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

2007 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 17208013
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 林学・森林工学
• 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, 共生科学技術研究部, 教授 (20192734) ; 笹 賀一郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (70125318) ; 柴田 英昭 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (70281798) ; 高木 健太郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (20322844) ; 飛田 博順 森林総合研究所, 北海道支所, 主任研究員 (10353781) ; KOIKE Takayoshi Hokkaido University, Field Science Center for Northem Biosphere, Professor (10270919)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2007
• 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

大気中の二酸化炭素濃度([CO_<2>])の上昇が社会問題となって久しい。本研究では高CO_<2>環境に対する冷温帯樹木11種の生理生態特性の変化を解明し、CO_<2>固定能力の変化を評価することを目的とした。CO_<2>付加にはFree Air CO_<2>Enrichment(FACE)を用いた(北海道大学札幌研究林実験苗畑に設置)。FACE内の[CO_<2>]は2040年頃を想定して500ppmvとした(対照区+130ppmv)。また、FACE内の土壌を半分に区切り、片面を富栄養の褐色森林土、もう片面を貧栄養の火山灰土壌とした。まずCO_<2>同化特性(光合成)の変化に着目した。火山灰土壌では高CO_<2>処理をしてもあまり増加しなかった。樹木は成長することで同化したCO_<2>を長期間貯留する。そこで樹幹成長の変化を調べた。高CO_<2>処理による成長の促進効果は、火山灰土壌やCO_<2>付加期間が長いと認められなくなった。CO_<2>貯留を評価するためには、材質の変化を明らかにすることも重要である。そこで、材質に影響を与える水分通道構造の変化を調べた。長期間の高CO_<2>処理によって、道管を流れる流量の継続的な低下が起こり、道管サイズが低下することが分かった。顕著な変化は葉柄部の道管に観察された。また、CO_<2>上昇に伴う冷温帯林のCO_<2>貯留量の変化を評価した。すると、褐色森林土でのみCO_<2>貯留量が増加した。この増加割合は欧米3ヶ所に設けられた地域の成果と同等であった。本研究により、東アジア冷温帯林における高CO_<2>環境下でのCO_<2>固定機能変化に関する知見が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Effects of elevated CO_2 and nitrogen on wood structure related to water transport in seedlings of two deciduous broad-leaved tree species. (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, Y
  • 雑誌名: Trees - Structure and Function 22 ページ: 10.1007/s00468-007-0201-8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthetic responses of birch and saplings grown in a free air CO_2 enrichment system in northern Japan (2008)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N.,
  • 雑誌名: Trees - Structure and Function 22 ページ: DOI:10.1007/s00468-007-0204-5
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in petiole hydraulic structure and leaf water flow in birch and oak saplings in an enhanced CO_2 environment (2008)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N
  • 雑誌名: Tree Physiology 28 ページ: 287-295
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of elevated CO_2 and nitrogen on wood structure related to water transport in seedlings of two deciduous broad-leaved tree species. (2008)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, Y
  • 雑誌名: Trees - Structure and Function (Refereed Journal) 22 ページ: DOI:10.1007/s00468-007-0201-8
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Photosynthetic responses of birch and alder saplings grown in a free air CO_2 enrichment system in northern Japan. (2008)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N.
  • 雑誌名: Trees - Structure and Function (Refereed Journal) 22 ページ: DOI:10.1007/s00468-007-0204-5
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Changes in petiole hydraulic structure and leaf water flow in birch and oak saplings in an enhanced CO_2 environment. (2008)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N.
  • 雑誌名: Tree Physiology (Refereed Journal) 28 ページ: 287-295
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Nitrogen dynamics in leaves of deciduous broad-leaved tree seedlings grown in a unmanaged larch plantation in northern Japan. (2007)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.,
  • 雑誌名: Eurasian Journal of Forest Research 10 ページ: 115-119
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methane emission from leaves of larch, birch and oak saplings grown under elevated CO_2 in northern Japan -A preliminary study- (2007)
  • 著者名/発表者名: Kitaoka, S.
  • 雑誌名: Journal of Agriculture Meteorology 63 ページ: 201-206
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of enriched CO_2 levels on the nutrient uptake characteristics of Larix Kaempferi. (2007)
  • 著者名/発表者名: Shinano, T.
