【研究分野】食料循環研究

【研究領域課題番号】26310304 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

有機農法 / 土壌 / 窒素 / リン / 雑草 / 生物多様性 / イネ / 水田 / 農業環境工学 / 雑草管理 / 物質循環 / 水田生態系 / 農家経営 / 農作業 / 温室効果気体 / 水稲 / 農業工学

【研究成果の概要】

ある農家が開発した有機稲作農法のしくみを研究した結果、以下のことが分かった。
この農法は、施肥も除草もしないために極めて労働節約的であり、そのことが農家経営に大いに貢献していた。
この農法に転換した当初の米収量は、慣行農法よりもかなり低いが、農法を継続するうちに慣行の農法の収量に近づいた。これは、冬春雑草のすきこみを継続することで、イネが吸収できる土壌窒素量やリン酸量が増えたのが一つの理由であった。この農法を継続すると、イネと競合する雑草が減り、稲作害虫の天敵であるクモ類が増えた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-07-18 - 2018-03-31

【配分額】16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円)

【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】25292079 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

窒素負荷 / 冷温帯落葉広葉樹林 / リン / 植食性昆虫 / 炭素動態 / 繁殖量 / 窒素付加 / 物質循環 / 植食者 / 炭素フラックス / 開花結実 / 土壌呼吸 / リモートセンシング

【研究成果の概要】

北海道大学苫小牧研究林の冷温帯落葉広葉樹二次林において、約10ヘクタールの範囲に3年間にわたり窒素施肥を行い対照区と比較することで、窒素負荷に対する森林生態系の地下部炭素動態、窒素・リンの動態、樹木の繁殖量、植食性昆虫による食害度、の初期応答を明らかにした。これまでの多くの報告とは逆に、施肥によって細根は増加し、土壌呼吸も上昇し、若干のリン酸生成がみられた。またいくつかの樹種で繁殖量が増加する傾向にあった。施肥により2年目のミズナラとケヤマハンノキ林冠葉の形質は変化し食害度の変化はなかったが、3年目になると植食性昆虫の多様性指数が低下した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】25550010 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

リン / 酸素安定同位体比 / 沿岸海洋生態系 / 富栄養化 / 同位体分別 / 起源解析 / 熱帯海洋 / サンゴ / 物質循環 / 酸素同位体比 / 沿岸海洋 / 外部負荷 / 生態系モデル

【研究成果の概要】

水域における富栄養化の最も重要な要因の一つであるリンの動態と供給源を解明する有力な手法として、リン酸の酸素安定同位体比を指標とする方法を熱帯沿岸海域に初めて導入し，適用した。熱帯沿岸海域における主要な一次生産者である造礁サンゴ、海草、大型藻類、プランクトンの代謝が環境中のリン酸酸素安定同位体比に及ぼす影響を実験的に定量評価した。また事例研究として、フィリピン北部の富栄養化した内湾域に本法を適用し、富栄養化が持続している主要な原因が漁業規制実施前に投入され堆積物中に蓄積されたリンの溶出回帰に求められることを立証した。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

