日本語要旨

森林の非湿地土壌は、大気中のメタン（CH₄）を吸収する重要な場であり、全球的には大気中のOHラジカルによる化学反応に次ぐ規模のCH₄吸収源と考えられている。しかし、山地森林では地形に伴って土壌水分が大きく変化するため、同じ森林内でもCH₄の吸収・放出量には大きな空間差が生じる。本研究では、京都府の温帯二次林を対象に、2023～2025年の3年間、尾根、斜面、谷底、渓畔域を含む31地点でCH₄フラックスを測定した。さらに、土壌中の複数の深さでCH₄濃度を測定し、表層と深層の土壌を用いた酸化ポテンシャル試験を行うことで、地表面で観測されるCH₄吸収・放出と土壌内部でのCH₄消費過程との関係を調べた。その結果、比較的乾燥した尾根や斜面のCH₄吸収量は、湿った谷底のおよそ2倍であった。谷底では土壌中のすき間が水で満たされるため、大気中CH₄の土壌内部への拡散が制限されると考えられた。実際のCH₄消費は地表から5 cmまでの表層で最も大きかった一方、20～25 cmの深い土壌にも表層と同程度の潜在的な酸化能力が確認された。この結果は、森林土壌のCH₄吸収が土壌のメタン酸化能力だけでなく、大気中のCH₄が土壌内部へどれだけ供給されるかによって強く左右されることを示している。一方、水で飽和した渓畔域ではCH₄が放出され、夏季にはその放出量が尾根や斜面での吸収量の最大約100倍に達した。以上から、地形に伴う土壌水分の違いが森林内のCH₄吸収・放出の空間的不均一性を生み出すこと、さらに、湿潤な渓畔域も流域全体のCH₄収支に大きく影響し得ることが示された。したがって、森林流域のCH₄収支を正確に評価するには、地形と土壌水分の違いを考慮することが重要である。