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Evaluation of large-scale patterns and spatial dependence of forest soil microbial community function and its response environmental changes

森林土壤微生物群落功能大尺度格局和空间依赖性评价及其对环境变化的响应

基本信息

批准号：
21H02226
负责人：
中村誠宏
金额：
$ 11.15万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

気候変動は、温暖化だけてでなく、集中豪雨などの極端気象現象の頻度と規模を増大させている。土地利用の変化により気候変動に対する森林生態系の感受性はより敏感になる可能性がある。これら影響の一般性を評価するには広域スケールで調査する必要がある。本研究の目的は、1)森林土壌微生物群集の多様性と機能の関係性と気候変動(温暖化・極端気象現象)への環境応答(感受性)の広域パターンを解明すること、2)これら機能と環境応答への人工林化の影響を広域スケールで評価すること、さらに3)機能と環境応答の決定要因の空間スケール依存性を検討することである。全国を網羅するように8コアサイト（北海道：雨竜、苫小牧、関東：秩父、小川、九州：綾、田野）を選定して、天然林の土壌を採集して、メソコズム実験を実施した。インキュベーターを使って降水量(1.5倍、1/2、対照の3段階)と温度(2oC上昇、対照の2段階) を操作した。エコプレートの培養実験から、31種類の有機炭素基質に対するメソコズム実験後の天然林の土壌微生物群集の機能(分解能)を測定して、「多機能性」と「機能的多様性」を評価した。土壌のDNA解析（DNAバーコーディング）から、土壌微生物(細菌・真菌)の「種の多様性」を定量化し、予測メタゲノムにより「機能遺伝子群の多様性」を定量化した。土壌理化学性（炭素、窒素、CN比、水分含量、pH）を測定した。豪雨、乾燥、温暖化が土壌理化学性、土壌微生物群集の多機能性と多様性に与える影響に関して解析した。

The frequency and scale of extreme weather phenomena such as climate change, warming, concentrated heavy rain, etc. increase. Sensitivity and sensitivity of forest ecosystems to climate change in land use The general assessment of the impact of the survey is necessary. The objectives of this study are: 1) to clarify the diversity, functional relationships, and climate change (warming and extreme weather phenomena) of microbial communities in forest soils; 2) to evaluate the spatial dependence of functional and environmental responses on artificial forest management; and 3) to investigate the spatial dependence of environmental responses on environmental factors. The whole country is divided into 8 groups: Hokkaido: Rain, Tomomai, Kanto: Chiba, Ogawa, Kyushu: Aya, Tano. The weather conditions are controlled by precipitation (1.5 times, 1/2, 3 stages of illumination) and temperature (2oC rise, 2 stages of illumination). The function (decomposition ability) of soil microbial community in natural forest was measured after the cultivation of 31 kinds of organic carbon substrates, and the "versatility" and "functional diversity" were evaluated. Quantify diversity of species of soil microbes (bacteria and fungi) by DNA analysis, and quantify diversity of functional genetic subgroups by prediction. Determination of soil chemical properties (carbon, nitrogen, CN ratio, moisture content, pH). Analysis of the effects of heavy rain, dryness and warming on soil physicochemical properties and versatility of soil microbial communities