Mechanisms for sunlight to control biogeochemical cycles in a temperate forest

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17F17403
• Research Institution: Forest Research and Management Organization
• Principal Investigator: 黒川 紘子 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70515733)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): WANG QING-WEI 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 外国人特別研究員
• Project Period (FY): 2017-11-10 – 2020-03-31
• Keywords: 落葉分解 / 太陽光 / 機能形質

Outline of Annual Research Achievements

落葉分解過程は陸域生態系の炭素、栄養塩循環の主要なプロセスである。本研究では、太陽光が植物の生育のみならず、落葉分解にも影響を及ぼすという近年明らかになりつつある知見に着目し、i）太陽光による光分解（有機物の光化学作用による無機化）や土壌分解者群集への影響を通じた直接効果、ii）植物生育時の太陽光による植物形質の変化を介した間接効果、の相対的重要性を解明する。本年度は、i）解明するための生育実験に用いる種子の採取を長野県菅平高原で行った。種子の採取は１０月－１１月に行い、これまでにイタドリ、オオバコ、ヒヨドリバナなど１０種の草本種の種子を採取した。現在これらの種子を発芽させて森林総合研究所で行う生育実験に用いる実生の準備を行っている。また、ii)を解明するための落葉分解実験に用いる落葉の採取を、種子と同様１０月－１１月に長野県菅平高原で行った。現在まで高木種６種、低木種１１種、草本種２７種の落葉を採取している。今後、落葉の形質に基づき１２種(草本４種、低木４種、高木４種)を選び、北茨城市の小川群落試験地（落葉広葉樹林）で落葉分解実験を行う予定である。現在、太陽光の質をコントロールするためのフィルターを用いて落葉分解実験に使うリターバッグを準備している。このような実験を通し、太陽光の質、植物形質、微気候・植物特性依存性などを考慮した落葉分解メカニズムを精緻に理解することで、気候変動や土地利用改変といった人為的な環境変動要因間の相互作用により複雑に変化する可能性のある炭素・栄養塩循環の変化を高精度に予測し、それらの影響の緩和に大きく貢献できる。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は、生育実験に用いるための種子採取や落葉分解実験に用いるための落葉採取を予定通り行うことができた。また、次年度４月より開始する落葉分解実験に用いるリターバッグの準備も終了し、予定通り落葉分解実験を開始できる準備が整った。以上のことから、計画は概ね順調に進展していると考える。

Strategy for Future Research Activity

１）実生生育実験（森林総合研究所の圃場）
実験に用いる実生の採取を継続し、最終的には20種程度の草本種の実生を用いて生育実験を開始する。次の５条件下で各種の実生を育てる（2018年５月―１０月）：(i) control (>290 nm), transmitting >95% of sunlight; (ii) no UV-B (> 315 nm); (iii) no UV (> 400 nm); (iv) no UV-BG (>600 nm); and (v) dark, attenuating sunlight. １０月に育てた実生を刈り取り、形質を測定する。
２) 落葉分解実験（小川群落試験地・北茨城）
１２種(草本４種、低木４種、高木４種)の落葉を用いた落葉分解実験を2018年４月に開始する。次の５条件下で各種の落葉を分解させる：(i) control (>290 nm), transmitting >95% of sunlight; (ii) no UV-B (> 315 nm); (iii) no UV (> 400 nm); (iv) no UV-BG (>600 nm); and (v) dark, attenuating sunlight. 実験期間中3回リターバッグの回収を繰り返し、2019年3月に最終リターバッグを回収して各種各条件下の落葉分解速度を推定する。