第2章 研究成果の概要 - 流域圏科学研究センターRiver …

1、新世紀重点研究創世Research Revolution 2002 (RR2002)人 自然 地球共生 陸陸域域生生態態系系 作作成成 関関 研研究究平成16年度研究成果報告書平成17年3月主管研究実施機関：東京大学生産技術研究所共同研究実施機関：独立行政法人 森林総合研究所北海道大学文部科学省研究開発局目目次次第章第章研究計画概要研究計画概要.1 11.研究趣旨.12.研究概要 .23.研究年次計画 .34.平成 16 年度研究計画.55.平成 16 年度実施体制.66.研究運営委員会.8第章第章研究成果概要研究成果概要.10101.総括.102.毎、個別毎概要 .113.波及効果、発展方向

2、、改善点等 .164.研究成果発表状況 .185.国際共同（協力）研究状況.18第第章章研究成果詳細報告研究成果詳細報告.20201.地上観測中心東寒帯域生態系研究.202.観測中心温帯域生態系研究 .522.1.観測.522.2. FACE 観測.833.研究.993.1.生態系広域観測.993.2.観測化.109第章第章今後方向今後方向.125125 1第章第章研究計画概要研究計画概要1.研究趣旨研究趣旨地球温暖化予測統合化構築、要素一生態系組込不可欠。、生態系、特、陸域生態系現象局所性、非均一性地球、観測、化難、大気、海洋観測、比較、開発遅。上記認識下、国際的地球環境研究 IGBP（In

3、ternational Geo-sphere, Biosphere Program） 、地球観測 GTOS（Global Terrestrial Observation Program） 、IGOS-P（Integrated Global Observation Strategy Partnership）等、生態系研究、観測重要指摘。本研究、平成 13 年 10 月東京開催第 9 回日米地球変動陸域生態系炭素循環、地上観測、観測、必要性FACE 実験（人工的二酸化炭素付加植生温暖化影響実験）簡易化生態系炭素循環必要性 2 点指摘、提案受、平成 14 年度人自然地球共生（RR2002 ） 一環開

4、始。、本研究、上記基、地上観測、観測、簡易 FACE 実験含観測手法実現、観測陸域生態系結合目的。、研究計画策定段階、対象領域全域設定、予算等関係、地球環境気候変動感受性高考北方林、温帯林中心高緯度地域焦点絞。本研究、陸域生態系、炭素循環中心生態系機能、構造化 Sim-CYCLE 取上、Sim-CYCLE 高度化、高精度化生態系焦点合研究進。、Sim-CYCLE 観測葉面積指数（LAI）取上、大陸観測、結合初期目的設定。本研究結果、地上観測、FACE 観測、観測衛星観測観測、LAI 初、光合成速度、炭素炭素循環表基本的素過程明、観測基 Sim-CYCLE 評価予測精度向上期待。研究、世界的実施

5、、陸域生態系地域性強、地域基本的取得意味大。、本研究開始後平成 15 年 6 月、開催 G8 2地球観測重要性指摘、受、平成 15 年 7 月第一回地球観測開催、地球観測国際戦略策定合意。、平成 16 年 4 月（東京）第二回地球観測、平成 17 年 2 月（）第三回地球観測今後 10 年観測骨子全球地球観測（GEOSS）検討合意、計画中生態系観測重要課題取上。本研究、地球観測検討、合意地球観測国際戦略方向一致、意義大。2.研究概要研究概要本研究、地球変動統合化向不可欠要素陸域生態系作成、観測手法開発、観測生態系結合行目的。陸域生態系基本、日本独自 Sim-CYCLE 対象、Sim-CYCLE

6、 高度化統合化必要同定、観測行。、本研究温暖化予測最終目標、特、陸域生態系炭素循環関焦点合、地上観測、観測、 3 手法多段階観測、大陸地球予測可能行。陸域生態系、地域的局所性強、地域精度高観測、要求、一全地球観測実施難。、本研究、特地域中心、日本含温帯林東寒帯林焦点合、上記地上観測、観測、組合、以下 3 課題研究進。1）地上観測中心東寒帯域生態系研究（以下、地上観測）2）観測中心温帯域生態系研究（以下、観測）3）研究（以下、）、本研究課題上記 3 課題密接連携研究進、本研究、地球温暖化予測統合化構築観測、目的、開発担当研究課題、特研究課題 2（統合化開発）密接連携研究進。33.研究年次計画研究

7、年次計画本研究課題開始当初設定年次計画以下通。研究開始後 3 年目（平成16 年 9 月）、本研究実施欠森林総合研究所北海道支所羊丘観測台風倒壊。幸、関係機関努力、同年度内修復作業行、平成 17 年度観測再開。、年次計画大変更考、以下記述、研究開始当初設定計画案記載。研究開発研究開発 1 年目（平成年目（平成 14 年度）：年度）：地上観測課題東試験区設定、既存固定調査地利用温暖化物質収支測定行。、光合成測定用樹冠観測立上、LAI 等植生関連観測方式検討。、攪乱実験地設定行。観測課題北海道札幌苫小牧試験区設定、観測FACE 観測実験構築。試験区、既存、観測継続、微気象観測、実験群落内分布、LA

