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Liang, N.*; Chiang, P.-N.*; Wang, Y.*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; Zhang, Y.*; Li, S.*; Fang, J.*; et al.
no journal, ,
Asian terrestrial ecosystems occupy vast areas from tropical forests and wetlands in Southeast Asia to boreal ecosystems in northeastern Asia, and as well as alpine ecosystems on the Tibet Plateau. These ecosystems make a significant contribution to the regional and global carbon budgets. Accurately quantifying CO
/CH
balances is critical for setting targets for their emission reductions and to identify and promote effective mitigation strategies. Since the mid-1990s, we have been installing multichannel automated chamber systems boreal ecosystems in Siberian and Alaska, temperate forests and grassland in East Asia, wetlands and permafrost on the Tibetan Plateau, and subtropical and tropical forests in Southeast Asia, for continuous measurements of forest floor CO budget as well as net ecosystem production. Among the sites, eight ecosystems are using for conducting soil warming experiments. This talk will present CO/CH fluxes and their controls of representative Asian terrestrial ecosystems with the chamber network.
近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 中根 周歩*; 高木 健太郎*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; Liang, N.*
no journal, ,
The carbon stored belowground is transferred to the atmosphere by microbial decomposition of soil organic carbon. This phenomenon is called as soil respiration, and the global soil respiration is estimated at 98 
12 GtC, which is far more than that released by annual fossil-fuel CO emissions. Because the amount of soil respiration increases with a rise in temperature mainly due to accelerated microbial decomposition of soil organic carbon, several simulations suggested that global warming-induced increases in soil respiration represent an important positive feedback loop to climate change. On the other hand, the deceleration of soil respiration under warming condition, i.e. negative feedback, was observed in some field experiments. Thus, the magnitude and timing of this feedback still remain unclear, because of the difficulty in measuring the response of diverse and huge soil microbiota to global warming. In this presentation, we measure the amount and species composition of soil microbiota in five soil warming experiment sites throughout Japan by using the Next Generation Sequencing, and discuss the response of soil microbiota to global warming.
小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 平舘 俊太郎*; et al.
no journal, ,
温暖化は、微生物による土壌有機炭素の分解を促進させ、土壌からの炭素放出量が増大することで、温暖化をさらに加速させる可能性が危惧されている。しかし、温暖化によって土壌炭素放出がどれだけ増加し、その増加がどのくらい持続するのかについては、土壌有機炭素の貯留・分解メカニズムに関する科学的知見が不足しており、不明のままである。本研究では、国立環境研究所が長期にわたって温暖化操作実験を展開し、土壌炭素放出の温暖化影響を評価している国内5つの森林サイトにおいて調査を実施した。各サイトの温暖化処理区と非処理区において、土壌有機炭素の貯留実態を、量, 質(土壌鉱物との結合形態、有機炭素の化学構造、滞留時間など), 分解の温度応答の3つの観点で分析評価し、比較した。本講演では、これらの結果に基づいて、長期にわたる温暖化が土壌に貯留する有機炭素にどのような変化をもたらし、また、温暖化によって土壌炭素放出の増大がいかに持続しうるかについて議論する。
