2016 Fiscal Year Research-status Report
寒冷積雪環境下における、樹木の地上部－地下部間の物質の伝達
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16K14934
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
高木 健太郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (20322844)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小林 真 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 助教 (60719798)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 二酸化炭素 / 森林土壌 / 針広混交林 / トドマツ / アカエゾマツ / ダケカンバ / 積雪 / 厳冬期 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
積雪に覆われて温度・水分環境が一定である厳冬期の森林土壌中で，地上の気温の変動に反応して二酸化炭素濃度が変動する現象を先行研究において観測した。この原因として，土中の根か微生物が積雪上の環境に反応して活性を変化させている可能性が考えられるが，厳冬期積雪環境下でこのような情報・物質伝達経路は知られていない。そこで本研究では，この変動メカニズムを明らかにすることを目的として，土壌中二酸化炭素濃度を多地点連続観測するシステムを開発し，針広混交林を構成する主要樹種3種（トドマツ，アカエゾマツ，シラカンバ）を対象として，各樹種2個体，それぞれの個体の幹からの水平距離0.5ｍおよび2ｍの2か所において，土壌5㎝深における二酸化炭素濃度と地温，土壌水分の2時間毎の連続観測を11月～3月にかけて行った。
十分雪が積もった1～3月にかけて，地温は1.2～3.5℃の範囲で積雪期の経過とともに緩やかに減少し，日変化は見られなかった。土壌水分は30～45％の範囲で地点間で差があり，降雨直後には上昇する傾向が認められたが，日変化はほとんどなく，ほぼ一定であった。土壌中の二酸化炭素濃度は，この期間12箇所の平均値で1898±720ppmであり，地点間で濃度や変動パターンに大きな違いがみられた。厳冬期においても着葉している常緑樹のトドマツとアカエゾマツでは，土壌中の二酸化炭素濃度に明瞭な日変動は見られず，積雪深の増加に伴い，緩やかに濃度が増加した。落葉樹であるシラカンバのみ，気温が上昇すると土壌中二酸化炭素濃度が上昇し，気温が低下すると濃度が減少する変動が確認できた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究初年度は，1)多地点土壌中二酸化炭素濃度を観測するシステムを開発すること，2)先行研究で発見した厳冬期積雪下における土壌中二酸化炭素濃度の変動を確認すること，3)およびその観測条件を明らかにすることを目標としていた。12地点の土壌中二酸化炭素濃度を連続計測できるシステムを開発し，シラカンバにおいてのみ気温変動に応じて，積雪下土壌中の二酸化炭素濃度が変動していることを明らかにすることができたため，当初の目標は達成できたと考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
積雪期においても着葉している常緑樹において土壌中の二酸化炭素濃度が変動すると予想していたが，落葉樹のシラカンバにおいてのみ，この現象が確認された。この理由として，シラカンバが地上部から地下部に情報や物質を伝達する機能を有している可能性に加え，シラカンバ林林床で高密度に生育しているササが影響を与えている可能性が考えられた。そこで本年度はシラカンバとササの影響を分離できる実験区を設置する。具体的には，シラカンバ林において，林床のササを除去する個体を6本，ササを除去しない個体を4本設定し，計10個体の直下の土壌二酸化炭素濃度・地温・土壌水分含水率の連続観測を積雪期に行う。ササ除去区で濃度が変動しなくなる場合は，積雪下のササが気温に敏感に反応していると考えることができる。ササ除去区においても二酸化炭素濃度が変動する場合は，6個体中3個体のシラカンバについて積雪面で伐採し，伐採による土壌二酸化炭素濃度変動への影響を明らかにすることにより，影響を与えている部位やメカニズムの検討を行う。
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