【研究分野】森林科学

【研究領域課題番号】25292079 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

窒素負荷 / 冷温帯落葉広葉樹林 / リン / 植食性昆虫 / 炭素動態 / 繁殖量 / 窒素付加 / 物質循環 / 植食者 / 炭素フラックス / 開花結実 / 土壌呼吸 / リモートセンシング

【研究成果の概要】

北海道大学苫小牧研究林の冷温帯落葉広葉樹二次林において、約10ヘクタールの範囲に3年間にわたり窒素施肥を行い対照区と比較することで、窒素負荷に対する森林生態系の地下部炭素動態、窒素・リンの動態、樹木の繁殖量、植食性昆虫による食害度、の初期応答を明らかにした。これまでの多くの報告とは逆に、施肥によって細根は増加し、土壌呼吸も上昇し、若干のリン酸生成がみられた。またいくつかの樹種で繁殖量が増加する傾向にあった。施肥により2年目のミズナラとケヤマハンノキ林冠葉の形質は変化し食害度の変化はなかったが、3年目になると植食性昆虫の多様性指数が低下した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2013-04-01 - 2016-03-31

【配分額】17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)

【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】19405009 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

大規模撹乱 / 沿岸生態系 / 生物群集 / 熱帯海域 / アマモ場 / 物質循環 / ベントス / リモートセンシング / 安定同位体

【研究成果の概要】

本課題は、熱帯沿岸生態系の主要な構成要素である海草藻場を対象に、津波による大規模撹乱と局所的な環境改変の複合効果が生物群集に与える影響を解明する。一連の統合的アプローチにより、津波発生前後の海草藻場の変動パターンが明らかになると共に、津波による効果には、モンスーンや河川水による物質供給パターンの変動や、底生生物による生物撹乱等も複雑に関与していることが明らかになった。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2010

【配分額】16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)

【研究分野】農業土木学・農村計画学

【研究領域課題番号】16580201 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

物質循環 / 水環境 / モニタリング / 草地 / リモートセンシング / 画像解析 / ラジコンヘリ / 圃場管理 / 生物生産情報 / 画像分析

【研究成果の概要】

近年,農業においては安全・安心な食料生産と自然環境との調和,資源のリサイクルが求められている。その中で循環型畜産においては,家畜の他に土と水と植物(飼料作物)ならびにそれらの管理作業との連携した形での評価手法が課題である。そこで,本研究では,土環境,水環境,植物環境,生物生産情報それぞれについて検討と評価を行い,環境保全型の圃場管理方法ならびに指標の提案を行うことを目的としている。
最終年度は,調査試験対象地として資源循環型農業の有機牛肉生産を実施している青森県の横浜牧場を中心に継続で調査研究を実施し,さらに,学会などで研究成果を公表し,最終報告書の取り纏めを行なった。
1)水環境の把握:牧場場内ため池と周辺河川ならびに放牧草地において降水量,流量,地下水,水質を調べ,水文水質学的見地からの実態を把握し,さらに放牧が水質に及ぼす影響にについて評価検討を行った。
2)土壌・植物環境の把握と空間データのモデリング:圃場情報の中でも,草丈や収量などの作物の生長量,土壌特性などの情報を入手した。
3)ラジコンヘリによる空撮システムの開発と評価:ラジコンヘリとステレオ撮影による簡易4バンドカメラスステム開発し,調査対象牧場において空撮を行い,牧草地のNDVI値を求めた。
4)循環型畜産における物質収支の把握と評価:調査試験対象牧場ならびに近隣の牛の飼養をこなっている草地・牧場において,堆肥,乾草などの処理と利用の実態を調べ,窒素を指標とした物質収支の検討を行なった。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】3,700千円 (直接経費: 3,700千円)

【研究分野】水工水理学

【研究領域課題番号】14205071 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

「サンゴ礁-藻場-干潟-マングローブ」統合生態系 / 物理環境特性 / 数値シミュレーションモデル開発 / リモートセンシング光学モデル開発 / 流域影響解析 / サンゴ礁間連結性 / オニヒトデ広域動態 / オニヒトデ幼生判別システム開発 / サンゴ / オニヒトデ / 物質輸送 / 数値シミュレーションモデル / 多重ネスティング / メタ個体群動態 / 遺伝子マーカー / LANDSAT画像解析 / 流域環境負荷 / 沿岸統合生態系 / 物質循環 / サンゴ幼生定着 / 衛星モニタリング / 海水流動・熱輸送モデル / サンゴ幼生広域輸送 / 遺伝子フロー解析 / サンゴ礁 / サンゴ群集代謝 / 流動モデル / リモートセンシング / サンゴ幼生加入 / オニヒトデ・モノクローナル抗体

