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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Comprehensive analysis on the estimation potential of photosynthesis by solar induced chlorophyll fluorescence

Research Project

Project/Area Number 18H03350
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

加藤 知道  北海道大学, 農学研究院, 准教授 (60392958)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 彦坂 幸毅  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (10272006)
小林 秀樹  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(北極環境変動総合研究センター), グループリーダー代理 (10392961)
市井 和仁  千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 教授 (50345865)
野田 響  国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 主任研究員 (60467214)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywordsリモートセンシング / CO2吸収量 / 生態系タイプ / 生態系モデル / 分光観測
Outline of Annual Research Achievements

高波長分解能分光放射計によるSIF地上観測のための機器設置・管理・データ処理のプロトコルを確率した。また複数のサイトにおいて、地上観測SIFと渦相関法から得られた総一次生産(GPP)との関係を調べた。水田・湿地サイトでは、赤領域SIF(O2Bバンド)・近赤外領域SIF(O2Aバンド)が共にGPPとの間で強い線形の相関を示した。また落葉広葉林サイトでは、林内の複数高度における上下方向のSIFの推定を行い、GPPとの間で正の相関があることがわかり、SIFによるGPPの再現可能性が高いことがわかった。中分解能分光放射計データに新たに開発したaFLD法を利用し、落葉広葉樹林サイトの11年間の長期SIFデータを推定した。
強いストレスを受けた葉では光合成能力が低下してしまうが、その際クロロフィル蛍光強度が上がってしまうケースがあることを実験的に示した。しかし、光化学反射指数(PRI)とクロロフィル蛍光を同時に測定し、モデルを使えば光合成の低下を評価できることを示した。
GOSAT-1号機のSIFデータを国立環境研究所より入手し、サブテーマ1で現場SIF観測を行っている岐阜県高山市の落葉広葉樹フラックス観測サイト近傍(サイトから2km以内)のデータを抽出した。さらに、このデータと開発中の三次元森林放射伝達モデルFLiES-SIFのSIFシミュレーション値と比較し、絶対値及び季節性が概ね一致することが確認できた。開発したFLiES-SIFのモデル記述論文については、論文として公表することができた。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (23 results)

All 2021 2020

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results)

  • [Journal Article] Photosynthesis, chlorophyll fluorescence and photochemical reflectance index in photoinhibited leaves2021

    • Author(s)
      Hikosaka Kouki
    • Journal Title

      Functional Plant Biology

      Volume: in press Pages: -

    • DOI

      10.1071/FP20365

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimating leaf photosynthesis of C3 plants grown under different environments from pigment index, photochemical reflectance index, and chlorophyll fluorescence2021

    • Author(s)
      Tsujimoto K, Hikosaka K
    • Journal Title

      Photosynthesis Research

      Volume: in press Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] FLiES-SIF version 1.0: three-dimensional radiative transfer model for estimating solar induced fluorescence2020

    • Author(s)
      Sakai Yuma、Kobayashi Hideki、Kato Tomomichi
    • Journal Title

      Geoscientific Model Development

      Volume: 13 Pages: 4041~4066

    • DOI

      10.5194/gmd-13-4041-2020

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] コムギ窒素施肥処理区における群落条構造とクロロフィル濃度から受ける光合成指標SIFへの影響2021

    • Author(s)
      両角友喜,加藤知道,小林秀樹,酒井佑槙,辻本克人,中島直久,ビュワイール・カノクラット,烏蘭,二宮秀輝,水野ゆかり
    • Organizer
      日本農業気象学会全国大会
  • [Presentation] Simulation of sun-induced chlorophyll fluorescence in spatially heterogeneous plant canopies2021

    • Author(s)
      Hideki Kobayashi, Yuma Sakai, Tomomichi Kato
    • Organizer
      International Symposium on Agricultural Meteorology 2021
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Winter leaf reddening phenomenon: the long-term track of PRI and phenology changes in a temperate Japanese cypress forest at Kiryu Japan2021

    • Author(s)
      Siyu CHEN, Yoshiko KOSUGI, Linjie JIAO, Tatsuro NAKAJI, Hibiki NODA, Kouki HIKOSAKA, Kenlo Nishida NASAHARA
    • Organizer
      第68回日本生態学会大会
  • [Presentation] 衛星観測クロロフィル蛍光とPRIを用いたモンゴルでの草原・森林の乾燥応答の識別2021

    • Author(s)
      清野 友規, 野田 響, 熊谷 朝臣, 押尾 晴樹, 吉田 幸生, 松永 恒雄, 彦坂 幸毅
    • Organizer
      第68回日本生態学会大会
  • [Presentation] 衛星リモートセンシングにより検出された日本のブナ林の過去21年間の春期晩霜害2021

