Data Set Citation:
When using this data, please cite the data package:
Urakawa R and Ohte N.
Biogeochemical nitrogen properties of forest soils in the Japanese archipelago
ERDP-2014-02.1.3 (https://db.cger.nies.go.jp/JaLTER/metacat/metacat/ERDP-2014-02.1.3/jalter-en)
General Information:
Title:Biogeochemical nitrogen properties of forest soils in the Japanese archipelago
(ja) 日本の森林土壌の窒素動態に関する特性値
Identifier:ERDP-2014-02.1.3
Abstract:
This data paper provides some biogeochemical nitrogen (N) properties and related chemical properties of forest soils from 39 sites throughout the Japanese archipelago. The data set was collected and analyzed under the GRENE (Green Network of Excellence) environmental information project and the ReSIN (Regional and comparative Soil Incubation study on Nitrogen dynamics in forest ecosystems) project. The sites cover 44° 20’ N to 26° 50’ N and the climate ranges from cool-temperate zone to subtropical zone. At each site, litter on forest floor and soil samples (three or four layers to 50 cm depth) were collected between August and November in 2010–2013 from five soil profiles. From the litter layer samples, the stocks and concentrations of total carbon (C) and N were measured. From the mineral soil samples, bulk density, pH (H2O), total C and N concentrations, net and gross rates of N mineralization, nitrification and concentrations of water-soluble substances were measured. The measurements are relevant for other biogeochemical N studies in forest ecosystems and the data set provides basic information on the N pool and fluxes with related chemical properties of forest soils across the Japanese archipelago. The average rates of net and gross N transformation at 20°C across the sites were 0.26 ± 0.47 mgN kg-1 soil d-1 for net N mineralization, 0.25 ± 0.45 mgN kg-1 soil d-1 for net nitrification, 4.06 ± 0.47 mgN kg-1 soil d-1 for gross N mineralization, and 1.03 ± 1.29 mgN kg-1 soil d-1 for gross nitrification (average ± SD).
Keywords:soil nitrogen dynamics / 土壌の窒素動態:
  • gross nitrogen transformation rate
    (ja) 総窒素形態変化速度
  • net nitrogen transformation rate
    (ja) 純窒素形態変化速度
  • nitrification
    (ja) 硝化
  • nitrogen mineralization
    (ja) 窒素無機化
  • nitrogen cycle
    (ja) 窒素循環
soil chemical properties / 土壌の化学性:
  • litter layer stock
    (ja) リター層量
  • total carbon and nitrogen concentrations
    (ja) 全炭素窒素濃度
  • water-soluble ions
    (ja) 水溶性イオン
  • water-soluble organic carbon
    (ja) 水溶性有機態炭素
Geographic description / 地理的位置:
  • the Japanese archipelago
    (ja) 日本列島
Data Table, Image, and Other Data Details:
Metadata download: Ecological Metadata Language (EML) File
Data Table:gross_n_transformation / gross_n_transformation ( View Metadata | Download File download)
Data Table:litter_layer / litter_layer ( View Metadata | Download File download)
Data Table:net_n_transformation / net_n_transformation ( View Metadata | Download File download)
Data Table:soil_properties / soil_properties ( View Metadata | Download File download)
Data Table:site_metadata / site_metadata ( View Metadata | Download File download)

