凍結融解サイクルは、北極圏の土壌中の低分子量、溶存有機炭素の鉱物化にはほとんど影響を与えない

Freeze-thaw cycles have minimal effect on the mineralisation of low molecular weight, dissolved organic carbon in Arctic soils.

• A Foster
• D L Jones
• E J Cooper
• P Roberts

抄録

北極圏の冬の気温が高くなると、断熱性の高い雪庇が溶けて、土壌が凍結融解サイクルにさらされる可能性がある。低分子量、溶存有機炭素（LMW-DOC）の微生物利用に対する凍結融解サイクルの効果は、あまり理解されていない。本研究では、北極圏のヒースツンドラ、北極圏の草原ツンドラ、温帯草原の土壌を-7.5℃に凍結させ、1回と3回の融解を行った。その後、3種類のLMW-DOC基質（糖、アミノ酸、ペプチド）の鉱化を8日間にわたって測定し、凍結されていないコントロールと比較した。これにより、北極と温帯の土壌間、および異なる基質間の凍結融解効果を比較することができた。その結果、北極圏のツンドラ土壌では凍結融解サイクルはCの鉱物化に有意な影響を与えないことが示された。一方、温帯土壌では、同じ強度の凍結融解サイクルでは、基質に依存するものの、すべての基質タイプでCの鉱物化に有意な影響が観察された。ペプチドとアミノ酸の鉱物化はFTの影響を受けたが、グルコースは異なる反応を示した。凍結融解後の LMW-DOC の微生物利用を完全に理解するためには、さらなる研究が必要であるが、これらの結果は、融解後の北極圏のツンドラ土壌における LMW-DOC の微生物利用には、比較的短い凍結融解サイクルがほとんど影響を与えないことを示唆している。

Warmer winters in Arctic regions may melt insulating snow cover and subject soils to more freeze-thaw cycles. The effect of freeze-thaw cycles on the microbial use of low molecular weight, dissolved organic carbon (LMW-DOC) is poorly understood. In this study, soils from the Arctic heath tundra, Arctic meadow tundra and a temperate grassland were frozen to -7.5 °C and thawed once and three times. Subsequently, the mineralisation of 3 LMW-DOC substrates types (sugars, amino acids and peptides) was measured over an 8-day period and compared to controls which had not been frozen. This allowed the comparison of freeze-thaw effects between Arctic and temperate soil and between different substrates. The results showed that freeze-thaw cycles had no significant effect on C mineralisation in the Arctic tundra soils. In contrast, for the same intensity freeze-thaw cycles, a significant effect on C mineralisation was observed for all substrate types in the temperate soil although the response was substrate specific. Peptide and amino acid mineralisation were similarly affected by FT, whilst glucose had a different response. Further work is required to fully understand microbial use of LMW-DOC after freeze-thaw, yet these results suggest that relatively short freeze-thaw cycles have little effect on microbial use of LMW-DOC in Arctic tundra soils after thaw.

© The Author(s) 2016.