開放系大気CO2増加環境での樹木等の光合成と木部生産機能のパラメータ化

2009 年度 実績報告書

• 研究領域: 植物生態学・分子生理学コンソーシアムによる陸上植物の高ＣＯ２応答の包括的解明
• 研究課題/領域番号: 21114008
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 小池 孝良 北海道大学, 大学院・農学研究院, 教授 (10270919)
• 研究分担者: 笹 賀一郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (70125318)
• キーワード: FACE / 高CO2環境 / 落葉樹 / アロメトリー / ハリギリ / 蒸散機能 / 道管直径 / 細胞壁

研究概要

先の文科省プロジェクトRR2002で作成し、維持している開放系大気CO2増加(FACE)実験装置の回収工事を積雪前の10～12月に実施した。この結果、CO2付加の効率が若干改善された。また、パイプを固定するFACEリングの補強も実施した。さらに、数種を残して萌芽の再生研究を実施している基盤研究の課題を終え、地下部の観測に当てるため根系の堀取りを行った。本格的なCO2付加実験に移行するため、これまでの研究をとりまとめ、樹木の機能量を評価し、特に呼吸量を中心とした地球規模の相対成長関係を検討した。一方、森林ではCO2を吸収する「光合成」と放出する「呼吸」の双方が行われており、この2つわずかな差によって正味の吸収・放出量が決まる。FACEで、さらに環境応答機能の検討を予定しているグイマツ雑種F1を用いた林分CO2固定機能改善効果をねらい、伐採後、伐採前から5年間にわたって生態系のCO_2収支を計測した。森林伐採前は光合成と呼吸がほぼバランスし、CO_2の弱い吸収源であった、伐採直後に光合成量が呼吸量に比べて大きく減少したために、CO_2の年収支が大きく放出側に振れた。伐採後の経過年数にしたがって、正味の放出量は減少したが、伐採後3年目においてもまだ正味の放出であり、森林伐採によって大量のCO_2を大気に放出することがわかった。一方、高CO2環境下では気孔が閉気味になり蒸散速度が抑制されるため、通水部分である道管の直径の変化が予測される。そこで、太い道管が年輪に沿って形成される環孔材2種と細い道管が一様に分布する散孔材2種の木部構造を比較した。その結果、ハリギリのみ高CO2で太い道管が形成され、予想と反対であった。他の樹種では明瞭な差がなかった。今後、この現象の解明を急ぐ。

研究成果

• [雑誌論文] Mixed-power scaling of whole-plant respiration from seedlings to giant trees (2010)
  • 著者名/発表者名: Mori S, yamaji K, Ishida A, Prokushkin SG, Masyagina OA, Hagihara A, A.T.M.Rafiqul Hoqued, Rempei Suwa R, Osawa A, Nishizono T, Ueda T, Kinjo M, Miyagi T, Kajimoto T, Koike T, Matsuura Y, et al.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 107 ページ: 1447-1451
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effects of cleared larch canopy and nitrogen supply on gas exchange and leaf traits in deciduous broad-leafed tree seedlings (2009)
  • 著者名/発表者名: Kitaoka, S., Watanabe, Y., Koike, T.
  • 雑誌名: Tree Physiology 29 ページ: 1503-1511
  • 査読あり
• [雑誌論文] Change in the CO_2 balance under a series of forestry activities in a cool-temperate mixed 2 forest with dense undergrowth (2009)
  • 著者名/発表者名: Takagi, K., Fukuzawa, K., Liang, N., Kayama, M., Nomura, M., Hojyo, H., Sugata, S., Shibata, H., Fukazawa, T., Takahashi, Y., Nakaji, T., Oguma, H., Mano, M., Akibayashi, Y., Murayama, T., Koike, T., Sasa, K., Fujinuma, Y.
  • 雑誌名: Global Change Biology 14 ページ: DOI:10.1111/j.1365-2486.2008.01975.x
  • 査読あり
• [学会発表] Plant defense characteristics of alder species native to northern Japan grown at elevated CO2 in FACE (2010)
  • 著者名/発表者名: Koike T., Tobita H., Agari T., Kitao M., Watanabe, M., Makoto, K., Sasa, K., Hashidoko Y.
  • 学会等名: 4^<th> International Conference on "Mechanisms of Growth, Competition and Stress Defense in Plants"
  • 発表場所: Freising-Weihenstephan ドイツ
  • 年月日: 2010-03-01
• [備考]
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/fres/silv/index.php?%BF%B9%CE%D3%CO%B8%CD%FD%CO%B8%C2%D6#content_1_7