大気CO2増加実験に基づく変動環境下での移行帯森林の持続的利用と動態予測

2006 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17208013
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 小池 孝良 北海道大学, 大学院農学研究院, 教授 (10270919)
• 研究分担者: 船田 良 東京農工大学, 大学院共生科学技術研究院, 教授 (20192734) ; 笹 賀一郎 北方生物園フィールド科学センター, 教授 (70125318) ; 柴田 英昭 北方生物園フィールド科学センター, 助教授 (70281798) ; 高木 健太郎 北方生物園フィールド科学センター, 助手 (20322844) ; 飛田 博順 森林総合研究所, 北海道支所, 主任研究員 (10353781)
• キーワード: 温暖化 / 周極域 / 移行帯森林 / 光合成生産 / 種多様性 / 窒素沈着 / 虫害 / 高CO2

研究概要

本研究は野外CO2付加実験(FACE)などプロセス研究と森林構造仮説(多種共存機構解析)を基礎にした生態系モデル研究を統合することで、極東アジアに広がる混交林の資源管理方針を北日本を主な対象に提供することを目的とする。このために、蒸発散と関連した木部形成、根系の発達と枯死、そして窒素付加に伴う虫害の発生と植物の防衛機能を実験的に解明する。針広混交林は温帯林と北方針葉樹林との移行帯と位置づけられ周極域3ヶ所に広がる。これらの混交林は属レベルでは共通であるが、土壌条件が異なるので、過去からのデータを比較検討することで精度高い森林推移を予測できる。事実、東シベリアの森林は西欧からの窒素沈着が肥料の役割を果たし、大気中CO2増加との相乗効果により、この30年の生産力は増加しているという。この例のように、森林の保全管理は近年の急激な変動環境の影響を踏まえて実施すべきである。そこで、落葉広葉樹の木部形成に及ぼす高CO2と窒素付加の影響を、トレードオフ関係にある被食防衛機能にも注目して解析することを特徴とする。最終的には高CO2で形成された木部の特徴を解明する。また、北日本では虫害の発生と食害量も増加傾向にあるので、危険地帯区分図を作製し成果品の1つとするべく基礎データの収集を急ぐ。
高CO2条件下では、葉の生産が進み下層稚樹の成長を抑制すると予測されている。しかし、高CO2では葉が厚くなるなど構造も変化する。このため、下層に到達する光環境を詳細に観測することで、高CO2環境下での群落の生産環境を解明する。このデータは森林構造仮説を検証する基礎データを得た。事実、光補償点の低下が確認され種多様性は維持される予測データを得て目下、論文を作成中である。

研究成果

• [雑誌論文] Defense characteristics of seral deciduous broad-leaved tree seedlings grown under differing levels of CO_2 and nitrogen. (2006)
  • 著者名/発表者名: Koike, T., Tobita, H., Shibata, T., Mastuki, S., Konno, K., Kitao, M., Yamashita, N., Maruyama, Y.
  • 雑誌名: Population Ecology 23 ページ: 23-29
• [雑誌論文] Seasonal change in the photosynthetic capacity of cones at the canopy of Japanese larch trees. (2006)
  • 著者名/発表者名: Wang, W., Endo, I., Watanabe, Y., Ji, D.H., Koike, T.
  • 雑誌名: Photosynthetica 44 ページ: 345-348
• [雑誌論文] Comparison of growth characteristics and tolerance to serpentine soil of three ectomycorrhizal spruce seedlings in northern Japan. (2006)
  • 著者名/発表者名: Kayama, M., Choi, D.S., Tobita, H., Utsugi, H., Kitao, M., Maruyama, Y., Nomura, M., Koike, T.
  • 雑誌名: Trees structure and function 20 ページ: 430-440
• [雑誌論文] Changes in CO_2 exchange during the development of larch (Larix gmelinii(Rupr.)Rupr.) cones. (2006)
  • 著者名/発表者名: Wang, W., Zu, Y., Cui, S., Hirano, T., Takagi, K., Watanabe, Y., Koike, T.
  • 雑誌名: Tree Physiology. 26 ページ: 1363-1368
• [雑誌論文] Interaction of drought and elevated CO_2 concentration on photosynthetic down-regulation and susceptibility to photoinhibition in Japanese white birch seedlings grown under limited N availability (2006)
  • 著者名/発表者名: Kitao, M., Lei, T.T., Koike, T., Kayama, M., Tobita, H., Maruyama, Y.
  • 雑誌名: Tree Physiology 26 ページ: 727-735
• [図書] 地球環境と生態系(武田 博清・占部城太郎(編者)) (2006)
  • 著者名/発表者名: 小池孝良
  • 総ページ数: 68-86
  • 出版者: 共立出版、東京