Involved Parties

Data Set Owners:
Individual: Rieko Urakawa (ja) 浦川梨恵子
Organization:Asia Center for Air Pollution Research, Japan Environmental Sanitation Center
(ja) 一般財団法人日本環境衛生センターアジア大気汚染研究センター
Address:
1182, Sowa, Nishi-ku,
Niigata-shi, Niigata 950-2144 日本
(ja) 日本 950-2144 新潟県 新潟市西区
(ja)曽和1182
Phone:
+81-25-263-0560 / +81-25-263-0560 (voice)
Phone:
+81-25-263-0567 / +81-25-263-0567 (fax)
Email Address:
urakawa@acap.asia
Individual: Nobuhito Ohte (ja) 大手信人
Organization:Biosphere Informatics Laboratory, Department of Social Informatics, Graduate School of Informatics, Kyoto University
(ja) 京都大学大学院情報学研究科社会情報学専攻生物圏情報学講座
Address:
Yoshida-Honmachi,
Sakyo-ku, Kyoto 606-8501 Japan
(ja) 日本 606-8501 京都府 京都市
(ja)左京区吉田本町
Phone:
+81-75-753-3134 / +81-75-753-3134 (voice)
Phone:
+81-75-753-3133 / +81-75-753-3133 (fax)
Email Address:
nobu@bre.soc.i.kyoto-u.ac.jp
Data Set Contacts:
Individual: Rieko Urakawa (ja) 浦川梨恵子
Organization:Asia Center for Air Pollution Research, Japan Environmental Sanitation Center
(ja) 一般財団法人日本環境衛生センターアジア大気汚染研究センター
Address:
1182, Sowa, Nishi-ku,
Niigata-shi, Niigata 950-2144 日本
(ja) 日本 950-2144 新潟県 新潟市西区
(ja)曽和1182
Phone:
+81-25-263-0560 / +81-25-263-0560 (voice)
Phone:
+81-25-263-0567 / +81-25-263-0567 (fax)
Email Address:
urakawa@acap.asia
Individual: Nobuhito Ohte (ja) 大手信人
Organization:Biosphere Informatics Laboratory, Department of Social Informatics, Graduate School of Informatics, Kyoto University
(ja) 京都大学大学院情報学研究科社会情報学専攻生物圏情報学講座
Address:
Yoshida-Honmachi,
Sakyo-ku, Kyoto 606-8501 Japan
(ja) 日本 606-8501 京都府 京都市
(ja)左京区吉田本町
Phone:
+81-75-753-3134 / +81-75-753-3134 (voice)
Phone:
+81-75-753-3133 / +81-75-753-3133 (fax)
Email Address:
nobu@bre.soc.i.kyoto-u.ac.jp
Associated Parties:
Individual: Rieko Urakawa (ja) 浦川梨恵子
Organization:Asia Center for Air Pollution Research, Japan Environmental Sanitation Center
(ja) 一般財団法人日本環境衛生センターアジア大気汚染研究センター
Address:
1182, Sowa, Nishi-ku,
Niigata-shi, Niigata 950-2144 日本
(ja) 日本 950-2144 新潟県 新潟市西区
(ja)曽和1182
Phone:
+81-25-263-0560 / +81-25-263-0560 (voice)
Phone:
+81-25-263-0567 / +81-25-263-0567 (fax)
Email Address:
urakawa@acap.asia
Individual: Nobuhito Ohte (ja) 大手信人
Organization:Biosphere Informatics Laboratory, Department of Social Informatics, Graduate School of Informatics, Kyoto University
(ja) 京都大学大学院情報学研究科社会情報学専攻生物圏情報学講座
Address:
Yoshida-Honmachi,
Sakyo-ku, Kyoto 606-8501 Japan
(ja) 日本 606-8501 京都府 京都市
(ja)左京区吉田本町
Phone:
+81-75-753-3134 / +81-75-753-3134 (voice)
Phone:
+81-75-753-3133 / +81-75-753-3133 (fax)
Email Address:
nobu@bre.soc.i.kyoto-u.ac.jp
Individual: Hideaki Shibata (ja) 柴田英昭
Organization:Southern Forestry and Development Office, Field Science Center for Northern Biosphere, Hokkaido University
(ja) 北海道大学北方生物圏フィールド科学センター
Address:
N9 W9, Kita-ku,
Sapporo, Hokkaido 060-0809 Japan
(ja) 日本 060-0809 北海道 札幌市
(ja)北区北9条西9丁目
Email Address:
shiba@fsc.hokudai.ac.jp
Individual: Ryunosuke Tateno (ja) 舘野隆之輔
Organization:Field Science Education and Research Center, Kyoto University
(ja) 京都大学フィールド科学教育研究センター
Address:
Oiwake-cho, Kitashirakawa, Sakyo-ku,
Kyoto, Kyoto 606-8502 Japan
(ja) 日本 606-8502 京都府 京都市
(ja)左京区北白川追分町
Email Address:
rtateno@kais.kyoto-u.ac.jp
Individual: Takuo Hishi (ja) 菱拓雄
Organization:Graduate School of Agriculture, Kyushu University
(ja) 九州大学大学院農学研究院
Address:
394 Tsubakuro,
Sasagurimachi, Kasuya, Fukuoka 811-2415 Japan
(ja) 日本 811-2415 福岡県 糟屋郡篠栗町
(ja)津波黒394
Email Address:
hishi@forest.kyushu-u.ac.jp
Individual: Keitaro Fukushima (ja) 福島慶太郎
Organization:Graduate School of Urban Environmental Sciences, Tokyo Metropolitan University
(ja) 首都大学東京都市環境学部
Address:
1-1 Minamiohsawa,
Hachiohji, Tokyo 192-0397 Japan
(ja) 日本 192-0397 東京都 八王子市
(ja)南大沢1-1
Email Address:
ktaro.f@gmail.com
Individual: Yoshiyuki Inagaki (ja) 稲垣善之
Organization:Shikoku Research Center, Forestry and Forest Products Research Institute
(ja) 森林総合研究所四国支所
Address:
2-915 Asakura-Nishimachi,
Kochi, Kochi 780-8077 Japan
(ja) 日本 780-8077 高知県 高知市
(ja)朝倉西町2-915
Email Address:
yinagaki@affrc.go.jp
Individual: Keizo Hirai (ja) 平井敬三
Organization:Forestry and Forest Products Research Institute
(ja) 森林総合研究所
Address:
1 Matsunosato,
Tsukuba, Ibaraki 305-8687 Japan
(ja) 日本 305-8687 茨城県 つくば市
(ja)松の里1
Email Address:
hirai@ffpri.affrc.go.jp
Individual: Tomoki Oda (ja) 小田智基
Organization:Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo
(ja) 東京大学大学院農学生命科学研究科
Address:
1-1-1 Yayoi,
Bunkyo-ku, Tokyo 113-8657 Japan
(ja) 日本 113-8657 東京都 文京区
(ja)弥生1-1-1
Email Address:
oh-dah@fr.a.u-tokyo.ac.jp
Individual: Nobuhiro Oyanagi (ja) 小柳信宏
Organization:Environmental Science Research Niigata
(ja) 新潟県環境衛生研究所
Address:
8-13 Yoshidahigashisakae-cho,
Tsubame, Niigata 959-0291 Japan
(ja) 日本 959-0291 新潟県 燕市
(ja)吉田東栄町8-13
Email Address:
oyanagi@khaki.plala.or.jp
Individual: Makoto Nakata (ja) 中田誠
Organization:Faculty of Agriculture, Niigata University
(ja) 新潟大学農学部
Address:
2-8050 Ikarashi, Nishi-ku,
Niigata, Niigata 950-2181 Japan
(ja) 日本 950-2181 新潟県 新潟市
