水工学への応用を考慮した水生植物モデルの開発と湖沼・河川の炭素、栄養塩循環の解明

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14550509
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 浅枝 隆 埼玉大学, 大学院・理工学研究科, 教授 (40134332)
• キーワード: 抽水植物 / エコロジカルモデリング / 生長モデル / ヨシPhragmites australis / ヒメガマTypha angustifolia / マコモZizania latiflia / ヒロハノエビモPotamogeton perfoliatus / 栄養塩循環

研究概要

平成14年度は、特にモデリングに必要なデータ収集のために抽水植物の生態調査と、それに基づいたモデリング、沈水植物の室内実験を中心に研究を進めた。フィールド調査では、わが国の湿地環境における主要な種として、ヨシ、ヒメガマ、マコモ、オオクグの生態調査を行い、従来報告されていた事実の検証の他に次のような新しい結果を得た。(1)ヨシの炭水化物、栄養塩の循環においては、春の発芽時、葉茎の初期生長時には古い地下茎の貯蔵物を利用し、夏場、葉茎の生長終了後の地下茎への貯蔵は年齢に関係なく行われる。しかし、秋には若い地下茎に輸送が行われ、古い地下茎から若い地下茎への輸送も行われる。(2)ヒメガマにおいては、葉茎の生長が初秋時にまで継続されるために、葉茎の生長終了後の地下茎への輸送は若い地下茎を中心に行われる。(3)ヨシについて仮説がたてられていた、栄養塩が豊富な土壌および貧弱な土壌における、群落内のassimilation typeとtranslocation typeの二つのタイプの栄養塩循環の過程が、ヒメガマにおいても生じていることが示された。さらに、マコモにおいては、初期生長時に葉茎についての顕著なself-thinningを行うことによって、assimilation typeの栄養塩循環を行っていることが示された。(4)マコモにおける顕著なself-thinningは、他種の進入を妨害するものと考えられることが示された。
室内実験においては、ヒロハノエビモを中心に生長実験を行ってモデリングに必要なデータを得るとともに、付着藻が生長に及ぼす影響を求めた。この結果、付着藻が繁殖することによって、ヒロハノエビモの生長が著しく妨げられることが示された。
以上の結果を元に、ヨシにおける生長・分解モデルを作成し、栄養塩循環への適用、ガマ、ヒメガマにおける生長モデルを作成することにより、ガマとヒメガマの競合への適用、緯度の違いによる地上部、地下部のバイオマスの違いの評価に対する適用、刈り取りの影響の影響評価への適用、オオクグの生長モデルの作成およびヨシとの競合の解析への適用等のモデリングを行い、いずれも良好な結果を得た。さらに、従来の観測のみでは得られなかったメカニズムの把握においても様々な結果を得ることができた。

研究成果

• [文献書誌] S.Karunaratne, T.Asaeda: "Mathematical modeling as a tool in aquatic ecosystem management"Journal of Environmental Engineering, ASCE. 128. 352-359 (2002)
• [文献書誌] T.Asaeda, L.H.Nam, P.Hietz, N.Tanaka, S.Karunaratne: "Seasonal fluctuation in live and dead biomass of Phragmites australis as described by a growth and decomposition model : implications of duration of aerobic conditions for litter mineralization and sedimentation"Aquatic Botany. 73. 223-239 (2002)
• [文献書誌] T.Asaeda, L.H.Nam: "Effects of rhizome age on the decomposition rate of Phragmites australis"Hydrobiologia. 485. 205-208 (2002)
• [文献書誌] Nam Le H., Asaeda T.: "Effect of rhizome age on the decomposition rate of Phragmites australis rhizome"Proceedings of the fourth International summer symposium. 343-348 (2002)
• [文献書誌] Karunaratne S., Asaeda T.: "Estimating the plant removal of mineral nutrients using a mathematical model"Proceedings of the fourth International summer symposium. 363-366 (2002)