北方森林生態系における大規模撹乱後の植生遷移にともなう炭素動態の変化

• 研究課題/領域番号: 25241002
• 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: 環境動態解析
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 平野 高司 北海道大学, 農学研究院, 教授 (20208838)
• 研究分担者: 高木 健太郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (20322844) ; 梁 乃申 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 主任研究員 (50391173) ; 渡辺 力 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (60353918)
• 研究協力者: 井手 玲子
• 研究期間 (年度): 2013-10-21 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 40,040千円 (直接経費: 30,800千円、間接経費: 9,240千円); 2016年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円); 2015年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2014年度: 9,360千円 (直接経費: 7,200千円、間接経費: 2,160千円); 2013年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円)
• キーワード: 台風 / 皆伐 / 植林 / カラマツ林 / 渦相関法 / チャンバー法 / バイオマス / 北方林 / 撹乱 / 風倒害 / 炭素収支 / エネルギー収支 / 二次遷移 / 環境撹乱 / 森林撹乱 / CO2収支 / 土壌呼吸 / ハイパースペクトル画像 / クロロフィル指標 / 群落微気候 / 植生指数 / リモートセンシング

研究成果の概要

撹乱の履歴が異なる北海道の2つの森林（風倒害による大規模撹乱を受けた後に自然更新が進むカラマツ林跡地と皆伐後のカラマツ植林地）において，炭素収支の変化を明らかにすることを目的として，植生遷移の過程，炭素蓄積量，CO2収支などに関する野外観測を行った。台風跡地では，撹乱後7年までは積算NEEが徐々にゼロに近づいたが，それ以降はわずかに正（放出源）のままであった。一方，カラマツ若齢林では，撹乱後7年目から年収支でCO2吸収源に回復した。このような違いは，下層植生と撹乱後に残置された粗大有機物の有無に依存する考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] Energy balance and evapotranspiration changes in a larch forest caused by severe disturbance during an early secondary succession (2017)
  • 著者名/発表者名: Hirano T, Suzuki K and Hirata R
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 232 ページ: 457-468
  • DOI: 10.1016/j.agrformet.2016.10.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] ハイパースペクトル画像による植生情報の時空間変動解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉川慶・矢崎友嗣・井手玲子・栗原純一・小熊宏之・平野高司
  • 雑誌名: 北海道の農業気象 巻: 68 ページ: 11-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biomass accumulation and net primary production during the early stage of secondary succession after a severe forest disturbance in Northern Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Yazaki, T., Hirano, T., and Sano, T.
  • 雑誌名: Forests 巻: 7 号: 11 ページ: 1-16
  • DOI: 10.3390/f7110287
  • NAID: 120005951963
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of dominant understory Sasa bamboo in carbon and nitrogen dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Karibu Fukuzawa, Hideaki Shibata, Kentaro Takagi, Fuyuki Satoh, Takayoshi Koike, Kaichiro Sasa
  • 雑誌名: Plant Species Biology 巻: 30 号: 2 ページ: 104-115
  • DOI: 10.1111/1442-1984.12086
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthetic traits of Siebold's beech seedlings in changing light conditions by removal of shading trees under elevated CO2 (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M. Kitaoka, S., Eguchi, N., Watanabe, Y., Satomura, T., Takagi, K., Satoh, F. and Koike, T.
  • 雑誌名: Plant Biology 巻: 18 号: S1 ページ: 56-62
  • DOI: 10.1111/plb.12382
  • 査読あり
• [雑誌論文] Response of a wild edible plant to human disturbance: harvesting can enhance the subsequent yield of bamboo shoots (2015)
  • 著者名/発表者名: Noboru Katayama, Osamu Kishida, Rei Sakai, Shintaro Hayakashi, Chikako Miyoshi, Kinya Ito, Aiko Naniwa, Aya Yamaguchi, Katsunori Wada, Shiro Kowata, Yoshinobu Koike, Katsuhiro Tsubakimoto, Kenichi Ohiwa, Hirokazu Sato, Toru Miyazaki, Shinichi Oiwa, Tsubasa Oka, Shinya Kikuchi, 他5名
  • 雑誌名: Plos One 巻: 10 号: 12 ページ: e0146228-e0146228
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0146228
  • NAID: 120005705250
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ecophysiology of deciduous trees native to Northeast Asia grown under FACE (Free Air CO₂ Enrichment) (2015)
  • 著者名/発表者名: Koike, T., Watanabe, M., Watanabe, Y., Agathokleous, E., Eguchi, N., Takagi, K., Satoh, F., Kitaoka, S. and Funada, R.
