樹木の葉におけるCO2固定に対するオゾンのリスク評価モデルの構築

• 研究課題/領域番号: 15K16136
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 環境影響評価
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 渡辺 誠 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 特任准教授 (50612256)
• 研究協力者: 伊豆田 猛 東京農工大学, 大学院農学研究院, 教授 (20212946) ; 小池 孝良 北海道大学, 大学院農学研究院, 教授 (10270919)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: オゾン / 樹木 / 光合成 / リスク評価 / CO2固定

研究成果の概要

オゾンは樹木の生育に悪影響を及ぼす大気汚染物質である。本研究では森林の主要構成種である樹木の二酸化炭素固定機能に対するオゾンの影響を推定するためのモデルの作成を目的として、葉の光合成機能に対するオゾンの影響評価を行った。その結果、オゾンによる光合成速度の低下は気孔が閉じるためではなく、主に葉緑体における生化学的なプロセスの低下によるものであることが明らかになった。さらに樹冠の上部と下部に位置する葉ではオゾン感受性が異なる樹種があることが明らかになった。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of simulated nitrogen deposition on ectomycorrhizae community structure in hybrid larch and its parents grown in volcanic ash soil: The role of phosphorous (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang Xiaona、Agathokleous Evgenios、Qu Laiye、Fujita Saki、Watanabe Makoto、Tamai Yutaka、Mao Qiaozhi、Koyama Akihiro、Koike Takayoshi
  • 雑誌名: Science of the Total Environment 巻: 618 ページ: 905-915
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2017.08.283
  • NAID: 120006812529
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Growth and photosynthetic response of two larches exposed to O3 mixing ratios ranging from preindustrial to near future (2018)
  • 著者名/発表者名: Sugai T.、Kam D.-G.、Agathokleous E.、Watanabe M.、Kita K.、Koike T.
  • 雑誌名: Photosynthetica 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 901-910
  • DOI: 10.1007/s11099-017-0747-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthesis of three evergreen broad-leaved tree species, Castanopsis sieboldii, Quercus glauca,and Q. myrsinaefolia, under elevated ozone (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M.、Kinose Y.、Izuta T.
  • 雑誌名: iForest 巻: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] オゾンおよび高濃度CO2に対する樹木の生理生態学的応答 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 誠
  • 雑誌名: 大気環境学会誌 巻: 53 ページ: 62-69
  • NAID: 130006734394
• [雑誌論文] Ozone alters the feeding behavior of the leaf beetle Agelastica coerulea (Coleoptera: Chrysomelidae) into leaves of Japanese white birch (Betula platyphylla var. japonica) (2017)
  • 著者名/発表者名: Eugenios Agathokleous, Tetsuichi Sakikawa, Shahenda A. Abu ElEla, Tomoki Mochizuki, Masahiro Nakamura, Makoto Watanabe, Kimitaka Kawamura, Takayoshi Koike
  • 雑誌名: Environmental Science and Pollution Research 巻: 24(21) 号: 21 ページ: 17577-17583
  • DOI: 10.1007/s11356-017-9369-7
  • NAID: 120006484247
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Ozone-induced stomatal sluggishness changes stomatal parameters of Jarvis-type model in white birch and deciduous oak (2017)
  • 著者名/発表者名: Hoshika Y.、Watanabe M.、Carrari E.、Paoletti E.、Koike T.
  • 雑誌名: Plant Bioloby 巻: 20 号: 1 ページ: 20-28
  • DOI: 10.1111/plb.12632
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Monoterpene emissions from needles of hybrid larch F1 (Larix gmelinii var. japonica × Larix kaempferi) grown under elevated carbon dioxide and ozone. (2017)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki T, Watanabe M, Koike T, and Tani A
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 巻: 148 ページ: 197-202
  • DOI: 10.1016/j.atmosenv.2016.10.041
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nutrient supply to soil offsets the ozone-induced growth reduction in Fagus crenata seedlings (2017)
  • 著者名/発表者名: Kinose, Y., Fukamachi, Y., Okabe, S., Hiroshima, H., Watanabe, M. and Izuta, T.
