【研究領域課題番号】18K06433 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

バイオチャー / 炭素隔離 / 森林生態系 / 物質循環 / 地球温暖化 / 有機物分解 / 土壌呼吸 / 温暖化 / リター / 微生物

【研究成果の概要】

地球温暖化の効果的な対策の一つとして、森林生態系へのバイオチャー散布が注目されている。本研究では、林床へのバイオチャー散布が、表層土壌 (有機物堆積層) の構造と機能 に与える影響を評価した。その結果、バイオチャーは有機物堆積層の物理・化学・生物構造を大きく改変し、リターの分解速度を上昇させた。これは、バイオチャーとして投入された炭素量を数年で相殺すること、また分解にともない放出される栄養塩が林冠木の生産量を上昇させることを意味している。したがって、有機物堆積層の動態が森林生態系全体の炭素吸収・隔離能に大きな影響を与える重要な要素であることが明らかにされた。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】自然共生システム

【研究領域課題番号】16K16220 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ニホンジカ / 森林生態系 / リター分解 / 機能形質 / 土壌微生物 / ホームフィールド・アドバンテージ効果 / 局所適応 / リタ―分解 / 生物多様性 / 生態系サービス / 物質循環

【研究成果の概要】

本研究では、リターの形質と土壌微生物の機能の関係を考慮して、ニホンジカによる植生衰退がリター分解プロセスに及ぼす影響を明らかにするために、リター－土壌微生物間の相互作用を分析した。その結果、リター分解においては、局所的に適応した土壌微生物との組み合わせによって、最適な分解が行われるというホームフィールド・アドバンテージ 現象が存在し、シカによる植生衰退はリター－土壌微生物間の相互作用を改変することが明らかになった。本研究から、シカ食害はリター分解に関わる腐食連鎖を不可逆的に変化させ、森林の物質循環に影響を及ぼし得ることが示唆された。

【研究の社会的意義】

森林生態系は重要な炭素シンクであり、リター分解は森林の炭素動態の主要なプロセスの1つである。これまで、リター分解速度は気候とリターの形質によって決まると考えられてきたが、近年では、リターの形質と適応的な土壌微生物の組み合わせで分解が促進されることが知られている。本研究では、シカによる植生衰退が、リター－土壌微生物間の関係を損なう可能性があることを明らかにした。この成果は、植食者を介した地上部－地下部相互作用が生態系プロセスに及ぼす影響について新たな知見を示すとともに、森林の炭素動態の予測に寄与すると期待される。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】15K14609 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

根圏滲出物 / 森林生態系 / 炭素循環 / 生態系純生産 / 純一次生産 / 独立栄養生物呼吸 / 従属栄養生物呼吸 / 物質循環 / 炭素動態

【研究成果の概要】

根圏滲出物の放出速度の季節変化と純一次生産 (NPP) に与える影響を明らかにするために、２つの森林生態系（コナラ林、アカマツ林）において2016年から2017年にかけて滲出速度の測定を行った。我々が新たに開発した測定手法によって、平均滲出速度はコナラ林とアカマツ林でそれぞれ0.49、1.09 mgC g fine root-1 day-1と測定された。これらの速度と細根バイオマスから推定された年間滲出量は30、61 gC m-2 year-1となり、NPPに占める割合はそれぞれ2.6%、9.6%となった。これらの結果は、根圏滲出速度は樹木の生活形に依存した季節変化を示すことを示唆している。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)

【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】24248027 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

福島第一原子力発電所事故 / 放射性セシウム / 森林生態系 / 物質循環 / 浮遊粒子状物質 / 食物網 / 生物濃縮 / 経根吸収 / 系根吸収 / 森林生態 / 生態系保全 / 集水域 / 根系 / 溶存有機物

【研究成果の概要】

福島県内で事故を起こした原発から約50km北西に位置する森林集水域において、137Csの動態観測を行った。その結果、渓流を通して流出する137Csの主要な形態は粒子状浮遊物質であり、有機物が重要なキャリアであることが示唆された。このため降雨時の洪水流出が137Cs流出を著しく促進することが明らかになった。森林生態系内における137Csの最大のプールはリターとその分解途上の有機物の堆積層にあるため、生物群集内の137Csの拡散は生食連鎖よりも腐食連鎖からなる食物網の方が急速に進んでいることが明らかになった。栄養段階に沿った137Csの増加は見られず、生物濃縮は生じていないことが明らかになった。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2012-04-01 - 2016-03-31

【配分額】26,000千円 (直接経費: 20,000千円、間接経費: 6,000千円)

【研究分野】林学・森林工学

【研究領域課題番号】17380096 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

気候変動 / 森林生態系 / 森林動態 / 水循環 / 物質循環 / モニタリング / モデル / 演習林

【研究成果の概要】

気候の異なる4つの大学演習林(九州大学:北海道,宮崎,福岡;宮崎大学:田野)で気象,水・炭素・窒素循環,樹木等の動態をモニタリングし,この観測結果に基づいて森林動態モデルと水・物質循環モデルを構築し,これを統合化して気候変動の影響評価・予測が可能なプロセスベースドモデルを構築することを目的とした.森林動態においては,長期生態研究に資する7つの森林動態モニタリングプロットを(北海道,2;宮崎,3;福岡,1;田野,1)を設置し,統一した調査方法(環境省モニタリング1000)でモニタリングを開始し,森林動態の基礎データを整備した.さらに,森林動態モニタリングに資するリモートセンシング技術を開発した.水循環においては,各種林分(スギ,ヒノキ,常緑広葉樹,竹)の蒸発散に関して樹液流計測に基づくプロセス研究を実施し,蒸発散プロセスを解明すると共に,各林分における樹液流計測に関する指針を提示した.また,国内外の長期水収支研究およびフラックス研究の成果を精査し,日本における樹木の生長・林分密度・樹種の変化が流域の水収支に及ぼす影響を明らかにするとともに,簡便な蒸発散プロセスモデルを構築した.物質循環においては,日本で観測例がほとんどない蛇紋岩帯の試験流域で総合的な水・物質循環観測を実施し,従来日本で常識とされていた水・物質循環プロセスは,基岩が異なる場合適用できないことを明示すると共に,出水時と低水時の窒素・リンの流出形態の違いを明らかにし,実用的で精度の高い窒素・リン流出モデルを構築した.

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2005 - 2007

【配分額】16,310千円 (直接経費: 15,200千円、間接経費: 1,110千円)