大気中二酸化炭素濃度増加による冷温帯樹木の木部構造の変化および炭素固定能への影響

大气二氧化碳浓度增加导致寒温带树木木质部结构变化及其对固碳能力的影响

• 批准号: 05J09144
• 负责人: 江口 則和
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J09144/
• 关键词: Free Air CO_2 Enrichment; 蒸散速度; 木部水分通道構造(道管); 水分通道度; 光合成速度; 材密度; 地上部成長量; 個体間競争; シュート内部構造; 陽葉、陰葉; 光補償点; 気孔コンダクタンス; 葉柄内部構造; 陽葉・陰葉; 呼吸速度; 冷温帯樹木

二酸化炭素濃度([CO_2])の上昇が社会問題となっている。本研究では高CO_2環境に対する冷温帯樹木11種の生理生態特性の変化を解明し、CO_2固定能力の変化を評価することを目的とした。CO_2付加にはFree Air CO_2Enrichment(FACE)を用いた(北海道大学札幌研究林実験苗畑に設置)。FACE内の[CO_2]は2040年頃を想定して500ppmvとした(対照区+130ppmv)。また、FACE内の土壌を半分に区切り、片面を富栄養の褐色森林土、もう片面を貧栄養の火山灰土壌とした。まずCO_2同化特性(光合成)の変化に着目した。火山灰土壌では高CO_2処理をしてもあまり増加しなかった。樹木は成長することで同化したCO_2を長期間貯留する。そこで樹幹成長の変化を調べた。高CO_2処理による成長の促進効果は、火山灰土壌やCO_2付加期聞が長いと認められなくなった。CO_2貯留を評価するためには、材質の変化を明らかにすることも重要である。そこで、材質に影響を与える水分通道構造の変化を調べた。長期間の高CO_2処理によって、道管を流れる流量の継続的な低下が起こり、道管サイズが低下することが分かった。また、CO_2上昇に伴う冷温帯林のCO_2貯留量の変化を評価した。すると、褐色森林土でのみCO_2貯留量が増加した。この増加割合は他地域の成果と同等であった。本研究により、東アジア冷温帯林における高CO_2環境下でのCO_2固定機能変化に関する知見が得られた。本研究では、CO2濃度上昇の影響を個葉から個体、群落スケール別に評価することで、各樹木の生理生態的な応答を詳細に解明することができた。また、冷温帯を構成する代表的樹種の将来環境下での保全管理に関する指針を与えた。

The increase of carbon dioxide concentration ([CO_2]) is a social problem. The purpose of this study was to clarify the physiological and ecological characteristics of 11 species of trees in cold zone under high CO_2 environment and to evaluate the changes of CO_2 fixation ability. Free Air CO_2 Enrichment (FACE) is used (Hokkaido University Sapporo Research Center). The CO_2 in FACE is projected to be 500ppmv by 2040 (+130 ppmv). The soil in the FACE is divided into two parts, one part is rich in brown forest soil, and the other part is poor in volcanic ash soil. The characteristics of CO_2 assimilation (photosynthesis) and its transformation are discussed. Volcanic ash soil is high in CO_2. Trees grow and assimilate CO_2 for a long time. The tree trunk grows and changes. The effect of CO_2 treatment on the growth of volcanic ash soil and CO_2 treatment was studied. CO_2 storage is important for evaluation and material transformation. The structure of water channel is changed according to the influence of materials. For a long time, the flow rate of high CO_2 treatment and pipeline flow decreased. CO_2 storage changes in the cold zone associated with CO_2 rise are evaluated. CO_2 storage in brown forest soils increased. The results of this study were similar to those of other studies. In this study, we obtained some knowledge about CO_2 fixation function under high CO_2 environment. This study provides a detailed explanation of the effects of elevated CO2 concentrations on individual leaves, communities, and physiological ecology of individual trees. The composition of the cold zone represents the tree species and the future environment for conservation management.

项目成果

高CO_2環境下で生育する冷温帯落葉広葉樹の水分通道と木部構造の変化

高CO_2环境下寒温带落叶阔叶树水道和木质部结构的变化

• 发表时间: 2008
• 期刊: 日本森林学会北海道支部論文集 (印刷中)
• 作者: 江口則和;ら
• 通讯作者: ら

Photosynthetic responses of birch and alder saplings grown in a free air CO2 enrichment system in northern Japan

• DOI: 10.1007/s00468-007-0204-5
• 发表时间: 2008-01
• 期刊: Trees
• 作者: N. Eguchi;K. Karatsu;Tatsushiro Ueda;R. Funada;K. Takagi;T. Hiura;K. Sasa;T. Koike

開放系大気CO_2増加(FACE)環境下で生産された落葉を摂食するワラジムシの飼育実験

开放大气CO_2增加(FACE)环境下土虱取食落叶的繁殖试验

• 发表时间: 2008
• 期刊: 日本森林学会北海道支部論文集 (印刷中)
• 作者: 松井克彦;ら
• 通讯作者: ら

Accurate estimation of the nitrogen concentration in leaves of deciduous trees in a field study using a portable non-destructive nitrogen detector

使用便携式无损氮检测仪准确估算现场研究中落叶乔木叶子中的氮浓度

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Plant Physiology (in press)
• 作者: Eguchi;N.;Ichie;T.;Ji;D.;Karatsu;K.;Koike;T.
• 通讯作者: T.

高CO_2環境下で生産された落葉を摂食するワラジムシの飼育実験

高CO_2环境下土虱取食落叶的繁殖试验

• 发表时间: 2007
• 期刊: 日本森林学会北海道支部論文集 第55号
• 作者: 松井克彦;江口則和;佐藤冬樹;市川一;菅田定雄;笹賀一郎;小池孝良
• 通讯作者: 小池孝良