  • 雑誌名: Tree Physiology 27 ページ: 97-104.
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Interaction of drought and elevated CO_2 concentration on photosynthetic down-regulation and susceptibility to photoinhibition in Japanese white birch seedings grown under limited N availability (2007)
  • 著者名/発表者名: Kitao, M
  • 雑誌名: Tree Physiology 27 ページ: 727-735
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methane emission form leaves of larch, birch and oak saplings grown under elevated CO_2 in northern Japan - A preliminary study - (2007)
  • 著者名/発表者名: Kitaoka, S.
  • 雑誌名: Journal of Agriculture Meteorology (Refereed Journal) 63 ページ: 201-206
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Nitrogen dynamics in leaves of deciduous broad-leaved tree seedlings grown in a unmanaged larch plantation in northern Japan. (2007)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 雑誌名: Eurasian Journal of Forest Research (Refereed Journal) 10 ページ: 115-119
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Effects of enriched CO_2 levels on the nutrient uptake characteristics of Larix Kaempferi. (2007)
  • 著者名/発表者名: Shinano, T.
  • 雑誌名: Tree Physiology (Refereed Journal) 27 ページ: 97-104
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [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. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kitao, M.
  • 雑誌名: Tree Physiology (Refereed Journal) 27 ページ: 727-735
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [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.,
  • 雑誌名: Population Ecology 48 ページ: 23-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [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.
  • 雑誌名: Population Ecology (Refereed Journal) 48 ページ: 23-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 「研究成果報告書概要(欧文)」より (2006)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 雑誌名: Plants and Environmental Stresses (in Japanese) (Corona Publishing) ページ: 88-144
• [雑誌論文] 「研究成果報告書概要(欧文)」より (2006)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 雑誌名: Global Environment and Ecosystem (in Japanese) (Kyoritsu Publishing) ページ: 68-93
• [雑誌論文] 「研究成果報告書概要(欧文)」より (2006)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 雑誌名: Introduction to Field Science (in Japanese) (Sankyo Publishing) ページ: 4-10, 37-48, 163-172
• [雑誌論文] Mycorrhizal activities in Pinus densiflora, P. koraiensis and Larix kaempferi native to Korea raised under high CO_2 concentrations and water use efficiency. (2005)
  • 著者名/発表者名: Choi, D.S.,
  • 雑誌名: Phyton (Horn, Austria) 45 ページ: 139-144
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characteristics of defense chemicals of mountain alder seedings raised under elevated CO_2 and nitrogen supply. (2005)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.,
  • 雑誌名: Phyton (Horn, Austria) 45 ページ: 163-168
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Soil moisture condition and growth of deciduous tree seedlings native to northern Japan grown under elevated CO_2 with a FACE system (2005)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N.,
  • 雑誌名: Phyton (Horn, Austria) 45 ページ: 133-138
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mycorrhizal activities in Pinus densiflora, P. koraiensis and Larix kaempferi native to Korea raised under high CO_2 concentrations and water use efficiency. (2005)
  • 著者名/発表者名: Choi, D. S.
  • 雑誌名: Phyton (Horn, Austria) (Refereed Journal) 45 ページ: 139-144
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Characteristics of defense chemicals of mountain alder seedlings raised under elevated CO_2 and nitrogen supply. (2005)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 雑誌名: Phyton (Horn, Austria) (Refereed Journal) 45 ページ: 163-168
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Soil moisture condition and growth of deciduous tree seedlings native to northern Japan grown under elevated CO_2 with a FACE system. (2005)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N.
  • 雑誌名: Phyton (Horn, Austria) (Refereed Journal) 45 ページ: 133-138
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 「研究成果報告書概要(欧文)」より (2005)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 雑誌名: Tree Sap (Hokkaido University Press) III ページ: 133-140
• [雑誌論文] 「研究成果報告書概要(欧文)」より (2005)
  • 著者名/発表者名: Yazaki, K.
