青海・チベット草原生態系における炭素循環のプロセスとメカニズムの解明

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13575035
• 研究機関: 独立行政法人国立環境研究所
• 研究代表者: 唐 艶鴻 独立行政法人国立環境研究所, 生物圏環境研究領域, 主任研究員 (40270590)
• 研究分担者: 関川 清広 玉川大学, 農学部, 講師 (40226642) ; 鞠子 茂 筑波大学, 生物化学研究科, 助教授 (10251018) ; 小泉 博 岐阜大学, 流域環境研究センター, 教授 (50303516)
• キーワード: 炭素循環 / CO2 / 草原 / チベット / 光合成 / 土壌呼吸 / エネルギー収支 / 水循環

研究概要

今年度は、青海草原生態系における炭素循環のプロセスとメカニズムを解明するため、中国青海省海北地区に位置する中国科学院西北生物高原研究所生態定站の草原(37°29′N-37°45′N,101°121′E-101°23′E,標高3250m)において、引き続きCO_2・H_2Oと熱フラックスの長期観測、草原の代表種についての光合成・呼吸特性測定を行った。これまでの二年余りにおけるCO_2フラックス測定の結果から、当該草原生態系純生産は約78から150gCm^<-2>year^<-1>を吸収していると推定される。しかし、渦相関法によるCO_2フラックスの測定データに関して、データの補完や校正方法によって年間CO_2フラックスの推定値は大きく異なることもわかった。したがって、本研究では、渦相関法の測定データの検証を行うため、平成15年度からチャンバー法を用いて、生態系のCO_2交換をさまざまな角度からの測定と検討を行った。まず、チャンバー法により、異なる季節の生態系CO_2フラックスの測定と解析を行った結果、生育シーズンの夏期において、生態系呼吸は、草原の地上部のバイオマスの増加によって、増加する傾向がわかり、また昼間と夜間の生態系呼吸は、気温や土壌温度に対して、ほぼ同じ関数で記述できることがわかった。一方、冬期のCO_2フラックスについて、これまで予想された蘚苔類の光合成によるCO_2の吸収は明瞭に観察されず、冬期生態系のCO_2フラックスは、温度の上昇によってCO_2の放出が大きくなることを判明した。しかし、蛍光測定結果から湿度の高いミクロサイトにおいて蘚苔類の光合成活性がある可能性が高いこともわかった。一方、室内の実験結果として、草原の蘚苔類の光合成活性は、蘚苔の水分条件に大きく依存するととがわかった。さらに、広範囲における植物種の多様性と草原の炭素蓄積の関係を解析し、多様性の高い生態系は炭素の蓄積量も高いことがわかった。

研究成果

• [文献書誌] Gu S., Tang Y., Du M., Kato T., Li Y., Cui X., Zhao X.: "Short-term term variation of CO_2 flux in relation to environmental controls in an alpine meadow on the Qinghai-Tibetan Plateau."Journal of Geophysical Research.. 108. ACL4,1-ACL4,9 (2003)
• [文献書誌] Shi S., Zhu W., Li H., Zhou D., Han F., Zhao X., Tang Y.: "Photosynthesis of Saussurea superba and Gentiana straminea is not reduced after long-term enhancement of UV-B radiation."Environmental and Experimental Botany. 51. 75-83 (2003)
• [文献書誌] Kato T., Tang Y, Gu S., Cui X., Hirota M., Du M., Li Y., Zhao X., Oikawa T.: "Carbon dioxide exchange between the atmosphere and an alpine meadow ecosystem on the Qinghai-Tibetan Plateau, China."Agricultural and Forest Meteorology. (in press). (2004)
• [文献書誌] Hirota M., Tang Y., Hu Q., Hirata S., Kato T., Mo M., Cao G., Mariko S.: "Methane emissions from different vegetation zones in a Qinghai-Tibetan Plateau wetland"Soil Biology & Biochemistry. (in press). (2004)
• [文献書誌] Cui X., Tang Y., Gu S., Shi S., Nishimura S., Zhao X.: "Leaf orientation, incident sunlight and photosynthesis in the alpine species Suassurea superba and Gentiana straminea, Qinghai-Tibetan Plateau."Arctic, Antarctic, and Alpine Research. (in press). (2004)