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

2013 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, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (10270919)
• 研究分担者: 佐藤 冬樹 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (20187230)
• 研究期間 (年度): 2009-07-23 – 2014-03-31
• キーワード: 高二酸化炭素環境 / 落葉樹 / 光合成機能 / 葉面積指数 / 負の制御 / 虫害 / 木部構造 / 光阻害

研究概要

4年間に渡って付加し続けたCO2の効果を葉面積指数（LAI; m2/m2）に注目して解析した。開放系大気CO2増加(FACE，Free Air CO2 Enrichment)施設を用いて、CO2処理は対照区(大気条件，約390 ppm)と高CO2区(500 ppm，2040年頃を想定)を各3反復設け，LAIの変動をLAI-2200を用いて調べた。
光合成生産量は受光する葉の総面積に依存するため、LAIは光合成生産推定に不可欠である。大気CO2濃度が増加すると上層の葉が繁茂してLAIが増加し、階層化した林分では中層以下に到達する光量が減少し更新稚樹の生存が危ぶまれる。高CO2環境でLAIが増加すると被陰された樹冠下部の葉は落葉しLAIの増加は持続しない。一方、高CO2環境では光補償点が低下し樹体は陰樹冠の葉を一時的に維持した。成果をまとめるとLAIの小さいCO2付加初期の林分では高CO2でLAIは増加するが、CO2付加が継続するとLAIは増加しなかった。上層に位置するダケカンバ、ウダイカンバ、シラカンバは春葉を一斉開葉させた後，夏葉を順次に展開するため本属のLAIには明瞭な季節変化があった。
ダケカンバは2010年に高CO2区で出葉数の増加と個葉寿命の増加及び個葉面積の増加によりLAIが増加した。ウダイカンバは2011年の夏に高CO2区で個葉面積の増加によりLAIが増加した。シラカンバでは高CO2区で2010年と2011年および2012年の初夏から夏に出葉の増加により着葉数が増加しLAIが増加した。カバノキ属3種のCO2付加によるLAIの増加率は比較的LAIが小さい成長初期において高く，LAIが大きくなるにつれ小さくなった。高CO2環境において種間の競争に変化が生じ生態系の種構成にも影響することが予測される。

現在までの達成度 (区分)

理由

25年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] High nitrogen deposition may enhance growth of the new hybrid larch F1 growing at two phosphorus levels (2014)
  • 著者名/発表者名: Mao QZ, Watanabe M, Makoto K, Kita K and Koike T
  • 雑誌名: Landscape and Ecological Engineering 巻: 10 ページ: 1-8
  • DOI: DOI:10.1007/s11355-0212-0207-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] 森林研究機関連合（IUFRO-07関連）集会 -大気変動環境と森林動態に関する国際会議- (2014)
  • 著者名/発表者名: 小池孝良，毛巧芝，渡辺誠，星加康智
  • 雑誌名: 北方林業 巻: 66 ページ: 40-43
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elevated CO2 enhances the growth of hybrid larch F1 (Larix gmelinii var. japonica × L. kaempferi) seedlings and changes its biomass allocation (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Mao, Q., Novriyanti, E., Kita, K., Takagi, K., Satoh, F. and Koike, T.
  • 雑誌名: Trees: structure and Function 巻: 27 ページ: 1647-1655
  • DOI: DOI: 10.1007/s00468-013-0912-y
  • 査読あり
• [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: DOI/10.1016/j.foreco.2013.09.015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthetic traits of Siebold's beech and oak saplings grown under free air ozone exposure in northern Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Hoshika, Y., Inada, N., Wang XN, Mao, QZ. and Koike, T.
  • 雑誌名: Environmental Pollution 巻: 150 ページ: 50-56
  • DOI: DOI: 10.1016/j.envpol.2012.11.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] 貧栄養 条件で 栽培 したグイマツ雑種 F 1 の高 CO 2 に対する応答 (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 誠・来田和人・ 渡邊陽子・北岡 哲・宇都木 玄・小池孝良
  • 雑誌名: 森林遺伝育種 巻: 2 ページ: 13-17
• [雑誌論文] カラマツ属樹木に対する対流圏オゾンの影響評価の現状と課題 (2013)
  • 著者名/発表者名: 王暁娜，毛巧芝，甘烔圭，渡辺誠，星加康智，小池孝良
  • 雑誌名: 北海道の農業気象 巻: 65 ページ: 49-57
• [雑誌論文] 植物の高CO2応答: 高CO2環境に対する落葉樹の応答 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小池孝良，渡辺 誠，渡邊陽子，江口則和，高木健太郎，佐藤冬樹，船田 良
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 51 ページ: 559-565
  • 査読あり
• [学会発表] Free air ozone fumigation study on deciduous broad-leaves tree species in northern Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Hoshika, Y., Wang, X.N., Mao, Q.Z., Inada, N., Sakikawa, T. and Koike, T.
  • 学会等名: ISAM(International Symposium on Agricultural Meteorology)
  • 発表場所: 北大学術交流会館、札幌市
  • 年月日: 20140317-20140321
• [学会発表] Leaf phenology and insect grazing of white birch (Betula platyphylla var. japonica) grown under a free-air ozone exposure. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakikawa, T., Oikawa, M., Mao, Q.Z., Watanabe, M., Hoshika, Y. and Koike, T.
  • 学会等名: International Symposium on Agricultural Meteorology 2014
  • 発表場所: 北大学術交流会館、札幌市
  • 年月日: 20140317-20140321
• [学会発表] Effects of O3 on the growth of Japanese larch (Larix kaempferi) and Hybrid larch F1 (Larix gmelinii var. japonica x L. kaempferi)grown under different nitrogen concentration (2013)
  • 著者名/発表者名: Kam Dong-Gyum M.Watanabe, Q. Mao, X.Wang, K. Kita and T.Koike
  • 学会等名: Joint Symposium on Environmental Science
  • 発表場所: The Univeristy of Helsinki, Finland
  • 年月日: 20131125-20131127
• [学会発表] Photosynthetic responses of three kinds of larch seedlings raised under free air CO2 enrichment (FACE) (2013)
  • 著者名/発表者名: Mao, Q.Z., Watanabe, M., Hoshika, Y., Kita, K. and Koike, T
  • 学会等名: International Conference“Vegetation Response to Climate Change and Air Pollution"
  • 発表場所: Hotel Illias, Bahia, Brazil
  • 年月日: 20130901-20130906
• [学会発表] Estimation of stomatal ozone uptake of sun and shade leaves for Siebold’s beech (Fagus crenata) (2013)
  • 著者名/発表者名: Hoshika. Y., Watanabe, M., Inada, N. Mao, Q.Z. and Koike, T.
  • 学会等名: nternational Conference“Vegetation Response to Climate Change and Air Pollution"
  • 発表場所: Hotel Illias, Bahia, Brazil
  • 年月日: 20130901-20130906
• [備考] 北海道大学農学研究院造林学研究室FACE
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/fres/silv/index.php?%BE%AE%C3%D3%B9%A7%CE%C9