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大気化学と先進的遺伝子解析の融合による森林生態系の温室効果気体動態評価の高精化

研究課題

研究課題/領域番号 18H03365
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分63010:環境動態解析関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

村山 昌平  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 総括研究主幹 (30222433)

研究分担者 石戸谷 重之  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究グループ長 (70374907)
堀 知行  国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (20509533)
吉竹 晋平  早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 専任講師 (50643649)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2019年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2018年度: 8,710千円 (直接経費: 6,700千円、間接経費: 2,010千円)
キーワード温室効果気体動態評価 / 森林生態系 / 土壌微生物代謝 / 先進的遺伝子解析 / 異分野融合 / 超高感度安定同位体プロー ブ法
研究成果の概要

岐阜県高山市冷温帯落葉広葉樹林において、大気および土壌空気中温室効果気体および酸素濃度、土壌中無機態窒素濃度等の季節変動や空間変動の観測を行った。当森林土壌は、CH4の吸収源であり夏季の乾燥時に尾根部で強まること、土壌呼吸に伴うO2とCO2の交換比は平均で1.14±0.01の値を示し夏季に高くなること、谷部では土壌pHや硝酸態窒素濃度が高いこと等が明らかになった。これらの変動に対する土壌微生物代謝の寄与を調べるために、土壌試料を採取して遺伝子解析を行った結果、尾根部の土壌浅層においてメタン酸化菌の活性が高く、谷部で硝化菌の活性が高いこと等が明らかになり、上記濃度変動と整合的な結果が得られた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、森林生態系における温室効果気体(GHG)の時空間変動の要因を明らかにするために、気象や土壌環境要素等との相関解析だけでなく、先進的遺伝子解析を導入することにより、対象とする生態系におけるGHG生成・吸収に寄与する土壌微生物種を特定することができた。今後、これらの微生物種の代謝の環境依存性を明らかにすることにより、従来ブラックボックスとして扱われていた土壌圏におけるGHG生成・吸収機構についての定量的な理解が深まり、気候変動に伴う陸域生態系におけるGHG収支予測の高精度化や効果的な気候変動対策の策定への貢献が期待される。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 6件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 7件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Microbial seasonality promotes soil respiratory carbon emission in natural ecosystems: A modeling study2021

    • 著者名/発表者名
      He Liyuan、Lai Chun‐Ta、Mayes Melanie A.、Murayama Shohei、Xu Xiaofeng
    • 雑誌名

      Global Change Biology

      巻: in press 号: 13 ページ: 3035-3051

    • DOI

      10.1111/gcb.15627

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of the Application of Biochar to Plant Growth and Net Primary Production in an Oak Forest2021

    • 著者名/発表者名
      Ohtsuka Toshiyuki、Tomotsune Mitsutoshi、Ando Masaki、Tsukimori Yuki、Koizumi Hiroshi、Yoshitake Shinpei
    • 雑誌名

      Forests

      巻: 12 号: 2 ページ: 152-152

    • DOI

      10.3390/f12020152

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Photosynthetic response of young oaks to biochar amendment in field conditions over 3 years2021

    • 著者名/発表者名
      Tanazawa Yumina、Tomotsune Mitsutoshi、Suzuki Takeshi、Koizumi Hiroshi、Yoshitake Shinpei
    • 雑誌名

      Journal of Forest Research

      巻: 26 号: 2 ページ: 116-126

    • DOI

      10.1080/13416979.2020.1866231

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Organic and inorganic nitrogen deposition in an urban evergreen broad-leaved forest in central Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Cao Ruoming、Chen Siyu、Yoshitake Shinpei、Ohtsuka Toshiyuki
    • 雑誌名

      Atmospheric Pollution Research

      巻: 12 号: 2 ページ: 488-496

    • DOI

      10.1016/j.apr.2020.12.009

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparison of inter-annual variation in net primary production among three forest types in the same region over 7 years2020

    • 著者名/発表者名
      Kato Yuki、Tomotsune Mitsutoshi、Shiote Fumiya、Koyama Yuta、Koizumi Hiroshi、Yoshitake Shinpei
    • 雑誌名

      Journal of Forest Research

      巻: 26 号: 2 ページ: 110-115

    • DOI

      10.1080/13416979.2020.1857006

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 安定同位体を用いた森林生態系における炭素循環の解明2019

