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2014 年度 実績報告書

気孔開閉特性が個葉から生態系スケールの森林のガス交換過程に与える影響評価

研究課題

研究課題/領域番号 13J02278
研究機関京都大学

研究代表者

鎌倉 真依  京都大学, 農学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードガス交換 / 気孔開閉 / 水ストレス
研究実績の概要

半島マレーシア熱帯常緑林の林冠を構成する異圧葉樹種では、強光下で、不均一な気孔閉鎖とともに光合成日中低下が起こる。樹冠スケールのガス交換速度は、主に林冠木により規定されるため、不均一な気孔閉鎖によって生じる個葉光合成量低下は、樹冠スケールのCO2交換量にも影響する可能性がある。従って、森林内での不均一な気孔開閉メカニズムを解明する必要がある。そこで、林床から林冠に分布する5樹種を対象に、葉内光合成電子伝達速度分布、個葉ガス交換速度の実測と予測、加圧浸潤法による気孔開度分布、葉の形態の観測を行い、不均一な気孔開閉の時空間スケールを調べた。結果、林冠構成樹種では日中の葉温・飽差の上昇に伴い不均一な気孔閉鎖とともに光合成日中低下が見られた。一方、葉温・飽差が相対的に低い森林中層から林床の樹木では、終日均一な気孔開閉が見られた。従って、林冠構成樹種は周囲の微気象環境の変化に応じて気孔開閉様式を変化させ、葉の光合成能と水分状態を維持していると考えられる。
また本調査地では、渦相関法を用いた樹冠上CO2・H2Oフラックスを観測している。そこで、個葉および樹冠スケールで測定したガス交換データを用い、個葉スケールで生じる不均一な気孔閉鎖が、樹冠スケールのガス交換特性に与える影響を調べた。まず個葉データから、Farquharモデルを用いて‘見かけの最大炭酸同化速度(Vcmax*)を算出し、日中の気孔開閉パターンを調べた。日中のVcmax*の低下は、不均一な気孔閉鎖の指標となる。また、樹冠データから、Inverse Big-Leafモデルを用いて、樹冠スケールの気孔開度(gC)と見かけの最大炭酸同化速度(VcMAX*)の日変化を算出した。その結果、個葉のVcmax*低下と対応する時期に、樹冠スケールのVcMAX*の低下も見られ、不均一な気孔閉鎖が樹冠スケールのガス交換に影響することが示唆された。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度は、半島マレーシア熱帯常緑林において、不均一な気孔開閉特性の時空間変動についての研究成果を取りまとめて国際誌に発表した。また、個葉スケールのガス交換特性を樹冠スケールへと繋ぐ発展的課題にも取り組み、その成果を学会で発表した。以上のことから、研究はおおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

これまでの研究から、不均一な気孔閉鎖が生じるのは、日中の飽差の上昇が主要因であると考えられる。そこで、不均一な気孔閉鎖が生じる時の飽差の値(閾値)をストレス指標として表し、不均一な気孔閉鎖を考慮した個葉ガス交換モデルを作成したい。また、個葉ガス交換特性を樹冠スケールへと繋ぐ際のモデル解析についても、上記のストレス指標を用いて解析できるように、現行モデルをさらに改良したい。
そして、改良したモデルを用いて、現在の主調査地である半島マレーシア以外の森林においても、不均一な気孔閉鎖が起こっているのか、またそれが樹冠スケールのガス交換特性にも影響を与えているかどうかについて、明らかにしていきたい。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (6件)

  • [雑誌論文] Occurrence of stomatal patchiness and its spatial scale in leaves from various sizes of trees distributed in a South-East Asian tropical rainforest in Peninsular Malaysia.2015

    • 著者名/発表者名
      Kamakura M., Kosugi Y., Takanashi S., Uemura A., Utsugi H. and Abd Rahman K.
    • 雑誌名

      Tree Physiology

      巻: 35 ページ: 61-70

    • DOI

      10.1093/treephys/tpu109

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Linkages between diurnal patterns of root respiration and leaf photosynthesis in Quercus crispula and Fagus crenata seedlings.2014

    • 著者名/発表者名
      Makita N., Kosugi Y. and Kamakura M.
    • 雑誌名

      Journal of Agricultural Meteorology

      巻: 70 ページ: 151-162

    • DOI

      org/10.2480/agrmet.D-14-00006

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Observation of patchy stomatal behavior in broad-leaved trees and its effect on leaf- and canopy-scale gas exchange.2015

    • 著者名/発表者名
      Kamakura M.
    • 学会等名
      Forest Ecosystem Function Colloquium
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2015-04-10
  • [学会発表] 半島マレーシア低地フタバガキ林の生態系フラックスは一斉開花の影響を受けるか?2015

    • 著者名/発表者名
      小杉緑子、高梨聡、新山薫、中路達郎、野口正二、奥村智憲、鎌倉真依、谷誠、Marryanna Lion、Siti Aisha
    • 学会等名
      第126回日本森林学会大会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] タイ北部熱帯季節林の乾季初期におけるガス交換低下を引き起こす要因は何か?2015

    • 著者名/発表者名
      吉藤奈津子、五十嵐康記、鎌倉真依、松尾奈緒子、佐藤貴紀、田中延亮、田中克典、チャチャイ・タンタシリン、鈴木雅一
    • 学会等名
      第126回日本森林学会大会
    • 発表場所
      札幌
    • 年月日
      2015-03-26 – 2015-03-29
  • [学会発表] 半島マレーシア熱帯雨林において不均一な気孔開閉特性が個葉および樹冠スケールのCO2フラックスに与える影響.2015

    • 著者名/発表者名
      鎌倉真依、小杉緑子、高梨聡、奥村智憲、谷誠、Abd Rahman Kassim
    • 学会等名
      第62回日本生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-22
  • [学会発表] 散水実験による熱帯性落葉樹の個葉ガス交換特性の土壌水分への応答の解明.2015

    • 著者名/発表者名
      落合拓朗、松尾奈緒子、吉藤奈津子、鎌倉真依、山本心平、田中延亮、チャチャイ・タンタシリン、田中克典
    • 学会等名
      第62回日本生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-22
  • [学会発表] 樹高に伴うヒノキの水利用特性の評価.2015

    • 著者名/発表者名
      小杉緑子、鎌倉真依、高橋けんし
    • 学会等名
      第275回生存圏シンポジウム-生存圏ミッションシンポジウム-
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      2015-02-16 – 2015-02-17

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公開日: 2016-06-01  

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