熱帯雨林生態系における水循環機構と植生のレジリエンスの相互作用の解明

• Project/Area Number: 18H02239
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40010:Forest science-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小杉 緑子 京都大学, 農学研究科, 教授 (90293919)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 中路 達郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (40391130) ; 伊藤 雅之 兵庫県立大学, 環境人間学部, 准教授 (70456820) ; 野口 正二 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (90343780) ; 高梨 聡 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (90423011)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2018: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 東南アジア / 水循環機構 / 生態系フラックス / 植物水分生理 / 低地フタバガキ林

Outline of Annual Research Achievements

本研究は、熱帯雨林の水循環機構と植生のレジリエンスとの相互作用を解明することを目的とする。東南アジア熱帯雨林（Pasoh森林保護区・半島マレーシア低地フタバガキ林）において、いつ・どこに・どれだけ「利用できる水」が存在するか（＝水循環機構）、水ストレスに対する樹木の生存戦略（＝植物水分生理）、ガス交換機能の安定性の中に隠された樹木の反応が示す安定性を支えるメカニズムと限界（＝生態系フ
ラックス）、の３つの視点から現地観測を行い、これらの結果をアマゾン熱帯雨林などの他所のデータとも併せて統合的に解析することで、降水量変動に対して熱帯雨林がどのように反応しその機能を保ちうるか（＝熱帯雨林のレジリエンス）を評価するものである。

本年度は、課題Aについて、保護区内の河川等に設置した水位計・EC計によって降雨流出応答を連続観測を継続している。課題Bについて、昨年度に引き続き、タワーサイト周辺の突出木から林床木まで様々なサイズの樹木において、各部の樹液流速および直径変化を連続測定する。水ポテンシャル、個葉の蒸散・光合成速度、気孔開閉様式、葉および葉柄での貯水量の日変化パターンを乾湿条件の異なるシーズン毎に測定した。課題Cについて、タワー上生態系フラックス（運動量・顕熱・潜熱・蒸発散・CO2フラックス）、分光反射および樹冠画像、降水量、放射各項、各高度での風速・気温・湿度・光量、CO2濃度、土壌各深度における体積含水率・地温・圧力水頭等について、観測を継続し、高品質な長期連続データの取得を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

課題A,B,Cともに計画通りの観測を進めており、また同時に解析戦略についても相談を進めていることから、順調に推移している。

Strategy for Future Research Activity

今後は、課題Aについて、保護区内の河川等に設置した水位計・EC計によって降雨流出応答を連続観測するとともに、水文過程におけるすべての採取可能な水を定期的かつ降雨時に採取し、酸素・水素安定同位体比および各種水質分析を行う。深度別・pF別の土壌水を、異なる圧力限界値を持つ複数の手法で抽出し同位体分析を行う予定である。
課題Bについて、昨年度に引き続き、タワーサイト周辺の突出木から林床木まで様々なサイズの樹木において、各部の樹液流速および直径変化を連続測定する。水ポテンシャル、個葉の蒸散・光合成速度、気孔開閉様式、葉および葉柄での貯水量の日変化パターンを乾湿条件の異なるシーズン毎に測定する。またサイズ・種の異なる植物体（幹・枝・葉柄・葉）内水を定期的に採取し、酸素・水素安定同位体比を調べる。植物体各部の保水・通水特性を測定する。これらのデータから樹体各部におけるフラックスおよび貯留量の時間変化を定量する予定である。
課題Cについて、引き続きタワー上生態系フラックス（運動量・顕熱・潜熱・蒸発散・CO2フラックス）、分光反射および樹冠画像、降水量、放射各項、各高度での風速・気温・湿度・光量、CO2濃度、土壌各深度における体積含水率・地温・圧力水頭等について、観測を継続し、高品質な長期連続データの取得を行う。生態系フラックスから蒸発散、群落コンダクタンス、NEE、GPP、RE、群落最大光合成能、等の時間変化を算定する。分光反射観測から各種VIやクロロフィル蛍光を算定し、樹冠画像と併せてフェノロジーデータを構築する予定である。

