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2014 年度 実施状況報告書

熱帯高木の水利用深度の特定;一斉開花への参加頻度と開花順序の決定機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26660124
研究機関名古屋大学

研究代表者

中川 弥智子  名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (70447837)

研究分担者 松尾 奈緒子  三重大学, 生物資源学研究科, 講師 (00423012)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
キーワード一斉開花 / 開花頻度 / 吸水深度 / 湿潤熱帯林 / 安定同位体分析 / 根系形態 / ボルネオ
研究実績の概要

東南アジア熱帯雨林に特有な現象として知られている一斉開花(不定期な間隔で起こる群集レベルでの同調した開花)の有力な気象トリガーは、短期間の乾燥であることが報告されている。一方、長期観察より、一斉開花への参加頻度や樹木群集の中での開花順序が樹種によって異なりそうであることが見えてきたものの、その要因は解明されていない。乾燥した期間が続くと、表層土壌だけでなく徐々に深い土壌の乾燥も進むと予測されることから、樹種による根のはり方の違いが利用できる水の深度の違いをもたらし、乾燥への感受性の種間差を生じる結果、一斉開花への参加頻度や開花順序を決定しているという仮説を検証することを試みた。
まず、18年間におよぶ273個体・55種を含むフェノロジーデータから、樹種ごとの開花頻度を算出したところ、開花頻度は9.64回/10年から0.86回/10年と樹種によって大きく異なり、有意な種間差が認められた。また、高頻度開花樹種は低頻度開花樹種に比べて群集中での開花が1ヶ月以上早いことも確認できた。
次に、高頻度~低頻度に参加するフタバガキ科4種を選定し、根元から先端方向へたどりながら手作業で掘りすすめたところ、樹種によって根系形態の差異が認められたものの、直根の形態を手作業で調べることは難しく、根系形態のみから水利用深度の種間差を考察することはできなかった。
そこで、対象個体の近くの深さ別土壌と対象個体の材コアを採集し、水を真空蒸留法で抽出した後、水の酸素安定同位体比を測定したところ、土壌水の酸素安定同位体比の範囲内に材からの水の酸素安定同位体比の値が収まらない個体や、土壌プロファイルが概ねS字型の複雑な形となったため、表層から深層までの複数地点の吸水深度が推定されるなど、湿潤熱帯林では降水の影響によって土壌プロファイルが複雑に変化し、土壌プロファイルに基づく吸水深度の推定は難しいことが分かった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

一斉開花の参加頻度や開花順序に関しては解析が完了し、野外観察からの示唆を数値化することができたが、その参加頻度や開花順序を決定するメカニズムの検証にはまだ至っていない。ただ、平成26年度の結果を踏まえて、湿潤熱帯における高木種の吸水深度を推定するための別の手法を検討中である(今後の研究の推進方策を参照)。

今後の研究の推進方策

湿潤熱帯林ではスナップショット的な土壌プロファイルに基づく樹木の吸水深度推定は難しかったことから、高頻度~低頻度に一斉開花に参加するフタバガキ科を対象に、材からの水の連続的な酸素同位体比の変動パターンを、1~3地点からの連続的な深度別土壌水の酸素同位体比変動パターン(深さ10cm~100cmまで)と比較し、両パターンの同調性から吸水深度を推定する方法を試みる。合わせて、複数の吸水源がある場合に、得られたサンプルの安定同位体比が各吸水源に依存する割合として、もっともらしい範囲を算出するIsoSource モデルを用いた吸水深度推定も実施する。

次年度使用額が生じた理由

スナップショット的な土壌プロファイルに基づく樹木の吸水深度推定が難しそうであることが判明したため、当初予定していた抽出・分析を途中で打ち切ったため、抽出・分析にかかる費用が減少したため。

次年度使用額の使用計画

その分、次年度に追加での試料採集のための旅費や、試料の抽出・分析に関する費用として使用する計画である。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (3件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Chronosequential changes in butterfly diversity during forest restoration after swidden cultivation in a humid tropical rainforest region in Borneo.2015

    • 著者名/発表者名
      T.Itioka, K.T.Takano, K.Kishimoto-Yamada, T.Tsuchiya, Y.Ohshima, R.Katsuyama, M.Yago, O.Yata, M.Nakagawa, T.Nakashizuka
    • 雑誌名

      Journal of Forest Research

      巻: 20 ページ: 125-134

    • DOI

      10.1007/s10310-014-0444-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effects of an induced short-term drought period on the spatial variations in soil respiration measured around emergent trees in a typical Bornean tropical forest, Malaysia.2015

    • 著者名/発表者名
      M.Ohashi, T.Kume, N.Yoshifuji, L.K.Kho, M.Nakagawa, T.Nakashizuka
    • 雑誌名

      Plant and Soil

      巻: 387 ページ: 337-349

    • DOI

      10.1007/s11104-014-2303-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biotic and abiotic drivers of dipterocarp seedling survival following mast fruiting in Malaysian Borneo.2015

    • 著者名/発表者名
      C.Oshima, Y.Tokumoto, M.Nakagawa
    • 雑誌名

      Journal of Tropical Ecology

      巻: 31 ページ: 129-137

    • DOI

      10.1017/S026646741400073X

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spatiotemporal variability in the reproductive success of the continually flowering shrub Dillenia suffruticosa in Borneo.2014

    • 著者名/発表者名
      Y.Tokumoto, S.Sakai, M.Matsushita, T.Ohkubo, M.Nakagawa
    • 雑誌名

      Biotropica

      巻: 46 ページ: 583-590

    • DOI

      10.1111/btp.12135

    • 査読あり
  • [学会発表] 湿潤熱帯林におけるフタバガキ科樹木の吸水深度と開花2015

    • 著者名/発表者名
      川原和眞・中川弥智子・松尾奈緒子・青木万実・小杉緑子・酒井章子
    • 学会等名
      第62回日本生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島大学
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-22
  • [学会発表] Interspecific relationships of wood traits between stem and root.2014

    • 著者名/発表者名
      M. Nakagawa, M. Hori, R. Dan, H. Kurokawa
    • 学会等名
      The 6th symposium on physiological processes in roots of woody plants
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-11
  • [学会発表] The relationship between flowering frequency and depth of water uptake by trees in Bornean tropical forest.2014

    • 著者名/発表者名
      K. Kawahara
    • 学会等名
      The 6th symposium on physiological processes in roots of woody plants
    • 発表場所
      名古屋大学
    • 年月日
      2014-09-09 – 2014-09-11
  • [図書] Social-Ecological Systems in Transition (分担執筆)2014

    • 著者名/発表者名
      K.Takenaka Takano, M.Nakagawa, T.Itioka, K.Kishimoto-Yamada, S.Yamashita, H.O.Tanaka, D.Fukuda, H.Nagamasu, M.Ichikawa, Y.Kato, K.Momose, T.Nakashizuka, S.Sakai
    • 総ページ数
      198
    • 出版者
      Springer

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公開日: 2016-05-27  

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