(ja)西区五十嵐2の町8050
Email Address:
nakata@agr.niigata-u.ac.jp
Individual: Hiroto Toda (ja) 戸田浩人
Organization:Graduate School of Agriculture, Tokyo University of Agriculture and Technology
(ja) 東京農工大学大学院農学研究院
Address:
3-5-8 Saiwai-cho,
Fuchu, Tokyo 183-8509 Japan
(ja) 日本 183-8509 東京都 府中市
(ja)幸町3-5-8
Email Address:
todah@cc.tuat.ac.jp
Individual: Tanaka Kenta (ja) 田中健太
Organization:Sugadaira Montane Research Center, University of Tsukuba
(ja) 筑波大学菅平高原実験センター
Address:
1278-294 Sugadairakougen,
Ueda, Nagano 386-2204 Japan
(ja) 日本 386-2204 長野県 上田市
(ja)菅平高原1278-294
Email Address:
kenta@sugadaira.tsukuba.ac.jp
Individual: Karibu Fukuzawa (ja) 福澤加里部
Organization:Northern Forestry and Development Office, Field Science Center for Northern Biosphere, Hokkaido University
(ja) 北海道大学北方生物圏フィールド科学センター森林圏ステーション北管理部
Address:
250 Tokuda,
Nayoro, Hokkaido 096-0071 Japan
(ja) 日本 096-0071 北海道 名寄市
(ja)徳田250
Email Address:
caribu@fsc.hokudai.ac.jp
Individual: Tsunehiro Watanabe (ja) 渡辺恒大
Organization:Hokkaido Forest Research Station, Field Science Education and Research Center, Kyoto University
(ja) 京都大学フィールド科学教育研究センター北海道研究林
Address:
553 Tawa,
Kawakami-gun, Shibecha-cho, Hokkaido 088-2339 Japan
(ja) 日本 088-2339 北海道 川上郡標茶町
(ja)多和553
Email Address:
watanabetsune@gmail.com
Individual: Naoko Tokuchi (ja) 徳地直子
Organization:Field Science Education and Research Center, Kyoto University
(ja) 京都大学フィールド科学教育研究センター
Address:
Oiwake-cho, Kitashirakawa, Sakyo-ku,
Kyoto, Kyoto 606-8502 Japan
(ja) 日本 606-8502 京都府 京都市
(ja)左京区北白川追分町
Email Address:
tokuchi@kais.kyoto-u.ac.jp
Individual: Tatsuro Nakaji (ja) 中路達郎
Organization:Tomakomai Research Station, Field Science Center for Northern Biosphere, Hokkaido University
(ja) 北海道大学北方生物圏フィールド科学センター森林圏ステーション苫小牧研究林
Address:
Takaoka,
Tomakomai, Hokkaido 053-0035 Japan
(ja) 日本 053-0035 北海道 苫小牧市
(ja)字高丘
Email Address:
nakaji@fsc.hokudai.ac.jp
Individual: Nobuko Saigusa (ja) 三枝信子
Organization:Center for Global Environmental Research, National Institute for Environmental Studies
(ja) 国立環境研究所地球環境研究センター
Address:
16-2 Onogawa,
Tsukuba, Ibaraki 305-8506 Japan
(ja) 日本 305-8506 茨城県 つくば市
(ja)小野川16-2
Email Address:
n.saigusa@nies.go.jp
Individual: Yukio Yamao (ja) 山尾幸夫
Organization:Center for Global Environmental Research, National Institute for Environmental Studies
(ja) 国立環境研究所地球環境研究センター
Address:
16-2 Onogawa,
Tsukuba, Ibaraki 305-8506 Japan
(ja) 日本 305-8506 茨城県 つくば市
(ja)小野川16-2
Email Address:
yamao.yukio@nies.go.jp
Individual: Asami Nakanishi (ja) 中西麻美
Organization:Field Science Education and Research Center, Kyoto University
(ja) 京都大学フィールド科学教育研究センター
Address:
Oiwake-cho, Kitashirakawa, Sakyo-ku,
Kyoto, Kyoto 606-8502 Japan
(ja) 日本 606-8502 京都府 京都市
(ja)左京区北白川追分町
Email Address:
asa@kais.kyoto-u.ac.jp
Individual: Tsutomu Enoki (ja) 榎木勉
Organization:Graduate School of Agriculture, Kyushu University
(ja) 九州大学大学院農学研究院
Address:
394 Tsubakuro,
Sasagurimachi, Kasuya, Fukuoka 811-2415 Japan
(ja) 日本 811-2415 福岡県 糟屋郡篠栗町
(ja)津波黒394
Email Address:
enoki@forest.kyushu-u.ac.jp
Individual: Shin Ugawa (ja) 鵜川信
Organization:Faculty of Agriculture, Kagoshima University
(ja) 鹿児島大学農学部
Address:
1-21-24 Korimoto,
Kagoshima, Kagoshima 890-0065 Japan
(ja) 日本 890-0065 鹿児島県 鹿児島市
(ja)郡元1-21-24
Email Address:
ushin@agri.kagoshima-u.ac.jp
Individual: Atsushi Hayakawa (ja) 早川敦
Organization:Department of Biological Environment, Akita Prefectural University
(ja) 秋田県立大学生物資源科学部
Address:
241-438 Nakano-aza-kaidobata, Shimoshinjo,
Akita, Akita 010-0195 Japan
(ja) 日本 010-0195 秋田県 秋田市
(ja)下新城中野字街道端西241-438
Email Address:
hayakawa@akita-pu.ac.jp
Individual: Ayumi Kotani (ja) 小谷亜由美
Organization:Graduate School of Bioagricultural Sciences, Nagoya University
(ja) 名古屋大学大学院生命農学研究科
Address:
Furo-cho, Chikusa-ku,
Nagoya, Aichi 464-8601 Japan
(ja) 日本 464-8601 愛知県 名古屋市
(ja)千種区不老町
Email Address:
kotani@agr.nagoya-u.ac.jp
Individual: Megumi Kuroiwa (ja) 黒岩恵
Organization:Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo
(ja) 東京大学大学院農学生命科学研究科
Address:
1-1-1 Yayoi,
Bunkyo-ku, Tokyo 113-8657 Japan
(ja) 日本 113-8657 東京都 文京区
(ja)弥生1-1-1
Email Address:
megumegu.kuro@gmail.com
Individual: Kazuo Isobe (ja) 磯部一夫
Organization:Graduate School of Agricultural and Life Sciences, The University of Tokyo
(ja) 東京大学大学院農学生命科学研究科
Address:
1-1-1 Yayoi,
Bunkyo-ku, Tokyo 113-8657 Japan
(ja) 日本 113-8657 東京都 文京区
(ja)弥生1-1-1
Email Address:
akisobe@mail.ecc.u-tokyo.ac.jp
Individual: Muneto Hirobe (ja) 廣部宗
Organization:Graduate School of Environmental and Life Science, Okayama University
(ja) 岡山大学大学院環境生命科学研究科
Address:
1-1-1 Tsushimanaka,
Okayama-shi, Okayama 700-8530 Japan
(ja) 日本 700-8530 岡山県 岡山市
(ja)津島中1-1-1
Email Address:
mhirobe@okayama-u.ac.jp
Individual: Yuko Miyazaki (ja) 宮崎祐子
Organization:Graduate School of Environmental and Life Science, Okayama University
(ja) 岡山大学大学院環境生命科学研究科
Address:
1-1-1 Tsushimanaka,
Okayama-shi, Okayama 700-8530 Japan
(ja) 日本 700-8530 岡山県 岡山市
(ja)津島中1-1-1
Email Address:
yukomiyazaki@okayama-u.ac.jp

