Effects of slope position on soil nitrogen mineralization in Cryptomeria japonica plantations in southern Kyushu, Japan.

The aim of this study was to investigate the effects of slope position on nitrogen mineralization properties in Cryptomeria japonica plantations on Volcanogenous Regosol. We measured net nitrogen mineralization and nitrification using in situ incubation both on lower and upper slope positions along three slopes in Kagoshima University Takakuma Experimental Forest located on Osumi Peninsula, southern Kyushu, Japan. The soils of the site are Volcanogenous Regosols derived from the recent eruption of the volcano, Mt. Sakurajima, in 1914. Many previous studies on black soils and brown forest soils reported that nitrogen mineralization and nitrification were different between upper and lower slope positions. However, at this study site, there were no significant differences in nitrogen mineralization between upper and lower slope positions. Soil carbon and nitrogen accumulation, soil carbon to nitrogen ratio and soil pH were significantly different between upper and lower slope positions, however the differences might be not large enough to make differences in soil nitrogen mineralization patterns. As soil formation proceeded, differences in the environmental conditions such as soil water content among slope positions may affect soil-plant interactions including nutrient uptake of forest trees, decomposition processes, organic matter accumulation pattern, composition of soil fauna and microbes, which may eventually make differences in nitrogen mineralization patterns along a slope. However, in immature soils like our study site, there were no significant differences in nitrogen mineralization patterns among slope positions probably due the early stage of soil formation.本研究は,南九州の火山灰性未熟土に成立するスギ人工 林において, 斜面位置の違いが窒素無機化特性に与える影響を明らかにすることを目的として行った｡本研究では,南九州の大隅半島に位置する鹿児島大学農学部附属高隈演習林の異なる３斜面上に成立するスギ人工林の斜面上部と下部において, 現地培養により窒素無機化特性を明らかにした｡本調査地は, 1914年の桜島噴火の際の噴出物由来の未熟土が堆積した地域であり, 表層土壌は他の地域に比べ短い時間しか土壌生成作用を受けていない｡これまで土壌生成のある程度進行した褐色森林土や黒ボク土において行われた多くの研究では, 斜面位置の違いにより窒素無機化速度が変化する, あるいは硝化速度や無機化に占める硝化の割合が変化することが報告されている｡しかし, 本調査地においては, 斜面位置の違いは, 窒素の無機化特性に影響を与えていなかった｡窒素無機化や硝化に影響を及ぼすと考えられる土壌の炭素・窒素蓄積量や土壌CN,土壌pHなども斜面位置による違いは見られたが, 無機化や硝化を制限するほどの違いはなかったと考えられる｡長期間にわたる土壌生成過程において, 斜面位置により水分などの環境条件が変化することにより, 植物の養分吸収量, 分解速度, 有機物の蓄積様式, 土壌動物層, 土壌微生物層など土壌－植生間の相互作用系に変化を生み出し, その結果として斜面位置による窒素無機化特性の違いが見られるのが一般的だと考えられる｡しかし本調査地のような未熟土においては, 土壌生成が十分に進行していないために斜面位置による土壌環境の違いが大きくないため, その結果として窒素無機化特性に違いが見られなかったのではないかと考えられる