  • 雑誌名: Trees (Structure and Function) 巻: 31 号: 1 ページ: 259-272
  • DOI: 10.1007/s00468-016-1481-7
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Photosynthetic responses to ozone of upper and lower canopy leaves of Fagus crenata Blume seedlings grown under different soil nutrient conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: Kinose, Y., Fukamachi, Y., Okabe, S., Hiroshima, H., Watanabe, M. and Izuta, T.
  • 雑誌名: Environmental Pollution 巻: 223 ページ: 213-222
  • DOI: 10.1016/j.envpol.2017.01.014
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of CO₂ and O₃ on the interaction between root of woody plants and ectomycorrhizae (2016)
  • 著者名/発表者名: Wang, X., Agathokleous, E., Qu, L., Watanabe, M. and Koike, T.
  • 雑誌名: 農業気象 巻: 72 号: 2 ページ: 95-105
  • DOI: 10.2480/agrmet.D-14-00045
  • NAID: 130005156598
  • ISSN: 0021-8588, 1881-0136
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Leaf phenology and insect grazing of Japanese white birch saplings grown under free-air ozone exposure (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakikawa T, Shi C, Nakamura M, Watanabe M, Oikawa M, Satoh F, Koike T
  • 雑誌名: 農業気象 巻: 72 号: 2 ページ: 80-84
  • DOI: 10.2480/agrmet.D-14-00031
  • NAID: 130005156600
  • ISSN: 0021-8588, 1881-0136
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A meta-analysis of leaf nitrogen distribution within plant canopies (2016)
  • 著者名/発表者名: Hikosaka, K., Anten, NPR., Borjigidai, A., Kamiyama, C., Sakai, H., Hasegawa, T., Oikawa, S., Iio, A., Watanabe, M., Koike, T., Nishina, K., Ito, A.
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: 118 号: 2 ページ: 239-247
  • DOI: 10.1093/aob/mcw099
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 大気環境と植物－第4講樹木に対するオゾンの影響－ (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 誠, 山口真弘, 伊豆田 猛
  • 雑誌名: 大気環境学会誌 巻: 51
  • NAID: 130005834735
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Foliar chemical composition of two oak species grown in a free-air enrichment system with elevated O₃ and CO₂ (2016)
  • 著者名/発表者名: Shi, C., Kitao, M., Agathokleous, E., Watanabe, M., Tobita, H., Yazaki, K., Kitaoka, S. and Koike, T.
  • 雑誌名: 農業気象 巻: 72 号: 1 ページ: 50-58
  • DOI: 10.2480/agrmet.D-14-00018
  • NAID: 130005132481
  • ISSN: 0021-8588, 1881-0136
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 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 implications (2016)
  • 著者名/発表者名: Agathokleous, E., Saitanis, CJ., Wang, X., Watanabe, M. and Koike, T.
  • 雑誌名: Water, Air, & Soil Pollution 巻: 227 号: 1 ページ: 1-28
  • DOI: 10.1007/s11270-015-2715-9
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ozone-induced stomatal sluggishness changes carbon and water balance of temperate deciduous forests (2015)
  • 著者名/発表者名: Hoshika, Y., Katata, G., Deushi, M., Watanabe, M., Koike, T. and Paoletti, E.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 5(9871) 号: 1 ページ: 1-8
  • DOI: 10.1038/srep09871
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ethylene-di-urea (EDU), an effective phytoproctectant against O₃ deleterious effects and a valuable research tool (2015)
  • 著者名/発表者名: Agathokleous, E., Koike, T., Watanabe, M., Hoshika, Y. and Saitanis, CJ.
  • 雑誌名: 農業気象 巻: 71 号: 3 ページ: 185-195
  • DOI: 10.2480/agrmet.D-14-00017
  • NAID: 130005098163
  • ISSN: 0021-8588, 1881-0136
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Effects of ozone-induced stomatal closure on ozone uptake and its changes due to leaf age in sun and shade leaves of Siebold's beech (2015)
  • 著者名/発表者名: Hoshika, Y., Watanabe, M., Inada, N. and Koike, T.
