酸性霧の樹冠への沈着から森林衰退までのプロセスの解明と森林再生プログラムの検討

• 研究課題/領域番号: 15201008
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境影響評価・環境政策
• 研究機関: 神奈川大学
• 研究代表者: 井川 学 神奈川大学, 工学部, 教授 (70120962)
• 研究分担者: 桜井 直樹 広島大学, 総合科学部, 教授 (90136010)
• 研究期間 (年度): 2003 – 2006
• 研究課題ステータス: 完了 (2006年度)
• 配分額: 33,930千円 (直接経費: 26,100千円、間接経費: 7,830千円); 2006年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2005年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2004年度: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2003年度: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
• キーワード: 霧 / 雨 / 硝酸 / 林内雨 / モミ / 森林衰退 / カルシウム / ホウ素 / 酸性ガス / 気孔

研究概要

私達は、丹沢大山においてガス、エアロゾル、雨、霧、林内雨、樹幹流等の採取・分析を行った。関東平野に面するモミの樹冠には多量の汚染物質が沈着しているが、これはエーロゾルやガスの乾性沈着と霧の沈着の影響による。それぞれの寄与を見積もると、大山中腹ではガスの乾性沈着の影響が最も大きく、次いで霧水、粗大粒子、降雨の順であった。
霧の発生頻度は標高の上昇と共に高くなるが、大気汚染物質の沈着量も同様であり、標高が高い地域の樹冠ほど霧を介した大気汚染物質の影響が大きい。丹沢山塊における微量ガス成分の濃度分布調査を行った結果、硝酸ガス等の濃度は大山より低いが大差無く、斜面方角依存性は小さいことが分かった。丹沢山塊では大気汚染物質の影響が大山とおよそ同レベルであり、その影響は標高の高い南東斜面の樹冠で顕著であり、ブナ衰退の斜面方角依存性には霧の影響が示唆された。
大気汚染物質の植物影響を調べるため、ブナ苗木へのpH3の酸性霧曝露実験を行ったところ、葉の成長が悪くなり、落葉時期が早まった。酸性霧による同様な影響はモミについても見られるが、モミについての衰退メカニズムとしてまずワックス層が破壊され、続いて細胞壁を構成する糖鎖の架橋の機能を持つ2価のカルシウムイオンが水素イオンとイオン交換してはずれ、架橋が解けてカルシウムイオン、ホウ酸イオン、糖鎖が溶脱する。ブナについては蛍光顕微鏡を使って膜に結合したカルシウム濃度を調べたところ、酸の曝露により明らかに濃度減少することが示され、これによる耐性の減少が示唆された。
以上のことから、大気汚染物質によりブナやモミの成長は抑制され、さらには枯れる可能性が高いこと、大気汚染物質の影響は大気汚染物質濃度だけでなく、霧の発生頻度、風向等に左右されるので植生の地形的環境に大きく依存することが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Scavenging effect of precipitation on volatile organic compounds in ambient atmosphere (2006)
  • 著者名/発表者名: E.Sato, K.Matsumoto, H.Okochi, M.Igawa
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc., Jpn. 79 ページ: 1231-1233
  • NAID: 10018210925
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Scavenging effect of precipitation on volatile organic compounds in ambient atmosphere (2006)
  • 著者名/発表者名: Emi Sato, Kiyoshi Matsumoto, Hiroshi Okochi, Manabu Igawa
  • 雑誌名: Bull. Chem. Soc., Jpn. 79 ページ: 1231-1233
  • NAID: 10018210925
• [雑誌論文] Enhanced dissolution of volatile organic compounds into urban dew water collected in Yokohama, Japan (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Okochi, M.Kataniwa, D.Sugimoto, M.Igawa
  • 雑誌名: Atmos. Environ. 39 ページ: 6027-6036
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Dominant factors controlling concentrations of aldehydes in rain, fog, dew water, and in the gas phase (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Matsumoto, S.Kawai, M.Igawa
  • 雑誌名: Atmos. Environ. 39 ページ: 7321-7329
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Enhanced dissolution of volatile organic compounds into urban dew water collected in Yokohama, Japan (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Okochi, M.Kataniwa, D.Sugimoto, M.Igawa
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 39 ページ: 6027-6036
• [雑誌論文] Dominant factors controlling concentrations of aldehydes in rain, fog, dew water, and in the gas phase (2005)
  • 著者名/発表者名: K.Matsumoto, S.Kawai, M.Igawa
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 39 ページ: 7321-7329
• [雑誌論文] The enhanced dissolution of some chlorinated hydrocarbons and monocyclic aromatic hydrocarbons in rainwater collected in Yokohama, Japan (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Okochi, D.Sugimoto, M.Igawa
  • 雑誌名: Atmos. Environ. 38巻 ページ: 4403-4414
