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森林炭素動態変動予測の高度化を目指した土壌圏プロセスの野外温暖化実験と統合的解析

研究課題

研究課題/領域番号 14F03907
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分外国
研究分野 環境動態解析
研究機関岐阜大学

研究代表者

村岡 裕由  岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 教授 (20397318)

研究分担者 NOH NAM JIN  岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 外国人特別研究員
NOH Nam Jin  岐阜大学, 流域圏科学研究センター, 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2015年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2014年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード森林生態系 / 土壌呼吸 / 温暖化 / 根呼吸 / 微生物呼吸 / 野外温暖化実験 / 炭素循環 / 気候変動 / 落葉広葉樹林 / 温度応答性 / 温度馴化
研究実績の概要

本研究では森林生態系の土壌と林冠樹木の温暖化応答を野外で実験的に明らかにすることを目的とした。実験は,今後温暖化の影響が出やすいと予想される緯度や標高の異なる2地点の冷温帯地域の落葉広葉樹林(岐阜大学・高山試験地,北海道大学・苫小牧研究林)で行った。
高山試験地および苫小牧研究林ともに,土壌の昇温処理により土壌呼吸速度は高くなった。土壌呼吸速度の増加は植物根呼吸と土壌微生物呼吸の両方の活性が上がったためであった。苫小牧では無雪期間の土壌呼吸速度の上昇幅は32~45%であり,微生物と根呼吸速度のそれぞれの上昇幅は約40%と約16%だった。高山では土壌呼吸速度は10-22%上昇し,微生物呼吸は約47%,根呼吸は約10%だった。土壌呼吸には温度上昇の影響が見られたが土壌炭素蓄積量には顕著な影響が見られず,植物根の成長は温度上昇により増加した。
高山と苫小牧ともに,土壌呼吸速度は明瞭な季節変化を示した。土壌呼吸速度は地温が高く,また森林地上部の光合成活性の高い季節である夏に高い傾向が認められた。季節を通じた地温の変化と土壌呼吸速度の変化の関係性に加えて,根呼吸と微生物呼吸の日変化がそれぞれ地温の変化から数時間遅れて生じることが高山で明らかになった。日・季節・年という異なる時間スケールでの土壌呼吸速度の変動をモデル化することにより,土壌呼吸速度の推定精度を向上させることができた。
土壌呼吸速度の温度反応曲線は土壌温暖化区と対照区で異なることが明らかになった。土壌の昇温は土壌中の植物根と微生物の呼吸活性を上げることにより春と秋のCO2放出量を増加させた。温度反応曲線の傾きは温暖化区の方が対照区に比して低下したことが発見された。この現象をシミュレーションモデルで予備的な解析を行った結果,土壌呼吸速度の温度馴化反応を考慮しないと将来環境での土壌呼吸速度が過大評価されることが示された。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Responses of soil, heterotrophic, and autotrophic respiration to experimental open field soil warming in a cool-temperature deciduous forest.2015

    • 著者名/発表者名
      Noh N, Kuribayashi M, Saitoh TM, Nakaji T, Nakamura M, Hiura T, Muraoka H
    • 雑誌名

      Ecosystems

      巻: 19 号: 3 ページ: 504-520

    • DOI

      10.1007/s10021-015-9948-8

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Seasonal and inter-annual changes in photosynthetic and soil respiratory processes in a cool-temperate deciduous forest on a mountainous landscape in Japan2015

    • 著者名/発表者名
      Muraoka H., Noh N.J., Saitoh T.M., Nagao A., Noda H.M., Kuribayashi M. and Nagai S.
    • 学会等名
      AGU Fall meeting
    • 発表場所
      San Francisco, USA
    • 年月日
      2015-12-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Seasonal and annual variability of soil warming effects on belowground carbon cycles in a cool-temperate deciduous forest.2015

    • 著者名/発表者名
      Noh N.J., Kuribayashi M., Saitoh T.M., Muraoka H.
    • 学会等名
      100th Annual Meeting of Ecological Society of America
    • 発表場所
      Baltimore, USA
    • 年月日
      2015-08-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multidisciplinary and cross-scale observations of forest canopy photosynthesis2014

    • 著者名/発表者名
      Muraoka H
    • 学会等名
      Seminar for Climatic Environment and Ecological Engineering
    • 発表場所
      高麗大学(韓国)
    • 年月日
      2014-11-12
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Climate change and forest ecosystem - open-field warming experiment (気候変化と森林生態系-野外温暖化実験)2014

    • 著者名/発表者名
      Noh NJ
    • 学会等名
      Lecture for JSPS Science Dialogue Program
    • 発表場所
      愛知県立刈谷高等学校
    • 年月日
      2014-11-11
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Open-field warming experiments in a mature deciduous broadleaf forest at Takayama, Japan2014

    • 著者名/発表者名
      Muraoka H
    • 学会等名
      Lecture series in Ecology and Environmental Research
    • 発表場所
      バイロイト大学(ドイツ)
    • 年月日
      2014-10-09 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effects of experiment soil warming on root carbon dynamics in two cool-temperate deciduous forests, Japan2014

    • 著者名/発表者名
      Noh NJ, Kuribayashi M, Saitoh TM, Makita N, Nakaji T, Hiura T, Muraoka H
    • 学会等名
      6th International Symposium on Physoilogical Processes in Roots of Woody Plants
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 地球温暖化時代の森林生態系研究:高山サイトでの分野融合研究の展開2014

    • 著者名/発表者名
      村岡裕由
    • 学会等名
      第18回日本水環境学会ノンポイント汚染研究委員会「ワークショップ in 高山」
    • 発表場所
      飛騨地域地場産業振興センター(高山市)
    • 年月日
      2014-08-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Open-field warming experiments on soil carbon fluxes and pools in cool-temperate deciduous forests, Japan2014

    • 著者名/発表者名
      Noh NJ, Kuribayashi M, Saitoh TM, Nakamura M, Nakaji T, Hiura T, Muraoka H
    • 学会等名
      BIOGEOMON 2014
    • 発表場所
      バイロイト大学(ドイツ)
    • 年月日
      2014-07-13 – 2014-07-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 温暖化実験による冷温帯落葉広葉樹林の光合成特性と土壌呼吸の環境応答の解明2014

    • 著者名/発表者名
      村岡裕由・魯南賑・長尾彩加・斎藤琢・栗林正俊・野田響・伊藤昭彦・永井信・中路達郎・日浦勉
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2014
    • 発表場所
      パシフィコ横浜
    • 年月日
      2014-04-28 – 2014-05-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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