  • 雑誌名: 農業気象 巻: 71 号: 3 ページ: 218-226
  • DOI: 10.2480/agrmet.D-14-00013
  • NAID: 130005098164
  • ISSN: 0021-8588, 1881-0136
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Difference in photosynthetic responses to free air ozone fumigation between upper and lower canopy leaves of Japanese oak (<i>Quercus mongolica</i> var. <i>crispula</i>) saplings (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Hoshika, Y., Inada, N. and Koike, T.
  • 雑誌名: 農業気象 巻: 71 号: 3 ページ: 227-231
  • DOI: 10.2480/agrmet.D-14-00012
  • NAID: 130005098169
  • ISSN: 0021-8588, 1881-0136
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Growth of Japanese and hybrid larch seedlings grown under free-air O₃ fumigation—an initial assessment of the effects of adequate and excessive nitrogen (2015)
  • 著者名/発表者名: Kam, DG., Shi, C., Watanabe, M., Kita, K., Satoh, F. and Koike, T.
  • 雑誌名: 農業気象 巻: 71 号: 3 ページ: 239-244
  • DOI: 10.2480/agrmet.D-14-00029
  • NAID: 130005098171
  • ISSN: 0021-8588, 1881-0136
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ethylenediurea (EDU) as a protectant of plants against O3 (2015)
  • 著者名/発表者名: Agathokleous, E., Koike, T., Saitanis, CJ., Watanabe, M., Satoh, F. and Hoshika, Y.
  • 雑誌名: Eurasian Journal of Forest Research. 巻: 18 ページ: 37-50
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Forest declining of mountain birch in norther Japan: Examination of effect of the elevated ozone on birch (2018)
  • 著者名/発表者名: Koike T.、Sakuma A.、Tatsuta S.、Hoshika Y.、 Watanabe M.
  • 学会等名: 日本生態学会第65回全国大会
• [学会発表] ブナの葉内光合成過程に対するオゾンの影響 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 誠、上牧 祐、岡部成晃、森 麻里乃、伊豆田 猛
  • 学会等名: 第120回日本森林学会大会
• [学会発表] Difference in ozone susceptibility of photosynthesis between upper and lower canopy leaves of Siebold's beech (2017)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M.、Kinose Y.、Hoshika Y.、Koike T.、Izuta T.
  • 学会等名: XIX International Botanical Congress
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ozone-induced stomatal sluggishness changes carbon and water balance of temperate deciduous forests (2017)
  • 著者名/発表者名: Hoshika Y.、Katata G.、Watanabe M.、Deushi M.、Koike T.、Paoletti E.
  • 学会等名: IUFRO 125th Anniversary Congress 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Nitrogen use efficiency for growth of Fagus crenata seedlings under elevated ozone with different soil nutrient conditions (2017)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M.、Hiroshima H.、Kinose Y.、Okabe S.、Izuta T
  • 学会等名: IUFRO Tokyo 2017: Actions for sustainable forest ecosystems under air pollution and climate change
  • 国際学会
• [学会発表] Farquhar-Ball モデルによるブナ苗の葉のオゾン吸収量の推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 黄瀬佳之、深町吉伸、渡辺 誠、伊豆田 猛
  • 学会等名: 第58回大気環境学会年会
• [学会発表] 日本の森林樹種の成長および乾物分配のオゾンに対する応答 (2017)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 誠, 黄瀬佳之, 星加康智, Evgenios Agathokleous, 小池孝良, 松村秀幸, 河野吉久, 伊豆田 猛
  • 学会等名: 第128回日本森林学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島市)
• [学会発表] ブナ苗の成長における窒素利用効率に対するオゾンの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 誠, 廣島ひろか, 黄瀬佳之, 岡部成晃, 伊豆田 猛
  • 学会等名: 第127回日本森林学会大会
  • 発表場所: 日本大学（藤沢市）
