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Clarification of carbon allocation within tree stem by 13CO2 pulse labeling and development of a radial growth model

Research Project

Project/Area Number 20H03041
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 40020:Wood science-related
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

Yasue Koh  信州大学, 学術研究院農学系, 准教授 (00324236)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 香川 聡  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (40353635)
半 智史  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (40627709)
斎藤 琢  岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 准教授 (50420352)
檀浦 正子  京都大学, 農学研究科, 准教授 (90444570)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2020: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Keywords炭素配分動態 / 肥大成長 / フェノロジー / 13CO2ラベリング / 生態系炭素収支モデル / 年輪 / 生態系炭素循環モデル
Outline of Research at the Start

樹木の肥大成長量や材密度の変動予測を可能とする「肥大成長モデル」の開発を行う。常緑針葉樹のスギ,落葉針葉樹のカラマツを対象とし,第一に 13CO2パルスラベリング実験により,光合成産物の肥大成長への配分過程の季節変動をあきらかにする。第二に,得られた炭素配分過程の季節変動と生態系炭素収支モデルを組み合わせ,肥大成長量や年輪構造の予測を行う「肥大成長モデル」を構築する。第三に,「肥大成長モデル」により推定された過去数十年間の年輪構造変動と実測値との比較により,モデルの実用性の検証を行う。

Outline of Final Research Achievements

For quantitative prediction of tree radial growth in response to climate change, photosynthate allocation processes within tree body that will be input to an ecosystem carbon budget model were studied. The 13CO2 pulse labelling to Larix kaempferi and Cryptomeria japonica revealed seasonal variation in the pathways, including time and storage, by which photosynthates are utilised to xylem development. In addition, the percentage of assimilated carbon allocated to stem xylem cell wall varied by season, with greater differences in larch. An ecosystem model (BiomeBGCMuSo6.0.3) was used to estimate annual stem biomass growth in cedar forests and compared with biomass growth based on annual ring data (R2 = 0.42).

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究で得られた落葉針葉樹と常緑針葉樹における光合成産物の樹幹形成への配分に季節変動が有ることを定量的に明らかにした報告は初めてである。また,特に秋から春にかけての光合成産物が比較的長期にわたり木部形成に供給されることが木部肥大成長量に影響している可能性が示されたことから貯蔵器官(柔細胞)における貯蔵や転流機能の重要性を示唆した。さらに,これらの配分過程を定量的に炭素収支モデルに組み込む可能性を示したことで,気候変動に伴う森林の成長予測モデルの今後の高精度化ヘの寄与が期待できる。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Presentation (19 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Book (2 results)

  • [Presentation] カラマツにおける樹幹および根への光合成産物配分の季節変動2024

    • Author(s)
      安江 恒,香川 聡,檀浦正子, 半 智史,小林 元
    • Organizer
      第74回日本木材学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 13CO2ラベリングを用いたスギにおける光合成産物配分の季節変動~葉・幹・根への配分割合について~2024

    • Author(s)
      堤 友香,城田 徹央,香川 聡,安江 恒
    • Organizer
      第74回日本木材学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 食葉性昆虫の食害を模した摘葉がカラマツの光合成産物配分に与える影響2024

    • Author(s)
      山本 陽太,渡辺 陽子,大野 泰之,安江 恒
    • Organizer
      第74回日本木材学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 年輪から樹木の生態を探る2024

    • Author(s)
      安江 恒
    • Organizer
      日本生態学会第71回全国大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Analysis of fine root growth dynamics of larch, cedar, and cypress using scanning method with convolutional neural network2023

    • Author(s)
      Shitephen WANG, Koh YASUE,Mizue OHASHI,Hidetoshi IKENO,Arata YABUKI,Masako DANNOURA
    • Organizer
      第 58回根研究集会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] カラマツにおける樹幹木部肥大成長への光合成産物配分の季節変動2023

    • Author(s)
      安江 恒, 香川 聡, 檀浦 正子, 半 智史, 小林 元
    • Organizer
      第73回日本木材学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] スギ樹幹における成長呼吸由来のCO2放出速度―木部分化帯幅との関係2023

