熱帯雨林生態系における水循環機構と植生のレジリエンスの相互作用の解明

2019 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02239
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小杉 緑子 京都大学, 農学研究科, 教授 (90293919)
• 研究分担者: 中路 達郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (40391130) ; 伊藤 雅之 兵庫県立大学, 環境人間学部, 准教授 (70456820) ; 野口 正二 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (90343780) ; 高梨 聡 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (90423011)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 東南アジア / 水循環機構 / 植物水分生理 / 生態系フラックス / 低地フタバガキ林

研究実績の概要

本研究は、熱帯雨林の水循環機構と植生のレジリエンスとの相互作用を解明することを目的とする。東南アジア熱帯雨林（Pasoh森林保護区・半島マレーシア低地フタバガキ林）において、いつ・どこに・どれだけ「利用できる水」が存在するか（＝水循環機構）、水ストレスに対する樹木の生存戦略（＝植物水分生理）、ガス交換機能の安定性の中に隠された樹木の反応が示す安定性を支えるメカニズムと限界（＝生態系フ
ラックス）、の３つの視点から現地観測を行い、これらの結果をアマゾン熱帯雨林などの他所のデータとも併せて統合的に解析することで、降水量変動に対して熱帯雨林がどのように反応しその機能を保ちうるか（＝熱帯雨林のレジリエンス）を評価するものである。

本年度は、課題Aについて、保護区内の河川等に設置した水位計・EC計によって降雨流出応答を連続観測を継続している。課題Bについて、昨年度に引き続き、タワーサイト周辺の突出木から林床木まで様々なサイズの樹木において、各部の樹液流速および直径変化を連続測定する。水ポテンシャル、個葉の蒸散・光合成速度、気孔開閉様式、葉および葉柄での貯水量の日変化パターンを乾湿条件の異なるシーズン毎に測定した。課題Cについて、タワー上生態系フラックス（運動量・顕熱・潜熱・蒸発散・CO2フラックス）、分光反射および樹冠画像、降水量、放射各項、各高度での風速・気温・湿度・光量、CO2濃度、土壌各深度における体積含水率・地温・圧力水頭等について、観測を継続し、高品質な長期連続データの取得を行った。

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

課題A,B,Cともに計画通りの観測を進めており、また同時に解析戦略についても相談を進めていることから、順調に推移している。

今後の研究の推進方策

今後は、課題Aについて、保護区内の河川等に設置した水位計・EC計によって降雨流出応答を連続観測するとともに、水文過程におけるすべての採取可能な水を定期的かつ降雨時に採取し、酸素・水素安定同位体比および各種水質分析を行う。深度別・pF別の土壌水を、異なる圧力限界値を持つ複数の手法で抽出し同位体分析を行う予定である。
課題Bについて、昨年度に引き続き、タワーサイト周辺の突出木から林床木まで様々なサイズの樹木において、各部の樹液流速および直径変化を連続測定する。水ポテンシャル、個葉の蒸散・光合成速度、気孔開閉様式、葉および葉柄での貯水量の日変化パターンを乾湿条件の異なるシーズン毎に測定する。またサイズ・種の異なる植物体（幹・枝・葉柄・葉）内水を定期的に採取し、酸素・水素安定同位体比を調べる。植物体各部の保水・通水特性を測定する。これらのデータから樹体各部におけるフラックスおよび貯留量の時間変化を定量する予定である。
課題Cについて、引き続きタワー上生態系フラックス（運動量・顕熱・潜熱・蒸発散・CO2フラックス）、分光反射および樹冠画像、降水量、放射各項、各高度での風速・気温・湿度・光量、CO2濃度、土壌各深度における体積含水率・地温・圧力水頭等について、観測を継続し、高品質な長期連続データの取得を行う。生態系フラックスから蒸発散、群落コンダクタンス、NEE、GPP、RE、群落最大光合成能、等の時間変化を算定する。分光反射観測から各種VIやクロロフィル蛍光を算定し、樹冠画像と併せてフェノロジーデータを構築する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Estimation of six leaf traits of East Asian forest tree species by leaf spectro scopy and partial least squarere gression (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakaji, T., Oguma, H., Nakamura, M., Kachina, P., Asanok, L., Marod, D. , Aiba, M., Kurokawam H., Kosugi, Y., Abdul Rahman Kassim, Hiura, T.
  • 雑誌名: Remote Sensing of Environment 巻: 233 ページ: -
  • DOI: DOI:10.1016/j.rse.2019.111381
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Surface conductance for evapotranspiration of tropical forests: Calculations, variations, and controls (2019)
  • 著者名/発表者名: Zheng-Hong Tan, Jun-Fu Zhao, Guan-Ze Wang, Meng-Ping Chen, Lian-Yan Yang, Chun-Sheng He, Natalia Restrepo-Coupe, Shu-Shi Peng, Xue-Yan Liu, Humberto R. da Rocha, Yoshiko Kosugi, Takashi Hirano, Scott R. Saleska, Michael L. Goulden, Jiye Zeng, Fang-Jun Ding, Fu Gao, Liang Song
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 275 ページ: 317-328
  • DOI: DOI:10.1016/j.agrformet.2019.06.006
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Spatial distribution of soil moisture and its influence on stand stracture in a lowland dipterocarp forest in peninsular Malaysia (2019)
  • 著者名/発表者名: Marryanna, L., Noguchi, S., Kosugi, Y., Niiyama, K., Itoh, M., Sato, T., Takanashi S., Siti-Aisha, S., Abd Rahman, K.
  • 雑誌名: Journal of Tropical Forest Science 巻: 31 ページ: 135-150
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Memory effects of climate and vegetation affecting net ecosystem CO2 fluxes in global forests (2019)
  • 著者名/発表者名: Besnard S., Carvalhais, N., Altaf Arain, M., Black, A., Brede, B., Buchmann, N., Chen, J., Clevers, J. G. P. W., Dutrieux, L. P., Gans, F., Herold, M., Jung, M., Kosugi, Y., Knohl, A., Law, B. E., Paul-Limoges, E., Lohila, A., Merbold, L., Roupsard, O., Valentini, R., Wolf, S., Zhang, X., Reichstein, M.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 14 ページ: e0211510
  • DOI: doi:10.1371/journal.pone.0211510
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Drought and cool temperature cue general flowering synergistically in the aseasonal tropical forests of Southeast Asia (2019)
  • 著者名/発表者名: Satake, A., Yu-Yun Chen, Fletcher, C., Kosugi, Y.
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: 34 ページ: 40-49
  • DOI: doi:10.1111/1440-1703.1012s
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 半島マレーシア熱帯雨林Pasoh森林保護区における降水・流出水起源の推定 (2020)
  • 著者名/発表者名: 緒方澄人・小杉緑子・伊藤雅之・渡辺伸一・勝山正則・野口正二・高梨聡・Marruanna Lion
  • 学会等名: 第131回日本森林学会大会
• [学会発表] 熱帯低地林におけるフタバガキ科高木種の水利用特性 (2020)
  • 著者名/発表者名: 東若菜、野口結子、鶴田健二、鎌倉真依、小杉緑子、Marryanna Lion
  • 学会等名: 第131回日本森林学会大会