Data Set Characteristics

Geographic Region:
Geographic Description:Japan / 日本
Bounding Coordinates:
West:  128.218  degrees
East:  144.66  degrees
North:  44.3622  degrees
South:  26.7525  degrees
Time Period:
Begin:
2010-08-02
End:
2015-11-13

Sampling, Processing and Quality Control Methods

Step by Step Procedures
Step 1:
Description:

A. Sampling sites / A. 調査サイト

The soils and litter layers were collected from 39 sites in 21 regions throughout the Japanese archipelago. An experimental plot (~20 × 20 m) was established at each site and five sampling locations were established in a pattern corresponding to the five-spot on a dice. Soil and litter layer samples were collected at each sampling location in either summer or autumn in 2010 to 2013 and analyzed according to the methods described in the next section.
(ja) 土壌とリターのサンプルは、日本列島の21地域、39サイトから採取した。各サイトに約20×20 mのプロットを設置し、その内部にサイコロの5の目状に5カ所のサンプリング場所を設定した。土壌とリター層のサンプルは、いずれのサイトも2010~2013年の夏か秋に採取した。

Step 2:
Description:

B. Litter layer / B. リター層

B-1. Litter layer stock At the five sampling locations in each site, litter layer samples were collected from inside a 50 × 50 cm frame and then sorted into three categories: L layer-branch (branches in the fresh litter layer), L layer-leaves (leaves in the fresh litter layer) and FH layer (decomposed litter layer). Samples were weighed after drying at 70°C for 48 h. B-2. Total C and N concentrations of litter layer Total carbon (C) and nitrogen (N) concentrations in each category of the litter layer were measured using a CN analyzer (MT-500, Yanaco Technical Science Corp., Tokyo, Japan) or a CHN analyzer (Flash EA 1112, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA) after drying at 70°C for 48 h and grinding.
(ja) B-1. リター層量 リター層は、各サイト5カ所の50 cm四方の枠内から、L層枝(新鮮落枝)、L層葉(新鮮落葉)、FH層(分解の進んだリター)の3区分に分けて採取した。サンプルは乾燥後(70℃で48時間)、重量を測定した。 B-2. リター層の全炭素窒素濃度 リター層の各区分の全炭素窒素濃度は、乾燥サンプルを粉砕した後、CNコーダー(MT-500, ヤナコ, 東京)またはCHNアナライザー(Flash EA 1112, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA)で分析した。