    • Author(s)
      平谷理人,安江 恒,荒木眞岳
    • Organizer
      第134回日本森林学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] スギにおける樹幹のCO2放出速度と形成層帯幅、細胞拡大帯幅、二次壁肥厚帯幅との関係2023

    • Author(s)
      平谷理人,安江 恒,荒木眞岳
    • Organizer
      第73回日本木材学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] カラマツとスギの樹幹における非構造性炭水化物量の放射方向および季節変動に関する研究2023

    • Author(s)
      山野邊 真多、渡辺 誠、安江 恒、船田 良、半 智史
    • Organizer
      第73回日本木材学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 岐阜県のスギ林を対象とした生物地球化学モデルによる炭素吸収量の温暖化応答予測2022

    • Author(s)
      国本晴暉・斎藤琢
    • Organizer
      農業気象学会東海・北陸支部、生態工学会中部支部合同研究発表会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] The Effect of climate change on potential forest carbon sequestration in a mountainous landscape at an administrative district scale in Japan2022

    • Author(s)
      Saitoh T.M.
    • Organizer
      Implication for climate change research, The 8th International Conference on Climate Change 2022
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      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] スギにおける樹幹のCO2放出速度と肥大成長及び樹幹の形態的要素との関係2022

    • Author(s)
      平谷理人,安江 恒,荒木眞岳
    • Organizer
      第133回日本森林学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] カラマツ樹幹の放射方向における非構造性炭水化物含有量の季節変動2022

    • Author(s)
      山野邊 真多、則定 優成、渡辺 誠、安江 恒、船田 良、半 智史
    • Organizer
      第72回日本木材学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 生物地球化学モデル「BIOME BGCMuSo」を用いた冷温帯スギ林における炭素収支の温暖化応答予測2022

    • Author(s)
      国本晴暉・斎藤琢
    • Organizer
      日本農業気象学会全国大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 気候変動が岐阜県の森林炭素吸収量に及ぼす影響2022

    • Author(s)
      斎藤琢・永井信・鳥山淳平・村山昌平・安江恒
    • Organizer
      第69回日本生態学会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 気候変動下における岐阜県の森林による炭素吸収量の将来予測2021

    • Author(s)
      斎藤琢
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      名古屋大学ニューチャー・アース研究センター公開シンポジウム2021,適応と緩和・脱炭素社会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] カラマツ樹幹の放射方向におけるデンプン量の変動2021

    • Author(s)
      山野邊真多、則定優成、渡辺誠、安江恒、船田良、半智史
    • Organizer
      第71回 日本木材学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] マツとブナの葉における非構造性炭水化物動態の日周期2021

    • Author(s)
      檀浦正子, Daniel EPRON, Alexandre BOSC
    • Organizer
      第68回 日本生態学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] マルチ気候モデル出力を用いたスギ林生態 系の炭素収支の将来予測2021

    • Author(s)
      斎藤琢・澤野真治・安江恒
    • Organizer
      第68回 日本生態学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Book] Chapter3: Forest carbon sequestration in mountainous region in Japan under ongoing climate change: implication for future research, in River basin environment: evaluation, management and conservation,Li F. Awaya Y., Kageyama K., Wei Y. (eds.)2022

    • Author(s)
      Saitoh T.M., Shin N., Toriyama J., Murayama S., Yasue K.
    • Total Pages
      26
    • Publisher
      Springer Nature Singapore
    • ISBN
      981194069X
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Book] Post-photosynthetic Carbon, Oxygen and Hydrogen Isotope Signal Transfer to Tree Rings - How Timing of Cell Formations and Turnover of Stored Carbohydrates Affect Intra-annual Isotope Variations. In Stable isotopes in tree rings: inferring physiological, climatic and environmental responses2022

    • Author(s)
      Kagawa, A., & Battipaglia, G.
    • Total Pages
      34
    • Publisher
      Springer International Publishing
    • ISBN
      3030926974
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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