    • Author(s)
      青野葉介, 野田響, 彦坂幸毅
    • Organizer
      第68回日本生態学会大会
  • [Presentation] リモートセンシングパラメータと葉光合成速度の関係2021

    • Author(s)
      彦坂幸毅, 辻本克斗
    • Organizer
      第68回日本生態学会大会
  • [Presentation] Assessing the effect of nitrogen addition treatment on Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence on winter wheat in Japan: Field-based detection and radiative modelling2020

    • Author(s)
      Tomoki Morozumi, Tomomichi Kato, Hideki Kobayashi, Yuma Sakai, Kanokrat Buareal, Katsuo Tsujimoto, Lan Wu, Hideki Ninomiya and Yukari Mizuno
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Challenging the detection of solar-induced fluorescence from lower resolution field-measured spectrum in Japan2020

    • Author(s)
      Naohisa Nakashima, Tomoki Morozumi, Kanokrat Buareal, Tomomichi Kato, Katsuto Tsujimoto, Tomoko Akitsu, Kenlo Nasahara, Keisuke Ono, Hiroyuki Muraoka
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • [Presentation] 陸域植生SIF/PRIの高分解能観測衛星の開発2020

    • Author(s)
      野田 響、大政 謙次、彦坂 幸毅、市井 和仁、小林 秀樹、加藤 知道、村岡 裕由
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • [Presentation] ハイパースペクトルカメラで解析した植物群落の光化学反射指数(PRI) と葉群光合成速度の関係2020

    • Author(s)
      中村 由紀子,小川 哲,辻本 克斗,彦坂 幸毅
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
  • [Presentation] ハイパースペクトルカメラで解析した植物群落内の個葉の光環境と光化学反射指数(PRI)の関係2020

    • Author(s)
      小川 哲,中村 由紀子,辻本 克斗,彦坂 幸毅
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
  • [Presentation] リモセンで光合成2020

    • Author(s)
      彦坂幸毅
    • Organizer
      アストロバイオロジーセンター(ABC)シンポジウム 2020
  • [Presentation] Detection of solar-induced fluorescence from lower resolution field-measured spectra over the past decade in deciduous forest in Japan2020

    • Author(s)
      Naohisa Nakashima, Tomoki Morozumi, Tomomich Kato, Katsuto Tsujimoto, Tomoko Kawaguchi Akitsu, Kenlo Nishida Nasahara, Hiroyuki Muraoka
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Continuous Ground Measurement of Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence and Its Link to Ecosystem-Level Photosynthesis in Wetland by High Resolution Spectrometer2020

    • Author(s)
      Kitpanuwat Tanatarakeree, Tomomichi Kato, Tomoki Morozumi, Naohisa Nakashima, Kanokrat Buareal, Lan Wu, Masahito Ueyama, Takashi Hirano and Hideki Ninomiya
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Detection of solar-induced fluorescence from lower resolution field-measured spectra over the past decade in deciduous broad-leaf forest in Japan2020

    • Author(s)
      Naohisa Nakashima, Tomoki Morozumi, Tomomichi Kato, Katsuo Tsujimoto, Tomoko Akitsu, Kenlo Nishida Nasahara and Hiroyuki Muraoka
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ground-based observation on Solar-induced chlorophyll fluorescence in rice ecosystem with high-spectral resolutions2020

    • Author(s)
      Kanokrat Buareal, Tomoki Morozumi, Tomomichi Kato, Naohisa Nakashima and Keisuke Ono
    • Organizer
      AGU Fall Meeting 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Field-based detection of Solar-Induced Chlorophyll Fluorescence for remote-sensing of the photosynthetic activity in winter wheat with Nitrogen addition treatments in Hokkaido2020

    • Author(s)
      Tomoki Morozumi, Kanokrat Buareal, Katsuto Tsujimoto, Lan Wu, Hideki Ninomiya, Yukari Mizuno, Tomomichi Kato
    • Organizer
      Japan Geoscience Union JpGU - AGU Joint Meeting 2020
  • [Presentation] Solar-induced chlorophyll fluorescence in rice paddy field ecosystem detected by high spectral resolution2020

    • Author(s)
      KANOKRAT BUAREAL, Tomoki Morozumi, Tomomichi Kato, Keisuke Ono
    • Organizer
      Japan Geoscience Union JpGU - AGU Joint Meeting 2020
  • [Presentation] 分光観測によって得られたクロロフィル蛍光,光化学反射指数(PRI),群落光合成速度の関係2020

    • Author(s)
      辻本 克斗,中村 由紀子,小川 哲,彦坂 幸毅
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
  • [Presentation] 光阻害が起こった葉における光合成・クロロフィル蛍光・ 光化学反射指数(PRI)2020

    • Author(s)
      彦坂幸毅
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会

URL: 

Published: 2021-12-27  

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