8、I 分布測定行。、群落内構成要素放出吸収CO2収集行。、簡易型 FACE 実験 FACE 実験立上。課題上記試験区観測地域、衛星航空機等広域観測整備。、開発衛星手法試験区適用、詳細地表面特性分布計測。研究開発研究開発 2 年目（平成年目（平成 15 年度）：年度）：地上観測課題継続的観測実施、地上観測温暖化物質収支測定行。伐採人工火災攪乱実験試。移動調査植生土壌菌類測定行。観測課題観測継続、微気象観測蓄積図。群落内構成要素放出吸収 CO2変動要因解明行。、 FACE 実験開始。課題各試験区観測 CO2、LAI、NPP、光合成活性等広域推定手法開発、地上観測高解像度衛星4中解像度衛星用、推定評価

9、。、観測 Sim-CYCLE 結合（）流検討。研究開発研究開発 3 年目（平成年目（平成 16 年度）：年度）：地上観測課題観測継続、実施作成継続。CO2等温暖化年間収支見積、温暖化収支制御要因推定、検証実験計画組。、照合行、Sim-CYCLE 予測比較検証行。観測課題観測継続、観測変動要因検討、素過程解明。、群落内構成要素放出吸収CO2行。、照合、Sim-CYCLE 結果比較検討行。 FACE 実験、CO2施肥効果評価行。課題地上観測、観測結果合、衛星地域対象時系列 LAI 等生態系分布作成。、Sim-CYCLE 予測、観測結合予測結果比較検証行。評価予測感度解析行、重要再検討行。平成 16

10、 年度研究全体中間評価行、本課題幾有益指摘。研究計画一部修正、研究方向大変更伴、以下 2 年間研究計画、研究開始当初記載。最大点、開発役割明確化、開発適用検討。検討結果平成 16 年度研究実施生。研究開発研究開発 4 年目（平成年目（平成 17 年度）：年度）：地上観測課題観測継続、継続。検証実験実施。得照合、炭素収支解析手法検討。Sim-CYCLE 入力行。観測課題群落内CO2観測精度検証行。、森林群落CO2関生態系、微気象観測構築。群落多層改良行、Sim-CYCLE 入力行。5 FACE 実験CO2施肥効果行、Sim-CYCLE入力行。課題衛星観測 LAI 観測手法確立、観測時系列 LAI

11、 等生態系分布 Sim-CYCLE 結合（）、調整行構築。研究開発研究開発 5 年目（平成年目（平成8 年度）：年度）：地上観測課題永久凍土地帯森林攪乱影響評価温暖化効果発生量予測行、Sim-CYCLE 検証行。修復提案。得化行。観測課題多様森林適用群落多層行。、得観測化比較 Sim-CYCLE 検証行。課題地域検証観測結果、全球展開、統合化構築。4.平成平成 16 年度研究計画年度研究計画4.1.地上観測中心東寒帯域生態系研究地上観測中心東寒帯域生態系研究東針葉樹林生態系地上観測実施。特最近多発森林火災攪乱温室効果発生与影響定量化、影響 Sim-CYCLE 適用性評価。森林更新過程定量解明、

12、基礎構築。4.2.観測中心温帯域生態系研究観測中心温帯域生態系研究4.2.1. 観測観測観測継続、品質管理（QC）森林総研標準手法行。、観測実測値基、葉面積指数光合成特性季節変化関行。群落多層組込計算行、測定値比較再現性観測精度検証行。4.2.2. FACE 観測観測北海道札幌研究林 FACE 実験構築、CO2付加実験実施。FACE 内 CO2濃度 2040 年頃想定 500ppmv 設定、冷温帯林構成種遷移初期6想定先駆樹種対象 LAI（葉面積指数）追跡。、対照、温度影響見苫小牧研究林植栽試験地設調査継続行。4.3.研究研究4.3.1. LAI 観測観測既存文献地上調査基 LAI 推定式整備

13、。空間分解能異用各波長輝度値 LAI 関係解析，有効手法検討開始。4.3.2. 観測観測Sim-CYCLE 入力生態系分布計測手法、特、地上観測衛星手法開発。、Sim-CYCLE 衛星観測推定精度向上目指、Sim-CYCLE 調整含同化手法検討行。5.平成平成 16 年度実施体制年度実施体制本研究課題、陸域生態系複雑炭素循環過程、地上観測、観測、 3 多段階観測、大陸地球予測可能実現。、上記 3 観測手法課題研究体制構成（図 1） 。 生態系（Sim-CYCLE) 温 帯 地 域 寒 帯 地 域 日本 東 地上観測 -観測 課題 課題課題 75.1.地上観測中心東寒帯域生態系研究地上観測中心東

14、寒帯域生態系研究（課題代表：福田正己北海道大学北北太平洋地域研究）地上観測中心東寒帯域生態系研究行。研究実施内容以下通。観測森林生態系二酸化炭素収支構築観測攪乱後二酸化炭素収支変動構築観測森林水収支構築観測攪乱後二酸化炭素収支変動構築土壌呼吸連続観測地中温度土壌水分影響評価森林変動観測森林 N2O 変動観測灌水実験土壌水分変動光合成与影響評価生産構造解析化永久凍土貯留成因起源森林攪乱永久凍土融解過程予測衛星森林火災重度判定確立地上反射能測定推定法確立5.2.観測中心温帯域生態系研究観測中心温帯域生態系研究（課題代表：石塚森吉独立行政法人森林総合研究所）5.2.1. 観測森林生態系機能評価観測森