近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; Liang, N.*
no journal, ,
土壌中の有機炭素は土壌微生物による分解過程を経てCOとして大気中に放出(微生物呼吸)される。温暖化に伴う微生物呼吸量の増加は地球規模の炭素収支に多大な影響を及ぼすため、その評価は気候変動の将来予測において重要である。本研究では、温暖化操作実験のもと、微生物呼吸が長期に渡って測定されている5つの森林において、遺伝解析を用いて、(1)土壌微生物量、および(2)種組成の変化など、土壌微生物動態を把握することで、温暖化に対して土壌微生物相がどのような応答を示し、結果として微生物呼吸がどう変動するのかといった、一連の微生物呼吸プロセスの解明を行った。その結果、(1)日本の森林生態系では、温暖化環境下においても微生物呼吸量の減少をもたらすと考えられる土壌微生物種の消失や土壌微生物量の減少が生じないこと、(2)一方で二次的な森林においては、温暖化に応じて多様な有機物の分解に関わる放線菌や硝酸菌の出現頻度が増加することが明らかとなった。つまり、土壌微生物相の高い温度耐性と、温暖化に応じた特定の土壌微生物グループの出現頻度の増加が、温暖化効果の長期維持(土壌呼吸量の増加)の要因になっていることなどが示唆された。
安藤 麻里子; 小嵐 淳; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; Liang, N.*
no journal, ,
森林の土壌有機物に含まれる炭素及び窒素の安定同位体比は深度とともに上昇することが数多く報告されている。安定同位体比の分布には様々な要因が関与するものの、その変動は有機物の生成・分解における同位体効果によって起きることから、異なる森林における安定同位体比の鉛直分布の違いは土壌有機物の蓄積・分解状況の違いを反映していると考えられる。本研究では、北海道から九州の気候や植生の異なる5つの森林を対象として、深度別に土壌を採取して比重分画を行い、炭素・窒素濃度及び安定同位体比を測定するとともに、放射性炭素を測定することで、各森林における土壌有機物の同位体比分布を調査した。土壌有機物の炭素及び窒素安定同位体比は、北海道の泥炭土壌サイト以外では全て深度とともに上昇したが、その変化量は平均気温及び放射性炭素で評価した有機炭素の滞留時間と関連を示した。泥炭土壌サイトでは、土壌層内で安定同位体比の明確な変化はなく、分解の進んでいない有機物が表層に長期間堆積していることが示された。炭素及び窒素の量と同位体測定を組み合わせることで、土壌有機物の蓄積状況の地域特性を示すことができた。
Liang, N.*; 高橋 善幸*; 寺本 宗正*; Zhao, X.*; 冨松 元*; 高木 健太郎*; 平野 高司*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; et al.
no journal, ,
アジアの陸域面積は全陸域面積のわずか30%を覆うにすぎないが、世界人口の60%強の生活を支えている。近年、気候変動およびそれに伴う台風と干ばつなどが、人間社会だけではなく、自然生態系にも著しく影響を与えている。また、アジア諸国における経済発展によって、この地域の陸域生態系に対する撹乱の影響も、深刻さを増している。本研究では、(1)衛星データによるアジア熱帯域における森林火災の現状把握とモデルによる気候変動下の森林火災増加と熱帯泥炭流出を評価する。(2)GOSATなどの衛星観測により気候変動によるアジア陸域生態系サービス劣化をマクロ的に評価する手法を検討する。(3)世界最大規模のチャンバー観測ネットワークを用いて、北海道の最北端から赤道付近のマレーシアまでのアジアの広域トランセクトに沿って、代表的な陸域生態系における土壌呼吸等の観測により現行の気候変動と生態系機能の変化の関係を評価するとともに、10ヶ所の森林において人工的な温暖化操作実験を行い、気候変動に対する森林土壌環境への影響や応答を評価する。(4)これらから、アジアの森林への気候変動影響を評価し、適応策を検討する。
小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 平舘 俊太郎*; et al.
no journal, ,
温暖化により土壌有機物の分解が促進され、土壌からの炭素放出量が増大することで、温暖化がさらに加速する可能性がある。本研究では、長期にわたって温暖化操作実験を行っている日本の5つの森林において、土壌有機物の量と質(炭素及び窒素含有量や安定・放射性炭素同位体組成等)を温暖化処理区と非処理区で比較することで、温暖化が土壌有機物に与える影響を調査した。結果として、10年以上温暖化操作を行っている森林においても、温暖化処理区と非処理区の間に土壌有機物の量及び質の大きな違いは見られなかった。日本の土壌において報告されている温暖化効果の長期持続の一因が、その豊富な有機物蓄積量にあることが示唆された。
安藤 麻里子; 小嵐 淳; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; Liang, N.*
no journal, ,
森林の土壌有機物に含まれる炭素及び窒素の安定同位体比は深度とともに上昇することが知られている。安定同位体比の分布には様々な要因が関与するものの、その変動は有機物の生成・分解における同位体効果によって起きることから、安定同位体比の鉛直分布の違いは土壌有機物の蓄積・分解状況の違いを反映していると考えられる。本研究では、温暖化操作実験を実施している北海道から九州の5つの森林を対象として、深度別に土壌を採取して比重分画を行い、炭素・窒素濃度及び安定同位体比を測定することで、気候や植生の異なる森林間及び温暖化と対照区間での土壌有機物の蓄積状況の違いを調査した。結果より、九州サイトの土壌が比較的若く分解の進んだ有機物で構成されているのに対し、北海道の泥炭土壌サイトでは分解の進んでいない有機物が表層に長期間堆積していることが示され、サイト間での特徴を明らかにすることができた。また、温暖化区と対照区で同位体分布に大きな変化はなく、日本の森林の豊富な有機物蓄積により、10年程度の温暖化操作では土壌有機物の質の変化は見られないことが明らかになった。
Liang, N.*; Zhang, Y.*; Chiang, P.-N.*; Lai, D.*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; Wang, Y.*; Li, S.*; et al.
