一般に、湿原はスゲやヨシが優占するフェンからミズゴケが地表面を覆うボッグへと遷移するが、その遷移に伴う土壌の強酸性化により、有機物分解が抑制され炭素蓄積速度は大きく上昇する。また同時に、こうした強酸性環境は、湿原植物の生態生理的振る舞いや分布を特徴付ける重要な駆動力となっている。ゆえに、湿原における強酸性環境の存在は、生態系機能や植生分布機構の維持において、極めて重要な位置づけにある。
ボッグで生じる強酸性化は、ミズゴケによる陽イオン交換との関連性が古くから指摘されてきた。ミズゴケは根を持たないため、シュートの表面全体が栄養塩類の強力な吸着サイトとなっており、シュート周辺の陽イオンを体内由来のH⁺で置き換えることで吸着・吸収を行っている。その陽イオン交換で放出したH⁺がミズゴケ周囲の強酸性化をもたらしていると考えられている。ミズゴケの陽イオン交換能力は、これまでシュート乾重あたりで評価されてきたが、パッチのシュート密度等を考慮した定量的評価は極めて少なく、その季節変化に関する知見も無い。
本研究では、現地のミズゴケシュート密度を反映させた面積あたりの陽イオン交換能を季節ごとに定量化し、湿原タイプ間での比較や季節変化について検証した。別寒辺牛湿原のフェンからボッグにかけて50地点の調査定点を設置し、出現する主要なミズゴケ類6種のパッチを対象に、調査・サンプリング・分析を実施した。
フェンおよびボッグのミズゴケパッチでは、いずれも大きな季節変化は認められなかったが、ボッグのパッチではフェンよりも常に2倍以上高い陽イオン交換容能を示した。フェンとボッグの移行帯におけるパッチでは、概ね中程度の陽イオン交換能を示したが、夏期に交換能の上昇がみられ明瞭な季節変化が生じていた。こうした湿原タイプの違いと関連した陽イオン交換能の季節変化パターンは、現地における季節的な水位環境変化との関連性が考えられた。