| General Information: |
| Title: | Effect of reduced snow cover on fine root dynamics in a forest (2014-2015)
(ja)
森林における積雪減少が細根動態に及ぼす影響（2014-2015） |
| Identifier: | Shibecha_Shiranuka.1.10 |
| Abstract: |
To investigate the effect of reduced snow cover on fine root dynamics in a cool-temperate forest in northern Japan because of decreases in snowfall at high latitudes due to global warming, we monitored root length, production, and mortality before and after snow removal with an in-ground root scanner. We measured root dynamics of both overstory deciduous oak (Quercus crispula) and understory evergreen dwarf bamboo (Sasa nipponica), the two major species in the forest.
(ja)
地球温暖化に伴う高緯度域での降雪量の減少に起因する日本北部の冷温帯林での積雪減少が細根動態に及ぼす影響を調べるため、除雪処理を行い、スキャナ法を用いて除雪の前後で根長、細根生産、細根枯死を調べた。森林の構成要素である上層の落葉樹ミズナラと常緑の林床植生ミヤコザサの細根動態を測定した。
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| Keywords: |
- snow removal
(ja)
除雪処理
- soil freezing
(ja)
土壌凍結
- global warming
(ja)
地球温暖化
- Quercus crispula
(ja)
ミズナラ
- Sasa nipponica
(ja)
ミヤコザサ
- secondary forest
(ja)
二次林
- competition
(ja)
競争
- scannar method
(ja)
スキャナ法
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Involved Parties
| Data Set Owners: |
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Individual: | Karibu Fukuzawa
(ja)
福澤加里部 |
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Organization: | Field Science Center for Northern Biosphere, Hokkaido University
(ja)
北海道大学北方生物圏フィールド科学センター |
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Position: | Associate Professor
(ja)
准教授 |
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Address: |
| 483 Otoineppu, |
| Otoineppu, Hokkaido 098-2501 Japan |
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(ja)
日本 098-2501 北海道 中川郡音威子府村 |
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(ja)音威子府４８３ |
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Phone:
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| +81-1656-5-3216 / 01656-5-3216 (voice) |
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Phone:
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| +81-1656-5-3218 / 01656-5-3218 (fax) |
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Email Address:
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Web Address:
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Individual: | Ryunosuke Tateno
(ja)
舘野隆之輔 |
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Organization: | Field Science Education and Research Center, Kyoto University
(ja)
京都大学フィールド科学教育研究センター |
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Position: | Associate Professor
(ja)
准教授 |
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Address: |
| Oiwake-cho, Kitashirakawa, Sakyo-ku, |
| Kyoto, Kyoto 606-8502 Japan |
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(ja)
日本 606-8502 京都府 京都市 |
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(ja)左京区北白川追分町 |
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Phone:
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| +81-75-753-6420 / 075-753-6420 (voice) |
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Phone:
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| +81-75-753-6451 / 075-753-6451 (fax) |
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Email Address:
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Web Address:
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Individual: | Hideaki Shibata
(ja)
柴田英昭 |
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Organization: | Field Science Center for Northern Biosphere, Hokkaido University
(ja)
北海道大学北方生物圏フィールド科学センター |
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Position: | Professor
(ja)
教授 |
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Address: |
| N9W9, Kita-ku, |
| Sapporo, Hokkaido 060-0809 Japan |
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(ja)
日本 060-0809 北海道 札幌市 |
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(ja)北区北９条西９丁目 |
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Phone:
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| +81-11-706-2520 / 011-706-2520 (voice) |
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Phone:
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| +81-11-706-3450 / 011-706-3450 (fax) |
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Email Address:
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Web Address:
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| Data Set Contacts: |
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Individual: | Karibu Fukuzawa
(ja)
福澤加里部 |
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Organization: | Field Science Center for Northern Biosphere, Hokkaido University
(ja)
北海道大学北方生物圏フィールド科学センター |
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Position: | Associate Professor
(ja)
准教授 |
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Address: |
| 483 Otoineppu, |
| Otoineppu, Hokkaido 098-2501 Japan |
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(ja)
日本 098-2501 北海道 中川郡音威子府村 |
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(ja)音威子府４８３ |
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Phone:
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| +81-1656-5-3216 / 01656-5-3216 (voice) |
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Phone:
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| +81-1656-5-3218 / 01656-5-3218 (fax) |
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Email Address:
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Web Address:
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Individual: | Ryunosuke Tateno
(ja)
舘野隆之輔 |
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Organization: | Field Science Education and Research Center, Kyoto University
(ja)
京都大学フィールド科学教育研究センター |
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Position: | Associate Professor
(ja)
准教授 |
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Address: |
