環境傾度に沿った森林土壌の物質循環調節能の広域評価

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19380078
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 柴田 英昭 Hokkaido University, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (70281798)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 戸田 浩人 東京農工大学, 共生科学技術研究院, 教授 (00237091) ; 稲垣 善之 独立行政法人森林総合研究所, 立地環境研究領域, 主任研究員 (00353590) ; 舘野 隆之輔 鹿児島大学, 農学部, 准教授 (60390712) ; 木庭 啓介 東京農工大学, 共生科学技術研究院, 准教授 (90311745)
• Keywords: 生物地球化学 / クロス培養実験 / 窒素循環 / 生態系生態学 / 比較研究 / LTER / 森林生態系 / 窒素無機化

Research Abstract

本課題は日本列島スケールでの環境変動が森林土壌内での物質循環、とくに窒素無機化・硝化速度に及ぼす影響について明らかにするため、北海道北部、関東北部、近畿中部、九州南部において表層土壌の現地交換培養実験(クロス培養)や室内培養実験、総窒素無機化・硝化速度の分析、微生物群集動態の解析などを行った。各地における気温や降水量の季節パターンは地点間で異なり、気温についは北から南にかけて上昇し、降水量は関東北部と九州南部において特に夏季に多い傾向を示した。現地培養の結果、各地の正味窒素無機化、硝化速度は地点ごとに異なる特性を示した。北海道北では年間を通じて正味アンモニウム生成速度が優先的であったのに対し、関東北部では正味硝化の占める割合が著しく高かった。一方、近畿中部では年間を通じて正味窒素無機化・硝化速度は低く維持されていた。これらの特性は、北海道における冷涼気候、関東北部における大気窒素沈着、近畿中部における過去の森林資源利用の影響として生じているものと考察された。交換培養による気候変化に応じて、各種の土壌窒素動態がそれぞれ変化したものの、全体的には初期に有している各地の土壌窒素動態特性が比較的保存されるという傾向を示した。また、近畿中部の温暖地域に移動することによって、他地域土壌の正味硝化速度が高まる一方、冬期間に北海道北部の寒冷気候地域に移動することによって正味アンモニウム生成が高まる傾向があり、温度環境の変化は各地の土壌窒素動態に無視できない影響を及ぼしていることが明らかとなった。温度・水分環境の変化に対する窒素動態の変化要因に関する定量的なパラメーター化については、本課題で得られた総窒素形態変化速度や微生物群集組成の変化などとの関係を中心に、さらに詳細な関係解析が必要である。

