森林生態系におけるメタン動態の解明に向けた樹冠上メタン吸収・放出特性の研究

• Project/Area Number: 12J04356
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 森林科学
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 坂部 綾香 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2012: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: メタン / 簡易渦集積法 / チャンバー法 / ヒノキ林 / フラックス / 季節変化 / 降雨応答性 / アジアモンスーン / 森林 / 地球温暖化 / 北方林 / ガス交換 / 気象 / 水田 / 温帯林 / 温暖化

Outline of Annual Research Achievements

森林生態系におけるメタン動態の解明に向けて、滋賀県南部のヒノキ林において、生態系スケールを対象とする簡易渦集積法（REA法）によるメタンフラックス観測、林内3地点におけるプロットスケールを対象とする土壌チャンバー法によるメタンフラックス観測を行った。
土壌メタンフラックスの観測結果をまとめて、学会および論文として発表した。30分ごとという高時間分解能での観測結果から、土壌メタンフラックスの季節変化は温度の影響を強く受けるが、降雨の影響をより強く受けるという詳細な季節変化の様子が示された。さらに、降雨中にメタン吸収が著しく減少する様子が明らかになった。また、これらの環境応答性は、プロットの土壌水分量、有機物量によって異なることが分かった。これらの知見は、夏に多雨を迎えるアジアモンスーン気候下の森林におけるメタン動態を評価する際に重要である。
さらに、同試験地において、流域内のメタンフラックスの時空間変動性を把握するために、マニュアルチャンバーによって、多地点での土壌メタンフラックスの観測を行った。その結果、流域内の大部分を占める不飽和土壌でのメタン吸収に比べて、面積的には限られている湿地からのメタン放出は、量的に大きく空間変動性が大きいことが明らかになった。また、チャンバー法から流域スケールにスケールアップしたメタンフラックスと、REA法によるメタンフラックスの季節変化が符号したことからも、湿地からのメタン放出が生態系スケールのメタンフラックスの変動に寄与していることが示された。その結果を、学会において発表した。
本研究において、初めてプロットスケールと生態系スケールで整合した、森林生態系におけるメタン動態が描き出された。微量、かつ空間不均一性の高い森林におけるメタン動態を解明する際に、異なるスケールの視点を融合することで、広域のフラックス推定とその変動プロセスの理解を進めることができた。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] One year continuous measurements of soil CH4 and CO2 fluxes in a Japanese cypress forest: Temporal and spatial variations associated with Asian monsoon rainfall (2015)
  • Author(s): Sakabe A., Kosugi Y., Takahashi K., Itoh M., Kanazawa A., Makita N., Ataka M.
  • Journal Title: Journal of Geophysical Research Biogeosciences Volume: 未定 Issue: 4 Pages: 1-15
  • DOI: 10.1002/2014jg002851
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Effects of water vapor dilution on trace gas flux, and practical correction methods (2015)
  • Author(s): Harazono Y., Iwata H., Sakabe A., Ueyama M., Takahashi K., Nagano H., Nakai T., Kosugi Y.
  • Journal Title: Journal of Agricultural Meteorology Volume: 71(2) Pages: 1-12
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cross-Validation of Open-Path Eddy-Covariance Techniques for Observing Methane Fluxes (2014)
  • Author(s): Hiroki Iwata, Yoshiko Kosugi, Keisuke Ono, Masayoshi Mano, Ayaka Sakabe, Akira Miyata, Kenshi Takahashi
  • Journal Title: Boundary-Layer Meteorology Volume: 151 Issue: 1 Pages: 95-118
  • DOI: 10.1007/s10546-013-9890-2
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Measurement of methane flux over an evergreen coniferous forest canopy using a relaxed eddy accumulation system with tuneable diode laser (2012)
  • Author(s): Sakabe, A., et al
  • Journal Title: Theoretical and Applied Climatology Volume: (掲載確定)(印刷中) Issue: 1-2 Pages: 39-49
  • DOI: 10.1007/s00704-011-0564-z
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Methane dynamics in a temperate forest revealed by plot-scale and ecosystem-scale flux measurements (2015)
  • Author(s): Sakabe A., Kosugi Y., Takahashi K., Itoh M., Ueyama M., Iwata H., Ataka M.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ
  • Year and Date: 2015-05-25
• [Presentation] 内陸アラスカのクロトウヒ林におけるメタン交換測定 (2015)
  • Author(s): 岩田拓記、原薗芳信、永野博彦、Yongwon Kim、小杉緑子、坂部綾香、高橋けんし、宮田明、間野正美、小野圭介、植山雅仁
  • Organizer: 日本森林学会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 2015-03-29
• [Presentation] Spatial and temporal variability of methane flux in a temperate forest watershed including wetland (2015)