15、林生態系機能評価（課題代表：石塚森吉独立行政法人森林総合研究所）札幌、苫小牧温帯林中心観測、森林生態系構造、機能行。研究実施内容以下通。冷温帯落葉広葉樹林生態系大気間 CO2収支長期連続測定、変動要因解明化森林土壌放出炭素測定森林林群落吸収放出炭素測定森林群落成長動態伴炭素観測精度検証5.2.2. FACE 実験温暖化生態系及影響評価実験温暖化生態系及影響評価関研究関研究（課題代表：小池孝良北海道大学北方生物圏科学）苫小牧試験区、 FACE 実験構築、温暖化環境陸域生態系機能変化観測、評価、行。図図 1 研究開発実施体制図研究開発実施体制図8 FACE 実験、閉鎖自由空間樹木（枝葉）単位CO2

16、施肥、樹木影響評価。5.3.研究研究（課題代表：安岡善文東京大学生産技術研究所）5.3.1. 衛星観測葉面積指数（衛星観測葉面積指数（LAI）等生態系機能構造分布広域計測手法開発）等生態系機能構造分布広域計測手法開発（課題代表：粟屋善雄独立行政法人森林総合研究所）衛星大陸全球葉面積指数（LAI） 、純一次生産量（NPP） 、炭素等生態系分布観測手法開発。特、LAI Sim-CYCLE 衛星観測鍵、精度高時系列分布得目指。5.3.2. 広域地表面特性計測高精度化衛星観測手法開発広域地表面特性計測高精度化衛星観測手法開発（課題代表：安岡善文東京大学生産技術研究所）局所性高陸域生態系観測高精度化図、

17、高解像度観測衛星低解像度広域観測併用、前者得生態系関局所情報、大陸全球外挿手法開発。、衛星観測等得大陸全球分布、境界条件検証 Sim-CYCLE 入力、予測精度向上図。6.研究運営委員会研究運営委員会平成 16 年度、以下、5 月、1 月、3 月計 3 回研究運営委員会行。6.1.第第 1 回研究運営委員会回研究運営委員会日時：平成 16 年 7 月 6 日（火）10:30-13:00場所：独立行政法人森林総合研究所議題：（1）委員長挨拶（2）文部科学省挨拶（3）平成 15 年度研究発表会 講評（4）中間評価（5）各平成 16 年度研究計画（6）今後予定（7）他96.2.第第 2 回研究運営委

18、員会回研究運営委員会日時：平成 17 年 1 月 29 日（土）13:00-16:00場所：東京大学生産技術研究所（駒場 II ）議題：（1）委員長挨拶（2）文部科学省挨拶（3）平成 16 年度成果（4）成果報告会（3 月 11、12 日） 、成果報告書対応（5）平成 17、18 年度方針6.3.第第 3 回研究運営委員会回研究運営委員会日時：平成 17 年 3 月 11 日（金）10:30-12:00場所：国立記念青少年総合議題：（1）委員長挨拶（2）文部科学省挨拶（3）平成 16 年度研究報告書作成（4）平成 17 年度実施計画書（予算案）（5）各平成 17 年度研究計画（6）今後予定（7

19、）他10第章第章研究成果概要研究成果概要1.総括総括平成 16 年度、初年度設定試験区（北海道等）、観測、FACE 実験、収集継続。、衛星観測葉面積指数（LAI）分布推定、衛星観測陸域生態系（Sim-CYCLE）結合、推定精度向上行。、平成 16 年度本研究全体中間評価行、指摘基今年度研究内容生。具体的、開発役割、未知事象、変数、同定観測変数空間的変数結合明確化、 、森林火災、森林伐採撹乱環境下炭素収支変化計測、（、札幌観測） 、 FACE 実験高 CO2環境下植生応答計測、（札幌） 、 、地上観測実測 LAI NEP（生態系純生産）介広域外挿、 、地上観測観測生態系 Sim-SYCLE 、同

20、化行。成果概要以下示。東地上観測中心生態系研究東、郊外試験区、火災攪乱受場所区画設置、過去 3 年連続観測実施。生態系二酸化炭素収支、攪乱直後大気放出、攪乱地植生回復進行、収支達。、攪乱地地温上昇影響土壌呼吸量増加、活動層深傾向。夏季乾燥時期灌水実験実施、土壌水分増加日中光合成量増加判明。観測中心温帯域生態系研究北海道羊丘冷温帯落葉広葉樹林、CO2、微気象、土壌呼吸連続観測行、葉面積指数純生産量測定。主要構成樹種 3 種樹冠葉光合成蒸散速度等測定環境要因影響解析。、平成 16 年 9 月台風、倒壊、9 月以降観測不可能11。12 月再建開始、平成 17 年開葉時期観測再開予定。一方、 FACE

21、 実験札幌研究林実験圃場継続、実験開始後 3 年目取得。結果、高濃度 CO2暴露、虫食害顕著、LAI 等低下判明。、光合成速度等 2 年目比較、高濃度 CO2暴露成長速度増加減少。研究地上樹冠放射伝達用、反射係数正規化植生指数葉面積指数（LAI）関係検証。、収集 LAI 推定、衛星関係解析行、MODIS 北海道対象高精度 LAI 分布図作成。、地上観測衛星観測観測手法拡大、札幌市羊丘観測生態系純生産量（NEP） MODIS 利用北海道域外挿手法開発。、衛星観測（Sim-CYCLE）結合、感度解析行、Sim-CYCLE 評価行。結果、Sim-CYCLE 、日射量対化必十分、地上観測結果異判明。以

22、上、平成 16 年度順調研究進総括。2.毎、個別毎概要毎、個別毎概要2.1.地上観測中心東寒帯域生態系研究地上観測中心東寒帯域生態系研究観測結果、林 6 月上旬 9 月中旬吸収期、吸収例年 6 月現対、2004 年 7 月。 2004 年、9 月月間収支初吸収。気象状況樹生長期遅、吸収最盛期 7 月、落葉期 9 月中旬。伐採跡地表面植生回復伴、夏季吸収量前年増加。吸収、7 月末。林床、期間通放出、地温最高 8 月。5 月間二酸化炭素収支、林220 gC m2 (5month)1、伐採跡地 3 gC m2 (5month)1、林床 130 gC m2 (5month)1。2002 年推定林床期間

