地上観測データに基づく広域的な森林メタン収支推定モデルの開発

• Project/Area Number: 17J03478
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Environmental dynamic analysis
• Research Institution: Kyoto University (2019); Osaka Prefecture University (2017-2018)
• Principal Investigator: 坂部 綾香 京都大学, 白眉センター, 特定助教
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: メタン / 渦相関法 / 簡易渦集積法 / チャンバー法 / 温帯ヒノキ林 / 熱帯泥炭湿地林 / ヒノキ林 / 幹 / 土壌 / メタンフラックス / 微気象学的手法 / シロアリ

Outline of Annual Research Achievements

森林がメタン収支に果たす役割は、実測に基づく理解が不足している。本研究は、森林生態系スケールのメタン交換量、森林の構成要素におけるメタン交換量、気象、土壌環境の連続観測データの解析によって、メタン交換量の制御要因を明らかにし、森林におけるメタン交換量を予測するモデルを開発することを目的とした。
観測は、滋賀県南部の温帯ヒノキ林とインドネシアの熱帯泥炭湿地林において行った。当該年度には、一連の観測を継続するためのメンテナンス作業を行うとともに、各種データの異常値の除去、欠損値の補間といったデータ整備を行った。温帯ヒノキ林では、渓畔域に生育しているハンノキの樹幹からメタン放出が確認されたため、新たにモデルに組み込むため、メタン放出のメカニズム解明に取り組んだ。樹幹からのメタン放出は、土壌中で生成されたメタンが樹体内の空隙をガス拡散によって輸送されるという説と、土壌水に溶存したメタンが樹液流によって輸送されるという説がある。観測された樹幹メタン放出は、地温や地下水の溶存メタン濃度と強い相関を示し、樹液流速度と弱い相関を示したことから、主に土壌中で生成されたメタンが樹体内の空隙をガス拡散によって輸送されると考えられた。これらの発見は、自動連続観測によってはじめて明らかになったものであり、森林におけるメタン動態を理解する上で重要な情報となると考える。熱帯泥炭湿地林では、乾季と雨季の地下水位の変化が生態系スケールのメタン交換量の季節変動をもたらしていることが明らかになった。2年間にわたる観測データを用いた機械学習法によると、地下水位、摩擦速度、地温によって生態系スケールのメタン交換量の87%の変動が説明されることが明らかになった。今後、整備したデータをもとに、地上観測データを活用した森林におけるメタン収支推定モデルの作成を進める予定である。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] CIMTROP, University of Palangkaraya(インドネシア)
• [Journal Article] Ecosystem-scale methane flux in tropical peat swamp forest in Indonesia (2018)
  • Author(s): Sakabe Ayaka、Itoh Masayuki、Hirano Takashi、Kusin Kitso
  • Journal Title: Global Change Biology Volume: 24 Issue: 11 Pages: 5123-5136
  • DOI: 10.1111/gcb.14410
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 温帯林の湿地におけるハンノキ樹幹からのメタン放出の季節変動 (2020)
  • Author(s): 坂部綾香、高橋けんし、東若菜、伊藤雅之、小杉緑子
  • Organizer: 日本農業気象学会
• [Presentation] Seasonal variations of methane flux in tropical peat swamp forest in Indonesia (2019)
  • Author(s): Ayaka Sakabe, Masayuki Itoh, Takashi Hirano, Kitso Kusin
  • Organizer: AsiaFlux
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Ecosystem-scale methane flux in tropical peat swamp forest in Indonesia (2019)
  • Author(s): Ayaka Sakabe, Masayuki Itoh, Takashi Hirano, Kitso Kusin
  • Organizer: 日本生態学会大会
• [Presentation] 温帯林におけるハンノキ樹幹からのメタン放出に関する研究 (2019)
  • Author(s): 坂部綾香, 高橋けんし, 東若菜, 伊藤雅之, 立石麻紀子, 小杉緑子
  • Organizer: 日本農業気象学会
• [Presentation] Methane emission from the stems of Alnus japonica in riparian wetlands within a temperate forest catchment (2018)
  • Author(s): Kenshi Takahashi, Ayaka Sakabe, Masayuki Itoh, Wakana Azuma, Mioko Ataka, Makiko Tateishi, Yoshiko Kosugi
  • Organizer: The 2018 joint 14th iCACGP quadrennial symposium and 15th IGAC science conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Carbon balance of tropical peat ecosystem in southeast Asia (2018)
  • Author(s): Takashi Hirano, Ryuichi Hirata, Kiwamu Ishikura, Masayui Itoh, Ayaka Sakabe, Frankie Kiew, Guan Xhuan Wong, Lulie Melling
  • Organizer: Asia Oceania Geosciences Society
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of inter-annual climate difference on hydrologic and biogeochemical controls on methane dynamics in forest ecosysytems (2018)
  • Author(s): Masayuki Itoh, Ayaka Sakabe, Yoshiko Kosugi ,Takashi Hirano
  • Organizer: The 3rd Asia Research Node Symposium on Humanosphere Science Present and Future of Humanosphere Science
  • Int'l Joint Research