no journal, ,
Asian terrestrial ecosystems occupy vast areas from tropical forests and wetlands in Southeast Asia to boreal ecosystems in northeastern Asia, and as well as alpine ecosystems on the Tibet Plateau. These ecosystems play important roles in regional and global carbon sink and global warming mitigation. Accurately quantifying CO/CH balances is critical for setting targets for their emission reductions and to identify and promote effective mitigation strategies. Since the mid-1990s, we have been developing an automated chamber network that covers the boreal ecosystems in Siberian and Alaska, temperate forests and grassland in East Asia, wetlands and permafrost on the Tibetan Plateau, and subtropical and tropical forests and wetlands in Southeast Asia, for continuous measurements of CO/CH budget as well as net ecosystem production. Among the sites, ten forests are using for conducting soil warming experiments. This talk will present long-term CO/CH fluxes and their response and feedback to climate change.
寺本 宗正*; Liang, N.*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 楢本 正明*; et al.
no journal, ,
Soil respiration (Rs) consists of root respiration and heterotrophic respiration (Rh, decomposition of soil organic carbon by soil microbiota). Rh contributes to more than the half of Rs. Because Rh exponentially increases with temperature, it is concerned that increased Rh under future warmer environment might be further accelerate global warming (positive feedback). Therefore, long-term response of Rh to global warming is one of the most important elements for precise prediction for future climate change. Soil warming experiment in field is one of the effective methods to examine the long-term response of Rh against global warming. However, such long-term monitoring data under warmed environment is totally limited, especially in Asian monsoon region. To examine long-term response of Rh in Asian monsoon forest soil, we installed the same multi-channel automated chamber measurement system in typical forests in Asian monsoon region, and we conducted several years of soil warming experiments. In this presentation, we show the long-term response of Rh against artificial soil warming and control factors for the seasonal and inter-annual variation of the warming effect on Rh in those several forest ecosystems.
小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 平舘 俊太郎*; et al.
no journal, ,
土壌は、陸域最大の炭素貯蔵庫として機能し、その巨大な炭素貯留能をもって、地球規模での炭素循環の安定化に大きく貢献している。近年急速に進行する地球温暖化は、土壌に貯留する有機炭素の微生物による分解を促進することで、土壌からの二酸化炭素放出量を増大させ、その結果、温暖化がさらに加速する可能性が危惧されている。このような現象とその影響の程度を正しく評価するためには、土壌における有機炭素の蓄積や動態、ならびにそれらの温暖化に対する応答についての定量的な理解が不可欠である。本研究では、長期にわたって温暖化操作実験を実施している国内5か所の森林サイトにおいて、表層土壌における有機炭素の蓄積・動態のサイト特性を、貯留量の深さプロファイル、土壌鉱物との結合形態、有機炭素の化学構造、代謝回転時間などの観点から分析評価し、サイト特性と土壌呼吸速度(土壌からの二酸化炭素放出速度)やその温度応答との関連性を調べた。本講演では、これらの結果に基づいて、土壌呼吸速度やその温度応答を規定する要因や温暖化による土壌炭素放出増大の持続性について議論する。
近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; Liang, N.*
no journal, ,
土壌中の有機炭素は土壌微生物による分解過程を経てCOとして大気中に放出される。この現象は微生物呼吸と呼ばれ、人間活動に由来するCO放出量の約7
10倍に相当する。温暖化に伴う微生物呼吸量の変動は地球規模の炭素収支に多大な影響を及ぼすため、その評価は気候変動の将来予測において重要であるものの、僅かな土壌中に数億個体が存在する土壌微生物の動態を、従来の培養法を用いて把握することは極めて困難であった。本研究では、温暖化操作実験のもと、微生物呼吸が長期に渡って測定されている国内の5つの森林(宮崎, 広島, つくば, 白神, 天塩)において、遺伝解析手法を用いて、(1)土壌微生物量、(2)土壌微生物の種組成、およびその季節変化など、土壌微生物動態を把握することで、温暖化に対して土壌微生物相がどのような応答を示し、結果として微生物呼吸がどう変動するのかといった、一連の微生物呼吸プロセスの解明を行った。
小嵐 淳; 安藤 麻里子; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 永野 博彦*; 國分 陽子; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 市井 和仁*; et al.
