陸域生態系モデル作成のためのパラメタリゼーションの高度化

• 課題番号: 2003004375
• 研究機関名: 森林総合研究所
• 研究分担: 森林総合研究所
• 研究期間: 継続2001～2005
• 年度: 2003
• 摘要: 陸域生態系モデル作成のためのパラメタリゼーションの高度化当年度の試験研究方法：北海道支所羊ヶ丘実験林タワーフラックス観測サイトで、CO2・熱・水蒸気・放射のフラックス及び一般微気象の長期連続観測を継続した。羊ヶ丘タワー観測サイトの土壌呼吸の連続観測を行うとともに、南北、東西それぞれ長さ200mの測線上の土壌呼吸を10mあるいは1m間隔で測定し、空間依存性を明らかにした。葉群光合成能の季節変動を把握するため、葉の展開・成熟後、1ヶ月間隔で3回、シラカンバ、ミズナラ、ハリギリ樹冠部の個葉の光合成・蒸散速度、気孔コンダクタンス、水ポテンシャルを調べた。羊ヶ丘タワーサイトにおける気象データ、土壌呼吸、葉群の垂直分布や光合成特性を群落多層モデルに入力し、１年間のテスト計算を行った。計算結果とタワーフラックスの測定値などとを比較し、モデルの再現性の検証と改良点すべき点の検出を行った。葉面積指数(LAI)マッピングに必要な資料を収集するとともに、反射スペクトルへの LAIの影響を検証した。 当年度の研究成果：森林－大気間CO2フラックス・微気象の連続観測では、微気象等の連続観測を行い系統的データを集積すると同時に観測システムのメンテナンスの省力化、重要計測要素の多重化等を進め、欠測値を減らすための気象観測システム構築を行った。過去の複数年に得られたデータから、月別値で生態系全体のCO2吸収量(NEP)を実験式によって呼吸量(RE)と総光合成生産量(GPP)に分離し、森林のCO2収支の年々差違を比較した。その結果、開葉開始時期や温度と放射量によってCO2収支の年々変動が概ね説明可能であった。例えば、2002年は2000年に比べて開葉が早かったため、５月にはGPPがREを上回りCO2吸収となった。土壌呼吸フラックスの多点および時系列観測では、2003/6/12～2003/11/26（積雪開始直前）の期間に、４箇所で１時間に１回の土壌呼吸連続観測をおこなった。その結果、平均土壌呼吸速度は、0.144～0.288 mgCO2 m-2 s-1であった。また、その平均値は、0.200 mgCO2 m-2 s-1であった（167日間で7.35 tC ha-1 y-1相当）。東西、南北それぞれ200m測線上39点、合計78点の土壌呼吸速度を測定した結果、その平均値は0.126 ± 0.048 mg CO2 m-2 s-1であった（気温14.9℃、地温13.1℃の条件下）。また、そのフラックスの頻度分布はほぼ正規分布を示した。地球統計学的手法により解析をおこなった結果、東西方向には空間依存性はなく、南北方向に弱い空間依存性が認められた。葉群光合成による吸収CO2フラックスの測定では、根系から葉までの水分通導抵抗はミズナラが大きく、水ポテンシャルΨwはミズナラで-2MPa以下まで、シラカンバ、ハリギリで-1.5MPa以下まで低下したが、日中のＡは20μmol/m2/s前後で落葉広葉樹で報告されている例（松本他、1999）と比べるとやや高い範囲にあり、Ψwの低下は光合成速度Ａに影響していなかった。大気水蒸気飽差VPDと気孔コンダクタンスgsには負の相関があり、VPDが高くなるとgsが低下し、Ａの一時的な低下が見られた。しかし、VPDとＡの間に有意な相関は見られなかった。光合成能を左右するカルボキシレーションの最大反応速度Vcmax は6月から7月にかけて最大になり、その後葉齢と伴に低下した。Vcmaxは葉面積あたりの窒素含量Nareaと正の相関があった。7月下旬にＮareaあたりのVcmaxが最も高くなった。森林群落－大気間ＣＯ２フラックス動態モデルの検証では、実測と会わない場合も数多く見られた。その理由として、モデル側の問題としては、融雪時期が早すぎることやフェノロジーの効果がうまく表現されていないなどが挙げられ、観測側の問題としては、潜熱フラックスが過小評価され、熱収支が不均衡になっている場合があることが判明した。日本国内の森林調査データとLAI推定に必要なアロメトリ式を整備した。また、ブナ林の反射スペクトルをシミュレーションし、LAIと反射係数の関係を確認した。
• カテゴリ: 季節変動 省力化 羊