Instrument(s): CN analyzer: MT-500, Yanaco Technical Science Corp., Tokyo, Japan CHN analyzer: Flash EA 1112, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA / CNコーダー: MT-500, ヤナコ, 東京 CHNアナライザー: Flash EA 1112, Thermo Fisher Scientific Inc., Waltham, MA, USA
Step 3:
Description:

C. Mineral soil layer / C. 鉱質土壌層

C-1. Soil sampling At the five sampling locations in each site, soil profiles (~50 cm depth) were established. Mineral soil samples were collected from three (0–10, 10–30 and 30–50 cm) or four (0–10, 10–20, 20–30 and 30–40 cm) depths. Soil samples were stored in plastic bags in a cool box and transported to the laboratory by a carrying company at 1‒4°C. C-2. Bulk density After soil pits were excavated, soil samples were collected using a 100 cm3 cylindrical sampler from three (5, 20, 40 cm) or four (5, 15, 25, 35 cm) depths. Soil samples were sorted into fine soil (≤2 mm), coarse gravel (>2 mm) and roots and weighed after drying at 105°C for 24 h. C-3. Gravimetric water content Immediately after the soil samples arrived at the laboratory, the gravimetric water content was measured by drying ~20 g sub samples at 105°C for 24 h. C-4. pH (H2O) Soil pH (H2O) was measured using a glass electrode (HM-7E, DKK-TOA Corp., Tokyo, Japan) after water extraction for 1 h (fresh soil : deionized water = 20 g : 25 mL, which approximately corresponds to dry soil : water = 1 : 2.5 (Japanese Society of Soil Science and Plant Nutrition 1997)). C-5. Total C and N concentrations The total C and N concentrations of the mineral soils were measured using an NC analyzer (Sumigraph NC-22, Sumika Chemical Analysis Service Ltd., Osaka, Japan) or CHN analyzer (Flash EA 1112, Thermo Fisher Scientific Inc.) after air drying and grinding. C-6. Inorganic N concentrations For the 10 selected sites (URN, ARR, APN, MRB, SGN, KSN, ASN, KGC, SBN, TKN), soil inorganic N (NH4‒N and NO3‒N) was extracted immediately after the soils arrived at the laboratory. For the remaining sites, inorganic N was extracted at the beginning of the net N mineralization rate measurement (see C-8) as the initial state. Soil extraction was conducted with 2 M KCl solution (fresh soil: 2 M KCl solution = 1: 10, shaking for 1 h). The extracts were filtered using filter paper (No. 5B, Advantec Toyo Kaisha Ltd., Tokyo, Japan) and frozen until analysis. The NH4‒N concentration in the extracts was measured by the indophenol method and the NO3‒N concentration in the extracts was measured by the sulfanilamide-naphthylethylenediamine method after reduction by a Cd-Cu column. Both colorimetric methods used a flow injection system (FIU-300; Jasco Corp., Tokyo, Japan). C-7. Water-soluble substance concentrations Soil samples were extracted by deionized water (fresh soil: deionized water = 1: 5, shaking 1 h). The extracts were then centrifuged at 3500rpm for 10 min, filtered by glass fiber filters (GF/F; Whatman Int. Ltd., Maidstone, Kent, UK) and frozen until analysis. Water-soluble organic carbon (WSOC) concentration was measured by a TOC meter (TOC-VCPH, Shimadzu Corp., Kyoto, Japan). Water-soluble cation (sodium (Na+), ammonium (NH4+), potassium (K+), magnesium (Mg2+) and calcium (Ca2+)) and anion (chloride (Cl-), nitrate (NO3-) and sulfate (SO42-)) concentrations were measured by ion chromatography (DX-500 or ICS-1100, Thermo Fisher Scientific Inc.). Water-soluble aluminum (Al), iron (Fe), manganese (Mn) and copper (Cu) concentrations were measured by ICP-AES (IRIS Advantage, Thermo Fisher Scientific Inc.). C-8. Net N transformation rates The mineral soils used for the measurement of net N mineralization and nitrification rates were collected from the soil profiles as described in C-1; from 0–10, 10–30 and 30–50-cm depths in the five sampling locations at each site. Soils were sieved to 4 mm to remove coarse roots and gravels. Soils from the same depth were mixed together to make ~500 g of pooled sample. Soil samples were then transported from the sites to the laboratory by private carrier at 1–4°C. In the laboratory, soils were divided into four proportions (~100 g each, for initial extraction, and 15, 20 and 25°C incubation) and subsamples for the 15, 20 and 25°C incubations were contained in plastic bags with a zipper (0.04 mm