【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】25660113 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

個体間相互作用 / ゲーム理論 / 光環境 / 光獲得競争 / 森林 / モデル / 競争 / 群落光合成 / 共存機構

【研究成果の概要】

森林樹木は個体間の距離が大きく、林冠に達している個体同士の光獲得競争がどれだけ起こっているかはよくわかっていなかった。本研究では、一枚の葉が受ける光が自身の葉群と隣接個体の葉群を通過すると考え、それぞれの割合を森林群落において二つの方法で定量化することを発案した。その結果、隣接個体の葉群を通過する光の割合はおよそ50％前後であるということが明らかとなった。森林群落でも隣接個体との相互作用が小さくないことが明らかとなった。この成果は、森林樹木における光獲得のゲームのモデル化に利用でき、森林のCO2吸収能力の将来予測に利用可能であると期待される。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】11490015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

森林 / 農耕地 / 草地・草原 / 持続的生産性 / 炭素動態 / 種多様性 / リモートセンシング / モデル / 持続的生産 / 土壌呼吸 / 土地荒廃 / 物質循環 / 耕地生態系 / 草原生態系 / 衛星データ / 環境保全 / 生態系 / 持続性 / 草原 / データベース / ベータ・二項分布

【研究成果の概要】

本研究では農林生態系の持続的生産性を表現しうる指標作りを行った。手法として、(1)生態系への炭素蓄積量やその動態によって判断する方法、(2)生態系を構成する種の多様性や不均一性を数学モデルで指標化する方法、そして、(3)物質循環の連続性を表す数学モデルや分光放射値から植生指数を作成して系の安定性判定に適用する方法について、森林、草原、農地に当てはめて検討した。
(1)炭素収支から推定する方法:小泉は、水田、一毛作畑地、二毛作畑地を対象に炭素の動態と収支を測定した結果、水田作が最も持続性の高い農法で、次いで二毛作畑、一毛作畑の順に持続性が高いと判定した。一方、秋山らは1haの冷温帯落葉広葉樹林の炭素貯留量と動態を、100地点で生態系構成要素別に測定する詳細現地調査法で計測した。7つの構成要素の現存量と炭素含有率を調べた結果、土壌圏が炭素の巨大なプールになっていることが判明した。
(2)種多様性から推定する方法:草原生態系の安定性は草原を構成する種の多様性と空間分布によって推定できる。ベータ二項分布を使って中国内蒙古草原を調査した結果、種の出現率は放牧圧によって変化し、禁牧によって植生が回復する過程をベータ二項分布等の指標で表示することができた。
(3)モデルとリモートセンシングによる監視法:秋山らは衛星データを使った正規化植生指数及び気象データから内蒙古草原の草量の季節変化を推定した。これを用いて地域別の草量分布や適正家蓄頭数、草量の年変化を推定することができる。一方、板野は色々な生育状態のライグラス草地の分光放射特性を計測し、植生の粗密、生育の遅速等を判定し、草量、植被率、自然草高との関係をモデル式で表した。篠田は流域内での物質循環の連続性を表す指標を提案した。用いる流域内物質収支モデルの構築、およびその境界条件データの特定化に必要となる詳細な土地被覆情報を、人工衛星画像から抽出する方法を提案した。
以上の結果、対象とする生態系ごとに持続的生産性を表す適当な指標を設定することができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2002

【配分額】12,400千円 (直接経費: 12,400千円)

【研究分野】林学

【研究領域課題番号】10306009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

森林 / 水循環 / エネルギー循環 / 蒸散 / 樹液流 / 土壌水分 / リター / モデル / 森林場 / 観測システム

【研究成果の概要】

本研究は、森林における水・エネルギー循環と連結した物質循環の研究に波及させ、森林環境影響評価に関係する国内外の研究の発展に貢献する意図をもって行われた。具体的には、森林場(小流域スケール、あるいは2km〜20kmのメソスケール)での各循環の素過程を定量的に解明し、水量、水質、およびエネルギー循環プロセスの相互の関係を明らかにし、互いの循環への変換系を構築し、総合的な水・エネルギー循環システムモデル(SPACモデル)を開発することを目的とした。
九州大学福岡演習林に,共同観測プロジェクトを基盤として「水・エネルギー循環動態観測試験地(3次元超音波風速温度計、樹液流計測、土壌水分量計測、酸性降下物計測、林内雨・樹幹流計測、浸透流出水計測など)」を整備し、詳細で精密な観測に基づいて、以下について検討した。
(1)それぞれの素過程の正確で詳細な現象の定量的な観測をもとに、各循環システムの素過程の動態を定量的に明らかする。
(2)観測データをもとにした基礎理論モデルを作成し、数値シミュレーションによって、現象を一般的に明らかにする。
(3)各循環の要素量で、相互に同定でき、相互に変換可能な「蒸発散量」、「潜熱量」、および「土壌水分量」を共通物理量として、水収支、エネルギー収支に伴う水分量の変動と水質変化、それらの相互変換システムを明らかにする。
(4)森林場の各循環の入力に反応する総合的な水・エネルギー循環モデルを構築し、降雨、日射によって生じる各循環の動態を総合的に明らかにし、蒸発散量、水分動態の量と質をもとに、森林が水・エネルギー循環過程において環境に与える影響評価を可能とする。
これらの研究によって、従来、個別にしかシミュレーションできなかった各循環システムを,各循環の影響を総合的に評価できる水文モデル(SPACモデル)を構築した。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1998 - 2000

【配分額】29,100千円 (直接経費: 29,100千円)