  • 雑誌名: Plant responses to air pollution and global change (Springer Verlag Tokyo) ページ: 89-97
• [学会発表] Photosynthetic acclimation and plant defense traits of deciduous broad leaf tree saplings in FACE (Free Air CO_2 Enrichment). (2007)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 学会等名: Phenotypic plasticity in response to environmental changes: Scaling from the molecular to ecosystem levels. (JSPS-NSF)
  • 発表場所: 日光総合会館
  • 年月日: 20071023-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Anatomical Changes in hydraulic structure of cool-temperate deciduous tree saplings grown in a Free CO_2 Enrichment system. (2007)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, K.・Koike, T
  • 学会等名: Phenotypic plasticity in response to environmental changes: Scaling from the molecular to ecosystem levels. (JSPS-NSF)
  • 発表場所: 日光総合会館
  • 年月日: 20071023-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Photosynthetic acclimation and plant defense traits of deciduous broadleaf tree saplings in FACE (Free Air CO_2 Enrichment). (2007)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 学会等名: Phenotypic plasticity in response to environmental changes: Scaling from the molecular to ecosystem levels. (JSPS-NSF)
  • 発表場所: Nikko Sougou Kaikan (Nikko City)
  • 年月日: 20071023-20071026
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Anatomical changes in hydraulic structure of cool-temperature deciduous tree saplings grown in a Free Air CO_2 Enrichment system. (2007)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N., Koike, T.
  • 学会等名: JSPS-NSF
  • 発表場所: Nikko Sougou Kaikan (Nikko City)
  • 年月日: 20071023-20071026
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 高CO_2条件での落葉広葉樹葉のC/N と被食防衛. (2007)
  • 著者名/発表者名: 小池, 孝良
  • 学会等名: 日本植物学会2007年度大会シンポジュウム(植物におけるC/N バランス研究の新展開 : C/N バランスの実態と調節メカニズム)
  • 発表場所: 東京理科大学/野田キャンパス
  • 年月日: 2007-09-07
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] C/N ration in deciduous broadleaf trees grown in FACE (2007)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 学会等名: Japanese Society of Botanist
  • 発表場所: Tokyo Univ. of Science (Noda City) (in Japanese)
  • 年月日: 2007-09-07
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Dynamics of nitrogen in leaves of deciduous broad-leaved trees grown in unmanaged plantations in northern Japan (2006)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 学会等名: International seminar on "Regeneration and dynamics of mixed conifer broad-leaved forests in East Asia after Natural and Man-made disturbances"
  • 発表場所: Blagoveshchensk, Russia
  • 年月日: 20061013-20061015
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Dynamics of nitrogen in leaves of deciduous broad-leaved trees grown in unmanaged plantations in northern Japan (2006)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 学会等名: International seminar on "Regeneration and dynamics of mixed conifer broad-leaved forests in East Asia after Natural and Man-made disturbances"
  • 発表場所: Blagoveshchensk, Amur, Russia
  • 年月日: 20061013-15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Changes in growth characteristics of eleven woody species in Northern Japan with high CO_2 concentration. (2006)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, K., Koike, T.
  • 学会等名: International Conference on CO_2 environment
  • 発表場所: Vladivostok, Russia
  • 年月日: 20060917-20060920
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Changes in Growth characteristics s of Eleven Woody Species in Northern Japan with High CO_2 Concentration (2006)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, K.・Koike, T
  • 学会等名: International Conference on CO_2 environment,
  • 発表場所: Vladivostok, Russia,
  • 年月日: 20060917-20
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 大気中CO_2濃度の増加が冷温帯樹木11種の成長に与える影響 (2006)
  • 著者名/発表者名: 江口, 則和・小池, 孝良
  • 学会等名: システムアプローチで見えてきた東アジア陸域生態系の炭素動態
  • 発表場所: 東京大学生産技術研究所
  • 年月日: 2006-10-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Effects of elevated CO2 on the growth of 11 tree species. (2006)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N., Koike, T.
  • 学会等名: Carbon dynamics using system approach
  • 発表場所: University of Tokyo (In Japanese)
  • 年月日: 2006-10-23
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Changes in growth Traits of eleven woody species in northern Japan with high CO_2 concentration. (2006)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N.・Koike, T.
  • 学会等名: The 21st-Century COE Program of Kanazawa Uni-versity pp.146-147.
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 2006-08-22
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Changes in growth Traits of eleven woody species in northern Japan with high CO_2 concentration. (2006)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N., Koike, T.
