草原生態系-大気間の二酸化炭素・水交換に関する数値計算モデルの開発

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07740382
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 三枝 信子 筑波大学, 生物科学系, 助手 (00251017)
• Keywords: 草原生態系 / 二酸化炭素交換 / 水交換 / 草原群落モデル / 群落光合成

Research Abstract

1.草原群落-大気間のCO_2・H_2Oの交換過程に関する数値計算モデルの開発
植物の光合成・呼吸・気孔開閉などの生理作用を考慮に入れた,草原群落-大気の間のCO_2・H_2O交換を表現する多層キャノピ-モデルを開発した.このモデルは,草原群落を鉛直方向に数十層に分け,群落内外の放射量・風速・気温・水蒸気圧・CO_2濃度などの大気環境要因の鉛直分布を計算すると共に,群落内の各高さにおける葉と大気CO_2・H_2O交換を算出するものであり,特に光合成・気孔応答の異なるC_3植物とC_4植物を表現することができる.
2.野外観測データを用いたモデルの検証
モデル開発に先立ち,1993・1994年の植物生育期間に,筑波大学水理実験センターの草原圃場において,植物種別の地上部現存量と群落上CO_2・H_2O交換量の季節変化の観測が既に行われている.本研究では,開発された多層モデルを用い,観測日におけるCO_2・H_2O交換量の計算を行った.ここで.群落全体の物質交換に対するC_3植物とC_4植物の寄与率を,観測された葉面積指数のC_3・C_4混成群落におけるCO_2・H_2O交換量をモデルはよく再現した.
3.モデルを用いた1993・1994年のC_3・C_4混成草原の応答の解析
多層モデルを用いて,冷夏の1993年と暑夏の1994年のCO_2・H_2O交換における,C_3・C_4植物の違いに注目した数値シミュレーションを行った.その結果,1994年の夏にいC_3植物群落のCO_2交換量は顕著に低く抑えられたことがモデルから予想された.この原因は,1994年の高温が,暗呼吸と土壌からのCO_2放出速度を増大させたため,またC_3植物では特に光呼吸が促進されたためと解釈される.

Research Products

• [Publications] N. Saigusa: "Seasonal Change in CO_2 and H_2O exchange between grassland and atmosphere" Annales Geophysicae. 14(印刷中). (1996)
• [Publications] 三枝,信子: "草原生態系-大気間の二酸化炭素・水交換過程(2)群落の多層モデルによる解析" 筑波大学水理実験センター報告. 19. 105-106 (1995)