窒素沈着量の減少によって森林の生態系機能は回復するか

Research Project

Project/Area Number	23K23651
Project/Area Number (Other)	22H02386 (2022-2023)
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Multi-year Fund (2024) Single-year Grants (2022-2023)
Section	一般
Review Section	Basic Section 40010:Forest science-related
Research Institution	Kyushu University
Principal Investigator	智和正明九州大学, 農学研究院, 准教授 (30380554)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	福澤加里部北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (10456824) 笠原玉青九州大学, 農学研究院, 准教授 (10622037) 菱拓雄九州大学, 農学研究院, 准教授 (50423009) 舘野隆之輔京都大学, フィールド科学教育研究センター, 教授 (60390712) 柴田英昭北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (70281798)
Project Period (FY)	2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help	¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000) Fiscal Year 2025: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000) Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000) Fiscal Year 2023: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000) Fiscal Year 2022: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000)
Keywords	窒素循環 / 森林生態系 / 土壌生態系 / 河川生態系 / 回復
Outline of Research at the Start	産業革命以降，増加し続けてきた大気由来の窒素沈着は，近年，世界的に減少に転じていることが指摘され始めている．しかし，これまでの窒素沈着による負のレガシーエフェクト（リン，カルシウムなどの窒素以外の栄養資源の減少）が大きいと仮に窒素沈着量が減少しても森林の生態系機能が回復しない可能性がある．本研究は，申請者らによる過去の観測データや既設試験地を活用することで，窒素負荷による負のレガシーエフェクトを解析し（林分スケールでの検証），森林流域からの窒素流出を地域，全国スケールで解析する（地域，全国スケールでの検証）．
Outline of Annual Research Achievements	産業革命以降，増加し続けてきた大気由来の窒素沈着は，近年，世界的に減少に転じていることが指摘され始めており，森林の生態系機能が回復する可能性がある．しかし，過去の窒素沈着による負のレガシーエフェクト（土壌内の窒素蓄積，リンやカルシウムなどの窒素以外の栄養資源の減少）が大きいと，仮に窒素沈着量が減少しても生態系機能の回復が進まない可能性がある．本研究は，申請者らによる過去の観測データや既設試験地を活用することで，A）国内でも窒素沈着量が減少しているのかを検証し，B）窒素負荷による負のレガシーエフェクトを解析し，C）森林流域からの窒素流出を地域，全国スケールで解析する． 2022度は，実験B），C）について実施した． B）窒素負荷による負のレガシーエフェクト解析中川，標茶，足寄，椎葉，篠栗の5地域に設置されている長期施肥試験地において5年目の施肥を行った．各サイトで統一手法による観測を行うことで，窒素沈着に対する応答性が比較可能であるという利点がある．本サイトは既に設定されており，2018年から継続的に4年分の施肥を実施している．これまでの窒素負荷が，土壌中の窒素蓄積や再循環，窒素以外の栄養元素（リン，カルシウムなど）の資源量に与える負のレガシーエフェクトを評価することを目的に，これまでに統一化された測定項目において，本年度は有機物層・表層土壌および樹冠葉を採取した． C）森林流域からの窒素流出解析高密度採水を行なった流域（博多湾流域, Chiwa et al 2012）で，同じプロトコル（地点，頻度，分析項目）で観測を開始した．採取期間は2022年11月から2023年10月を予定している．測定項目は主要イオン，全窒素・全リン，ケイ酸である．過去データと同一の手法で観測することで，厳密な比較が可能となる．現在，水試料を分析中である．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 施肥の実施やサンプリング，化学分析を当初の計画通り実施している．
Strategy for Future Research Activity	今後，本科研期間中に施肥を8年目まで行い，レガシーエフェクト効果を検証する予定である．具体的には，各サイトにおいて，樹木や土壌を中の窒素，リン，カルシウム含有量を測定する．また，施肥試験区設置直後からの樹木葉，土壌試料（2018年，2020年）を保管しているため，施肥直後からの経年変化（1年から8年）を解析する．また，水試料について，分析結果を解析し，1) 窒素沈着量の減少で森林からの窒素流出が減少しているのか，2) 窒素飽和した森林は重要な窒素汚染源に現在もなり得るのかを検証する．