ブログ

Jun 23, 2023

ブラジルの大西洋二次林の断片で自然分解プロセスを受けた粗大木質破片の物理的および化学的特性

Scientific Reports volume 13、記事番号: 7377 (2023) この記事を引用 449 アクセス メトリクスの詳細 粗い木質破片 (CWD) は、木材の自然分解プロセスに常にさらされており、

Scientific Reports volume 13、記事番号: 7377 (2023) この記事を引用

449 アクセス

メトリクスの詳細

粗い木質破片（CWD）は常に木材の自然分解プロセスにさらされており、その物理化学的特性の変化を引き起こす可能性があります。 ただし、これらの変化はまだ完全には解明されていないため、このプロセスが CWD の分解に及ぼす影響を理解するにはさらなる研究が必要です。 したがって、この研究の目的は次のとおりです。(i) 分解が CWD の物理化学的特性に影響を与えるかどうかを検証する。 (ii) 即時化学分析および熱重量分析を使用して、CWD の構造化学組成が分解の関数として変化するかどうかを検証します。 これらの分析を実行するために、CWD から木材サンプルが収集され、直径 5 cm 以上の破片が 4 つの腐朽クラスに分けられました。 結果は、平均見掛け密度が CWD 分解の増加に応じて減少することを示しました (0.62 ～ 0.37 g cm-3)。 炭素と窒素の平均含有量は、CWD 分解の増加による影響が少なく、それぞれ 49.66 ～ 48.80%、0.52 ～ 0.58% の範囲でした。 直ちに化学分析および熱重量分析を行ったところ、分解プロセス全体を通じてホロセルロースと抽出物の損失、およびリグニンと灰の濃度の増加が示されました。 熱重量分析によって分析された重量損失は、CWD の分解が少なく、直径が大きいほど大きくなりました。 これらの分析を使用すると、CWD の崩壊クラスの主観性が排除され、CWD の物理化学的特性を決定するためのテストの数が減り、これらの材料の炭素循環に焦点を当てた研究の精度が向上します。

粗い木質残骸（CWD）は、森林生態系内で重要な生態学的役割を果たしており、腐食生物の餌として 4、5、脊椎動物および無脊椎動物の生息地として 6、炭素循環の構成要素として機能しています 7、8、9。 樹木枯死率の増加により、炭素循環における CWD の関連性は年々拡大しています10。 森林劣化11,12、土地利用の変化13,14、気候変動の悪影響15,16などの要因が、ブラジル大西洋森林の森林を含む世界中の森林における樹木枯死率の増加の主な原因となっている17,18。

CWD に含まれる炭素は、熱帯環境で 30 年以上保存できます 19,20。 しかし、分解プロセスにより、この森林成分は大気中への炭素の放出源になります21、22、23。 CWD の分解は、有機構造を鉱物の形態に還元する一連の複雑な変換を伴うプロセスです 24。 このプロセス中に、CWD の物理的および化学的特性は、微生物の作用 (呼吸と生物学的変化)、昆虫、物理的劣化、浸出、火災によって変化します 1,25,26,27。

CWD の物理的および化学的特性の変化は、主にホロセルロース (セルロースおよびヘミセルロース) とリグニンで構成される木材細胞壁の分解から始まります 28,29。 枯れ木中のこれらの構造化合物の濃度は、分解が進むにつれて変化します30。 ホロセルロースの濃度は、CWD 分解の初期段階で優先的に減少します。 より進行した段階では、ホロセルロースが選択的に分解され、残りの材料のリグニン濃度が増加する傾向があります 31、32、33。

分解プロセスによるホロセルロースおよびリグニン濃度のこれらの変化は、CWD の見掛け密度 34,35 および炭素 (C) や窒素 (N) などの化合物の含有量に影響を与えます 36,37,38,39。 さらに、これらの構造化合物の濃度は CWD の耐分解性に影響を及ぼし 24,40、すでにこのプロセスを受けた木材の劣化の程度を決定し、これらの材料の劣化クラスの分類における主観を排除します 1,25,38。 この意味で、即時分析や熱重量分析などの化学分析は、さまざまな温度範囲での揮発性物質含有量、固定炭素、残留重量（灰分）および重量損失の測定から CWD の構造化学組成を示します。これらの分析は、CWD を理解するために不可欠になります。 CWD 分解の影響。