大気CO2濃度が菌根菌との相互作用を通して光合成機能と樹木群集構造に及ぼす影響

大气CO2浓度与菌根真菌相互作用对光合功能和树木群落结构的影响

基本信息

批准号：
20K15559
负责人：
赤路康朗
金额：
$ 2.75万
依托单位：
National Institute for Environmental Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、植物の光合成活性や成長に対する大気CO2濃度増加影響が土壌タイプ（同種土壌・他種土壌）で異なるかを検証している。本年度は2021年から温室で生育させているブナ一年生実生42個体を対象に、光合成に関連した計測を主に実施した。まずは、日中の気孔コンダクタンスが二つの大気CO2濃度（約400ppm・700ppm）および三つの土壌タイプ（ブナ林冠下土壌・イタヤカエデ林冠下土壌・トチノキ林冠下土壌）で異なるかを調べた。結果として、CO2濃度700ppmで生育させたブナ実生はコントロール区(約400ppm)よりも日中の気孔コンダクタンスが低下していた。また、ブナ林冠下土壌で生育させたブナ実生の気孔コンダクタンスは他の二つの土壌タイプにおける値よりもやや低い傾向がみられた。各生育大気CO2濃度下における光飽和時の純光合成速度を計測したところ、イタヤカエデ林冠下土壌とトチノキ林冠下土壌で生育させたブナ実生は、CO2濃度700ppmでより高い光合成速度を示した。一方で、ブナ林冠下土壌で生育させた実生では、二つのCO2濃度条件間で同程度の純光合成速度を示した。次に、A-Ci曲線（光合成速度と葉内二酸化炭素濃度の関係）を計測し、ファーカーモデルを用いて最大カルボキシル化速度（Vcmax）と最大電子伝達速度(Jmax)を推定したところ、CO2濃度700ppm・ブナ林冠下土壌の条件でVcmaxとJmaxが低くなっていた。これらのことから、ブナ林冠下土壌での低い純光合成速度は、気孔コンダクタンス、Vcmax、およびJmaxの低下に起因することが示唆された。加えて、Vcmax/Jmax比はCO2濃度700ppmで低かったことから、高CO2生育条件ではルビスコの量・活性が特に低下することが示唆された。

这项研究检查了大气中二氧化碳浓度增加对植物光合活性和生长之间的影响（相同的土壤和其他土壤物种）之间是否有所不同。 This year, we mainly conducted photosynthesis-related measurements on 42 first-year beech seedlings growing in greenhouses since 2021. First, we investigated whether daytime stomatal conductance differed between two atmospheric CO2 concentrations (approximately 400 ppm and 700 ppm) and three soil types (beech canopy soil, Itaya maple canopy soil, and Itayagi canopy soil).结果，在700 ppm的二氧化碳浓度下生长的山毛榉幼苗的白天气孔电导率低于对照部分（约400 ppm）。此外，在山毛榉冠层土壤中生长的山毛榉幼苗的气孔电导率往往低于其他两种土壤类型的山毛榉幼苗。当测量大气二氧化碳浓度下的纯光合作用速率时，在Itaya枫木的冠层中生长的山毛榉幼苗，冠层冠层土壤在700 ppm的二氧化碳浓度下显示出较高的光合作用速率。另一方面，在山毛榉冠层下在土壤中生长的幼苗在两个二氧化碳浓度条件之间显示出相似的纯光合作用速率。接下来，测量了A-CI曲线（光合作用速率与二氧化碳内二氧化碳浓度之间的关系），并使用FARKER模型估算了最大羧化速率（VCMAX）和最大电子传递速率（JMAX），并在700 ppm and coe2下降低了VCMAX和JMAX的构建，并降低了VCMAX和JMAX的浓度。这些表明，山毛榉冠层土壤中的纯纯光合速率是由于气孔电导，VCMAX和JMAX较低。此外，在700 ppm的二氧化碳浓度下，VCMAX/JMAX比率较低，这表明在高二氧化碳生长条件下，Rubisco的数量和活性尤其降低。