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2014 年度 実績報告書

同位体パルスラベリング法を駆使した樹木根圏炭素動態とその制御機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 13J09602
研究機関独立行政法人森林総合研究所

研究代表者

牧田 直樹  独立行政法人森林総合研究所, 関西支所, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード樹木根 / 炭素動態 / 森林生態系
研究実績の概要

本研究申請課題である『同位体パルスラベリング法を駆使した樹木根圏炭素動態とその制御機構の解明』では、地上部から地下部への炭素の循環速度・滞留時間・配分比を明瞭にすることを目的とする。
本年度は、フィンランド共和国ヘルシンキ大学に留学し、同位体手法に詳しいヘルシンキ大学の共同研究者とともに、土壌表面および各土壌深度から放出される13CO2の連続測定観測の体制を整えた。同時に電源系統の整備、多チャンネル切り替え装置・自動開閉式チャンバー、温度・含水率計を最新の技術・方法といった研究手法のノウハウをご教授いただいた。土壌からのCO2は、植物根起源と微生物起源の2種類の総和として構成されている。これら2種類のCO2放出は、13CO2放出濃度が大きく異なっており、濃度を測定することにより、植物根起源と微生物起源の寄与をそれぞれ算出することが可能である。土壌から放出されるCO2同位体比は、レーザー同位体分光計測装置システムを用いて連続測定を行った。本研究の結果では、13CO2放出濃度の明確な季節変化を観測することができ、13CO2放出濃度は、各深度ともに土壌温度で大きく説明することが明らかとなった。また、植物根起源の寄与は夏場に高く、微生物起源の寄与は、冬場に高いことも明らかとした。
以上より、土壌から放出されるCO2は、植物根・微生物混合の炭素で構成されており、その放出パターンは季節変化することが示された。根の炭素源代謝・分配は、植物の要求量・環境要因によって制御されている可能性が示唆された。

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

特別研究員:牧田の本年度の研究は、フィンランド・ヘルシンキ大学に留学を行い、亜寒帯森林生態系における正確な測定が困難であった根圏における炭素の流れを評価することであった。土壌中に存在する樹木根を採取し、生理生態特性を定量評価しようとする課題は、根圏における炭素消費量を算出することを可能とし、北方林生態系の炭素循環の解明に重要な示唆を与えるものであると考えられる。また上記の研究のほかに、根系の分解呼吸速度および土壌メタン放出に関する研究にも従事しており、その成果は、3本の国際誌にまとめられた。国際樹木根学会・国際生物物質循環学会で発表している。これらの本年度の研究成果から、期待通りの研究ができていたと評価する。

今後の研究の推進方策

本研究課題の今後の推進方策は、葉で吸収された同化産物が土壌および、根や菌根菌への到達時間(循環速度・滞留時間)を連続フラックス観測によって定性評価したいと考えている。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Temperature sensitivity of microbial respiration of fine root litter in a temperate broad-leaved forest2015

    • 著者名/発表者名
      Makita N., Kawamura A.
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 10 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0117694

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] One year of continuous measurements of soil CH4 and CO2 fluxes in a Japanese cypress forest: temporal and spatial variations associated with Asian monsoon rainfall2015

    • 著者名/発表者名
      Sakabe A., Kosugi Y., Takahashi K., Kanazawa A., Itoh M., Makita N., Ataka M.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research - Biogeosciences

      巻: 120 ページ: 1-15

    • DOI

      10.1002/2014JG002851

    • 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 seedlings2014

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

      Journal of Agricultural Meteorology

      巻: 70 ページ: 151-162

    • DOI

      10.2480/agrmet.D-14-00006

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Tissue-level controls on tree fine root respiration2014

    • 著者名/発表者名
      Makita N.
    • 学会等名
      Workshop -Fine roots and carbon cycling in changing environment-
    • 発表場所
      Helsinki University, Finland
    • 年月日
      2014-12-11
    • 招待講演
  • [学会発表] Changes in physio-morphology of root and shoot with spatial soil nitrogen heterogenity in a 100-year-old cypress forest2014

    • 著者名/発表者名
      Makita N, Sugimoto T, Ishii H, Tanikawa T, Hirano Y.
    • 学会等名
      6th International Symposium on Physiological Processes in Roots of Woody Plants
    • 発表場所
      Nagoya University, Japan
    • 年月日
      2014-09-08 – 2014-09-12
  • [学会発表] Linkages of litter decomposability between fine roots and leaves for woody species2014

    • 著者名/発表者名
      Makita N, Fujii S.
    • 学会等名
      Biogeomon -8th International Symposium on Ecosystem Behavior-
    • 発表場所
      University of Bayreuth, Germany
    • 年月日
      2014-07-13 – 2014-07-17

URL: 

公開日: 2016-06-01  

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