  • 雑誌名: 農業気象 巻: 71 号: 3 ページ: 174-184
  • DOI: 10.2480/agrmet.D-14-00020
  • NAID: 130005098166
  • ISSN: 0021-8588, 1881-0136
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Spatial and seasonal variations of CO2 flux, and photosynthetic and respiratory parameters of larch forests in East Asia (2015)
  • 著者名/発表者名: Takagi K, Hirata R, Ide R, Ueyama M, Ichii K, Saigusa N, Hirano T, Asanuma J, Li S, Machimura T, Nakai Y, Ohta T and Takahashi Y
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 61 号: 1 ページ: 61-75
  • DOI: 10.1080/00380768.2014.990349
  • NAID: 210000011712
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Forest biomass and volume estimation using airborne LiDAR in a cool-temperate forest of northern Hokkaido (2015)
  • 著者名/発表者名: Ｔakagi K, Yone Y, Takahashi H, Sakai R, Hojyo H, Kamiura T, Nomura M, Liang N, Fukazawa T, Miya H, Yoshida T, Sasa K, Fujinuma Y, Murayama T and Oguma H
  • 雑誌名: Ecological Informatics 巻: 26 ページ: 54-60
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The impact of climate variation and disturbances on the carbon balance of forests in Hokkaido, Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirata R, Takagi K, Ito A, Hirano T and Saigusa N
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 11 号: 18 ページ: 5139-5154
  • DOI: 10.5194/bg-11-5139-2014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Quantifying the effects of clear-cutting and strip-cutting on nitrate dynamics in a forested watershed using triple oxygen isotopes as tracers (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsunogai, U., Komatsu, D. D., Ohyama, T., Suzuki, A., Nakagawa, F., Noguchi, I., Takagi, K., Nomura, M., Fukuzawa, K., and Shibata, H.
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 11 号: 19 ページ: 5411-5424
  • DOI: 10.5194/bg-11-5411-2014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamics of ecosystem carbon balance recovering from a clear-cutting in a cool-temperate forest (2014)
  • 著者名/発表者名: Aguilos M, Takagi K, Liang N, Ueyama M, Fukuzawa K, Nomura M, Kishida O, Fukazawa T, Takahashi H, Kotsuka C, Sakai R, Ito K, Watanabe Y, Fujinuma Y, Takahashi Y, Murayama T, Saigusa N and Sasa K
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 197 ページ: 26-39
  • DOI: 10.1016/j.agrformet.2014.06.002
  • NAID: 120005512032
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A practical model to estimate photosynthetically active radiation using general meteorological elements in a temperate humid area and comparison among models. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizoguchi Y., Yasuda Y., Ohtani Y., Watanabe T., Kominami Y., Yamanoi K.
  • 雑誌名: Theoretical and Applied Climatology 巻: 115 号: 3-4 ページ: 583-589
  • DOI: 10.1007/s00704-013-0912-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] 植生遷移が進む森林跡地のCO2フラックスに与える環境要因の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 東健太・平野高司・寺本宗正・梁乃申
  • 雑誌名: 北海道の農業気象 巻: 65 ページ: 23-31
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] カラマツ林の蒸発散とエネルギー収支 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鈴木啓司，平田竜一，平野高司
  • 雑誌名: 北海道の農業気象 巻: 65 ページ: 32-41
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sustained large stimulation of soil heterotrophic respiration rate and its temperature sensitivity by soil warming in a cool-temperate forested peatland (2013)
  • 著者名/発表者名: Aguilos, M., Takagi, K., Liang, N., Watanabe, Y., Teramoto, M., Goto, S., Takahashi, Y., Mukai, H., and Sasa, K.
