutrition information tracer isotopic label experiments were used Larch did not uptake organic N directly and used ammonium and nitrate as N source insteacL Most of nitrogen is uptaken the second half of growing season and accumulated in tree perennial parts to be used in the beginning of the next growing season  On the other hand, N tbat was uptaken in the begmning of growing season was directly used for the new parts (needles and new shoots) formation  The possibility of direct canopy uptake of deposited nitrogen was shown in the experiment.

       Needle N contents were afii:cted by soil temperature and moisture condition  In tum, needle N contents positively correlated with amount of litterfall produced in the next y'elr, therefore, carbon sequestration was affected by N availability. Nitrogen availability limited carbon sequestration with one year time lag.

       There were severalimportant and new findings in this study. The description of dynamics of N cycle was pioneer in this area and was not descrbed before neither in intemationalliterature, nor in Russian. Descnibed seasonality of size of inorganic N poolwas a new finding in our study. Also this study showed that Iarch did not uptake organic N directly as many of northem plant are reported to do but used only inorganic form of N for nutrition  Early stmt of accumulation of N in tree perennial parts from the middle of summer to prepare it for new needles and shoots in the next &owmg season was another important finding.

       Seasonality and year to year variationin a soilinorganic N pool has not yet generally recognized. Seasonajityobservedin this studyis a new finding. Direct use of anuno acid was not observedin the study site. These findmgs suggest uniqueness of this ecosystem, while the area covered by this taiga forestis quite large.

      AJl committee members valuerl dissertation highly, and recognized her ability to conduct research, honesty and enthusiasm, and considering the all activities during the period of doctor course, we concluded that the applicant is worthy to give doctoral degree (Environmental Science).

― 815―

参照

関連したドキュメント

Found in the diatomite of Tochibori Nigata, Ureshino Saga, Hirazawa Miyagi, Kanou and Ooike Nagano, and in the mudstone of NakamuraIrizawa Yamanashi, Kawabe Nagano.. cal with

Under the hypothesis of convergence in probability of a sequence of c` adl` ag processes (X n ) n to a c` adl` ag process X, we are interested in the convergence of corresponding

Equations (47) and (48) when A n = p n is the sequence of prime numbers were obtained by S´alat and Zn´am [6], more precise formulas when α is a positive integer were obtained

In particular, we show that the strong convergence implies the weak convergence and disprove the converse through a counter-example, by invoking an analogue of Parseval’s identity

This paper is a sequel to [1] where the existence of homoclinic solutions was proved for a family of singular Hamiltonian systems which were subjected to almost periodic forcing...

We consider a bitangential interpolation problem for operator- valued functions defined on a general class of domains in C n (including as particular cases, Cartan domains of types I,

Based on the sieving conditions in Theorem 5, together with BTa(n) and BCa(n) that were provided by Boyer, the sieving process is modified herein by applying the concept of

In this paper, this problem will be solved for the case N = 2, for tested convex sets of class C 4 and testing convex sets of class C 2 , as stated in Theorem 2.2 below. From now on,