23、積算土壌呼吸 200 gC m2 (5month)1以上、林床林床植生吸収数 10 gC m2 (5month)1放出量小考。林床植生二酸化炭素吸収、透過日射量大林床二酸化炭素低下傾向。林、2004 年過去最大吸収量。伐採跡地 2000 年伐採直後非常大放出示、後植生回復伴放出量年減少、2004 年。12地温土壌呼吸速度関係求。一般的指数関数当結果、季節最相関（r2）高地温測定深度異。最大 r2得深度、F C 、6 月上旬 0.1、0.05 m、7 月中旬 0.3、0.05 m、9 月上旬 0.1、0.1 m 。、土壌呼吸速度鉛直（CO2発生速度鉛直分布）季節変化示唆。森林向側線沿測定。森林測

24、定期間通 CH4吸収（-120 ug C m-2 hr-1）観測、明確季節変化見。乾燥草地（G-1, 2）吸収放出（-95 ug C m-2 hr-1）。湿潤草地（G-3, P-1）沼地森林乾燥草地比非常大 CH4放出測定。常時湛水沼地地点（P-2）放出 7 月上旬最大示、徐低下（333223698 ugC m-2 hr-1） 。湿潤草地放出水分状態変化伴、大変化。東林樹冠部光合成速度気温上昇、大気飽差増大、土壌水分低下制限受実証。、光合成日中低下環境要因寄与当分示。先行研究知見合、寡雨乾燥強、光合成速度大制限受示唆。当該地域寡雨条件降水量変動大気土壌水環境温度環境大影響与。、東成熟林樹冠部炭

25、素固定量、将来予測降水量増加制限緩和増加予想。一方、降水量減少対、厳制限炭素固定量減少予想。推定 LAI 分布、林分構造関連付吟味。樹冠曲線樹高枝下高頻度分布得情報、各高樹冠出現頻度（Fc）示。、樹冠曲線推定 LAI 分布対応。両者間次線形関係成立。LAI = 6.48 10-4 Fc - 0.0522(r=0.952，n=29，p 20cm)、小、小、示。示。26量関係個体（Kanazawa ，1995）変。比葉面積（SLA）垂直分布化、対照内 75 地点葉面積葉重量計測。非線形最小二乗法決定。内 20 個体、樹高、樹冠底高、1 m 間隔各高幹直径計測。2003 年 6 月 7 月、対照 1

26、0 地点光合成有効光量子束密度（PPFD）計測。最上部 PPFD 100 相対 PPFD 計算。森林灌水実験班：Spasskaya Pad 実験林（6215N, 12937E）近郊、川左岸段丘面位置。調査行林分（Larix gmelinii）主要林冠構成種。林床優占（Vaccinium vitis-idaea） 、（Arctous erythrocarpus）。、本林約 70 年前火災撹乱受。2003 年 7 月、人為的撹乱無場所、潅水区、対照区（各 2 m2） 2 処理区設。潅水区 7 月 21 日 25 日間、毎日午後 3 時 20 mm 相当水撒、前後期間両処理区測定。測定金属製用法行。

27、設置時、設置地点植生事前刈取、植生状態測定。両地点 3 反復測定。CO2測定設置後 0 分 6 分採取、CH4、N2O 測定設置後 0 分、30 分、60 分採取。、同時地温（4 cm、10 cm） 、深 0-10cm 水分率（TDR）各処理区測定。 大規模潅水実験上記調査地約 50 m 離地点 12 m12 m 潅水区設。潅水区 2004 年 7 月17 日 22 日間、毎日夕方 20 mm 相当水撒、潅水前潅水中測定。灌漑水、散布前覆温度上昇防。潅水時水温約 20C 。対照区同様測定行。測定小規模潅水実験同様行、反復数 4 反復行。、2003 年夏作成根切区微生物呼吸速度測定。、林床深 3

28、0 cm 方形溝作成、溝内側覆後土埋戻、植生根切断微生物呼吸測定処理区。根切CtIrN-42mN-0mN-6mN-12mN-18mN-24mN-30mN-36mC-42mC-0mC-6mC-12mC-20mC-24mC-30mC-35mS-0mS-18mS-13mS-5mS-23mS-28mS-36mS-42m2801200.34.5m4.8m3.4m10.25m10.4m0.5m図図 1-3撒水実験撒水実験27区 CO2 4 反復測定。空間変動測定2004 年 7 月 7 日 14 日計 2 回行。対照区潅水区間斜面垂直6 m 間隔 3 本、上 6 m 間隔 8 点計 24 点設定（図 1-

29、3） 。、倒木測定適判断地点沿 12 m 。速設置、各地点林床測定前日形合切込入、内側植生刈取。測定操作潅水実験同様行。、7 月 8 日各地点 O 層鉱質土壌表層採取行、同時 L、F、H 層厚測定。採取土壌重量測定行、O 層 70C 48 時間、鉱質土壌一部 105C 24 時間以上乾燥後再重量測定行、含水比算出。鉱質土壌残風乾。設置時刈取植生 70C 48 時間乾燥後、重量測定行。分布状況 Institute of Biological Problems of Cryolithzone, Russia Academy of Science 作成樹木分布図（未発表）用把握。分析項目CO2分析赤

