栄養塩循環

栄養塩循環の基本概念

淀川流域生態系における栄養塩循環は、物理的・化学的・生物学的プロセスが複雑に相互作用する動的システムである。窒素・リン・炭素・硫黄等の生元素は、大気・水・土壌・生物間を循環し、植物の一次生産から分解・無機化まで、生態系の全ての機能に関与している。

循環経路の分類

• 大気循環: N₂・CO₂・SO₂の大気-陸域交換
• 水文循環: 溶存・懸濁態栄養塩の流域内移動
• 土壌循環: 無機化・硝化・脱窒による土壌内変換
• 生物循環: 吸収・転流・分解による生物内循環

窒素循環

1. 窒素の化学形態と変換

流域窒素収支

2. 植物による窒素利用

3. 窒素制限と競争

窒素制限条件下では効率型・貯蔵型種が優位となり、高窒素環境では高成長型種が優位になる競争関係が成立する。

リン循環

1. リンの地球化学的循環

流域リン収支

2. 菌根によるリン獲得

3. 植物のリン獲得戦略

• 形態的適応: 細根増加、根毛伸長、クラスター根形成
• 生化学的適応: ホスファターゼ、有機酸分泌
• 生理的適応: PUE向上、内部再利用、輸送調節

炭素循環

1. 炭素固定と分配

2. 生態系炭素収支

3. 有機物分解と炭素放出

人為的栄養塩負荷の影響

1. 栄養塩汚染の現状

2. 栄養塩汚染対策

3. 劣化生態系の修復

• 栄養塩除去: 表土除去・希釈による低栄養化
• 種導入: 在来種・希少種の再導入
• 攪乱管理: 競争優位種の除去
• 生息地創出: 多様な微環境の創出