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2016 Fiscal Year Annual Research Report

Effect of high nitrogen loading on growth of cool temperate trees raised under free-air O3 exposure

Research Project

Project/Area Number 26292075
Research InstitutionHokkaido University

Principal Investigator

小池 孝良  北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (10270919)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 佐藤 冬樹  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (20187230)
高木 健太郎  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (20322844)
渡辺 誠  東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (50612256)
渡部 敏裕  北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (60360939)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywords越境大気汚染 / オゾン / 窒素沈着 / カラマツ類 / 成長 / 光合成機能 / 養分分析 / プラズマ発光分析
Outline of Annual Research Achievements

越境大気汚染物質として地表付近オゾン(O3)濃度が増加し樹木の成長が低下してきた。一方、窒素沈着も増加しており、樹木はO3と窒素沈着の複合影響を受ける。先行の温室の研究から、窒素沈着の増加でO3への感受性がカラマツでは低下したが,野外でのデータは不十分である。北海道は未成熟火山灰土壌や特殊土壌が多く、激変する無機生産環境に適応できる樹種特性と植栽場所の選定基準が求められている。
そこで開放系O3付加施設を造り、窒素沈着との複合影響をF1とカラマツを主な対照にし、生理データをスケールアップして持続可能な生産予測図を提供する。既存施設を改修し研究した。土壌は褐色森林土と未成熟火山灰土とし、グイマツ雑種F1と競合種などを植栽し、急増してきた越境汚染を想定した硫酸アンモニムによる窒素沈着処理を施した。イングロース法による根の観察を実施し、成長阻害を樹木栄養生理的に評価した。プラズマ発光分析を用いて光合成機能等との詳細な関係解析を行う。窒素沈着は無機態窒素量を増加させるが硫安沈着は土壌pHを低下させ土壌からのストレスが生じる可能性を検証した。
窒素沈着とO3の複合影響を日本の森林樹種を対象に行われてきた研究は,脱硫装置導入後なので硝酸アンモニウム(硝安:NH4NO3)沈着を想定した。O3と硝安の複合影響では、材料の葉緑体の酵素再生機能とCO2固定酵素濃度は低下した。従来の硝安の土壌への付加は100 kgN/ha・yrでpHは5を下回ったが、50 kgN/ha・yrではpHは5を下回らなかった。本研究の硫安([NH4]2SO4)付加では、光合成能を低下させるO3と窒素の複合影響は、予想と異なり両樹種で確認できなかった。この原因として、(NH4)2SO4付加による顕著な土壌ストレスが生じず窒素栄養として作用し、個葉レベルの生理反応は促進された可能性がある。さらなる解析が必要である。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Causes of Carryover

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Expenditure Plan for Carryover Budget

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (20 results)

All 2017 2016 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Acknowledgement Compliant: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results) Book (4 results)

  • [Int'l Joint Research] アテネ農業大学(ギリシャ)

    • Country Name
      GREECE
    • Counterpart Institution
      アテネ農業大学
  • [Int'l Joint Research] 植物保護研究所(イタリア)

    • Country Name
      ITALY
    • Counterpart Institution
      植物保護研究所
  • [Int'l Joint Research]

    • # of Other Countries
      2
  • [Journal Article] Stem and crown growth of Japanese larch and its hybrid F1 grown in two soils and exposed to two free-air O3 regimes2017

    • Author(s)
      Agathokleous, E., Vanderstock, A., Kita, K., and Koike, T.
    • Journal Title

      Environmental Science and Pollution Research

      Volume: 24 Pages: 6634-6662

    • DOI

      10.1007/s11356-017-8401-2

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Foliar chemical composition of two oak species grown in a free-air enricment system with elevated O3 and CO22016

    • Author(s)
      Shi, C., Kitao, M., Agathokleous, E., Watanabe, M., Tobita, H., Yazaki. K., Kitaoka, S., and Koike, T.
    • Journal Title

      Journal of Agricultural Meteorology

      Volume: 72 Pages: 50 - 58

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-14-00018

    • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A review study on past 40 years of research on effects of tropospheric O3 on belowground structure, functioning and processes of trees: a linkage with potential ecological implications2016

    • Author(s)
      Agathokleous, E., Saitanis, C.J., Wang, X., Watanabe, M., and Koike, T.
    • Journal Title

      Water, Air, & Soil Pollution

      Volume: 227 Pages: 33-61

    • DOI

      10.1007/s11270-015-2715-9

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Impacts of ethylene diurea (EDU) soil drench and foliar spray in Salix sachalinensis protection against O3-induced injury2016

    • Author(s)
      Agathokleous, E., Paoletti, E., Saitanis, C.J., Manning, W.J., Sugai, T.and Koike, T.
    • Journal Title

      Science of the Total Environment

      Volume: 573 Pages: 1053-1062

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2016.08.183

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] オゾン暴露に対するトドマツの生理成長応答~ニホンカラマツとの比較から.2017

