Effects of high soil temperature in tropical degraded lands on tree water and nutrient uptake

Research Project

Project/Area Number	21K05683
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 40010:Forest science-related
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	則定真利子東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (00463886)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000) Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000) Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Keywords	アンモニウムイオン / 吸収速度 / 転流 / Melaleuca cajuputi / 土壌高温ストレス / 高温馴化 / 硝酸イオン / Eucalyptus camaldulensis / Acacia mangium / 高温ストレス / 根の通水性 / 根の窒素吸収能 / 安定同位体窒素 / 馴化
Outline of Research at the Start	裸地化した熱帯荒廃地では、表層土壌の温度が上がりやすく、植栽木の根が土壌高温ストレスに晒されやすい。本研究では、熱帯荒廃地の造林候補樹種を対象として、土壌高温ストレスが熱帯樹木の根の養水分の吸収機能に与える影響を種間で比較しながら明らかにする。環境制御下における水耕栽培実験系を用いて、根の養水分の吸収能の短期的な高温応答性を調べるとともに、長期的な高温馴化応答性についても調べる。新型コロナウイルス感染問題が収束すれば、現地における植栽試験を計画し、マルチングによる土壌温度上昇緩和操作が植栽木の生残・成長に改善効果をもたらすかを吟味する。
Outline of Annual Research Achievements	荒廃地では、植生が疎らで太陽光を遮るものが少ないために土壌温度が日中、上がりやすく、植栽木の根が高温に晒される。植栽の際にも、苗畑から植栽地にポット苗を運搬してから植栽が完了するまでの間、ポットが太陽光にさらされることによってポットの土の温度が上昇し、根に高温ストレスがかかりやすい。Melaleuca cajuputiは、根圏低酸素ストレスに加えて低pHストレスや過剰アルミニウムストレスにも高い耐性を備えていることから、熱帯荒廃低湿地の有力な造林候補樹種であるが、高温ストレスに関する知見はない。高温ストレスがM. cajuputiの根の窒素吸収に与える影響を、本種が吸収する無機態窒素の主要形態であるアンモニウムイオンを対象に調べた。水耕栽培系を用いて培養液の温度を制御することにより、根に高温ストレスを負荷し、30度で生育した対照個体と窒素吸収能力を比較した。窒素吸収能力は、安定同位体窒素で標識したアンモニウムイオンを含む培養液に根系を明期に20分間浸し、次の次の暗期終了時に植物体を回収し、植物体中の安定同位体窒素を定量することにより評価した。30度の培養液で生育した個体は、40度でも30度と同等の窒素吸収能力を示し、吸収した窒素の地上部への輸送も同等であった。明期に40度で4時間処理した高温処理個体では、対照個体に比べて30度における窒素吸収能力が低かった。また吸収した窒素の地上部への輸送が阻害される傾向があった。明期に40度で4時間処理する高温処理を1週間繰り返し、30度、35度、40度、45度での窒素吸収を対照区と高温馴化区とで比較した。対照区でも高温馴化区でも、40度および45度での窒素吸収能力が30度に比べて高かった。高温馴化処理区では、短期高温処理で生じたような30度での窒素吸収能力の低下は生じなかった。高温馴化処理により各温度での窒素吸収能力が高まることが確認された。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 高温ストレスが窒素吸収に与える影響についてMelaleuca cajuputiを対象に調べたが、想定していたよりも高温ストレスによる窒素吸収の阻害が顕著でなかったため、窒素吸収の温度応答性を当初の予定よりも詳しく解析した。そのため、他種との比較をまだ実施していない。
Strategy for Future Research Activity	Melaleuca cajuputiのアンモニウムイオンの吸収が45度でも阻害されないというのは非常に興味深い現象であるため、根の養水分の吸収機能のうち窒素吸収に特に注力して実験を進める。窒素吸収の温度応答性と高温馴化応答をEucalyptus camaldulensisやAcacia mangiumで解析し、Melaleuca cajuputiで得られた結果と比較する。