樹木細根のフェノロジー：枯死プロセスの解明とその定量評価

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H02243
• 研究機関: 兵庫県立大学
• 研究代表者: 大橋 瑞江 兵庫県立大学, 環境人間学部, 教授 (30453153)
• 研究分担者: 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) ; 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) ; 牧田 直樹 信州大学, 学術研究院理学系, 准教授 (40723086) ; 平野 恭弘 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (60353827) ; 野口 享太郎 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 (70353802) ; 檀浦 正子 京都大学, 農学研究科, 准教授 (90444570)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 樹木根 / 枯死 / 森林 / 画像解析

研究実績の概要

樹木の細根は、葉のように短いサイクルで発生と枯死を繰り返すとされているが、このライフサイクルにおいて、最も不明瞭な部分が衰退から枯死への過程である。そこで本研究では、細根の動きを土壌中でモニタリングしながら枯死を誘導することで、細根の枯死過程を解明することを目的としている。さらに地上部のフェノロジーや土壌環境を同時に計測することで、細根の枯死を支配する要因を特定し、枯死根の定量評価を試みる。そのために次の4つの問に答えるための実験を実施した：① 枯死に伴う細根の形質の変化は何か？② 細根の枯死はどう定義されるか？③ 細根の枯死はいつ、どのくらい発生するか？④ 細根の枯死を引き起こす要因は何か？
問①と②について、フィールドで採取したカラマツとヒノキの枯死根について、形態・化学組成・色情報などを取得し、枯死根の特性評価を行った。さらに、根系研究者複数名が枯死根判定を行い、判定者の数と判定の一致率を指標として、算出した。これらの結果をまとめ、枯死根評価のばらつきを定量化した。得られた成果を学会等で公表し、論文原稿にまとめた。
問③と④では、フィールド実験を通して枯死の発生パターンを生態系レベルで評価するために、広葉樹の二次林で長期にわたって行った細根動態画像の解析を行った。画像の取得は、試験地に市販のスキャナが差し込めるサイズのアクリルボックスを埋設し、これらにスキャナを差し込み、定期的に土壌画像をスキャンすることで行った。２年間の枯死根動態を詳細に解析し、成長根動態の結果と比較した。得られた成果を論文にまとめ、学術誌に公表した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Evaluation of spatial and temporal variation in fine root dynamics in a temperate mixed forest using a scanner method (2023)
  • 著者名/発表者名: Kuwabe Nanaho、Ohashi Mizue
  • 雑誌名: Journal of Forest Research 巻: 29 ページ: 1～8
  • DOI: 10.1080/13416979.2023.2186208
  • 査読あり
• [雑誌論文] 3D reconstruction using Structure-from-Motion: a new technique for morphological measurement of tree root systems (2022)
  • 著者名/発表者名: Okamoto Yuki、Ikeno Hidetoshi、Hirano Yasuhiro、Tanikawa Toko、Yamase Keitaro、Todo Chikage、Dannoura Masako、Ohashi Mizue
  • 雑誌名: Plant and Soil 巻: 477 ページ: 829～841
  • DOI: 10.1007/s11104-022-05448-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rhizomes play significant roles in biomass accumulation, production and carbon turnover in a stand of the tall bamboo <i>Phyllostachys edulis</i> (2022)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi Keito、Ohashi Mizue、Fujihara Michiro、Kitayama Kanehiro、Onoda Yusuke
  • 雑誌名: Journal of Forest Research 巻: 28 ページ: 42～50
  • DOI: 10.1080/13416979.2022.2090669
  • 査読あり
• [学会発表] 淡路島のモウソウチクにおける枯死根量の解明 (2023)
  • 著者名/発表者名: 川瀬耕平・大橋瑞江
  • 学会等名: 第134回日本森林学会大会
• [学会発表] 深層学習手法を用いた根圏画像からの細根抽出の性能比較 (2023)
  • 著者名/発表者名: 山形拓人・池野英利・木村敏文・礒川悌次郎・中路達郎・大橋瑞江
  • 学会等名: 第134回日本森林学会大会
• [学会発表] 土壌圧縮がカラマツ苗木の成長と根の動態に及ぼす影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 遠藤いず貴・中路達郎・刀祢翔太・井手淳一郎・大橋瑞江
  • 学会等名: 第134回日本森林学会大会
• [学会発表] SfMを用いた樹木根の形態計測におけるノイズ除去法の影響 (2023)
  • 著者名/発表者名: 岡本祐樹・池野英利・平野恭弘・谷川東子・山瀬敬太郎・藤堂千景・檀浦正子・大橋瑞江
  • 学会等名: 第70回日本生態学会
• [学会発表] 樹木の枯死根特性と枯死判定との関係 (2023)
  • 著者名/発表者名: 大橋瑞江・ 中路達郎・牧田直樹・野口享太郎・ 福澤加里・檀浦正子・平野恭弘
  • 学会等名: 第70回日本生態学会
• [学会発表] 深層学習を用いた二種の細根自動抽出ソフトウェアの評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山形拓人・池野英利・木村敏文・磯川悌次郎・岡本祐樹・大橋瑞江
  • 学会等名: 第56回根研究集会
• [学会発表] Fine root production and mortality in a stand scale determined by an optical scanning method (2022)
  • 著者名/発表者名: M. Ohashi, T. Kume, I. Endo, M. Dannoura, N. Kuwabe, H. Ikeno
  • 学会等名: 8th International Symposium on Physiological Processes in Roots of Woody Plants
  • 国際学会
• [学会発表] Acquisition of the 3D morphological data from 2D images using SfM-MVS (2022)
  • 著者名/発表者名: Y. Okamoto, H. Ikeno, Y. Hirano, T. Tanikawa, K. Yamase, C. Todo, M. Dannoura, M. Ohashi
  • 学会等名: 8th International Symposium on Physiological Processes in Roots of Woody Plants
  • 国際学会