2023 年度実績報告書

大気中のCO2濃度の上昇は森林からの蒸散量を増やすのか減らすのか？

研究課題

研究課題/領域番号	23H02260
配分区分	補助金
研究機関	国立研究開発法人森林研究・整備機構
研究代表者	久保田多余子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 (70353670)
研究分担者	香川聡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 (40353635) 壁谷直記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 (40353651) 高梨聡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 (90423011)
研究期間 (年度)	2023-04-01 – 2028-03-31
キーワード	年輪 / 酸素同位体比 / 炭素同位体比 / 水素同位体比 / 水利用効率 / 蒸散量
研究実績の概要	大気中のCO2濃度が上昇すると樹木は葉にある気孔を閉じるため蒸散量が減少する。しかし、CO2濃度や気温の上昇により葉量が増加する一方で土壌水分や養分が不足するなど、葉のレベルでの蒸散量の減少が森林生態系レベルでどの程度反映されるのか不明である。本研究では、気候復元に優れた樹木年輪のセルロースの酸素・炭素・水素同位体比に加え、年輪よりも高時間分解能で気候復元が期待できる髄（樹幹の中心部分にある組織）の同位体比を用い、大気中のCO2濃度上昇以前から現在までの樹木の水利用効率と蒸散量の長期変動を明らかにする。そして、年輪や髄から得られる蒸散量の値を、気象タワーフラックス観測や長期降水・流量データをもとに森林生態系スケールに拡大する。このことを東北、九州やカンボジアとマレーシアで行い、東アジアにおけるCO2濃度上昇による長期蒸散量の変化を明らかにする。髄については１年輪よりも高い時間分解能で気候を復元するため、科研費20K06133（樹木の髄付近の酸素・炭素・水素同位体比分析による日単位の降水量復元）より継続して実施している。スギ苗木の髄を約0.5mmの間隔（2-3時間の時間分解能に相当する）に切り分け同位体比の分析を行った結果、髄の酸素同位体比は相対湿度と、炭素同位体比は日射量と相関が高い期間があり、これを利用して降雨日を特定できそうであった。しかし髄の同位体比と気象データの変動が一致しない期間も多く、降水量を復元するには至っていない。このため、現在個体数を増やして分析を続けている。年輪については、茨城県常陸太田市において樹齢100年のスギ林の皆伐があったため、樹木の輪切りを入手し、薄片に成形してセルロースの抽出および同位体比の分析を開始した。また、熊本市およびカンボジア国においてそれぞれ樹齢60年のスギ、樹齢約30年のチークの年輪コアを採取するための許可を得た。
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髄については年輪よりも高い時間分解能で気候復元できる可能性があることから、スギ苗木の髄を約0.5mmの間隔（2-3時間の時間分解能に相当する）に切り分け同位体比の分析を行った。この結果、髄の酸素同位体比は相対湿度と、炭素同位体比は日射量と高い相関を示す期間があり、これを利用して降雨日を特定できそうであった。しかし長期間でみると髄の同位体比と気象データの変動は一致しないところが多く、降水量を復元するには至っていない。このため、現在個体数を増やして分析を続けている。年輪については、今年度は茨城県常陸太田市において樹齢100年のスギ林の皆伐があったため、樹木の輪切りを入手し、薄片に成形してセルロースの抽出および同位体比の分析を開始した。また熊本県において、長期水文気象観測を行っている試験地の近くに樹齢60年のスギがあり、この年輪コアを採取する許可を得た。一方、カンボジアのような熱帯地域においては樹木が明瞭な年輪を作らないことが多いため、年輪解析ができる樹種が限られる。このため、熱帯地域であっても年輪ができ、同位体分析ができた事例があるチークを探し、樹齢約30年のチーク林があったため、年輪コアの採取許可を申請し許可された。
今後の研究の推進方策	髄の炭素・酸素・水素同位体比分析を継続するとともに、茨城県常陸太田市で採取したスギの年輪解析を継続する。九州およびカンボジアにおいて樹木年輪を採取し、分析を開始する。岩手県にある安比気象試験地において採取したブナについては、すでに樹木年輪から水利用効率を計算していることから、安比気象試験地におけるタワーフラックス観測のデータより水利用効率を計算し両者を比較する。