2018 Fiscal Year Research-status Report
Diversification of tropical rain forest ecosystems as consequences of asymmetric tree adaptations to nitrogen vs. phosphorus deficiencies
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18KK0206
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
北山 兼弘 京都大学, 農学研究科, 教授 (20324684)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
相場 慎一郎 鹿児島大学, 理工学域理学系, 准教授 (60322319)
辻井 悠希 京都大学, 生態学研究センター, 研究員 (70826742)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2024-03-31
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| Keywords | 生態系生態学 / 群集生態学 / 生物地球化学 / 生理学 / 元素欠乏 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
古い地質を持つボルネオ島などでは多様な熱帯降雨林生態系が成立している。その要因として、生元素として最も重要な窒素（N）とリン（P）の時空間的な非対称性が考えられる。NもPも生物の代謝や遺伝に普遍的に関わっているが、土壌風化プロセスの過程で、２つの元素のうちどちらかが欠乏する時空間的なパターンが生じる。さらに、元素欠乏に対して、樹木はNとPの間で異なる応答を示す。地球化学的なNとPのアンバランスと生物学的な応答の非対称性が組み合わさることにより、多様な生態系が形成される可能性が高い。本研究は、安定した地質を持ち、生物地球化学的な反応速度の速いボルネオ島熱帯降雨林を精査することにより、この独創的な仮説を検証する。本年度は以下を実施した。
マレーシア・サバ州（ボルネオ島）において、堆積岩起源の土壌上に成立している熱帯降雨林に複数の調査区を設定し、各調査区において土壌断面を5か所掘削し、表層の有機物層から下層に向けて土壌サンプルを採集した。採集した土壌は、サバ州内の共同研究施設に持ち帰って、前処理を行った。また、各調査区で優占樹種を選択し、陽葉と材サンプルを各種4個体から採集し、冷蔵して実験室に持ち帰った。一部サンプルは凍結乾燥し保管、さらに残りのサンプルについては熱風乾燥し粉砕後に日本に持ち帰った。陽葉と材の熱風乾燥サンプルの一部については、硫酸・過酸化水素により湿式灰化し、ICPにより全P濃度を、比色法により全N濃度を決定した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
表層有機物を一定条件下で培養し、土壌呼吸速度を測定し分解速度（分解性）を決定する予定であったが、現地調査の時間が不十分であり測定できなかった。また、採集した土壌についても、ジチオナイト（還元剤）による土壌Fe・Alの溶解と濃度決定をする予定であったが、土壌サンプルが十分集まっておらず、次年度への持ち越しとなった。その他の土壌分析項目（pH、無機態N、可溶性P、吸蔵態P）についても、分析は遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
熱帯林土壌の特性を網羅的に明らかにするために、マレーシア・サバ州（ボルネオ島）においてさらに森林プロットを追加し、土壌サンプルを採集する必要がある。サバ州の土壌サンプルが十分に集積した段階で、ジチオナイト（還元剤）による土壌Fe・Alの抽出を開始し、ICP（発光プラズマ分光分析法）によりFe・Al濃度を定量する。また、アルカリ溶解法により土壌Siを抽出し、比色法によりSi濃度を定量する。冷蔵保管の土壌サンプルについては、pH、無機態N、可溶性P、吸蔵態Pを決定する。また、表層有機物を一定条件下で培養し、土壌呼吸速度を測定し分解速度（分解性）を決定する。優占樹種の陽葉と材サンプルについても、さらに追加採集が必要である。十分なサンプルが集積した後に、全N・全P濃度、細胞壁濃度の決定を行う。細胞壁については、van Soestの定法を用い定量する。精製した細胞壁に含まれるNの濃度を、CNコーダーにて定量する。
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