開放系施設を用いたＯ３とＣＯ２付加が主要樹種の成長と気孔通道性に及す影響解明

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23380078
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 小池 孝良 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (10270919)
• 研究分担者: 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) ; 佐野 雄三 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (90226043)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 対流圏オゾン / 二酸化炭素 / 気孔応答 / 成長応答 / 光合成機能 / グイマツ雑種F1 / 肥大成長 / 葉量減少

研究概要

明瞭な結果は植栽時に競合するカンバ類よりは、北海道の主要造林樹種であるカラマツ属に見られた。グイマツ雑種F1稚樹の肥大成長は高オゾン処理（60 ppb、日中7時間；東京近郊での平均最高値）で明瞭に抑制された。しかし、花粉親のニホンカラマツと雌親のグイマツ（北海道の中標津産）の稚樹には明瞭な成長抑制は見られなかった。この原因は葉量（枝も含みシュート量と換言できる）の抑制によると考えている。しかし、高二酸化炭素（CO2）処理（日中600 ppm：IPCCによって2050年頃を想定）では、全種の成長がやや促進され、オゾンとの複合影響下では、成長低下がやや緩和された。しかし、期待していた高CO2条件下での気孔開度の低下のみでは、オゾンによる成長抑制の原因を説明出来なかった。特に生育後期になると気孔開閉機能が低下するため、機能面だけではなくそれを担う葉の動態を注視する必要性がある。
高オゾン（O3）条件では、本実験の範囲ではあるが、細根の生産量が抑制されることが解明された。造林樹種と競合するカンバ類では落葉前の葉からの主に窒素回収機能が低下し、この結果として、次年度での成長が阻害される可能性が得られた。回収した材料内での光合成産物である乾物重の分配機構に迫りたい。ブナで見られる梢殺（樹冠内部での肥大成長が抑制）現象が生じる原因解明を行う。なお、ブナ稚樹を使った実験では、O3+CO2処理でのバイオマス増加が著しかった。この原因は、ブナは固定成長型であり、シュート成長は年に1度だけのはずであるが、気孔コンダクタンスの低下によってO3吸収が抑制され、さらに高CO2（＝700ppm）によって光合成生産量が増加したことが2度伸びを生じた結果、現存量も著しく増加した。この理由は、最近、欧州ブナの野外での実験によって、サイトカイニン系ホルモンの分泌が高オゾン環境で促進される結果ではないかと、予測されている。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25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] Photosynthetic responses of Monarch birch seedlings to different timing of free air ozone fumigation. (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Hoshika, Y. and Koike, T.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 127 ページ: 339-345
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of ambient ozone at the somma of Lake Mashu on growth and leaf gas exchange in Betula ermanii and B. platyphylla var. japonica. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hoshika, Y., Tatsuta, S., Watanabe, M., Wang XN, Watanabe, Y., Saito, H., and Koike, T.
  • 雑誌名: Environmental and Experimental Botany 巻: 90 ページ: 12-16
  • DOI: DOI:10.1016/j.envexpbot.2012.11.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Elevated CO2 enhances the growth of hybrid larch F1 (Larix gmelinii var. japonica × L. kaempferi) seedlings and changes its biomass allocation. (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Mao, Q., Novriyanti, E., Kita, K., Takagi, K., Satoh, F. and Koike, T.
  • 雑誌名: Trees 巻: 27 ページ: 1647-1655
  • DOI: DOI: 10.1007/s00468-013-0912-y
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthetic traits of Siebold's beech and oak saplings grown under free air ozone exposure in northern Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Hoshika, Y., Inada, N., Wang XN, Mao, QZ. and Koike, T.
  • 雑誌名: Environmental Pollution 巻: 174 ページ: 50-56
  • 査読あり
• [雑誌論文] Model-based analysis of avoidance of ozone stress by stomatal closure in Siebold’s beech (Fagus crenata) (2013)
  • 著者名/発表者名: Hoshika, Y., Watanabe, M., Inada, N. and Koike, T.
  • 雑誌名: Annals of Botany 巻: 112 ページ: 1149-1158
  • DOI: DOI: 10.1093/aob/mct166
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthetic response of early and late leaves of white birch (Betula platyphylla var. japonica) grown under free-air ozone exposure. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hoshika, Y., Watanabe, M., Inada, N., Mao, Q. and Koike, T.
  • 雑誌名: Environmental Pollution 巻: 182 ページ: 242-247
  • 査読あり
• [学会発表] 開放系大気CO2増加（FACE)施設で育成したカバノキ属３種の葉面積指数の動態-CO2付加4年間の経時変化- (2013)
  • 著者名/発表者名: 原悠子，渡辺誠，毛巧芝，高木健太郎，佐藤冬樹，小池孝良
  • 学会等名: 北方森林学会
  • 発表場所: コンベンションセンター、札幌、北海道
  • 年月日: 20131113-20131113
• [学会発表] オゾンに対するブナの光合成応答～樹冠内光勾配との関係～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 誠, 星加康智, 稲田直輝, 小池孝良
  • 学会等名: 第54回大気環境学会年会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟市、新潟
  • 年月日: 20130918-20130920
• [学会発表] Photosynthetic traits in leaves of Siebold’s beech (Fagus crenata) saplings under free air O3 exposure in relation to the within-canopy light gradient (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Hoshika, Y., Inada, N., Mao, Q. and Koike, T.
  • 学会等名: International Conference “Vegetation Response to Climate Change and Air Pollution - Unifying research and evidence across northern and southern hemispheres”
  • 発表場所: Ilhaus, Bahia, Brazil
  • 年月日: 20130901-20130906
• [学会発表] Ectomycorrhizal richness and growth of hybrid larch F1 under elevated O3 and CO2. (2013)
  • 著者名/発表者名: Wang, XN., Mao, QZ., Qu, LY., Kawaguchi, K., Watanabe, M., Hoshika, Y., Koyama, A. Tamai, Y. and Koike, T.
  • 学会等名: International Conference “Vegetation Response to Climate Change and Air Pollution - Unifying research and evidence across northern and southern hemispheres”
  • 発表場所: Ilhaus, Bahia, Brazil
  • 年月日: 20130901-20130906
• [学会発表] Responses of Siebold’s beech and oak saplings grown in northern Japanto free air ozone exposure (2013)
  • 著者名/発表者名: Watanabe, M., Hoshika, Y., Inada, N., Wang, X., Mao, Q. and Koike, T.
  • 学会等名: Workshop for future collaboration between China and Japan about effects of ozone and nitrogen deposition on forest ecosystems in East Asia
  • 発表場所: 北京林業大学、北京、中国
  • 年月日: 20130605-20130606
  • 招待講演
• [図書] Effects of ozone on forest ecosystems in Easr and Southeast Asia. In: Matyssek, R., -- E. Paoletti eds.) Climate Change, Air Pollution and Global Challenges (2013)
  • 著者名/発表者名: Koike, T., Watanabe, M., Hoshika, Y., Kitao, M., Matsumura,H, Funada, R. and Izuta, T.
  • 総ページ数: 622 （371-390
  • 出版者: Elsevier
• [備考] 北海道大学農学研究院造林学研究室小池孝良
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/fres/silv/index.php?%BE%AE%C3%D3%B9%A7%CE%C9
• [備考] Graduate School of Agricuture, Hokkaido University
  • URL: http://www.agr.hokudai.ac.jp/fres/silv/index.php?Koike%20Takayoshi