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Characteristics of water-soluble components of atmospheric aerosols in Yokohama and Mt. Oyama, Japan from 1990 to 2001 (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Takeuchi, H.Okochi, M.Igawa
  • 雑誌名: Atmos. Environ. 38巻 ページ: 4701-4708
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Characteristics of water-soluble components of atmospheric aerosols in Yokohama and Mt. Oyama, Japan from 1990 to 2001 (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Takeuchi, H.Okochi, M.Igawa
  • 雑誌名: Atmos. Environ. 38 ページ: 4701-4708
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The enhanced dissolution of some chlorinated hydrocarbons and monocyclic aromatic hydrocarbons in rainwater collected in Yokohama, Japan (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Okochi, D.Sugimoto, M.Igawa
  • 雑誌名: Atmos.Environ. 38 ページ: 4403-4414
• [雑誌論文] Characteristics of water-soluble components of atmospheric aerosols in Yokohama and Mt.Oyama, Japan from 1990 to 2001 (2004)
  • 著者名/発表者名: M.Takeuchi, H.Okochi, M.Igawa
  • 雑誌名: Atmos.Environ. 38 ページ: 4701-4708
• [雑誌論文] Molecular cloning of two exo-b-glucanases and their in vivo substrates in the cell walls of lily pollen tubes. (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Takeda, T.Kotake, N.Nakagawa, N.Sakurai, D.J.Nevins
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 45 ページ: 436-444
• [雑誌論文] Effects of Water Loss of `Fuyu` Persimmon Fruit on Molecular Weights of Mesocarp Cell Wall Polysaccharides and Fruit Softening. (2004)
  • 著者名/発表者名: Y.Tsuchida, N.Sakurai, K.Morinaga, Y.Koshita, T.Asakura
  • 雑誌名: J.Japanese Soc.Hort.Sci. 73 ページ: 460-468
  • NAID: 110001803557
• [雑誌論文] 総説 アポプラストと植物栄養-無機元素を中心として- 1.細胞壁の構造 (2004)
  • 著者名/発表者名: 桜井直樹
  • 雑誌名: 土壌肥料学会誌 75 ページ: 117-124
• [雑誌論文] Deposition of coarse soil particles and ambient gaseous components dominating dew water chemistry (2003)
  • 著者名/発表者名: M.Takeuchi, H.Okochi, M.Igawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 108巻 ページ: 4319-4023
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Deposition of coarse soil particles and ambient gaseous components dominating dew water chemistry (2003)
  • 著者名/発表者名: M.Takeuchi, H.Okochi, M.Igawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 108 ページ: 4319-4023
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The enhanced dissolution of some chlorinated hydrocarbons and monocyclic aromatic hydrocarbons in rainwater collected in Yokohama, Japan (2003)
  • 著者名/発表者名: H.Okochi, D.Sugimoto, M.Igawa
  • 雑誌名: Atmos. Environ. 38 ページ: 4403-4414
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Takeuchi, H.Okochi, M.Igawa: "The deposition of coarse soil particles and the ambient gaseous components dominates dewwater chemistry."J.Geophys.Res.. 108巻. 4319-4323 (2003)
• [文献書誌] H.Takeda, T.Kotake, N.Nakagawa, N.Sakurai D.J.Nevins: "Expression and function of cell wall-bound cationic peroxidase in asparagus somatic embryogenesis."Plant Physiol.. 131巻. 1765-1774 (2003)
• [文献書誌] Y.Tsuchida, N.Sakurai, K.Morinaga, Y.Koshita, T.Asakura: "Effects of water loss and for 'Fuyu' persimmon fruit on mesocarp cell wall composition fruit softening."J.Japanese Soc.Hort.Sci.. 72巻. 517-524 (2003)
• [文献書誌] H.Takeda, T.Kotake, N.Nakagawa, N.Sakurai, D.J.Nevins: "Molecular cloning of two exo-b-glucanases and their in vivo sub strates in the cell walls of lily pollen tubes."Plant Cell Physiol.. (in press).