no journal, ,
森林生態系における土壌有機炭素の微生物分解(微生物呼吸)は、地球上の炭素循環を駆動する主要なプロセスである。温暖化によって微生物呼吸が増大することで、大気中の二酸化炭素濃度が増加し、温暖化の進行がさらに加速するという悪循環が懸念されている。そのため、様々な地域における微生物呼吸量を正しく把握し、それらを規定する要因を明らかにすることが、今後の温暖化影響を定量的に評価・予測するために必要不可欠である。したがって、我々の究極の目標は、様々な地域や土壌に適用できる普遍的な微生物呼吸モデルを新たに構築することである。そこで、アジアモンスーン域の多様な森林生態系を網羅するチャンバー観測ネットワークサイトにおいて、土壌有機炭素の蓄積量,蓄積形態,放射性炭素(
C)同位体比を指標とした代謝回転のタイムスケールなどの土壌有機炭素特性を分析評価した。それらの土壌有機炭素特性と、微生物呼吸量やその温暖化応答との関連性を解析し、サイト間の違いを説明できる特性の抽出を試みた。本発表では、C同位体比が微生物呼吸を推定する上でのキーパラメーターとなりうるかという点に特に着眼したい。
Liang, N.*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 平野 高司*; 高橋 善幸*; 高木 正博*; 石田 祐宣*; et al.
no journal, ,
欧米に比べ、有機炭素が豊富な日本を含むアジアモンスーン地域の森林土壌は、微生物呼吸の温暖化に対する長期的なCO排出量増進の応答が大きいことに加え、温暖化に伴う土壌の乾燥化でCH吸収能が上昇する可能性も、土壌の劣化でCH吸収能が低下する可能性も秘めている。しかし、CHを含めた土壌炭素動態の気候変動応答に関わる観測データの欠如は、将来予測の大きな不確実性の一因となっている。そこで本研究では、森林における土壌炭素動態の気候変動影響メカニズムの解明に加え、世界的に前例のない、アジア域を網羅する森林土壌におけるCH吸収能に関する多地点連続観測、広域推定及び将来予測を行う。国立環境研究所が開発した世界最大規模のチャンバー観測ネットワークを活用して、北海道からマレーシアまでの広域トランゼクトに沿って選定した代表的な森林生態系を対象に、観測,分析,モデリングアプリーチ等を融合した研究を展開し、アジア域における超高解像な土壌CH/COフラックスの広域推定と将来予測を目指す。
近藤 俊明*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 市井 和仁*; 高木 正博*; 石田 祐宣*; 山貫 緋称*; Liang, N.*
no journal, ,
温暖化や土地利用転換に伴う土壌微生物相の変化は、地球規模の温室効果ガス収支にも多大な影響を及ぼすため、その評価は気候変動の将来予測において重要である。しかしながら、従来の培養法を用いた土壌微生物相評価では、僅かな土壌中に数億個体が存在する土壌微生物の環境変動に対する応答を正確に把握することは極めて困難であった。本発表では、アジアモンスーン域の多様な森林・農地生態系を網羅する国内外のチャンバー観測サイトで採集した土壌を対象に、遺伝解析手法を用いて、(1)土壌微生物量、(2)土壌微生物の種組成、および(3)土壌微生物機能を把握することで、温暖化や土地利用転換に伴う環境変動に対して土壌微生物相がどのような応答を示し、結果として土壌を介した温室効果ガス収支がどう変動するのかについて議論する。
Sun, L.*; 平野 高司*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 矢崎 友嗣*; 高木 健太郎*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; et al.
no journal, ,
森林生態系は陸域生態系の約30%を占めており、炭素吸収源として大きな役割を担っている。近年の気候変動で頻発した台風や乾燥などの自然災害が森林生態系の炭素収支を大きく影響すると指摘されたが、攪乱後の植生遷移に伴って炭素動態の定量化及び変動特性に関してはまだ未解明の点が多い。そこで本研究では、2001年により苫小牧国有林にある45年生のカラマツ人工林における国立環境研究所が独自に開発した大型自動連続開閉式チャンバーシステムを用いて総土壌呼吸,微生物呼吸及び下層植生の炭素収支の連続観測を開始した。2004年に台風18号を受けた後にも、チャンバーシステムを更新しながら、攪乱後の植生遷移に伴って生態系炭素収支の各プロセスの長期動態を観測してきた。本発表は得られたデータに基づき台風攪乱前後の総土壌呼吸,微生物呼吸及び下層植生の長期変動とその要因を定量的に評価する。
市井 和仁*; 山貫 緋称*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 高橋 善幸*; Zeng, J.*; 高木 健太郎*; 平野 高司*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; et al.
