黒い土の成因はススキなどC₄植物だった

Latitudinal gradient of C₄ grass contribution to Black Soil organic carbon and correlation between δ¹³C and the melanic index in Japanese forest stands.（日本の森林における黒色土有機炭素へのC₄草本植物の寄与が緯度で傾度を持っており、δ¹³C値とメラニックインデックスに相関がある）

石塚 成宏（九州支所）、河室 公康(南山大)、今矢 明宏（立地環境研究領域）、鳥居 厚志（関西支所）、森貞 和仁（九州支所）

Biogeochemistry、2014年5月（予定）、 DOI:10.1007/s10533-013-9936-z（外部サイトへリンク）

日本の森林には黒色土と呼ばれる真っ黒な層をもつ土壌があります。その土壌は過去に草原植生だった時に作られたと考えられていますが、詳しい成因はよくわかっていませんでした。今回、黒色土の黒さには特定の植物群が寄与していることを初めて証明しました。

私たちは日本全国から収集した黒色土の炭素安定同位体比（炭素に含まれる¹³Cと¹²Cの比率）を測定しました。この同位体比の分析により、黒色となる土壌有機物の起源となった植物群が推察できます。分析の結果、緯度が高くなるほど(北にいくほど)、ススキなどのC₄植物^注）に由来する炭素の割合が減少することがあきらかになりました。これは、緯度が高くなると気温は下がっていくので、C₄植物の生産力が低下し、普通の草本類であるC₃植物^注）の生産力が優勢になるためと考えられます。また、本州以南では、土壌の黒さの指標が大きくなるほどC₄植物の割合が多くなることもわかりました。つまり、ススキなどのC₄植物の繁茂が黒色土の黒さの原因であると考えられました。

^注）植物の光合成には大きく分けて三つのタイプ（C₃植物、C₄植物およびCAM植物）があり、樹木と草本植物の多くはC₃植物であり、ススキなど一部の草本植物がC₄植物です。C₄植物はC₃植物に比べて高温や低CO₂環境に強いという特徴があります。