    • 著者名/発表者名
      村山昌平
    • 雑誌名

      低温科学

      巻: 77 ページ: 27-39

    • DOI

      10.14943/lowtemsci.77.27

    • NAID

      120006628720

    • ISSN
      1880-7593
    • 年月日
      2019-03-20
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Cultural ecosystem services provided by flowering of cherry trees under climate change: a case study of the relationship between the periods of flowering and festivals.2019

    • 著者名/発表者名
      Nagai S., Saitoh T.M., Yoshitake S.
    • 雑誌名

      International Journal of Biometeorology

      巻: 63 号: 8 ページ: 1051-1058

    • DOI

      10.1007/s00484-019-01719-9

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nitrogen deposition and responses of forest structure to nitrogen deposition in a cool-temperate deciduous forest.2019

    • 著者名/発表者名
      Cao R., Chen, S., Yoshitake S., Ohtsuka T.
    • 雑誌名

      Forests

      巻: 10 号: 8 ページ: 631-631

    • DOI

      10.3390/f10080631

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stemflow hydrology and DOM flux in relation to tree size and rainfall event characteristics.2019

    • 著者名/発表者名
      Chen S., Cao R., Yoshitake S., Ohtsuka T.
    • 雑誌名

      Agricultural and Forest Meteorology.

      巻: 279 ページ: 107753-107753

    • DOI

      10.1016/j.agrformet.2019.107753

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 大気主成分組成の高精度観測に基づくCO2循環と気候変動の評価――地球温暖化の実態解明を目指して2018

    • 著者名/発表者名
      石戸谷重之
    • 雑誌名

      月刊 環境管理

      巻: 54 ページ: 14-20

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Validation of FLiES-SIF; 3D radiative transfer model to estimate the observed Sun-induced chlorophyll fluorescence from top of canopy, at Takayama2021

    • 著者名/発表者名
      酒井佑槙、小林秀樹、加藤知道、両角友喜、中島直久、辻本克斗、奈佐原顕郎、秋津朋子、村山 昌平、野田響、村岡裕由、大塚俊之、吉竹晋平、彦坂幸毅
    • 学会等名
      第68回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] バイオチャー散布が樹木細根動態に与える影響2021

    • 著者名/発表者名
      竹内宏太、塩手文也、今吉健斗、吉竹晋平
    • 学会等名
      第68回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 樹幹流とリター浸出液が土壌の炭素循環に与える影響-3つの森林タイプでの比較-2021

    • 著者名/発表者名
      西貝竜太、塩手文也、今吉健斗、吉竹晋平
    • 学会等名
      第68回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 飛騨高山冷温帯落葉広葉樹林観測サイトにおける大気中メタン濃度の連続観測2021

    • 著者名/発表者名
      村山昌平、石戸谷重之、堀知行、吉竹晋平、前田高尚
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2021年大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 南鳥島及び飛騨高山落葉広葉樹林観測サイトにおいて観測された大気中二酸化炭素安定同位体比の変動の比較2021

    • 著者名/発表者名
      村山昌平、坪井一寛、石島健太郎、石戸谷重之、松枝秀和、森本真司、佐藤幸隆、幸田笹佳、雪田一弥、佐藤祥平、池田諒、洞口拓也
    • 学会等名
      日本気象学会2021年度春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 飛騨高山冷温帯落葉広葉樹林で観測された炭素収支の年々変動および長期トレンド2020

    • 著者名/発表者名
      村山昌平、近藤裕昭、石戸谷重之、前田高尚、山本晋、三枝信子、村岡裕由
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 飛騨高山冷温帯落葉広葉樹林サイトにおける大気中メタン濃度の連続観測2020

    • 著者名/発表者名
      村山昌平、石戸谷重之、堀知行、吉竹晋平、前田高尚
    • 学会等名
      第25回大気化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 大気中アルゴン・窒素比を用いた大気ポテンシャル酸素の変動要因の評-季節変動と緯度分布-2020

    • 著者名/発表者名
      石戸谷重之、遠嶋康徳、石島健太郎、菅原敏、丹羽洋介、後藤大輔、村山昌平、坪井一寛、青木伸行、中村貴
    • 学会等名
      第25回大気化学討論会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 冷温帯落葉広葉樹林における夏季と冬季の土壌呼吸の日変化の違い2020

