リビア・サハラ砂漠とオーストラリア・マレー・ダーリング盆地のアルカリ性土壌：特性、炭素地球化学、環境問題

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Soil scientists and carbon cycle researchers gain insights into alkaline soil carbon dynamics and sequestration mechanisms.

🏢実務担当者:Land managers and carbon farmers can use the CO2 sequestration estimate (93 t/ha) to assess the viability of soil reclamation projects.

🏛政策担当者:Policymakers interested in carbon offsets should note the potential of alkaline soil amendments as a cost-effective CDR method.

サハラ砂漠（リビア）のフェザン盆地とオーストラリアのマレー・ダーリング盆地におけるアルカリ性土壌の地球化学的特性を、炭素地球化学とこれらの土壌の環境的・農業的影響に重点を置いて研究した。さらに、高度にアルカリ性の土壌が、土壌炭酸化とバイオマス生産の両方を通じて炭素隔離を行う可能性を評価するために、ミクロコスム実験を実施した。結果は、フェザン地域では、表土に0.7%の炭素が貯蔵されており、その約3分の1が無機炭素、3分の2が有機炭素であることを示している。細粒土壌画分には2.13%の鉄と252 mg/kgのリンが含まれており、この地域が海洋の鉄とリンの重要な供給源となり得ることを示唆している。マンガンとストロンチウムは、この地域で形成される塵埃において支配的となる可能性が高い主要な化学汚染物質として特定された。土壌は一般的にアルカリ性で塩性であり、人造河川プロジェクトの地下水資源を利用して砂漠農業を発展させるためには、適切な改良が必要である。マレー・ダーリング盆地では、上流集水域と下流集水域の間で、土壌中のSiO2/Al2O3比とほとんどの元素が類似しており、下流集水域の表土物質は上流集水域に由来する傾向があることを示唆している。しかし、pH、電気伝導度、ナトリウム吸着比、交換性ナトリウム百分率、無機炭素、および酢酸抽出画分の87Sr/86Sr比には、上流集水域の土壌と下流集水域の土壌の間で顕著な差異が見られた。これは、集水域内での塩基性金属の易動性重炭酸塩の再分布を駆動する集水域プロセスに起因する。下流集水域の高いpHは植物の成長を阻害し、その結果、上流集水域と比較して土壌有機炭素含有量が低くなる。比較的低い外向き流出率を考慮すると、大量の炭酸塩が下流集水域内に堆積した。本研究から得られたストロンチウム同位体シグネチャは、これらの土壌の土壌ストロンチウム組成に対するケイ酸塩岩由来のSrの有意な寄与を示唆しており、ケイ酸塩岩由来のCaが下流集水域での炭酸塩鉱物の形成に重要な役割を果たし、その結果としてCO2隔離に大きく寄与する可能性があることを推測させる。調査したマレー・ダーリング盆地の上流集水域の高度にアルカリ性の土壌システムでは、カルシウムとストロンチウムが異なる挙動を示すように見える。また、海洋表面から陸地表面への大気輸送の過程においても、この2つの元素の間で地球化学的挙動に顕著な差異があった。したがって、87Sr/86Srは、調査したアルカリ性土壌において土壌生成炭酸塩を形成するためのCa供給源の信頼できる指標を提供しなかった。これは、アルカリ性土壌における土壌生成炭酸化のCa供給源を追跡する際のストロンチウム同位体シグネチャの適合性に懸念を生じさせる。ミクロコスム実験では、石膏の施用により無機炭素が増加し、有機炭素が減少することが示された。タルクの添加は炭酸塩形成を有意に促進しなかった。可溶性のCaCl2およびMgCl2は、石膏と比較して、土壌炭酸化に対して統計的に有意な優れた効果を示さなかった。広く栽培されている5種の牧草を用いた1年間の成長実験では、石膏施用後の炭酸塩の蓄積は植物の成長によって阻害され得ることが明らかになった。植物の根から分泌される有機酸は、土壌炭酸塩の溶解を促進する可能性が高い。土壌生成炭酸化と比較して、バイオマス生産による炭素隔離の方がはるかに顕著であった。しかし、バイオマス炭素獲得量は5種の間で大きく異なり、Digitaria erianthaが最も高いバイオマス炭素獲得量を示した。これは土壌有機炭素の蓄積をさらに促進した。実験の終了時には、推定CO2隔離能力は93 t/haに達した。本研究の知見は、アルカリ性土壌改良プロジェクトの費用便益分析に示唆を与えるものである。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