  • 雑誌名: Tellus B 巻: 27 号: 1 ページ: 1-13
  • DOI: 10.3402/tellusb.v65i0.20792
  • NAID: 120005322428
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Wet surface resistance of forest canopy in monsoon Asia: Implication for eddy-covariance measurement of evapotranspiration (2013)
  • 著者名/発表者名: Hong, J.
  • 雑誌名: Hydrological Process 巻: 28 号: 1 ページ: 37-42
  • DOI: 10.1002/hyp.9547
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Temporal variation in fine-root biomass, production and mortality in a cool temperate forest covered with dense understory vegetation in northern Japan. (2013)
  • 著者名/発表者名: Fukuzawa, K., Shibata, H., Takagi, K., Satoh, F., Koike, T. and Sasa, K.
  • 雑誌名: Forest Ecology and Management 巻: 310 ページ: 700-710
  • DOI: 10.1016/j.foreco.2013.09.015
  • NAID: 120005358945
  • 査読あり
• [学会発表] Post-disturbance changes in carbon balances of understory vegetation in a deciduous forest, northern Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Yazaki T, Teramoto M, Hirano T, Liang N, Sun L, Kamakura I
  • 学会等名: International Symosium on Agricultural Meteorology 2017
• [学会発表] 異なる撹乱履歴を有する森林における土壌呼吸量 (2017)
  • 著者名/発表者名: 矢崎友嗣・鎌倉以直・孫力飛・平野 高司・寺本 宗正・梁乃申
  • 学会等名: JpGU2017年全国大会
• [学会発表] ハイパースペクトル画像を利用した森林のGPP推定 (2017)
  • 著者名/発表者名: 吉川 慶・高木健太郎・矢崎友嗣・平野高司・井手玲子・小熊宏之・廣瀬保雄・栗原純一
  • 学会等名: リモートセンシング学会第63回学術講演会
• [学会発表] Fine-root dynamics and consequent variation in soil respiration in northern forest (2016)
  • 著者名/発表者名: Sun, L., Hirano, T., Yazaki, T., Naishin Liang, N., Teramoto, M.
  • 学会等名: International Symposium on Agricultural Meteorology
  • 発表場所: 岡山大学（岡山県・岡山市）
  • 年月日: 2016-03-17
  • 国際学会
• [学会発表] ハイパースペクトルカメラを用いた森林跡地におけるクロロフィル指標の時空間変動解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉川慶・矢崎友嗣・井手玲子・栗原純一・平野高司
  • 学会等名: 日本農業気象学会全国大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山県・岡山市）
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] 森林回復過程における土壌呼吸および微生物呼吸の評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢崎友嗣・平野高司・梁乃申・寺本宗正・孫力飛
  • 学会等名: 日本農業気象学会全国大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山県・岡山市）
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] ドローンを用いた大気境界層気温分布観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 下山宏・渡辺力
  • 学会等名: 日本農業気象学会全国大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山県・岡山市）
  • 年月日: 2016-03-15
• [学会発表] カラマツ林でのCO2フラックス長期観測から見る撹乱影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高橋善幸・三枝信子・平田竜一・梁乃申・井手玲子・高木健太郎・平野 高司
  • 学会等名: JpGU2016年全国大会
• [学会発表] 撹乱履歴が異なる森林における土壌呼吸速度の比較 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鎌倉以直・矢崎友嗣・孫力飛・寺本宗正・梁乃申・平野高司
  • 学会等名: 日本農業気象学会北海道支部2016年度大会
• [学会発表] リタ―供給や土壌炭素からみた森林回復過程における土壌呼吸量変化の要因 (2016)
  • 著者名/発表者名: 矢崎友嗣・寺本宗正・梁乃申・下田星児・平野高司・孫力飛・鎌倉以直
  • 学会等名: 日本農業気象学会北海道支部2016年度大会
• [学会発表] 大規模撹乱後森林跡地における土壌呼吸及び微生物呼吸の長期変化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢崎友嗣・平野高司・梁乃申・寺本宗正・孫力飛
  • 学会等名: 日本農業気象学会北海道支部大会
  • 発表場所: 旭川市大雪クリスタルホール（北海道・旭川市）
  • 年月日: 2015-12-07