    • 著者名/発表者名
      塩手文也、友常満利、加藤夕貴、今吉健斗、小泉博、吉竹晋平
    • 学会等名
      第67回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 同一地域の異なる森林タイプにおける7年間にわたる炭素収支の比較2020

    • 著者名/発表者名
      加藤夕貴、友常満利、塩手文也、小山悠太、小泉博、吉竹晋平
    • 学会等名
      第67回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Nitrogen deposition to an urban forest site near a city park in central Japan.2020

    • 著者名/発表者名
      Cao R., Chen S., Yoshitake S., Ohtsuka T.
    • 学会等名
      第67回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Three-year’s responses of soil nutrients and microbial community to the biochar amendment in a warm-temperate deciduous forest in Japan.2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshitake S., Tomotsune M., Koizumi H., Ohtsuka T.
    • 学会等名
      American Geophysical Union 2019 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Inter-annual variations in biometric-based net primary production and heterotrophic respiration among three different forest types over 7 years in a cool-temperate zone, Japan.2019

    • 著者名/発表者名
      Kato Y., Tomotsune M., Shiote F., Koyama Y., Koizumi H., Yoshitake S.
    • 学会等名
      American Geophysical Union 2019 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Validation of simulated SIF and GPP by the 3D radiative transfer model FLiES-SIF: A case study in a cool temperate deciduous forest.2019

    • 著者名/発表者名
      Sakai Y., Kobayashi H., Kato T., Tsujimoto K., Nasahara K.N., Akitsu T., Murayama S., Noda H., Muraoka H., Ohtsuka T., Yoshitake S., Kikosaka K.
    • 学会等名
      American Geophysical Union 2019 Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大気中アルゴン濃度の高精度観測に基づく海洋貯熱量および大気拡散分離の評価2019

    • 著者名/発表者名
      石戸谷重之、菅原敏、遠嶋康徳、後藤大輔、村山昌平、坪井一寛、丹羽洋介、青木伸行
    • 学会等名
      第24回大気化学討論会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Long-term variations in the carbon budget and the atmospheric CO2 concentration detected from 26-year observation in a cool-temperate deciduous forest at Takayama2019

    • 著者名/発表者名
      Murayama, S., Kondo, H., Ishidoya, S., Maeda, T., Yamamoto, S., Saigusa, N., Muraoka, H.
    • 学会等名
      AsiaFlux 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Reanalysis of 20 years data at TKY2019

    • 著者名/発表者名
      Kondo, H., Murayama, S., Ishidoya, S., Maeda, T., Saigusa, N., Yamamoto, S.
    • 学会等名
      AsiaFlux 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Long-term measurement of CO2 flux and micro meteorology at the central mountainous area in Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Kondo, H., Murayama, S., Ishidoya, S., Maeda, T., Saigusa, N., Yamamoto, S.
    • 学会等名
      15th International Conference on Atmospheric Sciences and Applications to Air Quality
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 飛騨高山森林観測サイトにおける大気中温室効果気体濃度およびCO2安定同位体比の長期観測2019

    • 著者名/発表者名
      村山昌平、石戸谷重之、近藤裕昭、山本晋、宇佐美哲之、中澤高清、青木周司、森本真司、坪井一寛、松枝秀和、石島健太郎、 村岡裕由
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 産総研高山サイト(TKY)における長期の微気象観測(1) 気温・放射・LAIの年平均値の年々変動2019

    • 著者名/発表者名
      近藤裕昭、村山昌平、前田高尚、石戸谷重之、三枝信子、山本晋
    • 学会等名
      日本気象学会2019年春季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Long-term variations of the carbon budget and the meteorology parameters detected from 25-year observation in a cool-temperate deciduous forest at Takayama2019

    • 著者名/発表者名
      S. Murayama, S. Ishidoya, T. Maeda, H. Kondo, S. Yamamoto, N. Saigusa, H. Muraoka
    • 学会等名
      The 3rd Seminar of International Symposium of River Basin Studies
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 冷温帯落葉広葉樹林において樹幹流が土壌圏の炭素動態と微生物群集に及ぼす影響2019

    • 著者名/発表者名
      吉竹晋平、陳思宇、大塚俊之
    • 学会等名
      第66回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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