High-frequency measurement of the mycorrhizal hyphal production and decomposition proce ss in forests

森林菌根菌丝产生和分解过程的高频测量

基本信息

批准号：
21F21097
负责人：
高梨聡
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Forest Research and Management Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

殆どの樹木が菌根菌と共生し、樹木から菌根菌への炭素供給量は炭素吸収量の2割に達する事例もあるため、森林の炭素吸収・排出量の算定手法の精緻化には菌根菌の炭素動態を解明することが重要である。従来、菌根菌の炭素動態の解明にあたっては、菌根菌の根外菌糸（以下「菌根菌糸」という）の生産・分解に着目し、土壌サンプルやメッシュバッグを用いて、月間や年間の菌根菌糸生産・分解量を推定してきた。しかし、菌根菌糸の生産・分解プロセスは、樹木根のそれよりも数倍の速度を持ち、菌根菌糸が数日間で急速に生産・分解されることがある。よって、メッシュバッグなどでは観測できない急速な生産・分解を測定する手法を開発する必要がある。今年度は、菌根菌糸の生産・分解量を高頻度で連続観測するため、高解像度スキャナーやポータブル電源、ソーラーパネルなどを用い、土壌内の菌根菌糸の生産・分解を追跡できる菌糸観測システムを開発した。市販の高解像度スキャナーを改造し、スキャナー本体を小さくし、土壌設置の時に発生する土壌攪乱を減らし、長期間野外に設置できるように、本体の防水性を向上させた。スキャナー改造のため、3DプリンターとCNCリューターを用い、CADソフトで自作したシステムの3Dモデルを基に、PETやアクリルからパーツを精密に作成し、そのパーツと高解像度スキャナーのセンサーやモーターとを組み合わせた。また、小型コンピュータを用いて測定を自動化させた。細根を観察するために開発されたシステムにより解像度の高い画像を取得できるようになり、3～20マイクロメートルの直径を持つ菌根菌糸でも森林土壌において観察することを可能にした。

大多数树木与菌根真菌共存，在某些情况下，树木向菌根真菌提供的碳量可达吸收碳量的20%，因此有必要细化森林碳吸收和排放的计算方法。阐明菌根真菌的碳动力学非常重要。传统上，在阐明菌根真菌的碳动态时，我们主要关注菌根真菌的自由基菌丝（以下简称“菌根菌丝”）的产生和分解，并利用土壤样品和网袋进行月度和月度分析。每年我们估算了菌根菌丝产生和分解的量。但菌根菌丝的产生和分解过程比树根要快数倍，几天之内就能迅速产生和分解菌根菌丝。因此，有必要开发一种测量快速产生和分解的方法，而这是用网袋等无法观察到的。今年，为了持续高频度观测菌根菌丝的产生和分解，我们将利用高分辨率扫描仪、便携式电源、太阳能电池板等，开发出可以跟踪菌根菌丝产生和分解的菌丝体观测系统土壤中菌根菌丝发达。对市售的高分辨率扫描仪进行了改造，使扫描仪机身变得更小，减少土壤安装时对土壤的扰动，并提高扫描仪机身的防水性，使其可以长期安装在室外。为了改造扫描仪，我们使用 3D 打印机和 CNC 铣床，根据我们使用 CAD 软件自行创建的系统 3D 模型，使用 PET 和亚克力精确创建零件，并将这些零件与高精度的传感器和电机相结合。 -分辨率扫描仪。此外，测量是使用小型计算机自动进行的。为观察细根而开发的系统可以获取高分辨率图像，甚至可以观察森林土壤中直径为3至20微米的菌根菌丝。