30、外線分析計用、CH4分析 FID 付用。 N2O 分析 ECD 付用。各反復算術平均値用。土壌炭素、窒素含量 NC 用測定。分析結果統計処理、t 検定用。森林土壌班：2004 年 69 月、近郊森林中点在生態系（Neleger）、温室効果（CO2, CH4, N2O）測定。森林（F）乾燥草地（G-1, 2）湿潤草地（G-3, P-1、沼端近一時的湛水草地）沼地（P-2, 常時湛水植生）上植生変化対応調査地点設置。森林構成樹種、下層植生優占。草地及沼端、数種科植物優先。測定法行、金属製非透明製透明（303060 cm） 2 種類用。非透明使用時、設置地点植生事前刈取、植生状態測定。透明使用時、光

31、合成固定含 CO2植生介 CH4放出評価、植生内含測定。透明測定科草本乾燥草地（G-1, 2） 、湿潤草地（G-3, P-1）。測定両各地点 3 反復、同時地温（3, 10cm）表層 06cm 体積土壌水分率（FDR）測定。測定期間中（108 日間、沼地 96 日間)月 23 回頻度測定、積算放出吸収量台形法算出（CH4, N2O ） 。生態系 CO2土壌放出以外植生光合成吸収及呼28吸放出含、CO2積算放出吸収量求要素含測定必要。本研究 Heikkinen et al. (2002)方法従、生態系呼吸光合成量測定積算値算出試。土壌植生生態系 CO2生態系全体呼吸量植生光合成 CO2吸収量差引

32、考。、NEE（Net ecosystem exchange of CO2 : 透明） = 生態系呼吸量（Rtot:遮光） 純光合成量（PG）。透明 NEE 測定同時遮光使用生態系呼吸量測定純光合成量算出。測定時地温（3cm）光合成有効放射（PAR）測定、地温-生態系呼吸量、PAR-純光合成量関係式作成。地温及 PAR 連続測定行、値関係式代入生態系呼吸量及純光合成量連続値求。差引 NEE 連続値算出、積算。積算放出吸収量地温 PAR 得 6 月 14 日7 月 24 日 41日間算出。班：平成 15 年度、林床分光特性化基衛星解釈行。併行、森林火災気象収集、加工。平成 16 年度個葉幹枝分光特

33、性構築、2002 年（平成 14 年）取得衛星画像、火災検知行。平成 17 年度以降、平成 16 年度基、衛星解析、光合成二酸化炭素収支観測森林火災地理的分布併、地理情報上構築。d. 平成平成16年度研究計画年度研究計画野外観測実施観測班：平成 16 年 4 月末現地入、冬季保管資材搬入、観測設置直観測開始。10 月初旬観測終了、機材撤収。土壌呼吸班：観測班同時式観測機器 3 所設置。観測 5 月 9 月継続行。森林機能班：6 月 9 月及現地調査観測実施。森林灌水実験班：6 月実験地機器設置、7 月 17 日 22 日連続撒水行。森林土壌班：6 月 8 月、観測実施。班：地上植生反射能観測

34、7 月実施。研究成果公表平成 16 年 10 月 24 日及 12 月 21 日北海道大学北開催、成果公表行。29e. 平成平成 16 年度研究成果；及考察年度研究成果；及考察観測二酸化炭素収支水熱収支観測二酸化炭素収支水熱収支2004 年夏季日積算全天日射量、日平均気温、雨量、土壌含水率半月値推移、20002003 年観測値図 1-4 示。2004 年 5 月 8 月上旬、他年日射量少、8 月下旬 9 月逆多。気温 5 月 8 月上旬期間、7 月上旬除低、特 7 月下旬 8 月上旬非常低、8 月下旬 9 月高。5 月間総雨量 118.0 mm 平年並、7 月下旬 8 月上旬集中。土壌含水率、

35、夏季通高推移。熱水図 1-5(a)、林伐採跡地樹冠上下日射量求林日射透過率日平均値示。林日射透過率平均落葉期 0.4、着葉期 0.27 。透過率季節変化、6 月上旬開葉、9 月中旬落葉。平年比較、2004 年開葉落葉半月遅、 5 月下旬低温、8 月下旬 9 月高温、高土壌水分考。着葉期、林 0.10、伐採跡地 0.17 。図 1-5(b)，林樹冠上下伐採跡地日平均正味放射量示。正味放射量大小反映、伐採跡地林大。林床正味放射量、樹冠上平均35%。図 1-6 、林樹冠上下伐採跡地正味放射量顕熱潜熱土壌熱日平均値示。図 1-7 、林伐採跡地月平均熱示。林正味放射量顕熱、伐採跡地潜熱変換割合高、平均比

36、林 2.0、伐採跡地0.8 。全期間蒸発散量林 130 mm、伐採跡地 150 mm 、伐採跡地多。乾燥年、林蒸発散量伐採跡地多対照的。林床平均比 0.7 、林床樹冠上潜熱変換率高。樹冠上対林床比率、顕熱 21%、潜熱 59%、林床蒸発散量樹蒸散量大。特落葉期 5 月 9 月下旬、林蒸発散量林床。林、伐採跡地、収支不均衡正味放射量約 1/3 大。二酸化炭素図 1-8 、林樹冠上下伐採跡地日月二酸化炭素示。林 6 月上旬 9 月中旬吸収期、吸収例年 6 月現対、2004 年 7 月。 2004 年、9 月月間収支初吸収。気象状況樹生長期遅、吸収最盛期 7 月、落葉期 9 月中旬。伐採跡地表面植生

