根圏での樹木と林床植生間の競争緩和が窒素動態と菌根を介した樹木の生長に及ぼす影響

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17K07830
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 福澤 加里部 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (10456824)
• 研究分担者: 谷口 武士 鳥取大学, 乾燥地研究センター, 准教授 (10524275)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: ササ / 林床植生 / 土壌窒素 / 細根 / 外生菌根菌 / 樹木 / 微生物 / 環境

研究実績の概要

森林における林床植生の消失が生態系の窒素動態メカニズムと樹木の生長、外生菌根菌動態に及ぼす影響を明らかにするために、冷温帯林の代表的な林床植生であるクマイザサを実験的に除去し、その前後で土壌中の無機窒素量と細根動態、樹木の肥大生長量・葉生産量、樹木根と共生した外生菌根菌の量や組成を調べた。ササ除去によりササの窒素吸収量が減少するために、土壌窒素量が増加し、また樹木の生長は促進するだろうと予想した。
林床にクマイザサが密生する天然生冷温帯林において、ミズナラを対象木としてプロットを設定し、プロット内の全てのクマイザサ地上部の刈り取り・プロット外への搬出により除去した。また除去の2年後にはプロット外部とのササ地下茎による接続を断つために、プロット周囲の土壌を切断した。ササ除去前から除去後2年間にわたりササ除去区と対照区において各項目を調べた。
ササ除去後の土壌の無機窒素量の短期的な変化は小さく、ササ除去から2年経過して初めてササ除去区においてアンモニウム態窒素(NH4-N)が増加する傾向がみられた。ササ細根量はササ除去の2年後にササ除去区で減少する傾向があったもののササ除去の影響は明確ではなく、ササ細根による窒素吸収が維持されていることが示唆された。一方、ミズナラの生長（肥大生長、葉生産量）へのササ除去の正の影響は観測期間を通じてみられなかった。ミズナラ細根中の外生菌根菌はササ除去前後（処理1年後）や処理区に関わらずに優占する種が確認され、短期での菌根菌組成の変化は小さかった。
以上のことから、クマイザサは地上部のダメージに対する地下部の抵抗性が非常に高く、短期的には土壌窒素動態や樹木の生長への影響は小さいことが明らかになった。シカなどの動物による食害が林床植生の減少を通じて窒素動態に及ぼす影響が顕在化するには時間を要すると考えられ、より長期的視野に立った観測研究が必要である。

研究成果

• [雑誌論文] Stream water quality in relation to watershed‐scale practical forest management in a cool‐temperate natural forest in northern Japan (2020)
  • 著者名/発表者名: Fukuzawa Karibu、Satoh Fuyuki、Shibata Hideaki、Kamiura Tatsuya、Kozuka Chikara、Takanishi Toshikazu、Hayakashi Shintaro、Hirano Yuya、Mamiya Wataru、Yabuhara Yuri、Sakai Rei、Sugiyama Hiroshi、Masumoto Hiroshi、Fukuzawa Naoko、Takeda Tetsuji、Morita Hideaki、Yamanouchi Makoto、Hasegawa Junko、Yoshida Toshiya
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: In press ページ: －
  • DOI: 10.1111/1440-1703.12094
• [雑誌論文] Communities of arbuscular mycorrhizal fungi in forest ecosystems in Japan’s temperate region may be primarily constituted by limited fungal taxa. (2020)
  • 著者名/発表者名: Miyake Hiroki、Ishitsuka Sakiko、Taniguchi Takeshi、Yamato Masahide
  • 雑誌名: Mycorrhiza 巻: In press ページ: －
  • DOI: 10.1007/s00572-020-00945-z
• [雑誌論文] Soil prokaryotic community structure is determined by a plant-induced soil salinity gradient rather than other environmental parameters associated with plant presence in a saline grassland (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi Chikae、Imada Shogo、Taniguchi Takeshi、Du Sheng、Yamanaka Norikazu、Tateno Ryunosuke
  • 雑誌名: Journal of Arid Environments 巻: 176 ページ: 104100～104100
  • DOI: 10.1016/j.jaridenv.2020.104100
• [雑誌論文] Soil nitrogen cycling is determined by the competition between mycorrhiza and ammonia‐oxidizing prokaryotes (2020)
  • 著者名/発表者名: Tatsumi Chikae、Taniguchi Takeshi、Du Sheng、Yamanaka Norikazu、Tateno Ryunosuke
  • 雑誌名: Ecology 巻: 101 ページ: －
  • DOI: 10.1002/ecy.2963
• [雑誌論文] Does conversion from natural forest to plantation affect fungal and bacterial biodiversity, community structure, and co-occurrence networks in the organic horizon and mineral soil? (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakayama Masataka、Imamura Shihomi、Taniguchi Takeshi、Tateno Ryunosuke
  • 雑誌名: Forest Ecology and Management 巻: 446 ページ: 238～250
  • DOI: 10.1016/j.foreco.2019.05.042
• [学会発表] 冷温帯林におけるササ除去が窒素動態および外生菌根菌組成に及ぼす影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 福澤加里部、谷口武士、野村睦、中山理智
  • 学会等名: 日本森林学会
• [学会発表] 北海道東部の森林における土壌微生物群集と窒素無機化ポテンシャルの関係 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中山理智、今村志帆美、龍見史恵、谷口武士、舘野隆之輔
  • 学会等名: 日本森林学会