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Impact of beech water and nutrient stress induced by understory degradation on soil biodiversity and ecosystem function

Research Project

Project/Area Number 23K25047
Project/Area Number (Other) 22H03793 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 64040:Social-ecological systems-related
Research InstitutionKyushu University

Principal Investigator

片山 歩美  九州大学, 農学研究院, 准教授 (70706845)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 東 若菜  神戸大学, 農学研究科, 助教 (20780761)
久米 朋宣  九州大学, 農学研究院, 教授 (30816393)
菱 拓雄  九州大学, 農学研究院, 准教授 (50423009)
徳本 雄史  宮崎大学, 研究・産学地域連携推進機構, 准教授 (60780153)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2025: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2024: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000)
Fiscal Year 2022: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000)
Keywordsリター被覆 / 土壌侵食 / 水利用効率 / 土壌動物 / 土壌微生物 / ササ / ブナ / 枯死 / 呼吸 / 土壌物理性 / トビムシ / 微生物呼吸 / 森林劣化 / 下層植生消失 / 水分生理
Outline of Research at the Start

2022年11月に健全木、衰退木それぞれ3個体にリター被覆実験を行った。2024年3月に同個体にリター被覆を再度行った。2024年度、2025年度も引き続きリター被覆を継続して行う予定である。2024年度から、リター被覆が土壌特性に与える影響のモニタリングを開始する。具体的には、微生物呼吸や窒素無機化速度、土壌動物などを調べる。環境モニタリングも継続して行う。2025年度には2022年度のリター被覆前に行った樹木生態生理の調査と土壌微生物群集の調査を行い、リター被覆の効果を確認する予定である。

Outline of Annual Research Achievements

九州南部のブナ群生地では今、鹿個体数増加により下層植生(ササ)が消失し、深刻な土壌流出、ブナの衰退や枯死、森林の裸地化が進んでいる。本研究は、下層植生消失がブナの水・養分ストレスに与える影響を解明し、ブナ衰退によるリター被覆の減少が土壌の生物多様性や生態系機能に与える影響を明らかにする。また、リター被覆が土壌環境の改善を介して、ブナのストレスおよび土壌の生物多様性・生態系機能を回復させるかを操作実験により確かめる。

今年度は引き続き、ブナ樹冠下にリター被覆操作を行った。来年度から土壌特性などの調査を行う予定である。それとは別に、ブナの成長をササが残っている柵内とササがなく土壌侵食が起こっている柵外で比較したところ、柵外ではササ消失後に成長が低下していることが明らかとなった。また、土壌微生物叢も変化していることが分かった。さらに、ササが残っている山とササが消失した山で土壌特性を比較したところ、ササのない山では、土壌有機物含有量などが減少し、微生物呼吸も低下していることなどが明らかとなった。

これらの成果の一部は学会等で発表しており、論文も投稿中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

調査自体は予定通り進んでいることに加え、当初予定していなかった以上の研究を展開できている。

Strategy for Future Research Activity

リター被覆実験については、土壌の経年変化や樹木水分生理の状態をモニタリングする。また、ササや樹木実生などが存在する林分や柵内において同様の調査を行うことで、メカニズムに迫るデータを取得する。また、別途リター被覆実験を行い、地温や凍結融解などの環境データの蓄積を行う。

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Soil erosion under forest hampers beech growth: Impacts of understory vegetation degradation by sika deer2024

    • Author(s)
      Abe Hayato、Kume Tomonori、Hyodo Fujio、Oyamada Mimori、Katayama Ayumi
    • Journal Title

      CATENA

      Volume: 234 Pages: 107559-107559

    • DOI

      10.1016/j.catena.2023.107559

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Effects of Pieris japonica (Ericaceae) dominance on cool temperate forest altered-understory environments and soil microbiomes in Southern Japan2024

    • Author(s)
      Tokumoto Yuji、Katayama Ayumi
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 19 Issue: 1 Pages: 296692-296692

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0296692

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] Effects of soil environmental changes accompanying soil erosion on the soil prokaryotes and fungi of cool temperate forests in Southern Japan2023

