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渦相関法による炭素・水・熱交換量の定量的評価とその環境応答

[急斜面地におけるタワーフラックス観測手法の検討]
1990年代以降、炭素・水・熱交換量の解析・評価を行うために、微気象学的な手法/渦相関法による長期かつ連続的なタワーフラックス観測が様々な生態系で行われている。 一般的にタワーフラックス観測は水平一様(平坦)な地形を選んで計測することが理想とされる。 しかし,山岳域において平坦な地形を選別することは困難であり,急傾斜地における観測手法を確立することが重要となる。 地表面傾斜が20度を超える急傾斜地である本サイトでは,様々な補正を適用し,急傾斜地におけるフラックス観測の妥当性について検討している。

[スギ・ヒノキが優占する常緑針葉樹林における炭素・水・熱交換量の解析・評価]
常緑針葉樹林は日本,アジア域の主要な生態系であり,また、スギ・ヒノキは日本の代表的な植生である。 スギ・ヒノキが優占する常緑針葉樹林における炭素・水・熱交換量の把握は研究・環境政策の両面において非常に重要である。 炭素交換量に関する研究では,純生態系生産量(NEP),生態系総生産量(GPP),生態系呼吸量(RE)の季節変化やその環境応答について調べることで、 (1)土壌水分ストレスや強光阻害がほとんどなく成長に適した環境条件で、高い光合成活動によるCO2の吸収と呼吸によるCO2の放出を活発に行う生態系である、 (2)春先の最大光合成速度に影響を与える冬季の気温と融雪のタイミングおよび春先の光合成有効放射量が重要な環境因子である、といったことが分かってきた (Saitoh et al. 2010)。
  • Saitoh et al. (2010) J. Plant Res.


土壌呼吸量の時空間変動

現在、土壌呼吸自動計測装置を用いた土壌呼吸量の長期連続計測が行われており、 土壌呼吸量の季節変化およびその環境応答に関する研究が行われている(Lee et al. 2008)。 また、Li-6400を用いた多地点観測のデータを用いて土壌呼吸量の空間的なバラツキとその 代表性の検討も行われている(Lee et al. 2009)。2009年より隣接するヒノキ人工林に おいても土壌呼吸の空間的変動の評価を進めている。
  • Lee M-S et al. (2008) Eco Res
  • Lee N-Y & Koizumi H (2009) J Ecol Field Biol


Inventory法による炭素循環

森林生態系におけるCO2フラックスの観測は、生態系純生産量(Net Ecosystem Production: NEP)が 林齢に伴い大きく変動することを明らかにしてきた。例えば、森林を皆伐すると炭素の吸収源から 放出源に転じるが、植生の発達とともに炭素吸収機能も回復する。その後、森林が高齢になるにつれて NEPはゼロに近づくとされている。しかしながら、このような林齢に伴うNEPの変動がどのような 炭素循環プロセスに起因するのかは未だ明らかにされていない。 本研究サイトではではスギ壮齢林(40年生)におけるNEPを明らかにするため、リター量の定量評価、 樹木の生長量の推定、そして上記の土壌呼吸量の推定などInventory法による炭素循環研究を行っている。 スギ壮齢林は炭素の吸収源として機能し、吸収された炭素のほとんどがスギの樹木成長により 蓄積されていることが明らかとなった (Yashiro et al. 2010)。今後は様々な林齢のスギ人工林に おいて炭素循環プロセスを調べ、スギ人工林の林分の発達に伴うNEPの変動とその要因を明らか にする予定である。
  • Yashiro et al. (2010) J. Plant Res.


植生指数の地上検証

製作中

森林生態系モデルの検証・最適化とモデルを用いた炭素交換量の解析・評価

「点」観測を「面(流域)」の情報に拡張するためには,生態系モデルを用いて生態系の物質循環を再現することが重要となる。気象-生態系結合モデル(SATECO/LSM)開発では,TKCサイトで取得された各種パラメータを用いてモデルの最適化を行いタワーフラックスデータを用いてその検証を行っている。
  • 吉野他(2008)




●引用文献についてはPublicationをご覧下さい。

(2010.10.29 updated)