中国大興安嶺森林－湿原生態系における水・熱および炭素・物質動態と山火事撹乱の影響

2014 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23255009
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 佐藤 冬樹 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (20187230)
• 研究分担者: 小池 孝良 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (10270919) ; 野村 睦 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 助教 (20271629) ; 高木 健太郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (20322844) ; 笹 賀一郎 北海道大学, 名誉教授 (70125318)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 地球温暖化 / 炭素循環 / 水・熱収支 / 物質循環 / 樹木生理影響 / 湿原 / 永久凍土南限

研究実績の概要

永久凍土南限域ではカラマツ林の存在が湿原・永久凍土の安定性と関連し、その維持管理がCO2の放出を含む地球温暖化と密接に関連している可能性がある。本研究では中国の南開大学・東北林業大学・黒龍江省林業研究所の研究者と共同で大興安嶺および小興安嶺の森林（カラマツ）－湿原複合生態系に調査地を設定し、水・炭素を中心とする物質循環の観測、北海道のカラマツ林との比較、山火事等の人為影響によるカラマツ林の撹乱が湿原生態系に与える影響、森林回復の技術的課題について検討した。
大興安嶺地区では山火事が頻発し、湿原あるいは周辺のカラマツ林が焼失することによって湿原が不安定化し、地下部の泥炭層や永久凍土が融解して二酸化炭素（CO2）やメタン（CH4）などの地球温暖化ガスが大気へ放出される。メタンは二酸化炭素の約25倍の温室効果を持つが、林床にあるリタ－層の好気的環境では森林はメタンの吸収源となる。北大FACE実験からは、2040年頃のレベルと想定される高CO2（500 ppm）に設定された林床におけるメタンの吸収量は、対照区（380～390 ppm）の半分程度になることが解った。高CO2下では樹木は葉面の気孔を閉じ気味にするため、樹木からの蒸散が減る。また、上層木の葉が繁茂し林床へ届く光量も減るため地面からの蒸発も減少し、リターは湿気を帯びた状態になる。これらの変化によって林床が嫌気条件になることが原因の一つとして考えられた。さらに同じ土壌含水率でもFACEの方がメタン吸収は低下していた。これらのことから、今後CO2濃度が上昇し続けると強力な温室効果ガスであるメタンの森林からの放出量が増加すると考えられた。
また、本プロジェクトに関連した研究者による日中共同セミナーを北海道大学で開催し、人為影響による大興安嶺地区の炭素循環変化の現状や森林回復技術について意見交換し、課題のとりまとめをおこなった。

現在までの達成度 (段落)