Research Products

• [Journal Article] Estimation of six leaf traits of East Asian forest tree species by leaf spectroscopy and partial least square regression (2019)
  • Author(s): Nakaji Tatsuro、Oguma Hiroyuki、Nakamura Masahiro、Kachina Panida、Asanok Lamthai、Marod Dokrak、Aiba Masahiro、Kurokawa Hiroko、Kosugi Yoshiko、Kassim Abdul Rahman、Hiura Tsutom
  • Journal Title: Remote Sensing of Environment Volume: 233 Pages: 111381-111381
  • DOI: 10.1016/j.rse.2019.111381
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Surface conductance for evapotranspiration of tropical forests: Calculations, variations, and controls (2019)
  • Author(s): Zheng-Hong Tan, Jun-Fu Zhao, Guan-Ze Wang, Meng-Ping Chen, Lian-Yan Yang, Chun-Sheng He, Natalia Restrepo-Coupe, Shu-Shi Peng, Xue-Yan Liu, Humberto R. da Rocha, Yoshiko Kosugi, Takashi Hirano, Scott R. Saleska, Michael L. Goulden, Jiye Zeng, Fang-Jun Ding, Fu Gao, Liang Song
  • Journal Title: Agricultural and Forest Meteorology Volume: 275 Pages: 317-328
  • DOI: 10.1016/j.agrformet.2019.06.006
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Spatial distribution of soil moisture and its influence on stand stracture in a lowland dipterocarp forest in peninsular Malaysia (2019)
  • Author(s): Marryanna, L., Noguchi, S., Kosugi, Y., Niiyama, K., Itoh, M., Sato, T., Takanashi S., Siti-Aisha, S., Abd Rahman, K.
  • Journal Title: Journal of Tropical Forest Science Volume: 31 Pages: 135-150
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Memory effects of climate and vegetation affecting net ecosystem CO2 fluxes in global forests (2019)
  • Author(s): Besnard S., Carvalhais, N., Altaf Arain, M., Black, A., Brede, B., Buchmann, N., Chen, J., Clevers, J. G. P. W., Dutrieux, L. P., Gans, F., Herold, M., Jung, M., Kosugi, Y., Knohl, A., Law, B. E., Paul-Limoges, E., Lohila, A., Merbold, L., Roupsard, O., Valentini, R., Wolf, S., Zhang, X., Reichstein, M.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 14
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0211510
  • NAID: 120006630977
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Drought and cool temperature cue general flowering synergistically in the aseasonal tropical forests of Southeast Asia (2019)
  • Author(s): Satake, A., Yu-Yun Chen, Fletcher, C., Kosugi, Y.
  • Journal Title: Ecological Research Volume: 34 Pages: 40-49
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 半島マレーシア熱帯雨林Pasoh森林保護区における降水・流出水起源の推定 (2020)
  • Author(s): 緒方澄人・小杉緑子・伊藤雅之・渡辺伸一・勝山正則・野口正二・高梨聡・Marruanna Lion
  • Organizer: 第131回日本森林学会大会
• [Presentation] 熱帯低地林におけるフタバガキ科高木種の水利用特性 (2020)
  • Author(s): 東若菜、野口結子、鶴田健二、鎌倉真依、小杉緑子、Marryanna Lion
  • Organizer: 第131回日本森林学会大会
• [Presentation] 東南アジア熱帯雨林における蒸発散に寄与する土層深についての水文学的解析 (2019)
  • Author(s): 小杉緑子、野口正二、高梨聡、伊藤雅之、Marryana Lion
  • Organizer: 日本森林学会
• [Presentation] 熱帯雨林における蒸発散の恒常性について (2018)
  • Author(s): 小杉緑子、高梨聡、野口正二、伊藤雅之、中路達郎、鎌倉真依、東若菜、Siti Aisha Shumsuddin、Marryana Lion
  • Organizer: 水文・水資源学会
• [Presentation] Are the evapotranspiration and canopy photosynthesis of Asian tropical rainforests affected by climate change? (2018)
  • Author(s): Yoshiko Kosugi, Satoru Takanashi, Shoji Novughi, Tatsuro Nakaji, Mai Kamakura, Wakana Azuma, Siti Aisha Shumsuddin and Marryanna Lion
  • Organizer: The 3rd Asia Research Node Symposium on Humanosphere Science
  • Int'l Joint Research / Invited