Title
Ecophysiological Characteristics of Four Species of Populus in
the Southern Margin of the Taklimakan Desert( 内容の要旨 )
Author(s)
李, 小明
Report No.(Doctoral
Degree)
博士(農学) 乙第059号
Issue Date
2002-03-13
Type
博士論文
Version
URL
http://hdl.handle.net/20.500.12099/2304
※この資料の著作権は、各資料の著者・学協会・出版社等に帰属します。氏 名(本(国)籍) 学 位 の 種 類 学 位 記 番 号 学位授与年月 日 学位授与の.要件 学 位 論 文 題 目 審 査 委 員 会 李 小 明 (中華人民共和国) 博士(農学) 農博乙第59号 平成14年3月13日 学位規則第4条第2項該当 EcophysiologicalCharacteristicsofFourSpecies Of物zLIzLSintheSouthernMarginof theTaklimakanDesert (タクラマカン沙漠南綾部に生育する4種のポプラ の生態生理学的特性に関する研究) 主査 静岡大学 教 授 角 張 嘉 副査 信州大学 教 授 川 崎 圭 副査 静岡大学 助教授 向 井 副査 岐阜大学 教 授 小見山 孝 造 譲 章 論 文 の 内 容 の 要 旨 今日の樹木の生理生態的な研究はエレクトロニクスの進歩によって苗畑や研究室レベルばか りでなく､フィールドにおける実験が可能となっている｡その研究対象は､森林を構成する個々 の樹木と外的な環境に対する応答性として評価されるようになり､次々に主要な樹種について 先駆的な研究が展開された｡本論文はこうした野外における実験生態生理学における学問的な 流れの中で､これまで実施が大変困難とされてきた新彊ウイグル自治区タクラマカン沙漠にお いて､自生しているポプラ伊甲〟加叩血Ⅵ〟00とタ.グⅦ血玖氾)および導入された樹種伊.α伽 とタ.〃妙Ⅵ,)の4種の解明を目標に､生理生態学的特性に関する研究をとりまとめたものであ る｡本研究は1997年から2001年にかけて､現地(策動)と静岡大学で実施された｡実験はこ れらの種の光合成や蒸散および水利用効率ばかりでなく､葉の水不足状態やクロロフィルの蛍 光反応など､生理機能まで立ち入って調べられた｡論文は6章より構成されているが､内容は 以下のようにまとめられる｡ 第一章では､著者の属する中国科学院の策動沙漠研究所を利用して､新璧ウイグル自治区(タ クラマカン沙漠)に有するポプラの生理生態学的研究を開始するにあたり､これまでのポプラ 研究史をひもとき､この分野のアプローチが非常に希有であることを指摘するとともに､ポプ ラの生理生態的情報の必要性を評価している｡調査対象としたタクラマカン抄湊の南綾部分に
-176-生育する自生種と導入種の4種を対象に､それらのガス交換､葉の水不足状態､クロロフィル 含量などの日変化や季節変化を野外条件下で調べることの重要性が指摘されている｡またそれ らの実験は野外条件の不安定さに支配されることが多いので､静岡において環境を制御した条 件でさらに詳細に調べることが重要なこと｡そして､ガス交換が環境条件特に､日射量､気温､ 湿度､炭酸ガス濃度などに規定されることを証明する必要があると記述している｡ 第二章では､具体的に､現地の生育環境のもとで4種のポプラを対象に実験を行っている｡ 葉は日中におびただしく水不足をきたし､高温､異常な乾きや強い日射に晒されている｡光合 成の日変化は早朝をピークとする山形で､日中低下することなどを 記述している｡ 第三章では､沙漠に生育している自生種は専入種と比較してきわだって高い水利用効率を示さ なかったが､高い気孔制御能力を有すると評価している｡ 第四章では､Aク血〝珊をのぞく3種において､ガス交換と日射条件､気温､大気飽差の要 因との関連性について､導入種のポプラの光飽和点は1600〝mOlm2s-1で､自生種の光飽和点は 1350から1600〝mOlm2s●1であること｡光合成の最適温度は30℃で､タ.dるαがもっとも温度や 飽和水蒸気圧の変化に敏感であること｡