no journal, ,
陸域生態系のCO等のフラックスの推定には、近年はAsiaFluxやFLUXNETなど観測ネットワーク網や衛星リモートセンシングデータの充実により、観測データに基づく推定(データ駆動型(data-driven)の推定)が可能になってきた。一方、「土壌呼吸」に関しては、様々な課題を抱えており、広域推定は十分には実現されていない。国立環境研究所らのグループでは統一された観測手法・データ処理手法によるアジア域のチャンバー連続観測ネットワークを構築しており課題を解決できる可能性がある。そこで、我々は、衛星データと機械学習を用いることで土壌呼吸の広域推定を試みている。まずは、日本を対象にした8観測サイトのデータを用いた解析を進めている。本発表では、(1)AsiaFluxやFLUXNETデータベースと衛星観測データを利用して機械学習法を適用することによるCOフラックス(総一次生産量,生態系CO交換量)推定手法の紹介と、(2)土壌呼吸ネットワークと衛星観測データと機械学習を用いた土壌呼吸の広域推定と既存のデータセットとの比較解析について紹介し、今後の課題についても議論したい。
山貫 緋称*; 市井 和仁*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 高橋 善幸*; Zeng, J.*; 高木 健太郎*; 平野 高司*; 石田 祐宣*; 高木 正博*; et al.
no journal, ,
In this study, we updated our data-driven estimation of soil respiration (SR) across Japan with observation data (eight sites across Japan), remote sensing data (MODIS land products), and random forest regression. Our estimation shows a reasonable performance with R
=0.87 for remote sensing only model and R = 0.91 for remote sensing and in-situ combined model. Based on the established model, we also produced upscaled estimations of SR across Japan with 1km spatial resolution from 2000 to 2020. Intercomparison of our estimation with other available datasets was also conducted to understand advantages of our estimation. Our results show spatially more explicit variations compared with other global products. In addition, our advantage is to capture temporal variations (e.g. 8 days). We also confirmed that previous estimations do not reproduce our observation network datasets, indicating consistent observation approach is important to upscale soil respiration.
/CH fluxes in two cool-temperate forests in JapanSun, L.*; Liang, N.*; 平野 高司*; 高橋 善幸*; 寺本 宗正*; 高木 健太郎*; 近藤 俊明*; 小嵐 淳; 安藤 麻里子; 井手 玲子*; et al.
no journal, ,
To investigate soil CO/CH fluxes, we installed multi-channel automated chamber measurement systems in two cool-temperate forests of Tomakomai (natural recovered forest following the typhoon in 2004) of Hakkaido and Fuji-Hokuroku (65-year-old larch plantation) of central Japan. Soil carbon fluxes were continuously measured at hourly and two-hour intervals during snow-free season. In both forests, soil CO/CH fluxes showed high seasonal variation. Soil respiration increased exponentially with changing in soil temperature, whereas soil CH uptake was negatively correlated with soil moisture. Though both the soil temperature and moisture were not significant difference between two forests, we found significant larger soil respiration as well as CH absorption in Fuji-Hokuroku larch forest as compared with that of Tomakomai natural forest probably due to the higher root biomass and soil organic carbon.
山貫 緋称*; 市井 和仁*; 山本 雄平*; 小槻 峻司*; Sun, L.*; Liang, N.*; 寺本 宗正*; 永野 博彦*; 平野 高司*; 高木 健太郎*; et al.
no journal, ,
Soil respiration (SR) is one of the most essential components of soil carbon cycles. Many observation stations directly measure SR using chambers. In this study, we updated our data-driven estimation of SR across Japan with observation data (eight sites across Japan), remote sensing data (MODIS land products), and random forest regression. As soil meteorological variables, we used soil temperature and moisture by a process-based model, the Simple Biosphere model including Urban Canopy (SiBUC). Our estimation shows a reasonable performance with R = 0.72 for the in-situ model and R = 0.73 for remote sensing and in-situ combined model on average. Based on the established model, we also produced upscaled estimations of SR across Japan with a spatial resolution of 1 km from 2000 to 2020.