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] ブナ苗の上位葉と下位葉の光合成能力に対するオゾンの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 黄瀬佳之, 岡部成晃, 廣島ひろか, 渡辺 誠, 伊豆田 猛
  • 学会等名: 第127回日本森林学会大会
  • 発表場所: 日本大学（藤沢市）
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] ブナ苗の根の成長および植栽土壌の呼吸速度に対するオゾンと土壌養分の単独及び複合影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡部成晃, 黄瀬佳之, 廣島ひろか, 伊豆田 猛, 渡辺 誠
  • 学会等名: 第127回日本森林学会大会
  • 発表場所: 日本大学（藤沢市）
  • 年月日: 2016-03-28
• [学会発表] 養分状態が異なる土壌で育成したブナ苗の上位葉と下位葉の光合成能力に対するオゾンの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 黄瀬佳之, 岡部成晃, 廣島ひろか, 渡辺 誠, 伊豆田 猛
  • 学会等名: 第57回大気環境学会年会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
• [学会発表] 養分状態が異なる土壌で育成したブナ苗の成長に対するオゾンの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 黄瀬佳之, 岡部成晃, 廣島ひろか, 渡辺 誠, 伊豆田 猛
  • 学会等名: 第57回大気環境学会年会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
• [学会発表] 異なる土壌養分条件下で育成したブナ苗の植栽土壌における呼吸速度に対するオゾンの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡部成晃, 黄瀬佳之, 廣島 ひろか, 伊豆田 猛, 渡辺 誠
  • 学会等名: 第57回大気環境学会年会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
• [学会発表] 異なる土壌養分条件におけるブナ苗の成長における窒素利用効率に対するオゾンの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 誠, 廣島ひろか, 黄瀬佳之, 岡部成晃, 伊豆田 猛
  • 学会等名: 第57回大気環境学会年会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
• [学会発表] コマツナの成長に対するサブミクロンサイズの硫酸アンモニウム粒子の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 母袋 朗, 渡辺 誠, 伊豆田 猛
  • 学会等名: 第57回大気環境学会年会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
• [学会発表] 高濃度CO2、O3、それら複合曝露がグイマツ雑種F1のモノテルペン放出に及ぼす影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 望月智貴, 渡辺 誠, 小池孝良, 谷 晃
  • 学会等名: 第57回大気環境学会年会
  • 発表場所: 北海道大学(札幌市)
• [学会発表] Global ozone impacts on forest carbon and water use (2016)
  • 著者名/発表者名: Hoshika, Y., Katata, G., Watanabe, M., Deushi, M., Koike, T. and Paoletti, E.
  • 学会等名: IUFRO Regional Congress for Asia and Oceania 2016, Forest for Sustainable Development: The Role of Research
  • 発表場所: China National Convention Centre (中国北京市)
  • 国際学会
• [学会発表] Nitrogen use efficiency for growth of Fagus crenata seedlings under elevated ozone with different soil nutrient conditions (2016)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Hiroshima, H., Kinose, Y., Okabe, S. and Izuta, T.
  • 学会等名: The 2nd Asian Air Pollution Workshop
  • 発表場所: Research Center for Eco-Environmental Sciences Chinese Academy of Sciences (中国北京市)
  • 国際学会
• [学会発表] Nutrient supply to soil offsets the ozone-induced reduction in growth of Fagus crenata seedlings (2016)
  • 著者名/発表者名: Kinose, Y., Okabe, S., Hiroshima, H., Watanabe, M. and Izuta, T.
  • 学会等名: The 2nd Asian Air Pollution Workshop
  • 発表場所: Research Center for Eco-Environmental Sciences Chinese Academy of Sciences (中国北京市)
  • 国際学会
• [学会発表] 植物葉群内における葉間窒素分配のメタ解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 彦坂幸毅, Anten, NPR., Borjigidai, A., 神山千穂, 酒井英光, 長谷川利拡, 及川真平, 飯尾淳弘, 渡辺 誠, 小池孝良, 仁科一哉, 伊藤昭彦
  • 学会等名: 東北植物学会第5回大会
  • 発表場所: 福島大学（福島市）
  • 年月日: 2015-12-19
• [学会発表] Difference in photosynthetic responses of Siebold's beech (Fagus crenata) and Japanese oak (Quercus mongolica var. crispula) saplings to free air ozone fumigation (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Hoshika, Y. and Koike, T.
