2020 Fiscal Year Annual Research Report
Physiology of fine roots of woody plants: how and how much they die
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18H02243
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| Research Institution | University of Hyogo |
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Principal Investigator |
大橋 瑞江 兵庫県立大学, 環境人間学部, 教授 (30453153)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
福澤 加里部 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (10456824)
中路 達郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (40391130)
牧田 直樹 信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (40723086)
平野 恭弘 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (60353827)
野口 享太郎 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 (70353802)
檀浦 正子 京都大学, 農学研究科, 助教 (90444570)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 樹木根 / 森林 / 画像解析 / 枯死過程 / ストレス処理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
樹木の細根は、葉のように短いサイクルで発生と枯死を繰り返すとされているが、このライフサイクルにおいて、最も不明瞭な部分が衰退から枯死への過程である。そこで本研究では、細根の動きを土壌中でモニタリングしながら枯死を誘導することで、細根の枯死過程を解明することを目的としている。さらに地上部のフェノロジーや土壌環境を同時に計測することで、細根の枯死を支配する要因を特定し、枯死根の定量評価を試みる。そのために次の4つの問に答えるための実験を実施した。① 枯死に伴う細根の形質の変化は何か？② 細根の枯死はどう定義されるか？③ 細根の枯死はいつ、どのくらい発生するか？④ 細根の枯死を引き起こす要因は何か？である。
問①と②について、カラマツとヒノキの伐採後の経過年数が異なる根について、形態や生理状態の変化を求めた。またフィールドで採取した枯死根について、形態・化学組成・色情報などを取得し、枯死根の特性評価を行った。これらの実験では、根系研究者複数名に枯死根判定をしてもらい、判定者の数と判定の一致率を指標として、枯死根評価のばらつきを定量化した。さらに枯死根のばらつきを生む要因を明らかにするために、根の形態変化、分光反射率の変化、成分の変化などを計測した。
問③と④では、フィールド実験を通して枯死の発生パターンを生態系レベルで評価するために、ヒノキの人工林や広葉樹の二次林などで細根動態の観察を行った。これまでに各試験地には市販のスキャナが差し込めるサイズのアクリルボックスを埋設を行った。そこで本年度は、これらのアクリルボックスにスキャナを差し込み、定期的に土壌画像をスキャンした。また、枯死の制御要因として土壌物理環境、地上部フェノロジーに着目し、試験地にセッティングしたこれらの測定機器を用いて、定期的に計測を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度の研究計画は順調であると判断される。各テーマの進捗状況は下記のとおりである。
①・② 枯死判定実験の結果、細根の枯死根判定は、カラマツでは地上部の切断からの経過時間が長くなるにつれて、枯死判定者が増え、判定の一致率も高まった。一方ヒノキでは、切断後6か月たっても、枯死判定には大きなばらつきが見られた。また枯死判定率と根の直径、分光反射率、窒素含有量との間には有意な相関関係が認められた。さらにこれらの相関関係はヒノキとカラマツとで異なることが示された。これらの結果から、細根の枯死状態は形態的変化と成分の変化の両方を伴うこと、それらは樹種によって異なる可能性があることが示唆された。
③・④ 国内の人工林や自然林の土壌に埋設したスキャナボックスを用いて細根の挙動を評価するためのスキャナ画像の撮影を行った。本年度は毎月1-2回、国内の異なるヒノキとカラマツの試験地でスキャナ撮影を行った。これらの撮影画像から効率的に根系領域を抽出する方法を検討した。またこれまでに取得した広葉樹二次林やスギ人工林の画像から枯死根領域を目視判定により抽出する作業を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究として以下を予定している。
①・② 伐採実験については、伐採時期の異なる根の生理特性、形態特性の変化を統計処理し、枯死根の定義づけを検討する。先行研究で一般的に用いられてきた枯死判定法についての情報を整理し、それらの抱える課題を列挙する。本研究の成果から、今後の枯死判定の改善法を提案し、現状の問題点を解決する方策を議論する。
③・④ フィールドでの枯死根発生モニタリングについては、データの取得を続けるとともに、これまでに解析した画像の結果を取りまとめる。環境計測、地上部特性についてもデータの取得を継続し、根のフェノロジーデータとの関連付けを行う。細根の消失までの期間、時期、そのばらつきなどを評価し、枯死の定量評価につながるデータの取得を目指す。
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[Book] 森の根の生態学2020
Author(s)
平野 恭弘、野口 享太郎、大橋 瑞江
Total Pages
376
Publisher
共立出版
ISBN
978-4-320-05813-2
