2015 Fiscal Year Annual Research Report
東シベリア･レナ河における加湿状態が森林の蒸発散･光合成に与える影響
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26252021
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
太田 岳史 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (20152142)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
檜山 哲哉 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (30283451)
小林 剛 香川大学, 農学部, 准教授 (70346633)
飯島 慈裕 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, 研究員 (80392934)
小谷 亜由美 名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (80447242)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 永久凍土 / 加湿状態 / 物質循環 / カラマツ林 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，研究計画２年目であるので４つの各研究グループに分かれて調査を実施した．
森林生理学的反応グループは，日光のカラマツで，加湿環境下による個葉生理と地上部構造に関する実験を行った．地上構造に関しては，加湿環境により葉量は変化しないが主軸伸張量が小さく茎伸張も伴わない短枝を多く作ることが示され，伸張のコストを抑制し葉量を維持することが示された．光合成実験に関しては，加湿環境により最大光合成速度は低下し，気孔を開きにくくした．また，加湿環境により個葉の窒素含有量は，低下する傾向にあった．
森林生態学的反応グループでは，東シベリア・スパスカヤ･パッドとエレゲイにおいて，環境要因と蒸発散の関係に関して調査を行った．蒸発散量に関しては，2005～2008年の湿潤化以降土壌水分量が維持されても蒸発散効率は低下した．光合成量では，森林全体としては減少していたが，林床のみを見ると増加していた．これらの事から，樹冠部では光合成量は減少していたと考えられる．また，Path解析の結果，蒸発散量に関しては土壌水分量が大きく効いていた．また，2005～2008年の湿潤期の土壌水分量をはじめとする環境因子は，他の年度とは異なる関係を示し，湿潤化の影響が見られた．
凍土物理学的反応グループは，中央ヤクーチャにおいてサーモカルストの相違に関する研究を行った．試験地では段丘面に応じた永久凍土面が形成されており，アラス形成過程の差が見られた．そしてサーモカルストは，1990年代以降の温暖化から加速した可能性がある．また，チャラプチャ自然草地は，25年で平均380mm(年間15mm）のセンターポリゴンが見られ，これらにも最近の温暖化，湿潤化の影響が見られた．
河川水文学的反応チームは，2002から2015年のレナ河における加湿の影響を調べた．そして，2009年をピークとする流出量の増加現象が見られた．
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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
本年度は，４つの研究グループ独自の調査を行った．
森林生理学的反応グループでは，個葉単位においては過湿条件下においても個葉の生理特性と地上部形態に変化が起きることが予想された．森林生態学的反応グループでは，環境要因と蒸発散，光合成の間の関係が調べられ，加湿条件においてもそれらの関係が平常時とは異なっており，特に土壌水分量との関係が異なっていることが注目された．また，凍土物理学的応答グループでは，これまでの２グループよりもう少し長い間隔で現象をとらえ，段丘面でのサーモカルスト地形と永久凍土の関係に関して解析が加えられた．そして，河川水文学的反応グループでは，東シベリアを形成するレナ河に注目し，2004～2009年にわたって続いた永久凍土帯での河川流量増加現象は地中水の流動であることが分かり，2010年以降は2003年以前の状態に戻っていることが示された．これらは，いずれも各研究グループの中では特筆すべき事柄である．
今年度以降は，４つの研究グループが１つ下，あるいは１つ上の研究グループの対象領域との共同研究で，それぞれの境界領域での研究を行っていきたい．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度以降は，それぞれの境界領域での研究を推し進めたい．
森林生理学-森林生態学境界領域では，樹木の中を流れるSap flowについて，焦点を当てる．そして森林生理学の分野では，Sap flowと個葉生理特性の関係を求める．森林生態学の分野では，Sap flowと気象現象の関係を求める．そして，これら２つの現象が相互に関連性があるとすれば，森林生理学と森林生態学の分野で相互作用があることになり，加湿現象が生まれる状態とその変化過程が両分野で見られることとなる．
森林生態学-凍土物理学境界領域では，活動層厚の分布とSap flowのデータからの蒸散量データへのアップスケールを考える．活動層厚，植生調査を組み合わせることによる蒸発散量の推定から，加湿によるダメージを推定する．また，本調査には，スパスカヤ･パッド，エレゲイの他にユケチにおけるデータも活用する．
凍土物理学-河川水文学境界領域では，レナ河中流域は，２つの段丘面で水域の拡大が続く一方で，土壌水分量は湿潤年(2009年)以降減少している．この境界領域においては，この現象を理解したい．そして，観測･衛星･モデルの共同利用を検討する．
このように，３つの境界領域において，それぞれ４つの領域から共通の議論すべき点がまとめられている．今年度は，以上の議論すべき課題について研究を行っていく．
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[Journal Article] Spatial and seasonal variation of CO2 flux and photosynthetic and respiratory parameter of larch forests in East Asia2015
Author(s)
Takagi K, Hirata R, Ide R, Ueyama M, Ichii K, Saigusa N, Hirano T, Asanuma J, Li S-G, Machimura T, Nakai Y, Ohta T, Takahashi Y
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Journal Title
Soil Science and Plant Nutrition
Volume: 2015
Pages: 61-75
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] The GRENE-TEA model intercomparison project (GTMIP): overview and experiment protocol for Stage 12015
Author(s)
Miyazaki S, Saito K, Mori J, Yamazaki T, Ise T, Arakida H, Hajima T, Iijima Y, Machiya H, Sueyoshi T, Yabuki H, Burke EJ, Hosaka M, Ito A, Kotani A, Matsuura Y, Niwano M, Nitta T, O’ishi R, Park H, T Sasai, Sato A, Sato H, Sugimoto A, Suzuki R, Yamaguchi S, Yoshimura K, Ichii K, Ikawa H, Ohta T, Tanaka K
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Journal Title
Geoscientific Model Development
Volume: 8
Pages: 2841-2856
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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