  • 学会等名: The 1st Asian Air Pollution Workshop
  • 発表場所: 東京大学（文京区）
  • 年月日: 2015-10-03
  • 国際学会
• [学会発表] Toward modeling of stomatal conductance under elevated ozone in forest trees (2015)
  • 著者名/発表者名: Hoshika, Y., Watanabe, M., Katata, G., De Marco, A., Deushi, M., Carriero, G., Koike, T. and Paoletti, E.
  • 学会等名: 10th congress of Italian Society of Silviculture and Forest Ecology
  • 発表場所: Universita degli Studi di Firenze（イタリア、フィレンツェ）
  • 年月日: 2015-09-16
  • 国際学会
• [学会発表] 着葉位置の異なるミズナラ葉の光合成に対するオゾンの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 誠, 星加康智, 稲田直輝, 小池孝良
  • 学会等名: 第56回大気環境学会年会
  • 発表場所: 早稲田大学（新宿区）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] ブナの光合成パラメータに対するオゾンの影響評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 黄瀬佳之, 深町吉伸, 渡辺 誠, 伊豆田 猛
  • 学会等名: 第56回大気環境学会年会
  • 発表場所: 早稲田大学（新宿区）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] スダジイ、アラカシおよびシラカシ苗のオゾンに対する成長・光合成応答 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 誠, 黄瀬佳之, 伊豆田 猛
  • 学会等名: 第56回大気環境学会年会
  • 発表場所: 早稲田大学（新宿区）
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] To develop stomatal conductance modeling under elevated ozone in forest trees (2015)
  • 著者名/発表者名: Hoshika, Y., Watanabe, M., Carriero, G., Koike, T. and Paoletti, E.
  • 学会等名: IUFRO 2015: Grobal Challenges of Air Pollution and Climate Change to Forests
  • 発表場所: Hyatt Regency Nice Palais de la Mediterranean（フランス、ニース）
  • 年月日: 2015-06-03
  • 国際学会
• [学会発表] Plant defense and photosynthesis of Japanese white birch saplings grown under a free-air O3 fumigation system (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakikawa, T., Nakamura, M., Watanabe, M.., Kanie, S., Satoh, F. and Koike, T.
  • 学会等名: IUFRO 2015: Grobal Challenges of Air Pollution and Climate Change to Forests
  • 発表場所: Hyatt Regency Nice Palais de la Mediterranean（フランス、ニース）
  • 年月日: 2015-06-03
  • 国際学会
• [学会発表] Difference in photosynthetic responses to ozone between canopy positions in Japanese oak (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Hoshika, Y., Inada, N. and Koike, T.
  • 学会等名: IUFRO 2015: Grobal Challenges of Air Pollution and Climate Change to Forests
  • 発表場所: Hyatt Regency Nice Palais de la Mediterranean（フランス、ニース）
  • 年月日: 2015-06-03
  • 国際学会
• [学会発表] Relationship between cumulative stomatal ozone uptake and photosynthetic parameters of Fagus crenata (2015)
  • 著者名/発表者名: Kinose, Y., Fukamachi, Y., Watanabe, M. and Izuta, T.
  • 学会等名: IUFRO 2015: Grobal Challenges of Air Pollution and Climate Change to Forests
  • 発表場所: Hyatt Regency Nice Palais de la Mediterranean（フランス、ニース）
  • 年月日: 2015-06-03
  • 国際学会
• [学会発表] Growth of Japanese larch and its hybrid saplings grown under different O3 levels (2015)
  • 著者名/発表者名: Kam, DG., Watanabe, M., Yamaguchi, M., Watanabe, T., Satoh, F. and Koike, T.
  • 学会等名: IUFRO 2015: Grobal Challenges of Air Pollution and Climate Change to Forests
  • 発表場所: Hyatt Regency Nice Palais de la Mediterranean（フランス、ニース）
  • 年月日: 2015-06-03
  • 国際学会
• [学会発表] Response of Japanese forest tree species to elevated ozone (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Hoshika, Y. and Koike, T.
  • 学会等名: The second international forum on sustainable development of subtropical forest: forest ecology and environment protection
  • 発表場所: Zhejiang A&F University （中国臨安市）
  • 年月日: 2015-04-09
  • 国際学会 / 招待講演