【研究成果の概要】

1)石垣島・吹通川河口域と轟川河口域の「サンゴ礁-藻場-干潟-マングローブ」統合生態系を対象とした現地調査を行い,そこでの流動場や熱・物質輸送特性,およびサンゴ群集代謝などの基本特性を明らかにした.また,これらの浅水域での流動,熱・物資輸送過程を高精度でシミュレートできる数値モデルを開発した.2)従来の単純な海底反射率概念によらない光学的キャノピー層モデルを開発し,非線形逆推定モデルと組み合わせることにより,リモセン画像からサンゴや藻場のキャノピー層の厚さや密度,水深等を高精度で推定できるモデルを開発した.また,サンゴ礁内の赤土堆積の状況をモニタリングするためのリモセン画像解析法を開発した.3)石垣島・西表島および石西礁湖海域に関する過去の複数時点でのLANDSAT-TM画像を解析することにより,土地利用および植生被覆状態の経時変化特性を明らかにするとともに,表層土壌(赤土)流出特性とその経時変化に関する流域間比較,さらにはそれらと隣接サンゴ礁域におけるサンゴ被覆度や赤土堆積状態等の経時変化との対応関係を明らかにした.4)広域的なサンゴ礁間連結性の実態を解明する目的で沖縄本島西方海域を対象とした総合的な現地調査を行い,GPS搭載型小型漂流ブイ観測やHFレーダによる広域海洋表層流動観測,広域多点プランクトンネット採取等によって,慶良間列島から沖縄本島西岸域に向けてのサンゴ幼生の時空間的な輸送・分散過程およびそれを支配する海水流動構造の実態を明らかにした.そして,JCOPEモデルによる計算結果を同化させる形で黒潮影響を直接取り込んだ多重ネスティング海水流動モデルを開発することによって,この慶良間列島から沖縄本島西岸域に向けての幼生輸送過程を高精度に再現することに成功するとともに,それをもたらす海水流動パターンの発生メカニズムを明らかにした.さらに,この数値モデルによって,琉球列島全体にわたるより広域的なサンゴ礁間連結性の存在を明らかにした.5)現在,琉球列島で大発生しつつあるオニヒトデの広域動態を明らかにするため,従来不可能であったオニヒトデ幼生の判別システムの開発に成功するとともに,琉球列島でのオニヒトデ産卵期を特定し海水温との密接な関係を明らかにした.また,オニヒトデの広域的なメタ個体群動態把握のための遺伝子マーカーを開発することに成功した.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2002 - 2004

【配分額】49,010千円 (直接経費: 37,700千円、間接経費: 11,310千円)

【研究分野】広領域

【研究領域課題番号】11490015 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

森林 / 農耕地 / 草地・草原 / 持続的生産性 / 炭素動態 / 種多様性 / リモートセンシング / モデル / 持続的生産 / 土壌呼吸 / 土地荒廃 / 物質循環 / 耕地生態系 / 草原生態系 / 衛星データ / 環境保全 / 生態系 / 持続性 / 草原 / データベース / ベータ・二項分布

【研究成果の概要】

本研究では農林生態系の持続的生産性を表現しうる指標作りを行った。手法として、(1)生態系への炭素蓄積量やその動態によって判断する方法、(2)生態系を構成する種の多様性や不均一性を数学モデルで指標化する方法、そして、(3)物質循環の連続性を表す数学モデルや分光放射値から植生指数を作成して系の安定性判定に適用する方法について、森林、草原、農地に当てはめて検討した。
(1)炭素収支から推定する方法:小泉は、水田、一毛作畑地、二毛作畑地を対象に炭素の動態と収支を測定した結果、水田作が最も持続性の高い農法で、次いで二毛作畑、一毛作畑の順に持続性が高いと判定した。一方、秋山らは1haの冷温帯落葉広葉樹林の炭素貯留量と動態を、100地点で生態系構成要素別に測定する詳細現地調査法で計測した。7つの構成要素の現存量と炭素含有率を調べた結果、土壌圏が炭素の巨大なプールになっていることが判明した。
(2)種多様性から推定する方法:草原生態系の安定性は草原を構成する種の多様性と空間分布によって推定できる。ベータ二項分布を使って中国内蒙古草原を調査した結果、種の出現率は放牧圧によって変化し、禁牧によって植生が回復する過程をベータ二項分布等の指標で表示することができた。
(3)モデルとリモートセンシングによる監視法:秋山らは衛星データを使った正規化植生指数及び気象データから内蒙古草原の草量の季節変化を推定した。これを用いて地域別の草量分布や適正家蓄頭数、草量の年変化を推定することができる。一方、板野は色々な生育状態のライグラス草地の分光放射特性を計測し、植生の粗密、生育の遅速等を判定し、草量、植被率、自然草高との関係をモデル式で表した。篠田は流域内での物質循環の連続性を表す指標を提案した。用いる流域内物質収支モデルの構築、およびその境界条件データの特定化に必要となる詳細な土地被覆情報を、人工衛星画像から抽出する方法を提案した。
以上の結果、対象とする生態系ごとに持続的生産性を表す適当な指標を設定することができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】1999 - 2002

【配分額】12,400千円 (直接経費: 12,400千円)