37、回復伴、夏季吸収量前年増加。吸収、7 月末。林床、期間通放出、地温最高 8 月。5 月間30二酸化炭素収支、林220 gC m2 (5month)1、伐採跡地 3 gC m2 (5month)1、林床 130 gC m2 (5month)1。2002 年推定林床期間積算土壌呼吸 200 gC m2 (5month)1以上、林床林床植生吸収数 10 gC m2 (5month)1放出量小考。林床植生二酸化炭素吸収、透過日射量大林床二酸化炭素低下傾向。表 1-1 、2000 年 2004 年林伐採跡地期間積算二酸化炭素収支示。林、2004 年過去最大吸収量。伐採跡地 2000 年伐採直後非常大放出

38、示、後植生回復伴放出量年減少、2004 年。 2000 2001 2002 2003 2004 (a) 051015202530MayJunJulAugSepglobal radiation (MJ m -2 d-1) (b)0510152025MayJunJulAugSepair temperature (C)(c)01020304050MayJunJulAugSeprainfall (mm ) (d)3100.10.20.30.40.50.60.70.8MayJunJulAugSepsoil water content図図 1-4半月毎気象条件（半月毎気象条件（2000 年年2004 年）

39、年）(a) 日全天日射量日全天日射量(b) 高高 21m 林樹冠気温林樹冠気温(c) 降水量降水量(d) 深深 5cm 土壌水分土壌水分 (a)00.10.20.30.40.50.60.70.8MayJunJulAugSepalbedo and transmittanceFCU (b)32050100150200250300MayJunJulAugSepnet radiation (W m -2)FCU図図 1-5(a)F：森林日平均：森林日平均C：伐採地日平均：伐採地日平均U：樹冠上日射量：樹冠上日射量 (b)：樹冠上純放射量：樹冠上純放射量U：樹冠下純放射量：樹冠下純放射量C:伐採地純放射

40、量伐採地純放射量(a)050100150200250300MayJunJulAugSepheat flux (W m -2)RnHlEG (b)33050100150200250300MayJunJulAugSepheat flux (W m -2)RnHlEG (c) 020406080100120MayJunJulAugSepheat flux (W m -2)RnHlEG図図 1-6(a)日平均熱日平均熱樹冠上樹冠上(b)日平均熱日平均熱伐採地伐採地(c)日平均熱日平均熱林内林内Rn：放射量：放射量H：顕熱：顕熱IE：潜熱：潜熱G:地中熱量地中熱量(a)050100150MayJunJu

41、lAug Sepheat flux (W m -2)HlEGD(b)34050100150MayJunJulAugSepheat flux (W m -2)HlEGD図図 1-7(a)月平均月平均熱熱樹冠樹冠(b)月平均月平均熱熱伐採地伐採地Rn：放射量：放射量：顕熱：顕熱IE：潜熱：潜熱G：地中熱量：地中熱量：熱収支不均衡分：熱収支不均衡分(a)-6-4-2024MayJunJulAugSepCO2 flux (gC m -2 d-1)FCU (b)-100-80-60-40-200204060MayJunJulAug SepCO2 flux (gC m -2 month-1)FCU図図 1

42、-8(a)日平均二酸化炭素収支日平均二酸化炭素収支：樹冠：樹冠U：林内：林内C:伐採地伐採地(b)月別二酸化炭素収支月別二酸化炭素収支：樹冠：樹冠U：林内：林内C:伐採地伐採地35土壌呼吸観測結果土壌呼吸観測結果空間分布C1 同時測定行期間、C29 平均結果表 1-2 示。C1 間平均値差 t 検定（1 対標本）行結果、F C4除場所有意差認（p 0.01） 。表表 1-2測定場所土壌呼吸速度違測定場所土壌呼吸速度違（連続測定行（連続測定行 C1 比較，平均比較，平均 標準偏差）標準偏差）C siteC2C3C4C5C6C7C8C9C13.241.563.021.193.191.543.201

43、.532.871.362.850.862.951.422.981.42C2-92.841.252.290.782.651.253.031.483.021.842.260.762.391.152.020.81F siteC2C3C4C5C6C7C8C9C12.551.012.270.792.541.012.541.022.500.822.380.732.500.822.500.82C2-92.510.912.040.682.531.052.641.512.180.672.010.641.830.523.031.29季節変化土壌呼吸速度季節変化，地温季節変化対応、地温 7 月中旬最高値記録。一方、

44、F 、C 凍結土壌融解遅、土壌表層含水率 6 月上旬。、土壌呼吸速度季節変化複雑、明瞭地温関係認（図 1-9、1-10） 。地温、C 同様 7 月中旬、土壌呼吸速度 8 月現。F 土壌呼吸速度季節変化、光合成関係根呼吸季節変化対応。-20246810121402468Soil temperature (C, 10cm)Soil respiration (mol m-2 s-1)DOY133-182 (r2=0.77, Q10=5.6)DOY183-253 (r2=0.73, Q10=3.2)-20246810121402468Soil temperature (C, 10cm)Soil res

45、piration (mol m-2 s-1)DOY133-182 (r2=0.49, Q10=4.9)DOY183-253 (r2=0.06, Q10=2.4)図図 1-9土壌呼吸速度地温（深土壌呼吸速度地温（深 10cm）図図 1-10土壌呼吸速度地温（深土壌呼吸速度地温（深 10cm）36森林機能樹冠部光合成速度制限環境要因評価樹冠部光合成速度制限環境要因評価2004 年 7 月平均気温、最大気温、最低気温 19.2C、35.8C、5.2C 、平均湿度最低湿度 52.6% 15.7%。 5 cm 深平均地温、最大地温、最低地温 9.1C、14.2C、2.5C 。7 月積算降水量 25.1