A g呼血Ⅵ〟甜は高い耐乾性を示したこと｡水利用効率は それぞれの光条件および飽差とのあいだに有意差はなかったことなどを記述している｡ 第五章では､自尊種と導入種が現地で広範臥こ植栽されているため､それぞれの耐乾性を評 価するため､光合成はじめ､クロロフィル蛍光反応や水不足状態が検討された｡導入種の中で は､P.αJぬが同じ土壌水分条件のもとで光合成､量子収率や非光化学的なクエンチング等に よって､同じ導入種のA〝如よりも強い耐乾性を示すことなどが 明らかにされた｡ 第六章では､タクラマカン沙漠における実験と静岡における実験の総合比較を行っている｡ その結果､静岡における結果は 概して現地における測定よりも低い値を示すことが明らかに なった｡静岡における結果は非常に高い湿度環境下で生育しているので､水不足が高じた場合 には よわい耐乾性を示す と記述している｡ これらをまとめると､自生種は導入種に対して特に高い水利用効率を示さなかったが､優れ た耐乾性と高温に耐える特性を有すると判断できること｡また導入種のなかではP.dわaはP. 血卸間よりも強い耐乾性を示すことを明らかにした｡ 以上､環境要因とポプラ4種のガス交換速度等の関係を調べることにより､それぞれの生理 生態学的特性が明らかにされた｡これらの知見は今後現地の沙漠周辺で造林される技術の基礎 になるとともに､これまで明らかにされていない､オアシス周辺の自生植物の研究の足がかり になりうるなど､有力な指針を示唆していると考えられる｡
審 査 結 果 の 要 旨 今日の樹木の生理生態的な研究はエレクトロニクスの進歩によって苗畑や研究室レベルばか りでなく､フィールドにおける実験が可能となっている｡その研究対象は､様々な立地環境 とそこに成立する森林を構成する個々の樹木と外的な環境に対する応答性として評価される ようになり､次々に主要な樹種について先駆的な研究が展開された｡本論文はこうした野外 における実験生態生理学における学問的な流れの中で､これまで実施が大変困難とされてき た新彊ウイグル自治区タクラマカン沙漠において､自生しているポプラ(几卯血=叩血融和 とP.ク加〃郎α)および導入された樹種(タ.α伽とP.〝如,)の4種を対象に､生理生態学 的特性に関する研究をとりまとめたものである｡ 第一章でをま､研究の背景と目的について記述している｡第二章では､フィールド環境(現地タク ラマカン砂漠)における4種のポプラのガス交換と葉の水不足状態について記述し､第三章では､ 同じく4種のガス交換の日変化および季節変化について記述し､第四章では､3種のポプラについ て､光条件､温度条件および飽差条件に対する生理特性について記述し､第玉章では､フィールド 環境における光合成とクロロフィル蛍光反応について記述し､第六章では､異なる立地環境におけ るポプラ4種の生理生態特性の相互比較について記述している｡現地調査および実験は1997年か ら2001年にかけて､タクラマカン沙漠(策動)と静岡大学で実施された｡その結果は以下のよう である｡ 1)葉は日中水不足､高温､異常な乾きや強い日射によって､光合成の日変化は早朝をピークとす る山形を呈し､日中に低下することがわかった｡ 2)抄湊に生育している自生種は導入種と比較してきわだって高い水利用効率を示さなかったが､ 高い飽差に対する気孔制御能力を示した｡ 3)タ.α路αは長枝葉と短枝葉を持つが､これらの光合成および気孔コンダクタンスにおける有意 差はなかった｡ 4)導入種のポプラの光飽和点は1600上ImOlmユs･lで自生種は1350から1600〟mOlm2s･lである｡ 光合成の最適温度は30℃で､タ.α路αがもっとも温度や飽差の変化に敏感であった｡特にタ. e呼加血αは高い耐乾性を示した｡ 5)タ.α伽,タ.乃如 とタ.印加劇血の水利用効率はそれぞれの光条件および飽差とのあいだに 有意差はなかった｡導入種の中では､ア.α伽は タ.乃如よりも強い耐乾性を示した｡ 6)自生種のポプラは､導入されたポプラに比べ高い耐乾性と高温耐性を示した｡ 以上､環境要因とポプラ4種のガス交換速度等の関係を調べることにより､それぞれの生理生態 学的特性が明らかにされた｡自生種が導入種に比べて､一般に強い耐乾性と高温耐性を示すものの､ 導入種のなかではP.α伽は､タ.頑叩より優れた耐乾性を示すことが認められる｡それぞれの種 の光飽和点､光補償点､飽差曲線等､数多くの新しい知見が見いだされたこと｡これらの知見は今