thick, Unipack G-4, Seisan-Nihonsha Corp., Tokyo, Japan) in a tight seal to prevent drying. Incubation was conducted for 4 weeks using three laboratory incubators (IN61 and IN600, Yamato Scientific Co., Ltd., Tokyo, Japan). No moisture adjustment was made during the incubation; soil was incubated under the initial moisture content at field sampling. The moisture loss during the incubation was lower than 2% in the gravimetric water content. The initial and incubated soil extraction was conducted with three replications. Methods for extraction, filtration and concentration analysis are the same as C-6. The net N mineralization rate for each temperature was derived by the equation below: Nmin(t) = (MIN(t) - MINini)/d (1) where Nmin(t) (mgN kg-1 soil d-1) is the net N mineralization rate at the incubation temperature t (°C); MIN(t) is the inorganic N (NH4‒N + NO3‒N) concentration (mgN kg-1) after the incubation at temperature t; MINini is the initial inorganic N concentration (mgN kg-1); and d is the incubation days (d). The net nitrification rate for each temperature was derived by the equation as follows: Nnit(t) = (NIT(t) - NITini)/d (2) where Nnit(t) (mgN kg-1 soil d-1) is the net nitrification rate at the incubation temperature t (°C); NIT(t) is the nitrate (NO3-N) concentration (mgN kg-1) after the incubation at temperature t; and NITini is the initial NO3-N concentration (mgN kg-1). Based on the Arrhenius equation, the net N mineralization rate at given temperatures is presented as below (Sierra 1997): Nmin = Nmin0 exp (βmin • t) (3) where Nmin is the net N mineralization rate (mgN kg-1 soil d-1); Nmin0 is the parameter describing net N mineralization rate at 0°C (mgN kg-1 soil d-1); and βmin (no unit) is also the parameter indicating the dependency on the temperatures of net N mineralization rates. By fitting the relationship between temperature and net N mineralization rates at the three temperatures to equation (3), Nmin0 and βmin were estimated. In the same way, the net nitrification rate at given temperatures is presented as follows: Nnit = Nnit0 exp (βnit •t) (4) where Nnit is the net nitrification rate (mgN kg-1 soil d-1); Nnit0 is the parameter describing net nitrification rate at 0°C (mgN kg-1 soil d-1); and βnit (no unit) is also the parameter indicating the dependency on the temperatures of net nitrification rates. From βmin (or βnit), Q10min (or Q10nit, the rate by which it was increased for a 10°C rise in temperature) was derived by the equations below (Sierra 1997): Q10min = exp (10•βmin) (5) Q10nit = exp (10•βnit) (6) In this data paper, Nmin0, Nnit0 and Q10s for both N mineralization and nitrification were included. However, if Nmin(t) ≤0, equation (3) could not be applied to the relationship between temperatures and net N mineralization rates, and Nmin0 and βmin was not obtained. In the same way, Nnit0 and βnit were not obtained if Nnit(t) ≤0. In response to these cases, net N mineralization and nitrification rates at 20°C (Nmin20 and Nnit20, respectively) were included and calculated as the average of the rates from equations (1) and (2). C-9. Gross N transformation rates Gross N mineralization and nitrification rates were measured for the surface soil layer (0–10 cm) by the 15N isotopic dilution method according to Kuroiwa et al. (2011). Fresh soils, collected as described in C-1, were contained in four 50-mL plastic centrifugation tubes (7 g each); two for 15NH4Cl, and two for Na15NO3 addition. After the pre-incubation for 24 h at 20°C, 1 mL of 1 mM 15N tracer solution was added by a syringe with needle to the soils (tracer addition corresponded to 2.5 ‒ 6.4 mgN kg-1 soil according to the water content of the samples) and they were incubated at 20°C again. Soils were extracted 2 and 26 h after the incubation with 2 M KCl solution (fresh soil: 2M KCl = 1: 5, shaking for 1 h). The extracts were filtered by glass fiber filters (GF/F; Whatman Int. Ltd.) after centrifugation and frozen until concentration and isotopic ratio analyses. Concentrations of NH4-N for all sites and NO3-N for sites except the 10 selected sites (URN, ARR, APN, MRB, SGN, KSN, ASN, KGC, SBN, TKN) were measured by the colorimetric method (see C-6). Concentration of NO3-N for the selected 10 sites and the 15N isotopic ratio of NH4-N and NO3-N were measured by the “denitrifier method” using gas chromatography with a mass spectrometer (GCMS-QP2010 Plus or GCMS-QP2010 Ultra, Shimadzu) after conversion of NH4-N and NO3-N into N2O (Isobe et al. 2011b). The production and consumption rates of NH4-N and NO3-N were calculated according to Hart et al. (1994).