【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】環境動態解析

【研究領域課題番号】16201006 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

物質循環 / 窒素 / リン / ROV / バイオマーカー / コアマモ

【研究成果の概要】

本研究では研究期間の3年間のうち、男年度に器や分析手法などの準備行い、次年度は下記の測線調査と面的調査を通常期および寒冷期に行った。最終年度に当たる本年度は、台風来襲期にあたる高温期の調査を天候に合わせて機動的に遂行し、複合生態系の動態を季節変化を踏まえて総合的に解析した。
測線調査
マングローブ・海草藻場・サンゴ礁をそれぞれ独立したボックスとして捉え、それらの間の窒素及びリンの収支を定量的に把握することを目的とした現場観測を行った。地形や海草藻場の分布を考慮して観測点を設定し、それぞれの観測点に水温塩分計・流速計を係留して、短期的な連続観測を行なった。同時に採水を行い窒素・リン濃度を分析した。観測された流量及び各形態別の窒素・リン濃度の積から各ボックス間の短期的な窒素・リン収支の特性を明らかにした。
面的調査GIS化
産業技術総合研究所が開発した気球から、前年度までに撮影した調査海域の画像をもとに、基礎的地理情報データベースを構築した。このデータベース上に、ROVで撮影した画像を、あたかも自身が潜水して見ているように、測線に沿ってビデオ画像が流れるソフトウエアに統合した。さらにこれらの動画つきデータベースを一般にも操作しやすい形に変換し、ホームページで公開した。これらのデータについては英語版も作成し、アメリカの研究者を中心に収集されている世界の藻場状況の日本側データベースとして登録された。
堆積物と一次生産者のバイオマーカーおよび安定同位体比分析
各生態系における堆積物と一次生産者のバイオマーカーおよび安定同位体比分析の結果から、マングローブ林堆積物に供給される有機物はマングローブ起源であるが、海草藻場の堆積物に供給される有機物もマングローブ起源のものが多いことが推察され、安定同位体比の結果と整合的であった。またサンゴ礁堆積物に供給される有機物は、マングローブ起源や海草起源ではなくサンゴ礁起源であるが、その主要供給生物は軟体部としてのサンゴではなく、他種多様に生息するその他の生物であると推定された。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)

【研究分野】林学・森林工学

【研究領域課題番号】15208014 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生産者 / 消費者 / 分解者 / 多様性 / 物質循環 / ミズナラ / 攪乱 / 資源勾配 / リター分解 / 菌根菌 / ミミズ / リン / 窒素 / 二次利用者 / クロバネキノコバエ / マイズルソウ / ササラダニ / 伐採・施肥処理 / 細菌処理 / リグニン / 群集構造 / リター / 分解 / 被食 / 光-栄養塩

【研究成果の概要】

1.本科研では生産者であるミズナラの環境応答に着目し、消費者群集、分解者群集の多様性とのリンクを大規模野外実験によって明らかにした。
2.光・栄養塩勾配に対する群集・生態系の応答を明らかにするため、ミズナラを含む二次林において伐採・施肥実験を行った。その結果、施肥処理によりミズナラの被食量が増加することが明らかとなった。
3.ミズナラ林内に表層性ミミズの密度を操作する実験区を設定し、ミミズ密度の差が生態系に与える効果を明らかにした。窒素無機化には処理の効果が見られなかったが、落葉の堆積量はミミズ除去区で多くなり、ミミズの減少に伴い今後分解速度が低下するものと見られる。
4.ミズナラ樹冠に成立する甲虫(消費者)群集を、樹冠フォギング法により、攪乱・除去して、その後の群集再構成過程を非攪乱区の群集と比較した。その結果植食者群集は、餌資源である葉の質によって一定の構成に収束する群集であり、一方、腐食者群集は、局所空間に侵入する種の順番によって構成が変化し得る群集であると推論された。一方、ミズナラの優占度が異なる9つの林分での分解者であるササラダニ群集を比較したが、ミズナラやミミズの影響はなく、上層木の多様性が11から25の森林では植物の多様性がササラダニ群集に関係がないことが明らかとなった。
5.地下部の菌類相の攪乱により、地上部の植物への養分供給とリター分解速度が変化するかを明らかにするため、殺菌剤処理を行い、植物の成育および菌根形成、分解速度を明らかにした。担子菌よりも子のう菌に対して殺菌効果の高いベンレート処理区においてもっともよく分解される傾向が認められたことから、リターの分解高い能力の高い担子菌が選択され通常よりも高い分解率が得られた可能性がある。またアーバスキュラー菌根菌がマイズルソウの生育とリン吸収に寄与していることが明らかになった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2003 - 2005

【配分額】38,610千円 (直接経費: 29,700千円、間接経費: 8,910千円)