26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

26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] Forest biomass and volume estimation using airborne LiDAR in a cool-temperate forest of northern Hokkaido (2015)
  • 著者名/発表者名: Takagi K, Yone Y, Takahashi H, Sakai R, Hojyo H, Kamiura T, Nomura M, Liang N, Fukazawa T, Miya H, Yoshida T, Sasa K, Fujinuma Y, Murayama T and Oguma H
  • 雑誌名: Ecological Informatics 巻: 26 ページ: 54-60
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spatial and seasonal variations of CO2 flux and photosynthetic and respiratory parameters of larch forests in East Asia (2015)
  • 著者名/発表者名: Takagi K, Hirata R, Ide R, Ueyama M, Ichii K, Saigusa N, Hirano T, Asanuma J, Li S-G, Machimura T, Nakai Y, Ohta T and Takahashi Y
  • 雑誌名: Soil Science and Plant Nutrition 巻: 61 ページ: 61-75
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Roles of dominant understory Sasa bamboo in carbon and nitrogen dynamics (2015)
  • 著者名/発表者名: Karibu Fukuzawa, Hideaki Shibata, Kentaro Takagi, Fuyuki Satoh, Takayoshi Koike, Kaichiro Sasa
  • 雑誌名: Plant Species Biology 巻: 30 ページ: 104-115
  • DOI: 10.1111/1442-1984.12086
  • 査読あり
• [雑誌論文] 開放系オゾン付加施設で生育したシラカンバ若齢木の葉への食害 (2015)
  • 著者名/発表者名: 崎川哲一・中村誠宏・渡辺 誠・佐藤冬樹・小池 孝良
  • 雑誌名: 北方森林研究 巻: 63 ページ: 39-40
  • 査読あり
• [雑誌論文] 開放系オゾン付加施設で育成したシラカンバ幼木の光合成特性. (2015)
  • 著者名/発表者名: 蟹江紗耶子・竹内裕一・崎川哲一・佐藤冬樹・小池孝良
  • 雑誌名: 北方森林研究 巻: 63 ページ: 37-38
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantifying the effects of clear-cutting and strip-cutting on nitrate dynamics in a forested watershed using triple oxygen isotopes as tracers (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsunogai U, Komatsu DD, Ohyama T, Suzuki A, Nakagawa F, Noguchi I, Takagi K, Nomura M, Fukuzawa K and Shibata H
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 11 ページ: 5411-5424
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The impact of climate variation and disturbance on the carbon balance of forests in Hokkaido, Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirata R, Takagi K, Ito A, Hirano T and Saigusa N
  • 雑誌名: Biogeoscience 巻: 11 ページ: 5139-5154
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Dynamics of ecosystem carbon balance recovering from a clear-cutting in a cool-temperate forest. (2014)
  • 著者名/発表者名: Aguilos M, Takagi K, Liang N, Ueyama M, Fukuzawa K, Nomura M, Kishida O, Fukazawa T, Takahashi H, Kotsuka C, Sakai R, Ito K, Watanabe Y, Fujinuma Y, Takahashi Y, Murayama T, Saigusa N and Sasa K
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 197 ページ: 26-39
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Photosynthetic traits and growth of Quercus mongolica var. crispula sprouts attacked by powdery mildew under free-air CO2 enrichment (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe M, Kitaoka S, Eguchi N, Watanabe Y, Satomura T, Takagi K, Satoh F and Koike T
  • 雑誌名: European Journal of Forest Research 巻: 133 ページ: 725-733
  • 査読あり
• [雑誌論文] Estimation of evapotranspiration over the terrestrial ecosystems in China (2014)
  • 著者名/発表者名: Li X, Liang S, Yuan W, Yu G, Cheng X, Chen Y, Zhao T, Feng J, Ma Z, Ma M, Liu S, Chen J, Shao C, Li S, Zhang X, Zhang Z, Sun G, Chen S, Ohta T, Varlagin A, Miyata A, Takagi K, Saigusa N and Kato, T
  • 雑誌名: Ecohydrology, 巻: 7 ページ: 139-149
  • 査読あり
• [雑誌論文] Wet surface resistance of forest canopy in monsoon Asia: Implication for eddy-covariance measurement of evapotranspiration (2014)
  • 著者名/発表者名: Hong J, Takagi K, Ohta T and Kodama Y
  • 雑誌名: Hydrological Process 巻: 27 ページ: 37-42
  • 査読あり
