再造林が再生されたハードコール深部採掘の廃棄盛土におけるテクノソル性質に与える影響

なぜ古い採掘の盛土がいまも重要なのか

世界中で石炭採掘は、生命感のない灰色の岩や土の大きな塊を残してきました。これらの廃棄盛土は景観の傷跡に見えるだけではなく、炭素を貯め、水を浄化し、生物多様性を支える可能性を持つ新しい森林となり得ます。本研究はポーランド南部を舞台に、こうした不毛の盛土を緑地化する際に、どのような樹木主体の修復が土壌回復に最も効果的かという実践的な問いを投げかけます。

新しい森を育てる三つの方法

研究者たちは上シレジア炭田の大きな石炭残土の盛土に着目しました。ここでは廃棄物が急傾斜で乾燥し石だらけの斜面を作り、非常に痩せた土壌が広がっています。過去数十年で盛土の各部は異なる経路をたどってきました。ある箇所では、裸地に植物が自然に侵入してゆくことで無補修の遷移が進んでいます。別の区画では輸入された表土が被覆され、その後自然に任された場所があります。第三の区画は表土を入れ、選定した樹種を積極的に植栽したエリアです。これら三つの手法を並べて比較することで、表層土壌がどのように変化するかを明らかにできました。

足元の詳細な観察

土壌回復を測るために、研究者らは盛土全体に分散した30の小区画から上層10センチメートルの試料を採取しました。土壌の締まり具合や多孔性、水保持力、砂・シルト・粘土の含有割合を調べました。また、窒素、カルシウム、マグネシウム、カリウム、硫黄といった植物成長に重要な栄養素も分析しました。最後に、土壌中の有機炭素の総量だけでなく、その炭素がどのように貯蔵されているか――分解されやすいゆるい有機物なのか、鉱物に付着したり小さな団粒内に保護され長期に安定する形か――についても評価しました。

土壌構造、水分、栄養

三つの修復経路は明瞭に異なる土壌を生み出しました。表土を加えずに裸地に植物が侵入した区画では、土壌は依然として砂質で酸性が強いものの、意外に多孔質で粒間に空隙が多く空気の通りが良いという特徴がありました。しかしそのゆるい土壌は多くの水を保持しませんでした。表土を加え積極的に植栽した場所では、粒子が細かく有機物も増えたため土壌はやや緻密になりながらも水をよく保つようになりました。こうした植栽地は窒素、カルシウム、カリウムの含有量も高く、健全な植物生育に重要な栄養を保持していました。対照的に、裸地の遷移区は硫黄やマグネシウムが多く、これは採掘廃棄物中の硫黄含有鉱物やマグネシウムを含む鉱物の風化が反映されたものです。

再生された土壌における炭素の貯え方

土壌中の炭素は同じではありません。微生物が速やかに分解できる新しい植物残渣のようなゆるい断片として存在するものもあれば、小さな団粒の中や鉱物表面に付着して長年安定して留まるものもあります。裸地の遷移区では、細根や地表の落葉などからくるまだ十分に分解されていないゆるい「自由」炭素が多く観察されました。一方で植栽された表土エリアでは、より保護され安定した形での炭素が多く、長期的な炭素貯留が形成され始めていることを示しています。興味深いのは、すべての分画を合算した総炭素量は三つの手法で大きな差がなかった点で、異なるのは炭素がどれだけ確実に保持されているかということでした。

採掘地の修復にとっての意味

土地管理者にとっての結論は、唯一無二の最良策はなく、各戦略には明確なトレードオフがあるということです。裸地を自然に回復させる方法は費用がかからず多孔質な土壌と新しい有機物の供給をもたらす一方で、栄養は限られ、炭素の多くは脆弱で失われやすい形にあります。表土を投入して積極的に植栽するには資金・労力・資材がより多く必要ですが、水を保持しやすく栄養を蓄え、炭素を長期的に安定化させる土壌を形成します。表土を入れて自然遷移に任せたエリアも相当な回復を示し、場合によっては植栽地に近づくことがあります。どの選択をするかは、地域の予算、利用可能な表土の量、早期の緑化を優先するのか長期の炭素貯留や水管理を重視するのか、それらのバランスによって決まります。

引用: Pietrzykowski, M., Misebo, A.M., Woś, B. et al. Effects of afforestation on Technosol properties in reclaimed hard coal deep mining spoil heaps. Sci Rep 16, 6933 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37992-z

キーワード: 採掘跡地の修復, 再造林, 土壌の健全性, 炭素貯留, 石炭採掘残土の盛土