(ja) C-1. 土壌サンプリング 各サイト5つのサンプリング場所に50 cm深の土壌断面を作り、3つの層位(0-10, 10-30, 30-50 cm)または4つの層位(0-10, 10-20, 20-30, 30-40 cm)から鉱質土壌を採取した。採取した土壌はビニル袋に入れてクーラーボックスに保管し、クール宅急便(1-4℃)で実験室まで輸送した。 C-2. 容積重 土壌断面の作成時に、100 cm3の細土円筒で各層位の中心深度(5, 20, 40 cm または5, 15, 25, 35 cm)より非攪乱の土壌サンプルを採取した。土壌サンプルは細土(≤2 mm)、礫(>2 mm)および根に分類し、乾燥後(105 ℃で24時間)、重量を測定した。 C-3. 重力含水率 約20 gの土壌を105℃で24時間乾燥することにより、含水率を計測した。 C-4. pH(H2O) 土壌pH(H2O)は、20 gの新鮮土に25 mLの純水を加え、1時間振とう後、懸濁液のpHをガラス電極法(HM-7E, 東亜ディーケーケー)により測定した。なお、この固液比はおおよそ、乾土:水=1:2.5に相当する(土壌環境分析法、日本土壌肥料学会編, 1997)。 C-5. 全炭素窒素濃度 土壌の全炭素窒素濃度は、風乾土を粉砕した後、NCアナライザー(Sumigraph NC-22, 住化分析センター)またはCHNアナライザー(Flash EA 1112, Thermo Fisher Scientific Inc.)で分析した。 C-6. 無機態窒素濃度 URN, ARR, APN, MRB, SGN, KSN, ASN, KGC, SBN, TKNの10サイトについては、土壌の無機態窒素(NH4‒N、NO3‒N)は、サンプル採取後ただちに抽出を行った。その他のサイトについては、C-8に後述する純窒素無機化速度測定のイニシャルとして抽出を行った。土壌抽出は2Mの塩化カリウム(KCl)溶液を新鮮土:溶液=1:10の割合で加え、1時間振とうし、ろ紙(No. 5B, Advantec東洋会社)でろ過した。抽出液は分析まで冷凍保存した。抽出液のNH4-N濃度は、インドフェノール青法、NO3-N濃度は、カドミウム銅カラムで亜硝酸に還元した後、スルファニルアミド-ナフチルエチレンジアミン法で比色分析を行った。分析にはフローインジェクションシステム(FIU-300; 日本分光)を用いた。 C-7. 水溶性物質濃度 新鮮土:純水=1:5の割合で土壌の水抽出を行った。懸濁液は1時間振とう後、3500 rpmで10分間遠心分離し、上澄み溶液をガラス繊維ろ紙(GF/F; Whatman Int. Ltd., Maidstone, Kent, UK)でろ過した。抽出液は分析まで冷凍保存した。水溶性有機態炭素濃度(WSOC)は、TOCメーター(TOC-VCPH, 島津)で分析した。水溶性の陽イオン(ナトリウムイオン、アンモニウムイオン、カリウムイオン、マグネシウムイオン、カルシウムイオン)および陰イオン(塩化物イオン、硝酸イオン、硫酸イオン)濃度は、イオンクロマトグラフィー(DX-500 または ICS-1100, Thermo Fisher Scientific Inc.)で分析を行った。水溶性のアルミニウム、鉄、マンガンおよび銅濃度は、ICP発光分光法(IRIS Advantage, Thermo Fisher Scientific Inc.)で分析した。 C-8. 純窒素無機化・硝化速度 純窒素無機化速度測定に使われた土壌は、いずれのサイトも5カ所の採取場所の3層位(0-10, 10-30, 30-50 cm深)より採取した。採取した土壌は現場で4 mm篩を通し、根と礫を除去した。同じ深度の土壌を混合し、約500 gの土壌サンプルを作った。土壌はクール宅急便(1-4℃)で実験室へ輸送した。実験室で各深度それぞれ4つ(約100 gずつ、イニシャル、15、20、25℃の培養用)に分割し、培養用の土壌はジッパー付きのビニル袋(0.04 mm厚、ユニパックG-4、生産日本社)に入れて、乾燥しないように口をしっかり閉めた。これらの土壌を、3台の恒温培養器(IN61またはIN600, ヤマト科学)で、15、20、25℃で4週間培養した。培養中に水分調整は行わなかった。土壌は採取時の含水率で培養を行ったことになる。培養中の水分蒸発は含水率にして2%以下だった。イニシャルと培養後の土壌抽出は3回繰り返しで、抽出、ろ過および濃度分析方法はC-6と同じ手順で行った。 各温度における純窒素無機化速度は以下の式により求められる: Nmin(t) = (MIN(t) - MINini)/d (1) ここで、Nmin(t) (mgN kg-1 soil d-1)はそれぞれの培養温度t(℃)での純窒素無機化速度; MIN(t)は、温度tにおける培養後の無機態窒素濃度(NH4‒N + NO3‒N, mgN kg-1); MINiniは、イニシャルの無機態窒素濃度(mgN kg-1); dは、培養日数(d)である。 各温度における純硝化速度は以下の式により求められる: Nnit(t) = (NIT(t) - NITini)/d (2) ここで、Nnit(t) (mgN kg-1 soil d-1)はそれぞれの培養温度t(℃)での純硝化速度; NIT(t)は、温度tにおける培養後の硝酸態窒素濃度(NO3-N, mgN kg-1); NITiniは、イニシャルの硝酸態窒素濃度(mgN kg-1)である。 アレニウス則に基づき、任意の温度tにおける純窒素無機化速度は以下のように表される(Sierra 1997): Nmin = Nmin0 exp (βmin • t) (3) ここで、Nminは、純窒素無機化速度(mgN kg-1 soil d-1); Nmin0は、0℃における純窒素無機化速度を表すパラメータ(mgN kg-1 soil d-1); βmin (無単位)は、純窒素無機化速度の温度依存性を表すパラメータである。 温度と純窒素無機化速度の関係を式(3)にフィッティングすることで、Nmin0とβminを求めた。 同様にして、任意の温度における純硝化速度は以下のように表される: Nnit = Nnit0 exp (βnit •t) (4) ここで、Nnitは純窒素無機化速度(mgN kg-1 soil d-1); Nnit0は、0℃における純硝化速度を表すパラメータ(mgN kg-1 soil d-1); βnit (無単位)は、純硝化速度の温度依存性を表すパラメータである。 βmin(またはβnit)より、Q10min(またはQ10nit, 10℃温度が上昇すると、速度が何倍増加するかを表す指標)が以下の式により求められる(Sierra 1997): Q10min = exp (10•βmin) (5) Q10nit = exp (10•βnit) (6) 本データセットには、Nmin0、Nnit0、Q10min、およびQ10nitを収録した。ただし、Nmin(t) ≤0の場合、温度と無機化速度の関係に式(3)を適用することができないので、Nmin0とQ10minは収録しなかった。同様に、Nnit0とQ10nitは、Nnit(t) ≤0の場合に収録しなかった。このような場合に備えて、20℃の純窒素無機化・硝化速度(Nmin20およびNnit20)も式(1)および(2)で算出される速度の平均値として収録した。 C-9. 総窒素無機化・硝化速度 総窒素無機化・硝化速度は表層土壌(0-10 cm)に対して、15N同位体希釈法により測定した(Kuroiwa et al. 2011)。C-1により採取した土壌は、4本の50 mLのプラスチック製遠沈管に湿重で7 gずつ分取し、20℃で24時間予備培養を行った。その後、2本には15NH4Cl、残り2本にはNa15NO3を、1 mMの水溶液として各サンプルに1 mLずつ、針付きシリンジで添加した。トレーサー添加量は、それぞれの土壌の含水率に応じて、2.5~6.4 mgN kg-1に相当していた。添加後のサンプルは再び20℃で培養し、添加後2および26時間後に2 MのKCl溶液で抽出した(新鮮土:KCl溶液=1:5、1時間振とう)。懸濁液は遠心分離を行い、上澄みをガラス繊維ろ紙(GF/F; Whatman Int. Ltd.)でろ過した。抽出液は分析まで冷凍保存した。全てのサイトのNH4-N濃度と以下の10サイト(URN, ARR, APN, MRB, SGN, KSN, ASN, KGC, SBN, TKN)以外のNO3-N濃度は、C-6と同様に、比色法で分析した。10サイトのNO3-N濃度とNH4-NとNO3-Nの同位体比は脱窒菌法によりNH4-NとNO3-NをN2Oに変換し(Isobe et al. 2011)、質量分析計付きのガスクロマトグラフィー(GCMS-QP2010 PlusまたはGCMS-QP2010 Ultra, 島津)で分析した。NH4-NおよびNO3-Nの生成・消費速度はHart et al. (1994)により算出した。