    • Author(s)
      Chen Fu-Chia、Katayama Ayumi、Oyamada Mimori、Tsuyama Taku、Kijidani Yoshio、Tokumoto Yuji
    • Journal Title

      Journal of Forest Research

      Volume: 29 Issue: 2 Pages: 89-102

    • DOI

      10.1080/13416979.2023.2265006

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] Soil erosion decreases soil microbial respiration in Japanese beech forests with understory vegetation lost by deer2023

    • Author(s)
      Katayama Ayumi、Oyamada Mimori、Abe Hayato、Uemori Kazushige、Hishi Takuo
    • Journal Title

      Journal of Forest Research

      Volume: 28 Issue: 6 Pages: 428-435

    • DOI

      10.1080/13416979.2023.2235499

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] Short communication: Concentrated impacts by tree canopy drips ? hotspots of soil erosion in forests2023

    • Author(s)
      Katayama Ayumi、Nanko Kazuki、Jeong Seonghun、Kume Tomonori、Shinohara Yoshinori、Seitz Steffen
    • Journal Title

      Earth Surface Dynamics

      Volume: 11 Issue: 6 Pages: 1275-1282

    • DOI

      10.5194/esurf-11-1275-2023

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Journal Article] Changes in the abundance and species diversity of Collembola community along with dwarf bamboo density gradient in a mountainous temperate forest of Japan2022

    • Author(s)
      Hishi Takuo、Kawakami Erika、Katayama Ayumi
    • Journal Title

      Applied Soil Ecology

      Volume: 180 Pages: 104606-104606

    • DOI

      10.1016/j.apsoil.2022.104606

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 九州山地のブナ林における土壌侵食による葉の生理学的特性への影響2024

    • Author(s)
      東 若菜・小切壮仁・杉本 廉・櫻井優樹・徳本雄史・阿部隼人・久米朋宣・片山歩美
    • Organizer
      第135回日本森林学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 阿部隼人・付 東川・佐藤忠道・徳本雄史・櫻井優樹・兵藤不二夫・片山歩美2024

    • Author(s)
      シカ排除柵の内外におけるブナ成木の肥大成長量の比較
    • Organizer
      第135回日本森林学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ササの消失及び代替下層植生の回復が土壌生態系機能に与える影響について2024

    • Author(s)
      古賀みこと・片山歩美・菱 拓雄・小山田美森
    • Organizer
      第135回日本森林学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 九州のシカ食害による下層植生の消失が動物群集に与える影響2023

    • Author(s)
      上森教慈, 小山田美森, 片山歩美, 菱拓雄
    • Organizer
      第28回植生学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ササの消失が土壌の特性や微生物活性に与える影響-九州の山岳ブナ林における事例-2023

    • Author(s)
      小山田美森, 上森教慈, 菱拓雄, 片山歩美
    • Organizer
      第28回植生学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Carbon stocks in cool temperate forests with different stand structure due to deer overgrazing2023

    • Author(s)
      Hayato Abe, Tomonori Kume, Ayumi Katayama
    • Organizer
      European Geophysical Union (EGU) General assembly 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Concentrative drop impacts by a bunch of canopy drips: hotspots of soil erosion in forest2023

    • Author(s)
      Ayumi Katayama, Kazuki Nanko, Seonghun Jeong, Tomonori Kume, Yoshinori Shinohara, Steffen Seitz
    • Organizer
      European Geophysical Union (EGU) General assembly 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 九州のブナ林におけるササの消失が土壌特性および微生物呼吸に与える影響2023

    • Author(s)
      小山田美森, 上森教慈, 菱拓雄, 片山歩美
    • Organizer
      日本生態学会第70回全国大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 九州山地における防鹿柵内外でのブナ樹冠下 環境と土壌微生物相の違い2023

    • Author(s)
      櫻井優樹、片山歩美、阿部隼人、津山濯、徳本雄史
    • Organizer
      第134回日本森林学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] シカ食害により変化した森林構造 がもたらす地上部 ・ 地下部炭素蓄積量の 違い2023

    • Author(s)
      阿部隼人、久米朋宣、片山歩美
    • Organizer
      第134回日本森林学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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