-178-後現地の沙漠周辺で展開される造林技術の基礎になるとともに､これまで明らかにされていない､ オアシス周辺の自生の植物研究の足がかりとして､今後多くを期待することが可能である｡ 以上の成果について､審査委員は全員一致で本論文が岐阜大学大学院連合農学研究科の学位論文 として十分価値があるものと認めた. 学位論文の基礎となる学術論文(A)､ならびに参考となる既発表学術論文(B)は以下の通りであ る｡ (A) 1LiXiao-MingandKakubariYoshitaka,2001,Photosynthesisandchlorophyllafhorescenceoftwo poplarSunderwaterstress,JournalofForestResea柑h,6:211-215 2･LiXiao-Ming,DengXiongauldKakubariYoshitaka,2001,Diumalzmdseasonalpa仕ernsofgas exchangeinlo甲andshort-ShootleavesofPqpu血一albainthesouthernmarglnOftheTaklimakan Desert,JournalofaridLandStudies,1l-3,167-175
3･LiXiao-Mingand KaknbariYoshitaka,2001,ResponseofGぉExchange ofThreePoplarsto
Irradiance,AirTemperatureandVaporPressureDe鮎it,JournalofAndLandstudies,11-3159-166 (B) 1･LiXiaomlng,1989,AcomparisonoftranspirationabouttwospeciesofHbZαり′Lonindifftrentstatusof Water-SuPPly,1989,AddZoneResearch,Vbl.6,No.2,66-68.(InChinese). 2･LiⅩiaomlng,TbshikiNatoli,KenjiOmasa,1993,Comparativestudiesonrelationofphotosynthesis to WaterStatuStWOSPeCiesofHbloxylonut)dercontrolledenvironments,ActaBotanicaSinica,35(10):758-765･ (InChinesewithEnglishabstract). 3.LiXiaomlng,TbshikiNatori,Ke可iOmasa,1997,WiterrelationsofA7nmqPわtanfhusmongoZicusunder COntrOlledenvironment,AridZoneResearch,Ⅵ)1.14,No.1:28-32. 4･LiXiaomlng,TbshikiNatori,Ke可iOmasaandKazuoTbbe,1997,Thephysio-eCOlogicalcharacteristicsof SOmeSPeCiesofdesertplantsintheCentralAsiaareaofChinaundeTCOntrb11edenvironment,ChineseJournal OfAridLandResearchⅥ)1.10,No.3:151-157. 5.TbbeKasuo,LiⅩiaomingandOmasaKe可i,2000,Seedgerminationandradiclegrowthofahalophyte, Luidiumca乎icu7n(Chenopodiaceae),AmalsofBotany,85:391-396 6.TbbeKasuo,LiⅩiaomlngandOmasaKe可i,2000,E蝕ctsofsodiumchlorideonseedgerminationand growthoftwoChinesedesertshrubs,Hhlαり′lonammodendTVnandHpersicum(Chenopodiaceae),Anst.J. Bot.,48:455-460.