Instrument(s): pH meter: HM-7E, DKK-TOA Corp., Tokyo, Japan NC analyzer: Sumigraph NC-22, Sumika Chemical Analysis Service Ltd., Osaka, Japan CHN analyzer: Flash EA 1112, Thermo Fisher Scientific Inc. Flow injection system: FIU-300; Jasco Corp., Tokyo, Japan TOC meter: TOC-VCPH, Shimadzu Corp., Kyoto, Japan Ion chromatography: DX-500 or ICS-1100, Thermo Fisher Scientific Inc. ICP-AES: IRIS Advantage, Thermo Fisher Scientific Inc. Laboratory incubators: IN61 and IN600, Yamato Scientific Co., Ltd., Tokyo, Japan Gas chromatography with a mass spectrometer: GCMS-QP2010 Plus or GCMS-QP2010 Ultra, Shimadzu / pHメーター: HM-7E, 東亜ディーケーケー NCアナライザー: Sumigraph NC-22, 住化分析センター CHNアナライザー: Flash EA 1112, Thermo Fisher Scientific Inc. フローインジェクションシステム: FIU-300; 日本分光 TOCメーター: TOC-VCPH, 島津 イオンクロマトグラフィー: DX-500 または ICS-1100, Thermo Fisher Scientific Inc. ICP-AES: IRIS Advantage, Thermo Fisher Scientific Inc. 恒温培養器: IN61またはIN600, ヤマト科学 質量分析計付きガスクロマトグラフィー: GCMS-QP2010 PlusまたはGCMS-QP2010 Ultra, 島津

Data Set Usage Rights

A. Usage rights: Please inform the dataset owner about the use of the dataset when the publication based on, or derived from, this dataset is distributed. B. Data updates: The dataset will be updated or recalculated according to modifications of the measuring methods. Please check the latest version of the dataset. C. Disclaimer: In no event shall the authors and the dataset owners be liable for loss of profits, or for any indirect, incidental, or consequential damages arising from the use of the dataset.
(ja) A. 利用条件: このデータセットの全部または一部を利用して研究成果が発表されたときは、データセット所有者に連絡してください。 B. データの更新: このデータセットは予告なく更新や再計算されることがあります。常に最新のデータセットを確認してください。 C. 免責事項: このデータセットの利用により生じたいかなる損害について、データセット所有者やデータペーパー著者は一切の責任を負いません。
Access Control:
Auth System:JaLTER
Order:allowFirst
Allow: [read] public
Additional Metadata
Metadata download: Ecological Metadata Language (EML) File