46、mm 。7 月初旬土壌融解深 40 cm 。灌水実験期間 7 月 17 日 7 月 22 日平均気温、最大気温、最低気温 18.6C、29.3C、9.7C 、平均湿度最低湿度50.5% 17.7%。 5 cm 深平均地温、最大地温、最低地温 9.1C、14.2C、2.5C 。灌水実験期間積算降水量 0.8 mm 。灌水処理区鉱物質土壌表層 pF 値 7 月 5 日 pF2.2 灌水直前 7 月 17 日 pF2.5 上昇続。、灌水直前土壌表層体積含水率 6%低下、灌水処理20%付近増加（図 1-11） 。対照区 7 月中旬土壌表層体積含水率 8%低下、午前 20C /1 kPa 条件光合成速度

47、 810 mol m-2 s-1、期間通一定保（図 1-12） 。土壌乾燥体積含水率 7%低下、土壌水図図 1-11 気温、地温、土壌体積含水率灌水影響気温、地温、土壌体積含水率灌水影響：対照区，：対照区，：灌水区：灌水区灌水灌水 7 月月 17 日日 22 日毎日夕刻行。標準偏差示（日毎日夕刻行。標準偏差示（n = 32） 。星。星印印 t-検定有意差示（検定有意差示（*: p 0.05, *: p 0.01, *: p 0.001） 。0510152025141516171819202122232425Temperature (C)Air temperatureSoil*051015202

48、530141516171819202122232425VSMC (%)* *2004年7月37-1.5MPa 乾燥、朝光合成速度 5 mol m-2 s-1低下（図 1-12） 。土壌乾燥光合成速度低下、気孔低下。、深 40cm 土壌水-0.1MPa 湿潤状態保。対照区光合成速度低下、灌水区光合成速度低下認、対照区比有意大（p0.05, 図 1-12） 。灌水前対照区灌水区朝光合成速度差認、灌水処理後土壌水分以外環境条件両区間同等、樹冠部光合成速度土壌表層乾燥影響受低下考。午前光合成速度土壌水分制限認期間午前、葉温 20C 30C 上昇、光合成速度 2 割低下（図 1-13） 。低下葉温上昇呼

49、吸速度増大気孔低下、炭酸固定効率変化。増大呼吸速度低下光合成速度一致、温度上昇光合成速度低下呼吸速度増大考。午前光合成速度土壌水分制限認期間午前、葉面飽差 1 kPa 2 kPa 増大、光合成速度 2 割低下（図 1-14） 。低下気孔低下呼吸速度増大、炭酸固定効率低下認。、葉面飽差増大光合成速度低下気孔低下呼吸速度上昇考。午前光合成速度土壌乾燥制限認期間、午後 30C /3 kPa 条件光合成速度 34 mol m-2 s-1、午前 20C /1 kPa 条件光合成速度比午後光合成速度低下率 67 割。光合成速度日中低下、気孔低下呼吸速度上昇加炭酸固定効率低下。土壌乾燥午前光合成速度低下、午

50、後光合成速度 23 mol m-2 s-1、土壌乾燥制限認時期午後光合成速度比光合成速度低。図図 1-12 光飽和光合成速度経日変化灌水影響光飽和光合成速度経日変化灌水影響：対照区午前，：対照区午前，：対照区午後：対照区午後：灌水区午前，：灌水区午前，：灌水区午後：灌水区午後灌水灌水 7 月月 17 日日 22 日毎日夕刻行。星印日毎日夕刻行。星印 t-検定有意差示（検定有意差示（p 0.05）024681012141516171819202122232425光合成速度（ mol m-2 s-1）2004年7月* * * *3802468101214010203040葉温（）光合成速度（ mo

51、l m-2s-1）(A)0.000.050.100.150.20010203040葉温（）気孔（mol m-2s-1）(B)0.000.020.040.060.080.100.12010203040葉温（）炭酸固定効率（ mol m-2s-1ppm-1）(C)0.00.51.01.52.02.53.03.5010203040葉温（）呼吸速度（ mol m-2s-1）(D)024681012光合成速度（ mol m-2s-1）20,1kPa AM30,3kPa PM(A)0.000.040.080.120.160.20気孔（mol m-2s-1）20,1kPa AM30,3kPa PM(B)0.

52、000.020.040.060.080.100.12炭酸固定効率（ mol m-2s-1ppm-1）20,1kPa AM30,3kPa PM(C)0.00.51.01.52.02.53.03.5呼吸速度（ mol m-2s-1）20,1kPa AM30,3kPa PM(D)図図 1-13午前葉温光合成速度午前葉温光合成速度(A)、気孔、気孔(B)、炭酸固定効率、炭酸固定効率(C)、呼吸速度呼吸速度(D)関係関係図図 1-14午前葉面飽差光合成速度午前葉面飽差光合成速度(A)、気孔、気孔(B)、炭酸固定効率、炭酸固定効率(C)、呼吸速度関係呼吸速度関係(D)39午前光合成速度土壌水分制限認期間午