• [学会発表] 東アジアの森林フラックスサイトにおけるMODIS植生指標と群落光合成パラメータの関係 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高木健太郎・植山雅仁・井手玲子・市井和仁・小野圭介・平田竜一・三枝信子・平野高司・Kwon H・Hong J・Zhang L・Li S-G・Han S・Wang H-M・ Zhang Y-P・ 浅沼順・蒲生稔・前田高尚・村山昌平・町村尚・中井裕一郎・太田岳史・斎藤琢・高橋善幸
  • 学会等名: 日本農業気象学会2015年度全国大会
  • 発表場所: 文部科学省研究交流センター（茨城県つくば市）
  • 年月日: 2015-03-18
• [学会発表] Leaf phenology and insect grazing of Japanese white birch saplings grown under free-air ozone exposure. (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakikawa,Tetsuichi, Masahiro Nakamura, Kentaro Takagi,Fuyuki Satoh, Takayoshi Koike
  • 学会等名: 2nd Joint symposium between Nankai University and Hokkaido University
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-02-26
• [学会発表] 開放系オゾン付加施設で生育したシラカンバ若齢木の葉への食害 (2014)
  • 著者名/発表者名: 崎川 哲一・中村誠宏・渡辺 誠・佐藤 冬樹・小池 孝良
  • 学会等名: 第63回北方森林学会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道札幌市）
  • 年月日: 2014-11-12
• [学会発表] Above and below-ground biomass and nutrients of Tamarix chinensis grown under salinity soil in east-central China (2014)
  • 著者名/発表者名: Cong Shi, Fuchen Shi, Dong-Gyu Kam, Fuyuki Satoh, Takayoshi Koike
  • 学会等名: Sixth International Symposium on Physiological Processes in Roots of Woody Plants（Woody Roots 6)
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2014-09-09
• [学会発表] Relationship between ecosystem photosynthetic parameters derived from flux observation and MODIS vegetation indices of East Asian forests. (2014)
  • 著者名/発表者名: Takagi K, Ueyama M, Ide R, Ichii K, Ono K, Hirata R, Saigusa N, Hirano T, Kwon H, Hong J, Zhang L, Li S-G, Han S, Wang H-M, Zhang Y-P, Asanuma J, Gamo M, Maeda T, Murayama S, Machimura T, Nakai Y, Ohta T, Saitoh T M and Takahashi Y
  • 学会等名: 12th AsiaFlux Workshop
  • 発表場所: IRRI, Los Banos, Philippines
  • 年月日: 2014-08-20
• [学会発表] Estimation of GPP by using vegetation index in a young larch plantation, northern Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: Hirayama K, Takagi K, Ide R, Okada K, Samesima R and Oguma H
  • 学会等名: 12th AsiaFlux Workshop
  • 発表場所: IRRI, Los Banoos, Philippines
  • 年月日: 2014-08-20
• [学会発表] Micrometeorological and chamber measurements of methane flux over two forests in Japan. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ueyama M, Takahashi Y, Takagi K and Ide R
  • 学会等名: 12th AsiaFlux Workshop
  • 発表場所: IRRI, Los Banos, Philippines
  • 年月日: 2014-08-20
• [学会発表] Dynamics of ecosystem carbon balance recovering from clearcutting in a cool-temperate forest (2014)
  • 著者名/発表者名: Aguilos M, Takagi K, Liang N, Fukuzawa K, Nomura M, Fujinuma Y, Murayama T, Saigusa N and Sasa K
  • 学会等名: 12th AsiaFlux Workshop
  • 発表場所: IRRI, Los Banos, Philippines
  • 年月日: 2014-08-20
• [学会発表] Steady State and Dynamic Gas Exchange Responses to Free Air O3 Exposure in Sensitive or Tolerant Trees (2014)
  • 著者名/発表者名: Koike, T., Watanabe, M., Hoshika, Y., Satoh, F. and Izuta, T.
  • 学会等名: 9th APGC symposiums "Plants and the changing environment"
  • 発表場所: Asilomar Conference Center, Monterey, USA
  • 年月日: 2014-06-10
• [学会発表] Leaf dynamics and insect grazing of Japanese white birch grown under free-air ozone exposure (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakikawa, Tetsuichi, Cong Shi, Qiaozhi Mao, Monta Oikawa, Yasutomo Hoshika,Makoto Watanabe, Takayoshi Koike
  • 学会等名: IUFRO O3 and Plants
  • 発表場所: Conference Center of Xijiao Hotel, Beijing, China
  • 年月日: 2014-05-19
• [図書] Porceedings of Joint seminar between Nankai University and Hokkaido University (2015)
  • 著者名/発表者名: Koike, T., Cong Shi and Fuchen Shi (editors)
  • 総ページ数: 25
  • 出版者: Hakuyo-sha Printing