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2018 年度 実績報告書

太陽光誘起クロロフィル蛍光による光合成量評価能力の統合解析

研究課題

研究課題/領域番号 18H03350
研究機関北海道大学

研究代表者

加藤 知道  北海道大学, 農学研究院, 准教授 (60392958)

研究分担者 彦坂 幸毅  東北大学, 生命科学研究科, 教授 (10272006)
小林 秀樹  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 北極環境変動総合研究センター, ユニットリーダー代理 (10392961)
市井 和仁  千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 教授 (50345865)
野田 響  国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 主任研究員 (60467214)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードリモートセンシング / CO2吸収量 / 生態系タイプ / 生態系モデル / 分光観測
研究実績の概要

テーマ① SIF生成・放出・消散に関する個葉/生態系プロセスの検証:室内実験による個葉ストレス環境下での、SIF・PRI・光合成の関係について、調べた(Hikosaka and Noda, 2018, PCE)。また超高分解能分光放射計QEpro(OceanOptics社)2台(O2-A用とO2-B用)、をつくば市真瀬の水田に設置し、10-60秒間隔で、上向き半球(コサインコレクタ付き)・下向き半球(コサインコレクタ付き)・下向き25度(ベアファイバー)および閉鎖(ダークカレント用)の4つのチャンネルを光ファイバチャンネル(LEONI社特注)で切り替えた。同時に他の分解能分光放射計HR4000、FLAME(いずれもOceanOptics社)も設置し、5つの性能をもつ分光放射計を設置し、4月から12月まで測定した。現在はデータを処理しSIFを計算中である。
テーマ② SIF-光合成機能関係の生態系タイプ間の差における制御要因の解明:GPP-SIF関係の解明については、テーマ①でのSIF計算作業からのデータを待っている。衛星データについてはGOSATの観測点データを収集および解析中である。
テーマ③ SIFモデル-データ融合による生態系炭素循環の推定精度の評価:森林3次元放射伝達モデルは、FLiESをSIFを取り扱う物理過程に特化させ、また個葉エネルギー分配および光合成計算モジュールを導入することで、森林内のSIF放出・消散過程を空間的に再現するモデルの基礎を構築した。生態系プロセスモデルへの組み込みは、モデル基礎部分を構築中である。

現在までの達成度 (区分)
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

テーマ① SIF生成・放出・消散に関する個葉/生態系プロセスの検証:室内実験による個葉モデル構築は、非常に順調に進んでいる。一方で、超高分解能分光放射計によるSIF観測は、データ精度の検証に時間が多少かかっており、今後は観測体制やデータ解析ステップに工夫が必要であることがわかった。
テーマ② SIF-光合成機能関係の生態系タイプ間の差における制御要因の解明:GPP-SIF関係の解明については、あまり進んでいないが、中程度分解能分光放射計によるデータからの初歩的な解析では生態系間での大きな差があることが期待された。衛星データについてはGOSATの観測点データの有効性を検証する必要があり、多少の時間がかかることがわかっているが概ね順調に進んでいる。
テーマ③ SIFモデル-データ融合による生態系炭素循環の推定精度の評価:森林3次元放射伝達モデルは、基礎部分構築が済み、野外サイトにおける検証の準備が順調に進んでいる。生態系プロセスモデルへの組み込みも順調に進んでいる。

今後の研究の推進方策

テーマ① SIF生成・放出・消散に関する個葉/生態系プロセスの検証:室内実験による個葉モデルの構築は、他の条件下へ展開する。また超高分解能分光放射計によるデータは引き続き処理し、SIFを計算するとともに、解像度の違いや、計算手法の違いによるSIF強度の差を調べる。また別サイトデータも解析を始める。
テーマ② SIF-光合成機能関係の生態系タイプ間の差における制御要因の解明:GPP-SIF関係の解明については、テーマ①でのSIF計算作業が終わり次第進める。衛星データについてはGOSATの観測点データを引き続き収集および解析を行う。
テーマ③ SIFモデル-データ融合による生態系炭素循環の推定精度の評価:森林3次元放射伝達モデルは、FLiES-SIFを岐阜県高山市のフラックスサイトに対して適用し、推定精度の検証を行う。生態系プロセスモデルへの組み込みは、引き続きモデル基礎部分を構築する。

  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Modeling leaf CO2 assimilation and Photosystem II photochemistry from chlorophyll fluorescence and the photochemical reflectance index2019