• [学会発表] ハイパースペクトルカメラを用いた植生情報のモニタリング (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉川慶・矢崎友嗣・井手玲子・栗原純一・平野高司
  • 学会等名: 日本農業気象学会北海道支部大会
  • 発表場所: 旭川市大雪クリスタルホール（北海道・旭川市）
  • 年月日: 2015-12-07
• [学会発表] 落葉樹林と常緑針葉樹林における土壌呼吸速度の変動特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 孫力飛・平野高司・矢崎友嗣・梁乃申・寺本宗正
  • 学会等名: 日本農業気象学会北海道支部大会
  • 発表場所: 旭川市大雪クリスタルホール（北海道・旭川市）
  • 年月日: 2015-12-07
• [学会発表] 森林伐採やその後の植生の回復が土壌の炭素動態に与える影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木健太郎・梁乃申・寺本宗正・三枝信子
  • 学会等名: 農業環境工学関連5学会2015年合同大会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手県・盛岡市）
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] 自動開閉チャンバーネットワークを用いた日本における森林土壌呼吸の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梁 乃申・高木健太郎・平野高司・石田祐宣・高木正博・中根周歩・角張嘉孝
  • 学会等名: 日本生態学会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島市）
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] チャンバー法及び生物量調査による撹乱後の森林における炭素動態の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 矢崎友嗣・平野高司・佐野智人・梁乃申・寺本宗正・東健太・孫力飛
  • 学会等名: 日本農業気象学会
  • 発表場所: 研究交流センター（つくば市）
  • 年月日: 2015-03-17
• [学会発表] 大規模撹乱後のカラマツ林跡地におけるエネルギー収支および蒸発散の変化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木啓司・平野高司・平田竜一
  • 学会等名: 日本農業気象学会北海道支部
  • 発表場所: 北農ビル（札幌市）
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] 風倒壊後10年間のカラマツ林跡地の植生遷移とバイオマス回復 (2014)
  • 著者名/発表者名: 矢崎友嗣・東健太・孫力飛・平野高司・佐野智人
  • 学会等名: 日本農業気象学会北海道支部
  • 発表場所: 北農ビル（札幌市）
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] 大規模攪乱後のカラマツ林跡地におけるチャンバー法を用いた炭素収支の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 東健太・矢崎友嗣・孫力飛・平野高司・寺本宗正・梁乃申
  • 学会等名: 日本農業気象学会北海道支部
  • 発表場所: 北農ビル（札幌市）
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] 森林における土壌呼吸と細根動態に関する野外実験 (2014)
  • 著者名/発表者名: 孫力飛・矢崎友嗣・平野高司・寺本宗正・梁乃申
  • 学会等名: 日本農業気象学会北海道支部
  • 発表場所: 北農ビル（札幌市）
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] カラマツ若齢林における植生指標を用いた群落光合成量の推定, (2014)
  • 著者名/発表者名: 平山宏次郎・高木健太郎・井手玲子・岡田啓嗣・鮫島良次・小熊宏之
  • 学会等名: 日本農業気象学会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] 気候変化および撹乱が森林の炭素収支に与える影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 平田竜一・高木健太郎・伊藤昭彦・平野高司・三枝信子
  • 学会等名: 日本農業気象学会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] 分光植生指標を用いた苫小牧風倒跡地における植生フェノロジーの把握 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井手玲子・小熊宏之・平野高司
  • 学会等名: 日本農業気象学会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] カラマツ林の蒸発散とエネルギー収支 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鈴木啓司・平田竜一・平野高司
  • 学会等名: 日本農業気象学会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] 植生遷移が進む森林跡地のCO2フラックスに与える環境要因の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 東健太・平野高司・寺本宗正・梁乃申
  • 学会等名: 日本農業気象学会
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2014-03-19
• [学会発表] Modeling studies of the micrometeorological processes that intimately interact with plant's physiology and morphology (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe T, Kuwagata T
  • 学会等名: International Symposium on Agricultural Meteorology
  • 発表場所: 北海道大学（札幌）
  • 年月日: 2014-03-17