共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 野外観測と陸面モデルによる永久凍土融解と北方林の温室効果ガス交換過程の解析
新規・継続の別 継続（R03年度から）
研究代表者／所属 海洋研究開発機構
研究代表者／職名 グループリーダー代理
研究代表者／氏名 小林秀樹

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 甘田岳 海洋研究開発機構 ポスドク研究員

2

 渡辺力 北大低温研

3

 森章一 北大低温研

4

 藤田和之 北大低温研

5

 斎藤史明 北大低温研

研究目的 2022年度に設置した自動開閉チャンバーで雪解け前から根雪まで土壌CO2フラックスの計測を継続する。また、昇温区においてはヒーターの稼働を開始し、チャンバー設置箇所の周辺部から地温を徐々に上昇させて、地温と土壌水分の変動、さらに永久凍土の融解プロセス（活動層厚）の季節変化を観測する。コントロール区の温度等の環境データと比較して、両区画の環境条件の違いが土壌CO2フラックスに与える影響を評価する。2022年〜2023年の2シーズンのデータをもとに、昇温初期段階における土壌CO2フラックスの過渡的応答についての知見を得る。この結果をまとめて学会等で発表するなど成果の取りまとめをすすめる。
　　
研究内容・成果 　2023年度は雪解け後の5月中旬から冠雪直前の9月末まで土壌呼吸にともなう二酸化炭素フラックスをコントロール区4台、昇温区4台で観測した。8月上旬・中旬には停電による約3週間の欠測期間が生じたものの、それ以外の期間は概ねデータを取得することができた。
　2023年の雪解けは5月12日と最近10年間では最も遅かったものの、その後、夏にかけて気温が一気に上昇し、雪解け後の林床植物の展葉は極めて早いものであった。
　雪解け後から昇温区ではヒーターの電源を入れて（DOY140）、土壌の昇温と活動層の下の永久凍土の融解の実験を開始した。ヒーター加熱直後から温暖化サイトでは活動層の融解がコントロール区よりも早く進み、秋のDOY260の時点で、コントロール区の融解深（~活動層)が75cmだったのに対して、昇温区では活動層が100cm程度まで深くなったことを確認した。この間、コントロール区と昇温区の活動層の中間層付近の土壌30cmの深さの地温の差は次第に大きくなり、6月上旬には、その差が当初予定していた2℃で安定した。
　土壌呼吸の季節変化の大きさは設置したチャンバー毎（各調査地点ごと）に異なるが、春先から夏(DOY140〜213)にかけて、概ね0.3〜2.0 umol m-2 s-1程度まで増加し、その後徐々に減少して9月下旬（DOY273）には5月下旬と同程度まで減少する季節変化を示した。コントロール区と昇温区の地温の変動にともなって、両サイト（コントロール区と昇温区）での土壌CO2フラックスにも違いが見られた。全体としては、昇温が進みかつ活動層の融解が早まった昇温区において、土壌呼吸が大きい傾向が見られた。その差(昇温区の土壌呼吸ーコントロール区の土壌呼吸)は季節によっても異なるが、0.3umol m-2 s-1程度であった。しかしながら、7月上旬から下旬にかけて(DOY 180-200)、コントロール区より昇温区のほうが土壌呼吸が小さくなる期間が見られた。この原因について、この時期に地温が早く温まり活動層が深くなった昇温区において表層付近の土壌水分がより小さくなったことが一つの原因と考えられた。ただし、この原因については今後さらに検討が必要である。
　本研究で得られた結果については、2023年12月のアメリカ地球物理学連合（AGU)のfall meetingで発表した。
　　
成果となる論文・学会発表等 Gaku Amada， Hiroki Ikawa， Tsutomu Watanabe， Shoichi Mori， Fumiaki Saito， Kazuyuki Fujita， Hideki Kobayashi， Field soil warming effects on soil greenhouse gas fluxes in a sparse conifer forest underlain by permafrost in interior Alaska， B23K-2217， AGU fall meeting， San Francisco， Dec 12， 2023.