    • 著者名/発表者名
      Hikosaka Kouki、Noda Hibiki M.
    • 雑誌名

      Plant, Cell & Environment

      巻: 42 ページ: 730~739

    • DOI

      10.1111/pce.13461

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Acclimation and adaptation components of the temperature dependence of plant photosynthesis at the global scale2019

    • 著者名/発表者名
      Kumarathunge Dushan P.、Medlyn Belinda E.、Drake John E.、et al.
    • 雑誌名

      New Phytologist

      巻: 222 ページ: 768~784

    • DOI

      10.1111/nph.15668

  • [雑誌論文] Plasticity of functional traits and optimality of biomass allocation in elevational ecotypes of Arabidopsis halleri grown at different soil nutrient availabilities2019

    • 著者名/発表者名
      Wang Qing-Wei、Daumal Maya、Nagano Soichiro、Yoshida Naofumi、Morinaga Shin-Ichi、Hikosaka Kouki
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 132 ページ: 237~249

    • DOI

      10.1007/s10265-019-01088-9

  • [雑誌論文] The role of biomass allocation between lamina and petioles in a game of light competition in a dense stand of an annual plant2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinaka Kenta、Nagashima Hisae、Yanagita Yusuke、Hikosaka Kouki
    • 雑誌名

      Annals of Botany

      巻: 121 ページ: 1055~1064

    • DOI

      10.1093/aob/mcy001

  • [雑誌論文] Physiological validation of photochemical reflectance index (PRI) as a photosynthetic parameter using Arabidopsis thaliana mutants2018

    • 著者名/発表者名
      Kohzuma Kaori、Hikosaka Kouki
    • 雑誌名

      Biochemical and Biophysical Research Communications

      巻: 498 ページ: 52~57

    • DOI

      10.1016/j.bbrc.2018.02.192

  • [雑誌論文] Dependence of functional traits related to growth rates and their CO2 response on multiple habitat climate factors across Arabidopsis thaliana populations2018

    • 著者名/発表者名
      Ozaki Hiroshi、Oguchi Riichi、Hikosaka Kouki
    • 雑誌名

      Journal of Plant Research

      巻: 131 ページ: 987~999

    • DOI

      10.1007/s10265-018-1058-1

  • [学会発表] Phenological changes in GOSAT SIF in temperate vegetations in Japan2019

    • 著者名/発表者名
      Noda HM, Yoshida Y, Oshio H and Matsunaga T
    • 学会等名
      International Network on Remote Sensing of Terrestiral and Aquatic Fluorescence
    • 国際学会
  • [学会発表] GOSAT衛星で観測された太陽光励起クロロフィル蛍光の温帯域における季節変動2019

    • 著者名/発表者名
      野田響,彦坂幸毅,吉田幸生,押尾晴樹,宮内達也,松永恒雄
    • 学会等名
      第66回日本生態学会大会
  • [学会発表] 反射分光を用いた植物の強光乾燥ストレス応答の検出2019

    • 著者名/発表者名
      上妻馨梨・彦坂幸毅
    • 学会等名
      第60回日本植物生理学会年会
  • [学会発表] 太陽光誘起クロロフィル蛍光による光合成活性診断2019

    • 著者名/発表者名
      加藤知道
    • 学会等名
      愛媛大学植物工場研究センター先端技術セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] 衛星観測クロロフィル蛍光の導入による光合成量推定精度の向上2018

    • 著者名/発表者名
      林 悠介・村上和隆・劉 治彦・市井和仁
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会 第65回(平成30年度秋季)学術講演会
  • [学会発表] Seasonal changes in SIF in a warm-temperate evergreen coniferous forest in Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Noda HM, Kosugi Y, Tsujimoto K, Hikosaka K, Matsunaga T
    • 学会等名
      14th International Workshop on Greenhouse Gas Measurements from Space
    • 国際学会
  • [学会発表] On-going Challenges and Future Perspective of Satellite Based Solar-induced Chlorophyll Fluorescence2018

    • 著者名/発表者名
      Noda HM, Hikosaka K, Oshio H,Yoshida Y, Miyauchi T, SaitoM and Matsunaga T,
    • 学会等名
      OzFlux-AsiaFlux Joint Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Phenological changes in SIF and carbon flux in a warm-temperate evergreen forest in Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Noda HN, Kosugi Y, Hikosaka K, Tsujimoto K, Yoshida Y, Oshio H, Matsunaga T
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] 温帯ヒノキ林における太陽光誘起クロロフィル蛍光の環境依存性2018

