土壌栄養が菌根菌への炭素配分に及ぼす影響

Research Project

Project/Area Number	21KK0271
Research Category	Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Basic Section 40010:Forest science-related
Research Institution	Tokyo University of Agriculture
Principal Investigator	今井伸夫東京農業大学, 地域環境科学部, 准教授 (00722638)
Project Period (FY)	2022 – 2024
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥13,000,000 (Direct Cost: ¥10,000,000、Indirect Cost: ¥3,000,000)
Keywords	土壌呼吸 / 菌根菌 / 菌糸生産 / 菌糸呼吸 / 炭素フラックス / 温暖化 / 純一次生産 / 外生菌根
Outline of Research at the Start	樹木は光合成で得た炭素のうちの相当量を、根とそれに共生する菌根菌に呼吸基質として配分している。菌根菌呼吸はこれまで、測定の技術的困難さにより根呼吸と一括りにされほとんど無視されてきた。また、菌根菌への炭素配分比の制御要因として、土壌栄養が他の要因（気候・林齢・樹種など）よりも影響力が大きいことがモデル予測されている。しかし、土壌栄養が菌根菌への炭素配分比に及ぼす影響を野外で実証した例はない。そこで本研究は、1. 技術的な最大の問題であった腐生菌コンタミの量を明示できる、高精度な菌根菌呼吸の測定手法開発、2. 土壌栄養が菌根菌への炭素配分比（総一次生産に対する）に及ぼす影響の解明、を目的とする。
Outline of Annual Research Achievements	2022年11月より、オックスフォード大地理・環境学スクール環境変化研究所生態系ラボにおいて、菌根菌への炭素配分に関する2つの研究を開始した。 1. ヤチダモ（セイヨウトネリコ）はヨーロッパの温帯林における主要構成樹種であるが、近年、これを枯死させる病原菌が急速に分布を広げ、ヤチダモ枯れ（Ash dieback）被害がヨーロッパ各国で深刻な問題になっている。ヤチダモはアーバスキュラー菌根性樹種である一方、同じく主要構成樹種であるブナ（ヨーロッパブナ）やナラ（ヨーロッパナラ）は外生菌根性樹種である。急速な樹種組成の変化が物質循環にどのような影響を及ぼすのかを調べるために、オックスフォード大演習林Wytham Woodsでは、ブナ・ナラ林、ヤチダモ林、環状剥皮をしたヤチダモ林（Ash diebackを模した処理）間で様々な生態調査が行われている。この実験系を用い、2023年3月から、菌糸イングロースコア法を用いて、菌根菌糸の生産、呼吸、炭素利用効率（生産/生産+呼吸）を3森林間で比較する研究をスタートさせた。 2. 従来型農業に対して、持続可能性の観点から自然再生型農業が近年注目されている。自然再生型農業が持つ炭素固定機能を評価するため、これまで多くの研究が土壌呼吸速度を調べてきた。土壌呼吸は、植物根、腐生性微生物、菌根菌の呼吸の合計である。これまで、こうした成分ごとの呼吸速度に及ぼす自然再生型農業の影響を調べた研究はない。そこで、2023年2月より、従来型農地と休耕サイクルが異なる複数の自然再生型農地において、上記の土壌呼吸成分を分離測定する研究をスタートさせた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初、オックスフォード大演習林Wytham Woodsにおいて、土壌栄養傾度に沿った菌根菌への炭素配分比を調べる予定であった。しかし、プロット間の土壌栄養濃度の差が予想より低く、良好な結果が得られない可能性が高いことが分かった。そのため、土壌環境が大きく異なる2つの系（Ash-diebackサイト、従来vs.自然再生型農地）において、菌根菌への炭素配分を調べることとした。渡航後にこれら2つに関する研究準備を始めたが、順調に測定に必要なイングロースコアやPVCパイプの設置を進めることができた。
Strategy for Future Research Activity	菌根菌の生産・呼吸速度が高まってくる2023年4月まで、順調に測定に必要なイングロースコアやPVCパイプの設置を進めることができた。今後は、Ash-diebackサイトにおいては2023年10月にかけて約2か月ごとの集中測定・サンプリング、自然再生型農地においては2023年夏にかけて約3週間ごとの測定を行う。