53、前、葉温上昇葉面飽差増大光合成速度低下率 2 割、両者合影響 4 割低下、葉温上昇葉面飽差増大光合成速度日中低下引起原因考。、6 割日中低下葉温上昇葉面飽差増大説明。対照区光合成速度日中低下率 67 割対、灌水区光合成速度日中低下率約 4 割。、葉温上昇葉面飽差増大加土壌乾燥午後光合成速度低下原因示。本研究、東林樹冠部光合成速度気温上昇、大気飽差増大、土壌水分低下制限受実証。、光合成日中低下環境要因寄与当分示。先行研究知見合、寡雨乾燥強、光合成速度大制限受示唆。当該地域寡雨条件降水量変動大気土壌水環境温度環境大影響与。、東成熟林樹冠部炭素固定量、将来予測降水量増加制限緩和増加予想。一方、降水量

54、減少対、厳制限炭素固定量減少予想。東林生産構造式作成幹重量密度（SD; kg/m、各層幹重量層厚除値。幹断面積比重値相当）積算葉重量（CLM; kg）関係、初期勾配個体間差少，最大値個体影響受，胸高直径（DBH; cm）反映拡張式推定式採択（r=0.989, n=43, p0.001）。CLM = (274 DBH SD1.13) / (1227 DBH + SD1.13)(1.1)推定式各個体総葉量 DBH 比例示。 SLA 推定式作成SLA（cm2 g-1）高（h; m）関数表現（R2=0.623, n=73, p0.001）。SLA=132 exp (-0.1837 h)+111(1.2

55、)式 SLA 111 cm2/g（h=） 243 cm2/g（h=0）間変化示。 葉重量葉面積推定個体幹断面積分布（図 1-15A）葉重量分布（図 1-15B）推定。次 SLA 用葉面積分布推定（図 1-15CD） 。二 LAI 分布図 1-16A 示。対照、灌水、両平均葉量 1.997、2.229、2.113 ton ha-1推定。対照、灌水、両平均 LAI 2.492、2.571、2.572 m2 m-2推定。対象計測 4 高相対 PPFD 図 1-16b 示。積算葉面積指数相対 PPFD 関係指数関数表現（r=0.953，n=10，p0.001）。RPPFD100 exp(-0.3878

56、 LAI) (1.3)40樹冠曲線推定 LAI 分布、林分構造関連付吟味。樹冠曲線樹高枝下高頻度分布得情報、各高樹冠出現頻度（Fc）示。、樹冠曲線推定 LAI 分布対応（図 1-16ac） 。両者間次線形関係成立（図 1-16, r=0.952，n=29，p 1mmfine root = 1mmDate2004/6/12004/7/12004/8/12004/9/12004/10/12004/11/12004/12/1Root biomass (Mg ha-1)0246810Total fine rootfine root at the depth between 0 to 15 cmfine

57、 root at the depth between 15 to 30 cmfine root at the depth between 30 to 40 cm64独立行政法人森林総合研究所北海道支所丸山温、宇都木玄、北尾光俊、飛田博順飯田滋生、阿部真a.要約要約単葉生理生態及群落構造動態基群落 CO2目的、羊丘実験林観測光合成、幹呼吸、葉内窒素量、直達光散乱光測定行。夏季光合成速度日中低下傾向見、原因気孔減少及強光光阻害考。光阻害夜間回復程度軽微。林冠内単位葉面積当窒素量（Ng m-2）、樹冠上部下部相対光強度減少過程定式化。同温度対幹呼吸速度夏季高。幹肥大成長期一致、構成呼吸増大起因考。直

58、達光散乱光、全天日射量及太陽位置計算値用、Erbs 比較的高精度推定。b.研究目的研究目的林木光合成、呼吸生理的群落構造動態群落CO2。森林群落 CO2収支光合成吸収呼吸（植物体呼吸、分解呼吸）放出、本研究光合成植物体呼吸収支対象。光合成個葉営、群落（林冠）光合成量評価単葉機能、群落（林冠）構造媒介、林冠面必要。、林冠層個葉交換速度関連気象環境要因、群落構造測定、定量的関係明群落全体行。c.研究計画、方法、研究計画、方法、（1）主要樹種光合成呼吸気象環境測定光合成系 Farquhar（1980）基礎、気孔 gs 葉内水（LWP）影響（Lee and Bowling 1992）考慮化検討。純生産

59、速度 Amthor（1996）、 PPFD、気温、湿度観測値気象要因算出。（2）群落構造測定LAI 季節変化、全天空写真 LAI 推定値季節変化伐倒調査 LAI 実測値補正（宇都木 2000） 。林冠層光透過、林冠内葉量葉角度分布直達光散乱光分離林冠層光透過用（Campbell and Norman 1989） 。（3）積上法純生産量推定毎木調査、現存量調査（作成） 、測定純生産量求、検証用。尚、純生産量継続調査試験地台風 18 号倒壊。試験地内死亡量及地上部現存量推定、森林撹乱後現存量推移過程初期65。（） H14H15 H16 H17 H18(1)主要樹種光合成呼吸気象観測測定 (2)群落

60、構造測定 (3)積上方純生産量推定 d.平成平成 16 年度研究計画年度研究計画葉群光合成 CO2測定行、変動要因解明。葉群光合成能力日中低下評価、樹冠部個葉光合成能力葉内二酸化炭素濃度関係、及蛍光反応調。個葉生理機能量階層別季節別、前述 3 樹種単位葉面積当重量（LMA；g m-2）及窒素重量（Nm；%）高測定、窒素林冠内分布定量化。 3 個体、 2 個体、 2 個体選、地上高2部分幹呼吸速度経時的測定。昨年度実施 LAI 季節変化、精度問題芽吹安定期 LAI 変化、個葉葉変化比較検証。森林群落直上散乱光直達光実測、精度良推定既存選択。e.平成平成 16 年度研究成果年度研究成果（1）光合成