    • 著者名/発表者名
      桑田清史,野田響,小杉緑子,饗庭正寛,中路達郎,辻本克斗,彦坂幸毅
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
  • [学会発表] 野外型分光データを利用したアラスカ内陸部のクロトウヒ林の季節変化の観測2018

    • 著者名/発表者名
      小林 秀樹,永井 信,Kim Yongwon, Yang Wei, 加藤 知道, 池田 教子, 伊川 浩樹, 永野 博彦,鈴木 力英
    • 学会等名
      日本リモートセンシング学会 第65回(平成30年度秋季)学術講演会
  • [学会発表] 野外型分光データを利用した永久凍土上のアラスカ・クロトウヒ林の季節変動の観測2018

    • 著者名/発表者名
      小林 秀樹,永井 信,金 龍元, Yang Wei, 池田 教子, 伊川 浩樹, 永野 博彦, 斉藤 和之, 鈴木 力英
    • 学会等名
      雪氷研究大会
  • [学会発表] 植物葉群における葉間窒素分配の最適性2018

    • 著者名/発表者名
      彦坂幸毅
    • 学会等名
      第9回日本光合成学会年会
  • [学会発表] 反射分光を用いた植物ストレスのリモートセンシング2018

    • 著者名/発表者名
      上妻馨梨・彦坂幸毅
    • 学会等名
      第9回日本光合成学会年会
  • [学会発表] Estimating leaf photosynthesis of C3 plants grown under different environments from photochemical reflectance index (PRI) and Chl fluorescenc2018

    • 著者名/発表者名
      Katsuto Tsujimoto, Kouki Hikosaka
    • 学会等名
      1st Asia-Oceania International Congress on Photosynthesis
    • 国際学会
  • [学会発表] 反射分光を用いた光合成挙動のリモートセンシング2018

    • 著者名/発表者名
      上妻馨梨・彦坂幸毅
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
  • [学会発表] 温帯ヒノキ林における太陽光誘起クロロフィル蛍光の環境 依存性2018

    • 著者名/発表者名
      桑田清史・野田響・小杉緑子・饗庭正寛・中路達郎・辻本克斗・○彦坂幸毅
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
  • [学会発表] GOSAT 衛星で観測された太陽光励起クロロフィル蛍光の温帯域における季節変動2018

    • 著者名/発表者名
      野田 響・彦坂 幸毅・吉田 幸生・押尾晴樹・宮内 達也・松永 恒雄
    • 学会等名
      第66回日本生態学会大会
  • [学会発表] Constructing the simulation model to estimate the SIF using remote sensing data2018

    • 著者名/発表者名
      Yuma Sakai, Tomomichi Kato, Katsuto Tsujimoto, Hideki Kobayashi, Kenlo Nishida Nasahara, Tomoko Akitsu, Shohei Murayama, Hibiki Noda, Hiroyuki Muraoka
    • 学会等名
      American Geophysical Union 2018 Fall Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Bottom-up and top-down approach investigations on solar induced fluorescence for estimating the photosynthesis at ecosystem scale by both ground-based measurement and modeling2018

    • 著者名/発表者名
      Tomomichi Kato, Hideki Kobayashi, Yuma Sakai, Hibiki Noda, Tatsuya Miyauchi, Kenlo Nishida Nasahara, Tomoko Akitsu, Shohei Murayama, Hiroyuki Muraoka
    • 学会等名
      American Geophysical Union 2018 Fall Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Relationship in anomalous changes in solar-induced chlorophyll fluorescence to the environmental factors for last 10 years,2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 知道, 水野 一樹
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
  • [学会発表] The simulation model of energy partition in leaf scale to estimate GPP from SIF2018

    • 著者名/発表者名
      酒井 佑槙, 加藤 知道, 辻本 克斗, 小林 秀樹, 奈佐原 顕郎, 秋津 朋子, 村山 昌平, 野田 響, 村岡 裕由
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
  • [図書] 生態系生態学(第2版)2018

    • 著者名/発表者名
      F. Stuart Chapin III、Pamela A. Matson、Peter M. Vitousek、加藤 知道
    • 総ページ数
      608
    • 出版者
      森北出版
    • ISBN
      4627261225

URL: 

公開日: 2019-12-27  

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