2018 Fiscal Year Annual Research Report
森林のガス交換を制御する樹体内の水分生理メカニズムの解明
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18J40014
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| Research Institution | Kyoto University |
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| Research Fellow |
鎌倉 真依 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(RPD)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 光合成速度 / 蒸散速度 / 樹液流速度 / 通水 / 貯留 / 水ポテンシャル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、ヒノキ成木の貯留・通水特性を評価することを目的として、樹体各部の樹液流速度および水輸送の駆動力となる水ポテンシャルの観測を行った。 調査対象は、滋賀県南部の桐生水文試験地に生育する約60年生のヒノキ個体（樹高約23 m）とした。幹下部（1 m）、幹上部（20 m）および枝（20 m）において、サイクロメータにより水ポテンシャルを測定するとともに、グラニエ法により樹液流速度を測定した。ヒノキ幹上部の水ポテンシャルおよび樹液流速度は、朝方に幹下部に先駆けて変動し始め、夕方は幹下部より早く停止した。また、渦相関法により測定された森林全体の蒸発散速度は、幹上部の水ポテンシャルおよび樹液流速度の変動と比較して、朝方の蒸発散速度の上昇および夕方の低下の方が早く起こっていた。すなわち、ヒノキでは夕方の蒸散停止後に幹および葉に水分を貯留し、翌朝は土壌からの吸水を行う前に樹体内の水分を利用していることが分かった。
また、低温、乾燥および冬季の土壌凍結など厳しい環境ストレスに曝されている高標高に生育する樹種の水利用特性を明らかにするため、北アルプスに位置する乗鞍岳において、標高2,500 mの森林限界に優占する落葉広葉樹（ナナカマド、ダケカンバ）と常緑針葉樹（オオシラビソ、ハイマツ）を対象に、夏季の葉および根の炭素・水利用様式を調べた。その結果、各樹種の生理特性には違いが見られ、①ナナカマドはもっとも水ストレスの影響を受けており耐乾性を高めている、②ダケカンバは土壌－葉間の通水性が高いため高い光合成・蒸散速度を維持できる、③オオシラビソは水利用効率を高めて光合成を維持し、また樹体内貯留水を利用して蒸散要求のインバランスを調節している、④ハイマツは失水に強く貯水性の高い葉を持ち、土壌－葉間の通水性が高いことから、安定した光合成維持と脱水維持を実現している、といったことが分かった。
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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
今年度は、滋賀県の桐生水文試験地に生育する60年生ヒノキ個体を対象に、樹体内の貯留・通水特性の実態解明を目指して、樹液流速度と水ポテンシャルの季節を通じた測定を行った。結果として、ヒノキでは夕方の蒸散停止後に幹および葉に水分を貯留し、翌朝は土壌からの吸水を行う前に樹体内の水分を利用していることが明らかになった。これは、従来概念的にしか扱われてこなかった樹体内貯留水の定量的評価に結びつく非常に独創的な成果であり、水文・水資源学会や日本生態学会での発表においても大きな反響を得た。現在、論文の投稿準備も進めているところである。またこのほかにも、北アルプスの乗鞍岳において、標高2,500 mの森林限界に優占する落葉広葉樹と常緑針葉樹を対象に、夏季の葉および根の炭素・水利用様式を調べ、樹種による生理特性の違いを明らかにしており、期待通りに研究が進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
桐生水文試験地のヒノキについては、樹体各部の貯留量の蒸散への寄与度を、土壌水分センサを用いて測定した幹含水量の変化から推定する。また、飽差など周囲の環境条件と貯留量の季節変化との関係を調べることにより、ヒノキの水利用特性に関してさらに考察する。そして、貯留を考慮した土壌－植物－大気連続系（SPAC）モデルの構築を目指す。さらに、同じ桐生水文試験地内に生育している約100年生のヒノキ個体についても、同様に樹体各部の樹液流速度および水ポテンシャル観測を開始しており、樹齢による水輸送特性の違いについても明らかにする予定である。
北アルプスの乗鞍岳においては、標高経度に沿って、地上部（葉）と地下部（根）の炭素・水利用様式を明らかにすることにより、厳しい環境ストレスに対する樹木の適応性と温暖化に対する脆弱性を評価する予定である。
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Research Products
(8 results)
