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森林土壌微生物群集の機能と環境応答の広域スケール評価と空間スケール依存性の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21H02226
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40010:森林科学関連
研究機関北海道大学

研究代表者

中村 誠宏  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (80545624)

研究分担者 三木 健  龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (00815508)
舘野 隆之輔  京都大学, フィールド科学教育研究センター, 教授 (60390712)
日浦 勉  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (70250496)
柴田 英昭  北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (70281798)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023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)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
キーワード気候変動 / 土壌微生物群集 / 生物多様性 / 生態系機能 / 空間スケール依存性 / 土地利用変化 / 広域パターン / 多様性 / 機能
研究開始時の研究の概要

気候変動は、温暖化だけでなく、集中豪雨などの極端気象現象の頻度と規模を増大させている。土地利用の変化により気候変動に対する森林生態系の感受性はより敏感になる可能性がある。これら影響の一般性を評価するには広域スケールで調査する必要がある。本研究の目的は、1)森林土壌微生物群集の多様性と機能の関係性と気候変動(温暖化・極端気象現象)への環境応答(感受性)の広域パターンを解明すること、2)これら機能と環境応答への人工林化の影響を広域スケールで評価すること、さらに3)機能と環境応答の決定要因の空間スケール依存性を検討することである。

研究成果の概要

本研究の目的は、日本全国の天然林・人工林の土壌を対象に、1)土壌微生物群集の分解能性の広域パターンを解明すること、2)メソコズム実験で条件(豪雨、乾燥、温暖化)を操作して、気候変動への環境応答の広域パターンと、3)これら機能と環境応答への人工林化の影響を解明することである。その結果、どちらの森林タイプも、環境要因の標高と多機能性に関係が見られ、土壌理化学性の水分含量とpHに関係が見られた。天然林の降水量変化処理の影響は土壌粒度と関係が見られたが、人工林では関係は見られなかった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の研究では一つの地域に留まっていたため、結果を一般化することが難しい。広域スケールのネットワーク研究は、日本各地の複数サイトにて共通手法の調査を実施するため、より正確な評価ができ、一般化に繋げられる。最新の測定技術(マイクロプレート(Eco Plate)測定)で分解の多機能性を測定することで、群集の多機能性と冗長性の関係を評価できる。本研究は気候変動に対する緩和・適応策の立案に貢献するものである。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 3件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Forest monitoring data of 45 plots across the Japanese archipelago during 1980?20212024

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa Tetsuro、Totsu Kumiko、Takeuchi Yayoi、Kenta Tanaka、Nakamura Masahiro、Hiura Tsutom
    • 雑誌名

      Ecological Research

      巻: - 号: 3 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1111/1440-1703.12457

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Shift in the rhizosphere microbial communities between growing- and low-temperature dormant seasons in a northern hardwood forest2023

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Masataka、Tateno Ryunosuke
    • 雑誌名

      Plant and Soil

      巻: in press ページ: 1-17

    • DOI

      10.1007/s11104-023-06391-y

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mycorrhizal type affects forest nitrogen availability, independent of organic matter quality2023

    • 著者名/発表者名
      Tatsumi Chikae、Taniguchi Takeshi、Hyodo Fujio、Du Sheng、Yamanaka Norikazu、Tateno Ryunosuke
    • 雑誌名

      Biogeochemistry

      巻: 165 号: 3 ページ: 327-340

    • DOI

      10.1007/s10533-023-01087-y

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Microbial community composition and function in an urban waterway with combined sewer overflows before and after implementation of a stormwater storage pipe2023

    • 著者名/発表者名
      Matsui Kazuaki、Miki Takeshi
    • 雑誌名

      PeerJ

      巻: 11 ページ: e14684-e14684

    • DOI

      10.7717/peerj.14684

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evaluating the soil microbe community‐level physiological profile using <scp>EcoPlate</scp> and soil properties at 33 forest sites across Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Nakamura et al.
    • 雑誌名

      Ecological Research

      巻: 37 号: 3 ページ: 432-445

    • DOI

      10.1111/1440-1703.12293

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] New index of functional specificity to predict the redundancy of ecosystem functions in microbial communities2022

    • 著者名/発表者名
      Cheng Wan-Hsuan、Hsieh Chih-hao、Chang Chun-Wei、Shiah Fuh-Kwo、Miki Takeshi
    • 雑誌名

      FEMS Microbiology Ecology

      巻: 98 号: 6 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1093/femsec/fiac058