Research Products

• [Journal Article] Potential Effects of Climate Change and Variability on Watershed Biogeochemical Processes and Water Quality in Northeast Asia. (2010)
  • Author(s): Park, J.-H., Duan, L., Kim, B, Mitchell, M.J., Shibata, H.
  • Journal Title: Environment International 36 Pages: 212-225
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 南九州のスギ人工林における斜面位置の違いが土壌窒素無機化特性に与える影響 (2010)
  • Author(s): 舘野隆之輔・鈴木寿仁・濱田肇次・日高謙太
  • Journal Title: 鹿児島大学農学部演習林研究報告 (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nitrogen uptake and nitrogen use efficiency above and below ground along a topographic gradient of soil nitrogen availability (2010)
  • Author(s): Tateno, R., Takeda, H.
  • Journal Title: Oecologia (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 北海道北部の天然林生態系における窒素循環プロセスの特性 (2010)
  • Author(s): 柴田英昭・福澤加里部
  • Journal Title: 環境科学会誌 23(印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Natural abundance of ^<15>N in plant and soil available N indicate a shift of mainplant N resources to NO_3^- from NH_4^+ along with the N leaching gradient (2010)
  • Author(s): Yu Takebayashi, Keisuke Koba, Yuji Sasaki, Yunting Fang, Muneoki Yoh
  • Journal Title: Rapid communications in Mass Spectrometry (印刷中)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Leaf-litter nitrogen concentration in hinoki cypress forests in relation to the time of leaf-fall under different climatic conditions in Japan. (2010)
  • Author(s): Inagaki Y, Okuda S, Sakai A, Nakanishi A, Shibata S, Fukata H
  • Journal Title: Ecological Research 25 Pages: 429-438
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 斜面位置の違いによる森林土壌の糸状菌と細菌のバイオマス. (2009)
  • Author(s): 戸田浩人・筒井希美子・喜多智・浦川梨恵子・生原喜久雄
  • Journal Title: 日本緑化工学会誌 35 Pages: 15-20
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 森林土壌における蛍光画像解析法を用いた糸状菌・細菌別の定量法. (2009)
  • Author(s): 筒井希美子・戸田浩人・喜多智・生原喜久雄
  • Journal Title: 日本緑化工学会誌 35 Pages: 202-205
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Biomass allocation and nitrogen limitation in a Cryptomeria japonica plantation chronosequence. (2009)
  • Author(s): Tateno, R., Fukushima, K., Fujimaki, R., Shimamura, T., Ohgi, M., Arai, H.,Ohte, N., Tokuchi, N., Yoshioka, T.
  • Journal Title: Journal of Forest Research 14 Pages: 276-285
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 日本における森林生態系の物質循環と森林施業との関わり (2009)
  • Author(s): 柴田英昭・戸田浩人・福島慶太郎・谷尾陽一・高橋輝昌・吉田俊也
  • Journal Title: 日本森林学会誌 91 Pages: 408-420
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Effects of patch cutting on leaf-litter nitrogen concentration in hinoki cypress(Chamaecyparis obtusa Endlicher)at different elevations along a slope (2009)
  • Author(s): Nakanishi A, Inagaki Y, Osawa N, Shibata S, Hirata K
  • Journal Title: Journal of Forest Research 14 Pages: 388-393
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] (2009)
  • Author(s): 勝山正則・舘野隆之輔
  • Journal Title: 「環境変動を予測しシナリオ群を作成する」「環境意識調査法-環境シナリオと人の選好・吉岡崇仁編」(勁草書房) Pages: 63-90
• [Presentation] 火山性未熟土への炭素と窒素の添加が炭素・窒素無機化特性に与える影響 (2010)
  • Author(s): 山崎朱夏, 舘野隆之輔, 柴田英昭
  • Organizer: 第121回 日本森林学会大会
  • Place of Presentation: つくば市,筑波大学
  • Year and Date: 2010-04-04
• [Presentation] 徳之島亜熱帯林における窒素循環の斜面位置による違い (2010)
  • Author(s): 舘野隆之輔, 川路まり, 北岡和彦, 西修平, 慶田祥子, 米田健, 水永博巳
  • Organizer: 第121回 日本森林学会大会
  • Place of Presentation: つくば市,筑波大学
  • Year and Date: 2010-04-04
• [Presentation] Regional and comparative soil incubation study on nitrogen dynamics in forest ecosystems ; ReSIN project (2010)
  • Author(s): Shibata, H., Toda, H., Inagaki, Y., Tateno, R., Koba, K., Nakanishi, A., Fukuzawa, K., Urakawa, R., Yamasaki, A., Yuko, H.
  • Organizer: 第121回 日本森林学会大会
  • Place of Presentation: つくば市,筑波大学
  • Year and Date: 2010-04-03
• [Presentation] 4地点の森林土壌における総硝化速度と微生物 (2010)
  • Author(s): 黒岩恵, 磯部一夫, 木庭啓介, 柴田英昭, 戸田浩人, 稲垣善之, 舘野隆之輔, 中西麻美, 浦川梨恵子, 福澤加里部, 妹尾啓史, 楊宗興
  • Organizer: 第121回 日本森林学会大会
  • Place of Presentation: つくば市,筑波大学
  • Year and Date: 2010-04-03
• [Presentation] 森林の成立にともなう植物-土壌-渓流水間での窒素動態の変化とそのメカニズム (2010)
  • Author(s): 福島慶太郎, 徳地直子, 舘野隆之輔, 勝山正則
  • Organizer: 第57回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 東京都,東京大学
  • Year and Date: 2010-03-18
• [Presentation] 列島スケールでの環境変化が森林表土の窒素無機化速度に及ぼす影響～現地交換培養実験 (2009)
  • Author(s): 柴田英昭・戸田浩人・稲垣善之・舘野隆之輔・木庭啓介・中西麻美・浦川梨恵子・山崎朱夏
  • Organizer: 日本長期生態学研究ネットワーク全科学者会議
  • Place of Presentation: 上田市,菅平高原
  • Year and Date: 20091005-20091007
• [Presentation] 北海道北部の天然林生態系における窒素動態と河川水質形成 (2009)
  • Author(s): 柴田英昭
  • Organizer: 環境科学会2009年会シンポジウム「人間活動に伴う窒素のフローと環境影響」
  • Place of Presentation: 札幌市,北海道大学
  • Year and Date: 2009-09-10
• [Presentation] Factors regulating nitogen retention in forested watershed during the development of Japanese cedar stand. (2009)
  • Author(s): Fukushima, K., Tokuchi, N., Katsuyama, M., Tateno, R.
  • Organizer: 6th International Symposium on Ecosystem Behavior BIOGEOMON 2009
  • Place of Presentation: Helsinki, Finland
  • Year and Date: 2009-06-30
• [Presentation] Oxygen isotope of nitrate indicates how high the gross nitrification was in the forest floor in a temperate forest ecosystem in Japan. (2009)
  • Author(s): Nobuhito Ohte, Ken'ichi Osaka, Ryunosuke Tateno, Naoko Tokuchi..
  • Organizer: 6th International Symposium on Ecosystem Behavior BIOGEOMON 2009
  • Place of Presentation: Helsinki, Finland
  • Year and Date: 2009-06-30
• [Presentation] 列島スケールでの環境変化が森林表土の窒素無機化速度に及ぼす影響～現地交換培養実験～ (2009)
  • Author(s): 柴田英昭・戸田浩人・稲垣善之・舘野隆之輔・木庭啓介・中西麻美・浦川梨恵子・山崎朱夏
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2009年大会
  • Place of Presentation: 千葉市,幕張メッセ
  • Year and Date: 2009-05-21
• [Remarks] 研究成果のURL
  • URL: http://ecosystems.lab.tuat.ac.jp/Resin/Xsites_home.html