  • 学会等名: The 21st-Century COE Program of Kanazawa University
  • 発表場所: p.146-147. Kanazawa University
  • 年月日: 2006-08-22
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 高CO_2濃度処理による冷温帯落葉樹の個葉・個体スケールでの水利用特性の変化 (2006)
  • 著者名/発表者名: 江口, 則和・小池, 孝良
  • 学会等名: 日本森林学会
  • 発表場所: 東京農業大学
  • 年月日: 2006-04-03
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Changes in water use traits in trees native to cool Temperate region treated with elevated CO2 in FACE (2006)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N., Koike, T.
  • 学会等名: Japanese Society of Forest
  • 発表場所: Tokyo University of Agriculture (In Japanese)
  • 年月日: 2006-04-03
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Changes in photosynthetic characteristics of three early successional tree woody species grown in volcanic ash soil in northern Japan with high CO_2 by a FACE. (2005)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N.・Koike, T.
  • 学会等名: The 11th Japan-U.S. Workshop on Globali Change.
  • 発表場所: 神奈川・JAMSTEC
  • 年月日: 20051023-25
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Changes in photosynthetic characteristics of three early successional tree woody species grown in volcanic ash soil in northern Japan with high CO_2 by a FACE. (2005)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N., Koike, T.
  • 学会等名: The 11^<th> Japan-U.S. Workshop on Global Change
  • 発表場所: JAMSTEC, Kanagawa Prefecture
  • 年月日: 20051023-20051025
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Change of photosynthetic capacity of Alnus hirsuta sapling grown in a free air CO_2 enrichment (FACE) system-Comparing the proximate Betula spp. without symbiotic N_2 fixing micro-organism- (2005)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N., Koike, T.
  • 学会等名: 17^<th> International Botanical Congress
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20050712-20050716
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Defense characteristics of deciduous broad-leaved tree seedlings grown under factorial combination of two levels of CO_2 and nitrogen. (2005)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 学会等名: 17^<th> International Botanical Congress
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20050712-20050716
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Change of photosynthetic capacity of Alnus hirsuta sapling grown in a free air CO_2 enrichment (FACE) system-Comparing the proximate Betula spp. Without symbiotic N_2 fixing micro-organism- (2005)
  • 著者名/発表者名: Eguchi, N, ・Koike, T.
  • 学会等名: 17th International Botanical Congress
  • 発表場所: Vienna、Austria
  • 年月日: 20050712-16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Defense characteristics of deciduous broad-leaved tree seedlings grown under factorial combination of two levels of CO_2 and nitrogen (2005)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 学会等名: 17th International Botanical Congress
  • 発表場所: Vienna、Austria
  • 年月日: 20050712-16
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Influence of environmental factors, soil carbon, and soil microorganism biomass on soil microbial respiration in a Japanese larch forest. (2005)
  • 著者名/発表者名: Qu, L.Y.・Koike, T.
  • 学会等名: 9th INTECOL(国際生態学会)
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2005-08-09
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Influence of environmental factors, soil carbon, and soil microorganism biomass on soil microbial respiration in a Japanese larch forest. (2005)
  • 著者名/発表者名: Qu, L. Y., Koike, T.
  • 学会等名: 9^<th> International Congress on Ecology
  • 発表場所: Montreal. Canada
  • 年月日: 2005-08-09
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [図書] フィールド科学への招待 (2006)
  • 著者名/発表者名: 小池, 孝良
  • 総ページ数: 4-10, 37-48, 163-172
  • 出版者: 三共出版
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] 地球環境と生態系 (2006)
  • 著者名/発表者名: 小池, 孝良
  • 総ページ数: 68-93
  • 出版者: 共立出版
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] 植物と環境ストレス (2006)
  • 著者名/発表者名: 小池, 孝良
  • 総ページ数: 88-144
  • 出版者: コロナ社
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] Tree Sap III (2005)
  • 著者名/発表者名: Koike, T.
  • 総ページ数: 133-140
  • 出版者: Hokkaido University Press
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [図書] Plant responses to air pollution and global change. (2005)
  • 著者名/発表者名: Yazaki, K.
  • 総ページ数: 89-97
  • 出版者: Springer Verlag Tokyo
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [備考] 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/fres/silv/index.php