    • 関連する報告書
      2022 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] Differences in the short-term responses of soil nitrogen and microbial dynamics to soil moisture variation in two adjacent dryland forests2022

    • 著者名/発表者名
      Tatsumi Chikae、Taniguchi Takeshi、Du Sheng、Chen Qiuwen、Yamanaka Norikazu、Otsuki Kyoichi、Tateno Ryunosuke
    • 雑誌名

      European Journal of Soil Biology

      巻: 110 ページ: 103394-103394

    • DOI

      10.1016/j.ejsobi.2022.103394

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Soil mineral fraction influences the bacterial abundance: evidence from a mineral and plant materials incubation study2022

    • 著者名/発表者名
      Yokobe Tomohiro、Hyodo Fujio、Tateno Ryunosuke、Tokuchi Naoko
    • 雑誌名

      Biogeochemistry

      巻: 161 号: 3 ページ: 273-287

    • DOI

      10.1007/s10533-022-00978-w

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Response of microorganisms to a 5-year large-scale nitrogen loading in immature volcanic ash soil in an oak-dominated forest2022

    • 著者名/発表者名
      Yokobe Tomohiro、Tokuchi Naoko、Hyodo Fujio、Tateno Ryunosuke、Hiura Tsutom
    • 雑誌名

      Applied Soil Ecology

      巻: 177 ページ: 104537-104537

    • DOI

      10.1016/j.apsoil.2022.104537

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Microbial functions and soil nitrogen mineralisation processes in the soil of a cool temperate forest in northern Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Masataka、Imamura Shihomi、Tatsumi Chikae、Taniguchi Takeshi、Tateno Ryunosuke
    • 雑誌名

      Biogeochemistry

      巻: 155 号: 3 ページ: 359-379

    • DOI

      10.1007/s10533-021-00830-7

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Response of canopy herbivory in mature oak and birch trees to experimental soil warming2023

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Nakamura
    • 学会等名
      EAFES10
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 森林土壌微生物群集の地域スケールでの多機能性と環境応答2023

    • 著者名/発表者名
      中村誠宏
    • 学会等名
      北海道大学低温科学研究所・共同利用・共同研究拠点・研究集会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] New index of functional specificity to predict the redundancy of ecosystem functions in microbial communities.2023

    • 著者名/発表者名
      Wan-Hsuan CHENG, Chih-hao HSIEH, Chun-Wei CHANG, Fuh-Kwo SHIAH, Takeshi MIKI
    • 学会等名
      日本生態学会第71回全国大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 細菌多様性の時空間分布と物質循環のリンクの解明に対して,群集生態学理論は役に立つのか立たないのか?2023

    • 著者名/発表者名
      三木健
    • 学会等名
      2023年度日本海洋学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 森林土壌微生物群集の地域スケールでの多機能性と環境応答性2023

    • 著者名/発表者名
      中村誠宏、日浦勉、柴田英昭、菅原悠斗、舘野隆之輔、三木健
    • 学会等名
      第70回 日本生態学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 北海道研究林の天然林・人工林における土壌微生物群集2022

    • 著者名/発表者名
      中山 理智 、今村 志帆美 、谷口 武士 、舘野 隆之輔
    • 学会等名
      生物地球化学研究会現地セッション
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Site-network survey of soil microbe community-level physiological profile using EcoPlate across Japan.2021

    • 著者名/発表者名
      Masahiro Nakamura, Chisato terada, Masae Ishihara, Tanaka Kenta, Tetsuro Yoshikawa, Tsutom Hiura
    • 学会等名
      13th International long-term Ecological Research-East Asia-Pacific Regional Network Regional Coference (2021 ILTER-EAP)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Relationship between forest mycorrhizal type and nitrogen-cycling functions of soil microbial communities: Implications from the rhizosphere scale to the ecosystem scale2021

    • 著者名/発表者名
      Chikae Tatsumi, Takeshi Taniguchi, Sheng Du, Norikazu Yamanaka, Ryunosuke Tateno
    • 学会等名
      2022 Annual Meeting of the Ecological Society of America
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 木本植物の被食防衛2023

    • 著者名/発表者名
      小池 孝良、塩尻 かおり、中村 誠宏、鎌田 直人
    • 総ページ数
      280
    • 出版者
      共立出版
    • ISBN
      9784320058408
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] 森林保護学の基礎2021

    • 著者名/発表者名
      小池孝良、中村誠宏、宮本敏澄
    • 総ページ数
      192
    • 出版者
      農山漁村文化協会
    • ISBN
      454012210X
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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