The geochemical characteristics of alkaline soils in the Fezzan Basin in the Sahara Desert (Libya) and the Murray-Darling Basin in Australia were studied with emphasis on carbon geochemistry and the environmental and agricultural implications of these soils. In addition, microcosm experiments were conducted to evaluate the potential of a highly alkaline soil for carbon sequestration through both soil carbonation and biomass production. The results show that in the Fezzan area, 0.7% carbon was stored in the topsoil with approximately 1/3 being inorganic carbon and 2/3 being organic carbon. The fine-grained soil fraction contained 2.13% of iron and 252 mg/kg of phosphorus, suggesting that this area could be an important source of ocean iron and phosphorus. Manganese and strontium were identified as the major chemical pollutants that are likely to dominate in the dusts formed in this area. The soils were generally alkaline and saline, which require appropriate amendment in order to develop desert agriculture using the groundwater resources from the Man-made River Project. In the Murray Darling Basin, the SiO2/Al2O3 and most elements in the soils between the upper catchment and the lower catchment were similar, suggesting that the surface soil materials in the lower catchment tended to be of upper catchment origin. However, there were marked differences in pH, electrical conductivity, sodium adsorption ratio, exchangeable sodium percentage, inorganic carbon, and 87Sr/86Sr ratio of the acetic acid-extractable fraction between the upper catchment soils and the lower catchment soils. This is attributable to the catchment processes, which drive the re-distribution of readily movable bicarbonates of basic metals within the catchment. The elevated pH in the lower catchment zone inhibits the growth of plants, resulting in lower soil organic carbon content, as compared to the upper catchment zone. Given the relatively low outward discharge rate, large amounts of carbonates were deposited within the lower catchment zone. The strontium isotopic signatures obtained from this study suggests a significant contribution of silicate rock-originated Sr towards the composition of soil strontium in these soils, inferring that silicate rock-originated Ca might play an important role in the formation of carbonate minerals in the lower catchment zone, and consequently contribute significantly to CO2 sequestration. It appears that calcium and strontium behaved differently in the investigated highly alkaline soil system in the upper catchment of Murray Darling Basin. There was also a marked difference in geochemical behaviour between the two elements during the course of atmospheric transport from the ocean surface to the land surface. Therefore, 87Sr/86Sr provided no reliable indication of the Ca source to form pedogenetic carbonates in the investigated alkaline soils. This raises concerns over the suitability of strontium isotopic signatures in tracing Ca source for pedogenetic carbonation in alkaline soils. The microcosm experiments showed that application of gypsum resulted in an increase in inorganic carbon and a decrease in organic carbon. The addition of talc did not significantly enhance carbonate formation. Soluble CaCl2 and MgCl2 did not have statically significant better effects on soil carbonation, as compared to gypsum. The one-year growth experiment using five widely cultivated pasture grasses revealed that accumulation of carbonates following gypsum application could be inhibited by plant growth; the organic acids secreted from plant roots were likely to facilitate soil carbonate dissolution. In comparison with pedogenic carbonation, carbon sequestration by biomass production was much more evident. However, the biomass carbon gain varied markedly among the five species with Digitaria eriantha showing the highest biomass carbon gain. This further enhanced the accumulation of soil organic carbon. At the end of the experiment, an estimated CO2 sequestering capacity of 93 t/ha was achieved. The research findings have implications for cost–benefit analysis of alkaline soil reclamation projects.

• openalex https://doi.org/10.26192/q4v01first seen 2026-07-03 05:07:02