土壌有機物と腐植

土壌有機物とは、分解途上にある植物、動物、微生物の残渣に由来する炭素に富んだ物質であり、腐植として知られる安定画分を含みます。これは土壌の肥沃度、構造、炭素貯蔵の基盤となります。

Definition

土壌有機物とは、あらゆる分解段階にある生きた生物および死んだ生物に由来する、土壌中の炭素含有物質の総体です。腐植とは、それ以上の急速な分解に抵抗する、比較的安定した分解画分を指します。

Scope

このトピックでは、土壌有機物の組成と画分、腐植の形成と性質、土壌中の有機炭素を安定化させるメカニズム、および肥沃度と地球規模の炭素循環における有機物の役割について扱います。動的に分解されるプールと、長期間安定している炭素の両方について論じます。

Core questions

• 土壌有機物の組成と画分は何ですか？
• 腐植はどのように形成され、その性質は何ですか？
• なぜ一部の土壌炭素は何世紀から何千年もの間持続するのですか？
• 有機物は肥沃度と炭素循環にどのように影響しますか？

Key concepts

• 土壌有機炭素と有機物画分
• 腐植と腐植化
• 粒子状有機物と鉱物結合有機物
• 団粒保護と鉱物保護
• 炭素のターンオーバーと安定化
• 土壌炭素隔離

Key theories

生態系特性としての持続性

土壌有機炭素の長期的な持続性は、分子本来の難分解性よりも、団粒内の物理的保護、鉱物表面との結合、および分解に対する環境的・生物学的制約に起因すると考えられています。

土壌炭素隔離

土壌は管理方法によって大気中の炭素の吸収源または排出源となり得ます。有機物の投入と保護を増やす実践は、肥沃度と食料安全保障を改善しながら炭素を隔離することができます。

Mechanisms

植物や微生物の残渣は土壌微生物群によって分解され、二酸化炭素と栄養素を放出し、その一部はより安定した形態に変換されます。この安定した炭素が持続するのは、主に化学的に不活性であるためではなく、土壌団粒内に物理的に閉塞されているため、粘土や酸化鉱物表面に結合しているため、または微生物のアクセスや活動が制限されている場所に位置しているためです。新鮮な投入物と分解および安定化のバランスが、有機物が蓄積するか減少するかを決定します。

Clinical relevance

土壌有機物は、栄養供給、保水能力、および構造を改善し、管理可能な大規模な炭素プールを形成します。残渣の保持、被覆作物の利用、不耕起栽培などを通じて土壌有機物を増やすことは、土壌の健康を支え、気候変動の緩和に貢献する可能性があります。一方、その損失は土壌を劣化させ、二酸化炭素を放出します。

History

腐植は長らく、腐植化によって形成される特定の難分解性分子のクラスと見なされていましたが、2011年頃の有力なレビューでまとめられた分析および同位体年代測定の進歩により、有機物の持続性は土壌生態系全体の特性であるという見方に変化しました。これは土壌炭素の管理に大きな影響を与えています。

Debates

炭素持続性における分子の難分解性と生態系制御

長らく、土壌炭素の寿命は本質的に安定した腐植物質に起因すると考えられていましたが、現代の統合的な見解では、持続性は主に物理的保護、鉱物との結合、および環境的制御によって支配されると主張されており、土壌炭素貯蔵の理解と管理方法を再構築しています。

Key figures

• Michael W. I. Schmidt
• Rattan Lal
• Selman Waksman

Seminal works

• schmidt2011
• lal2004
• brady2016

Frequently asked questions

有機物と腐植の違いは何ですか？

土壌有機物は、新鮮な残渣から完全に分解された生成物まで、炭素含有物質の連続体全体を指します。一方、腐植は、安定化され十分に分解された画分を特に指し、ゆっくりとしか分解されず、表土にその濃い色と養分保持能力の多くを与えます。

土壌有機物を増やすことは気候変動対策に役立ちますか？

土壌有機炭素貯留量を増やすことは、そうでなければ大気中に存在するであろう炭素を貯蔵し、土壌機能を改善するため、気候変動緩和に貢献できます。その効果は現実的ですが、有限であり可逆的です。管理や条件が変化すれば、得られた利益は失われる可能性があります。