落ち葉は微生物の「揺りかご」、落ち根は窒素の「肥料」に―スギ・ヒノキの「葉」と「落ち根」の土壌中の役割を室内実験で解明：名古屋大学/三重大学/森林総合研究所ほか
(2022年10月25日発表)
名古屋大学大学院生命農学研究科の谷川 東子（たにかわ とおこ）准教授と北里大学獣医学部の眞池 永光（まいけ ながみつ）准教授らの研究グループは10月25日、スギ、ヒノキの「落ち葉」と「落ち根」が生態系で果たす役割を、室内実験で解明したと発表した。
「落ち葉」は大気中の窒素を取り込んで「揺りかご」のように沢山の微生物を育み、「落ち根」は分解して「窒素を放出」する肥料として機能する対照的な役割が見つかった。三重大学、（国）森林総合研究所も研究チームに加わった。
樹木は秋になると落ち葉や落ち根（細根）として土に還り、微生物によって分解され、また微生物のエサにもなる。これまでの土壌生態系の研究は落ち葉が中心で、落ち根の研究はほとんどなかったために未知の部分が多かった。研究チームは、日本の人工林の７割を占めるスギ、ヒノキの２樹種について、落ち根で育まれる微生物が落ち葉の微生物と同じかどうかに着目して取り組んだ。
双方の分解に関わる微生物の群がりや窒素の放出パターンなどを、森林をモデルにした室内実験で調べた。温度を上げて分解を促進し人工雨を降らせるなどして、溶出した液や窒素の放出パターンを２年半にわたって調べたところ、次のようなことが明らかになった。
１、落ち葉は分解が早いものの、大気中の窒素を取り込み消滅するまで窒素量を増やした。落ち根はゆっくりと分解され、窒素を雨に溶かして周囲に放出し続けた。
２、落ち葉では微生物が爆発的に増え、種類も変化する「菌叢遷移（きんそうせんい）」が認められたのに対し、落ち根の活動は落ち葉に劣っていた。落ち葉は「揺りかご」のように微生物を包んで育み、落ち根は「肥料」のように周囲に窒素を供給し、それぞれ別々に地下でスギ、ヒノキの森を支えていた。
３、落ち根の分解が終わる頃には、硝酸イオン形態の窒素が多量に放出される。このため環境変動によって落ち根が増加すると、森林生態系から窒素流出が増えるとみられる。
４、植物は土壌酸性化のような環境変動に反応して、落ち根を増やすことがある。落ち根が枯れて土壌に還る量が多い森は、物質循環の経路や速度が変化する可能性がある。
この研究によって、「落ち根」が微生物を育む役割は、「落ち葉」と大きく違うことが明らかになった。環境変動が著しく大きくなると、「落ち葉」の量に対して「落ち根」量が高くなり、森林生態系からの窒素の支出が増える可能性があり、土壌微生物の活性や種類が変化するとみられる。
研究は実験室内で実施したため、この結果がそのまま野外に適応できるかは不明だとしている。
自然界は実験室に比べ、①激しい気候の変化、②落ち葉や落ち根に加え、落ち枝などからの窒素供給がある、③野外はもっと自由に微生物が出入りして窒素の動きも早くなる、と予想される。
変化の少ない平坦な室内環境で得られた発見を、今後、野外で検証することによって、森林生態系の窒素循環や炭素循環の変動を精度良く予測し、理解することにつながるものとみている。