  • Author(s): Sakabe A., Kosugi Y., Okumi C., Itoh M., Takahashi K., Iwata H., Ataka M.
  • Organizer: international Symposium on Agricultural Meteorology
  • Place of Presentation: 文部科学省研究交流センター
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] A year continuous variations of soil CH4 fluxes in Japanese cypress forest: response to Asian monsoon rainfall (2014)
  • Author(s): Sakabe A., Kosugi Y., Takahashi K., Kanazawa A., Makita N., Itoh M.
  • Organizer: Asia Flux Workshop
  • Place of Presentation: International rice research institute
  • Year and Date: 2014-08-21
• [Presentation] 温帯ヒノキ林樹冠上におけるメタンフラックスの年々変動 (2014)
  • Author(s): 坂部綾香、小杉緑子、植山雅仁、鱧谷憲、高橋けんし、岩田拓記、伊藤雅之、奥見智佳、安宅未央子
  • Organizer: 日本農業気象学会
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道札幌市)
  • Year and Date: 2014-03-20
• [Presentation] 湿地域を含む温帯ヒノキ林土壌のメタンフラック不時空間変動 (2014)
  • Author(s): 奥見智佳、小杉緑子、坂部綾香、岩田拓記、伊藤雅之、安宅未央子
  • Organizer: 日本農業気象学会
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道札幌市)
  • Year and Date: 2014-03-18
• [Presentation] 微気象学的手法を中心とした生態系スケールでのメタン交換の解明 (2014)
  • Author(s): 岩田拓記、原薗芳信、小杉緑子、植山雅仁、坂部綾香、永野博彦、奥見智佳、間野正美、小野圭介、高橋けんし、宮田明
  • Organizer: 日本農業気象学会
  • Place of Presentation: 北海道大学(北海道札幌市)
  • Year and Date: 2014-03-17
• [Presentation] Four-year measurement of methane flux over a temperate forest with a relaxed eddy accumulation method (2013)
  • Author(s): Ayaka Sakabe, Yoshiko Kosugi, Masahito Ueyama, Ken Hamotani, Kenshi Takahashi, Hiroki Iwata, Masayuki Itoh
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting 2013
  • Place of Presentation: Moscone center(カリフォルニア州サンフランシスコ市)
  • Year and Date: 2013-12-10
• [Presentation] Methane flux observation by REA and some pmblems (2013)
  • Author(s): Ayaka Sakabe, Hiroki Iwata, Masayoshi Mano, Keisuke Ono, Yoshiko Kosugi, Miyata Akira, Kenshi Takahashi
  • Organizer: CH4 workshop
  • Place of Presentation: アラスカ大学(アラスカ州フェアバンクス市)
  • Year and Date: 2013-09-06
• [Presentation] 水田における微気象学的なメタンフラックス測定の手法間比較 (2013)
  • Author(s): 坂部綾香, 他
  • Organizer: 日本農業気象学会
  • Place of Presentation: 石川県立大学(石川県)
  • Year and Date: 2013-03-27
• [Presentation] Factors controlling temporal variation in soil respiration in an evergreen Chamaecyparis obtuse forest (2013)
  • Author(s): Naoki Makita, Yoshiko Kosugi, Ayaka Sakabe, Akito Kanazawa, Shinjiro Ohkubo
  • Organizer: The Synthesis Workshop on the Carbon Budget and Forest Ecosystem in the Asian Monitoring Network
  • Place of Presentation: 飛騨・世界生活文化センター(岐阜県高山市)
• [Presentation] Eddy Covariance Observation of Methane Exchange in a Boreal and Temperate Forest Ecosystem (2013)
  • Author(s): Hiroki Iwata, Yoshinobu Harazono, Ybshiko Kosugi, Masahito Ueyama, Masayoshi Mano, Keisuke Ono, Ayaka Sakabe, Hirohiko Nagano, Kenshi Takahashi, Akira Miyata
  • Organizer: The Synthesis Workshop on the Carbon Budget and Forest Ecosystem in the Asian Monitoring Network
  • Place of Presentation: 飛騨・世界生活文化センター(岐阜県高山市)
• [Presentation] アラスカクロトウヒ林における簡易渦集積法とチャンバー法によるメタンフラックスの比較 (2012)
  • Author(s): 坂部綾香, 他
  • Organizer: 生物起源微量ガスワークショップ
  • Place of Presentation: 琉球大学(沖縄県)
  • Year and Date: 2012-11-21
• [Presentation] A challenge to long-term measurement of methane flux over a forest canopy with a relaxed eddy accumulation method (2012)
  • Author(s): Sakabe, et al.
  • Organizer: FLUXNET CH4 and N2O workshop
  • Place of Presentation: Hyytiala Forestry Field Station (フィンランド)
  • Year and Date: 2012-09-05