有機質土壌への植樹は、10年単位の時間スケールでは炭素の正味貯留にはつながらない

Tree planting in organic soils does not result in net carbon sequestration on decadal timescales.

• Nina L Friggens
• Alison J Hester
• Ruth J Mitchell
• Thomas C Parker
• Jens-Arne Subke
• Philip A Wookey

抄録

樹木のバイオマスへの炭素（C）貯留を通じた気候変動対策として、植樹が提案されるようになってきている。しかし、気候変動緩和のための植樹が炭素貯蔵量の増加につながるかどうかを判断するためには、土壌有機炭素（SOC）を含む生態系全体の炭素貯蔵量を考慮しなければならない。スコットランドのポドゾリック土壌と泥炭質のポドゾリック土壌を持つヒース（Calluna vulgaris）の湿地帯に、ユーラシア大陸に広く分布する2種の在来樹種（Betula pubescensとPinus sylvestris）を植栽しても、植栽後12年後と39年後の生態系の正味のC蓄積量の増加にはつながらなかったことを示した。樹木を植えた圃場では、ヒースを対照とした圃場に比べて、土壌呼吸が大きく、有機質土壌の地平線のSOCが低かった。SOCの減少は、10年単位での樹木バイオマスのCストックの増加を相殺した。植林後12～39年の間に、4つの実験場すべてで生態系のC資源の純増は見られなかった。我々は、菌根群集の変化と自己増殖的なCの投入が、土壌の有機物の「プライミング」を促進し、SOCの損失をもたらし、生態系Cの貯留のための植樹の利点を制約していると仮説を立てた。この結果は、生態系のC貯蔵量を増加させ、気候変動の緩和に貢献するという前提で植林を促進する現在の政策に直接関連するものである。生態系レベルの生物地球化学とCフラックスをより定量化して理解するには、既存のSOC貯留量が多い地域での大規模な植林が、意図した政策と気候変動緩和の結果をもたらすと確信するまでには、生態系レベルの生物地球化学とCフラックスをより正確に把握しなければならない。

Tree planting is increasingly being proposed as a strategy to combat climate change through carbon (C) sequestration in tree biomass. However, total ecosystem C storage that includes soil organic C (SOC) must be considered to determine whether planting trees for climate change mitigation results in increased C storage. We show that planting two native tree species (Betula pubescens and Pinus sylvestris), of widespread Eurasian distribution, onto heather (Calluna vulgaris) moorland with podzolic and peaty podzolic soils in Scotland, did not lead to an increase in net ecosystem C stock 12 or 39 years after planting. Plots with trees had greater soil respiration and lower SOC in organic soil horizons than heather control plots. The decline in SOC cancelled out the increment in C stocks in tree biomass on decadal timescales. At all four experimental sites sampled, there was no net gain in ecosystem C stocks 12-39 years after afforestation-indeed we found a net ecosystem C loss in one of four sites with deciduous B. pubescens stands; no net gain in ecosystem C at three sites planted with B. pubescens; and no net gain at additional stands of P. sylvestris. We hypothesize that altered mycorrhizal communities and autotrophic C inputs have led to positive 'priming' of soil organic matter, resulting in SOC loss, constraining the benefits of tree planting for ecosystem C sequestration. The results are of direct relevance to current policies, which promote tree planting on the assumption that this will increase net ecosystem C storage and contribute to climate change mitigation. Ecosystem-level biogeochemistry and C fluxes must be better quantified and understood before we can be assured that large-scale tree planting in regions with considerable pre-existing SOC stocks will have the intended policy and climate change mitigation outcomes.

© 2020 The Authors. Global Change Biology published by John Wiley & Sons Ltd.