大規模操作実験と地理的環境勾配を用いた令温帯林生態系機能の地理分化の解明

2011 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21248017
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 日浦 勉 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (70250496)
• キーワード: 地理変異 / 温暖化実験 / 光合成 / 植食性昆虫 / 窒素循環

研究概要

1、苫小牧研究林と蒜山においてコナラ成木の林冠部をオープントップチャンバーで5度程度温暖化処理し、光合成能の温度順化と食害応答を実験的に調べた。20度での光合成速度は温暖化処理によって変化しなかったが、25度での光合成速度とVcmaxは温暖化処理によって上昇した。またVcmaxの励起エネルギーは温暖化処理によって上昇し、光合成最適温度と正の相関を示した。これらのことから生育温度条件によって光合成を最適化させていることが明らかとなった。一方コナラの食害応答には緯度勾配が見られた。高緯度の苫小牧では温暖化により林冠部の葉の食害は28%減少したが、一方低緯度の蒜山では温暖化により林冠部の葉の食害は84%減少した。つまり、高緯度に比べて低緯度のコナラの方が温暖化に対する食害応答がより大きいことが明らかになった。
2、苫小牧研究林のミズナラ地下部を電熱線で5度程度温暖化処理し、土壌の窒素動態を調べた。温暖化処理によって土壌凍結がなくなり、冬期の有機体、無機体窒素のプールが減少した。夏から秋にかけて温暖化処理によってアンモニアのプールも減少した。これらのことは、これまで土壌凍結が起こらない他の地域で行われてきた温暖化処理実験の結果とは異なり、土壌凍結の有無によって温暖化影響が大きく異なることを示している。
3、分布北限に当たる黒松内と南限域の椎葉においてタワー観測を行っているブナの材を採取し、解剖学的特性を比較解析した。道管径、密度ともに、椎葉と黒松内で違いはなかったが、染色された道管の結果を比較すると、椎葉では全道管に対して染色された道管が樹幹内部でも多く見られるのに対して、黒松内の方は樹幹の外側から中に向かうにつれて少なくなっていた。樹液流計測のプロファイル結果でも、椎葉の方が樹幹内部の流速の寄与が比較的大きく,傾向が対応していた。

研究成果

• [雑誌論文] Interspecific differences in environmental and spatial controls on plant species distribution and the relationships with functional traits (2012)
  • 著者名/発表者名: Aiba, M., Hino, T., Hiura, T.
  • 雑誌名: Journal of Ecology 巻: (online)
  • DOI: DOI:10.1111/j.1365-2745.2012.01959.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of experimental warming on isoprene basal emission rate measured in Quercus crispula trees (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsunaga, S. N., Muller, O., Nakamura, M, Nakaji, T., Hiura, T.
  • 雑誌名: Geochemical Journal 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Modeling leaf area index from litter collection and tree data in a deciduous broadleaf forest (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishihara, M. and Hiura, T.
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 151 ページ: 1016-1022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ground-besed monitoring of the leaf phenology of deciduous broad-leaved trees using high resolution NDVI camera images (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakaji, T., Oguma, H., Hiura, T.
  • 雑誌名: Journal of Agricultural Meteorology 巻: 67 ページ: 65-74
  • 査読あり
• [学会発表] Relationships between species richness and functional diversity in an understory herb community (2012)
  • 著者名/発表者名: Aiba, M., Takafumi, H., Hiura, T.
  • 学会等名: Proceedings of ESJ59
  • 発表場所: 龍谷大学瀬田キャンパス(大津市)
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] 気候変動下におけるミズナラの幹肥大成長と解剖学的特性の長期委変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 鍋嶋絵里・久保拓弥・安江恒・日浦勉・船田良
  • 学会等名: 第59回日本生態学会
  • 発表場所: 龍谷大学瀬田キャンパス(大津市)
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] Does warm temperature drive interannual variation of seed production in Quercus crispula? (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, Y., Kon, H., Muller, O., Nakamura, M., Nakaji, T., Satake, A., Hiura, T.
  • 学会等名: Proceedings of ESJ59
  • 発表場所: 龍谷大学瀬田キャンパス(大津市)
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] Seasonal change in temperature response of photosynthesis in Quercus serrata canopy leaves exposed to experimental warming (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, D., Muller, O., Nakaji, T., Hiura, T., Hikosaka, K.
  • 学会等名: Proceedings of ESJ59
  • 発表場所: 龍谷大学瀬田キャンパス(大津市)
  • 年月日: 2012-03-18