個葉レベルから樹冠レベルへ;生態生理情報を利用した新しいスケールアップ手法の提案

从单叶水平到冠层水平的建议；利用生态生理信息的新放大方法

基本信息

批准号：
14656062
负责人：
角張嘉孝
金额：
$ 2.43万
依托单位：
Shizuoka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

地球科学あるいは森林を取り巻く諸科学の発展には、これまで得られた情報を時間、スケール(サイズとスペース)のなかで捉え直す必要があることが認識される必要がある。例えば個葉レベルから樹冠レベル、さらにはメソスケールへスケールアップ、あるいはそれとは逆に、リモートセンシングや航空写真からのスケールダウンによる検証、あるいは予測など双方向の情報認証が大変重要になる。しかしながら、多くの生理生態学の情報は、個葉のある一定環境条件下の情報にすぎない。環境科学が地域からグローバルレベルへと加速度的にダイナミックに融合していく中で、これらの情報を樹冠の中で捉え直し、かつ情報の変異として捉えていく必要がある。ある一定のコンセンサスを受けるような手法を開発する必要がある。本年度は樹冠内の光合成の多様性について下記の実験を行った。(1)前年度に引き続き、樹冠層(地上7〜22m)において自由に移動できるジャングルジム型のタワーを利用して樹冠内の光合成特性の解析を行った。光合成蒸散測定装置を用いて、光合成速度、蒸散速度の日変化を測定した光条件は定常条件における光合成・蒸散能力のパラメータ評価を行った。(2)光呼吸の解析:クロロフィル蛍光反応測定装置(Mini-Pam)を用いて、電子伝達率を測定し、光の捕捉能率や過剰エネルギーの放出能力を評価した(3)樹冠内のルビスコ、フラボノイド、クロロフィル・キサントフィルプールサイズ、窒素濃度などの解析:光合成を律速するクロロフィル量とそのa/b比、葉の窒素濃度を月2回の予定で定期的に調べた。樹冠内のルビスコおよびフラボノイドの蓄積量の日変化および季節変化を調べた。(4)樹冠内の比面積の解析:光合成・蒸散速度、クロロフィル蛍光反応などを調べた葉の形態的な特性、たとえば比葉面積(SLA)を測定し、葉層ごとに光強度の履歴に対する生理反応の多様性を調べた。(5)環境因子の計測:樹冠内の数カ所に気温・湿度センサーを配置し樹冠内の飽差勾配を10分間隔で計測した。ブナ樹冠最上層の葉が強光時に日中低下を起こすのは葉面飽差の増大による気孔閉鎖が主な原因である。この気孔閉鎖は細胞間隙内CO_2濃度の低下を引き起こし、光阻害の危険性を増大させるが、光呼吸の増加とキサントフィルサイクルによる熱放散によって光阻害を回避していると考えれる。

有必要认识到地球科学或森林科学的发展需要重新检查到到达此点的时间点，规模（大小和空间）的信息。例如，双向信息身份验证，例如从单个叶片水平扩展到顶篷水平，甚至中尺度，或者相反，通过遥感，航空摄影或预测进行验证变得非常重要。但是，许多生理生态信息仅仅是在某些环境条件下具有单个叶子的信息。随着环境科学从局部区域加速并动态合并到全球一级，有必要重新考虑这些信息在冠层中，并将其视为信息突变。有必要开发将获得一定程度的共识的方法。今年，对冠层内光合作用的多样性进行了以下实验。（1）从上一年开始，使用丛林健身房塔可以在冠层层中自由移动（地面7-22m）。使用光合作用蒸发测量设备，在稳态条件下评估了光合作用和蒸腾能力的参数的光合作用和蒸腾速率，这些参数是针对光合作用和蒸腾率的每日变化进行测量的。（2）光呼吸分析：使用叶绿素荧光反应测量装置（Mini-PAM）测量电子转移速率，以评估光捕获效率和释放过量能量的能力。（3）分析rubisco，类黄酮，叶绿素 - 黑斑池的大小，氮浓度等。研究了树冠中Rubisco和类黄酮积累的昼夜和季节变化。（4）分析冠层内的特定区域：我们测量了叶子的形态特性，例如特定的叶片区域（SLA），该特定叶子面积（SLA）检查了光合作用/蒸腾速率和叶绿素荧光反应，并检查了每个叶层光强度历史的生理反应的多样性。（5）测量环境因素：将温度和湿度传感器放置在冠层内的几个位置，并以10分钟的间隔测量冠层内的饱和梯度。白天在光线强的山毛榉树冠层下降的顶层中的叶子的主要原因是由于叶面饱和度增加而导致气孔闭合。这种气孔闭合会导致细胞空间中CO_2浓度的浓度降低，从而增加了光抑制的风险，但被认为避免了由于Xanthophyll循环引起的光震动和散热而导致的抑制光。