    • Author(s)
      菅井徹人・北尾光俊・来田和人・渡部敏裕・小池孝良
    • Organizer
      日本生態学会北海道地区大会, 2016年度
    • Place of Presentation
      北大・環境科学院、札幌
    • Year and Date
      2017-03-03 – 2017-03-03
  • [Presentation] Effects of ammonium sulfate and/ or ozone on growth and photosynthesis of Japanese larch and hybrid larch F12016

    • Author(s)
      Sugai T, Watanabe T, Kita T and Koike T.
    • Organizer
      the 7th International Nitrogen Initiative Conference
    • Place of Presentation
      Melbourne Cricket Ground
    • Year and Date
      2016-12-02 – 2016-12-05
  • [Presentation] Japanese larch and its hybrid grown in two soils in a free-air O3 enrichment regime: Growth and photosynthetic pigments.2016

    • Author(s)
      Agathokleous, E., Vanderstock, A., Sugai, T., Fujita, S., and Koike, T.
    • Organizer
      IUFRO Regional Congress for Asia and Oceania 2016, Air pollution and climate change impacts on forest ecosystems
    • Place of Presentation
      Beijing, People’s Republic of China
    • Year and Date
      2016-10-24 – 2016-10-27
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Increased nitrogen and O3 changed ectomycorrhizae community structure in three larch species2016

    • Author(s)
      Koike T, Wang XN, Watanabe S, Qu LY and Tamai Y
    • Organizer
      IUFRO Regional Congress for Asia and Oceania 2016,
    • Place of Presentation
      Beijing, People’s Republic of China
    • Year and Date
      2016-10-24 – 2016-10-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Effects of nitrogen deposition and phosphorus on fine root production of hybrid larch F1 seedlings2016

    • Author(s)
      Fujita S, Kita K, Nakaji T, Koike T
    • Organizer
      IUFRO Regional Congress for Asia and Oceania 2016,
    • Place of Presentation
      Beijing, People’s Republic of China
    • Year and Date
      2016-10-24 – 2016-10-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Reduced insect grazing in white birch stands under free-air O3; enrichment2016

    • Author(s)
      Vanderstock, A, Fujita, S, Inoue, W, Agathakleous, E, Nakamura, M and Koike T
    • Organizer
      IUFRO Regional Congress for Asia and Oceania 2016,
    • Place of Presentation
      Beijing, People’s Republic of China
    • Year and Date
      2016-10-24 – 2016-10-27
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Photosynthetic responses of Sakhalin fir seedlings exposed to elevated ozone: a preliminary assessment2016

    • Author(s)
      Sugai T, Kitao M, Watanabe T and Koike T.
    • Organizer
      The 15th International Conference on Ecology and Silviculture of Fir
    • Place of Presentation
      School of Agr. Hokkaido Univ, Sapporo
    • Year and Date
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [Presentation] Will the Change in the Balance of Nitrogen and Phosphorus Effect Fine Root Production of Hybrid Larch F1?2016

    • Author(s)
      Fujita S, Kita K, Koike T
    • Organizer
      International Conference on Agricultural Biodiversity and Sustainability 2016
    • Place of Presentation
      School of Agr. Hokkaido Univ, Sapporo
    • Year and Date
      2016-08-22 – 2016-08-24
  • [Presentation] Effects of different ozone concentrations on Japanese larch and its hybrid larch with an open top chamber2016

    • Author(s)
      Sugai T, Kam D, Kita K, Koike T,
    • Organizer
      International Conference on Agricultural Biodiversity and Sustainability 2016
    • Place of Presentation
      School of Agr. Hokkaido Univ, Sapporo
    • Year and Date
      2016-08-22 – 2016-08-24
    • Int'l Joint Research
  • [Book] Tree decline at the somma of Lake Mashu in northern Japan. Air pollution impacts on plant in East Asia (Izuta, T. ed.)2017

    • Author(s)
      Yamaguchi, T., Watanabe, M., Noguchi, I. and Koike, T.
    • Total Pages
      135-150. DOI: 10.1007/978-4-431-56438-6_9
    • Publisher
      Springer-Verlang,Tokyo
  • [Book] Combined effects of ozone and other environmental factors on Japanese trees. In: Air pollution impacts on plant in East Asia (Izuta, T. ed.)2017

    • Author(s)
      Watanabe, M., Hoshika, Y., Koike, T. and Izuta, T.
    • Total Pages
      101-110. DOI: 10.1007/978-4-431-56438-6_6
    • Publisher
      Springer-Verlang,Tokyo
  • [Book] Effects of ozone on Japanese trees. Air pollution impacts on plant in East Asia (Izuta, T. ed.)2017

    • Author(s)
      Watanabe, M., Hoshika, Y., Koike, T. and Izuta, T.
    • Total Pages
      73-100. DOI: 10.1007/978-4-431-56438-6_5
    • Publisher
      Springer-Verlang,Tokyo
  • [Book] 造林学 4訂版2016

    • Author(s)
      丹下健・小池孝良
    • Total Pages
      180
    • Publisher
      朝倉書店

URL: 

Published: 2018-01-16  

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