| Oiwake-cho, Kitashirakawa, Sakyo-ku, |
| Kyoto, Kyoto 606-8502 Japan |
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(ja)
日本 606-8502 京都府 京都市 |
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(ja)左京区北白川追分町 |
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Phone:
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| +81-75-753-6420 / 075-753-6420 (voice) |
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Phone:
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| +81-75-753-6451 / 075-753-6451 (fax) |
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Email Address:
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Web Address:
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Individual: | Hideaki Shibata
(ja)
柴田英昭 |
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Organization: | Field Science Center for Northern Biosphere, Hokkaido University
(ja)
北海道大学北方生物圏フィールド科学センター |
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Position: | Professor
(ja)
教授 |
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Address: |
| N9W9, Kita-ku, |
| Sapporo, Hokkaido 060-0809 Japan |
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(ja)
日本 060-0809 北海道 札幌市 |
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(ja)北区北９条西９丁目 |
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Phone:
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| +81-11-706-2520 / 011-706-2520 (voice) |
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Phone:
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| +81-11-706-3450 / 011-706-3450 (fax) |
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Email Address:
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Web Address:
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Data Set Characteristics
| Geographic Region: |
| Geographic Description: | Shibecha Town, Hokkaido, Japan/Hokkaido Forest Research Station, Field Science Education and Research Center, Kyoto University / 北海道標茶町/京都大学フィールド科学教育研究センター北海道研究林 |
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Bounding Coordinates:
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| West: | 144.64166666 degrees
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| East: | 144.64166666 degrees
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| North: | 43.40333333 degrees
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| South: | 43.40333333 degrees
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Mimimum Altitude: | 115.0 meter |
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Maximum Altitude: | 115.0 meter |
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| Taxonomic Range: |
| Classification: |
| Rank Name: | Family |
| Rank Value: | Fagaceae |
| Common Name: | beech / ブナ |
| Classification: |
| Rank Name: | Genus |
| Rank Value: | Qurcus |
| Common Name: | oak / コナラ |
| Classification: |
| Rank Name: | Species |
| Rank Value: | crispula |
| Common Name: | Mizunara-oak / ミズナラ |
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| Classification: |
| Rank Name: | Family |
| Rank Value: | Poaceae (Gramineae) |
| Common Name: | grass / イネ |
| Classification: |
| Rank Name: | Genus |
| Rank Value: | Sasa |
| Common Name: | Sasa dwarf bamboo / ササ |
| Classification: |
| Rank Name: | Species |
| Rank Value: | nipponica |
| Common Name: | ミヤコザサ |
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Sampling, Processing and Quality Control Methods
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Step by Step Procedures
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| Step 1: |
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Description:
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Snow removal treatment / 除雪処理
We established snow removal (REM) and control (CON) plots with four replications each in the stand. We set up each plot (5 m × 12 m) surrounding a target oak tree. The stand includes east- and west-facing gentle slopes, so we set REM and CON plots evenly on both slopes (Watanabe et al. 2019). In REM plots, we removed snowpack manually by shovel from late December 2014 to late March 2015 during the winter of 2014–15. We left the bottom 10-20 cm of snow in REM plots to minimize damage to the understory vegetation (e.g., S. nipponica), which were laying down beneath the snowpack.
(ja)
除雪区 (REM)と対照区 (CON)をそれぞれ4反復で林内に設定した。ミズナラを対象木とし、その周囲に5m×12mのプロットを設定した。調査林分は東向き斜面と西向き斜面（いずれも緩やかな傾斜）を含んでいるため、除雪区と対照区を両斜面に均等に配置した。除雪区では、2014年12月末から2015年3月末までの期間にショベルを用いて人力で除雪を行った。除雪区においてササなどの積雪下の植生へのダメージを最小限にするため、除雪後の積雪が10－20㎝になるように残した。
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Instrument(s):
| shovel / ショベル |
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| Step 2: |
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Description:
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Capture of root image by scannar / スキャナによる細根画像撮影
We used an A4-size flatbed document scanner to record fine roots (Dannoura et al. 2008). In October 2013 we built transparent acrylic rhizo-boxes (296 mm × 379 mm × 46 mm, 3 mm walls) in which to set the scanner and installed them on site. One box was installed in the soil 2 m from each oak tree. Each box was installed vertically into the soil to allow the soil profile to be scanned. We began scans in April 2014 to allow roots to regrow. From April 2014 to November 2015 we set the scanner (GT-S630, Epson Corp., Tokyo, Japan) into each rhizo-box on each observation date and scanned the soil profile in 24-bit color at 300-dpi resolution. Scans were made every 1 to 1½ months during the growing season and every 2 to 3 months during the dormant season in 2014 (5 dates in total), and every 10 days from May to July 2015 and monthly thereafter (13 dates in total). Date in 2014 and 2015 were of before and after snow removal, respectively.
(ja)
細根観測にはA4サイズの平台型スキャナを用いた (Dannoura et al. 2008)。2013年10月に撮影時にスキャナを入れるための透明のアクリル製根箱 (296 mm × 379 mm × 46 mm, 3 mm厚) を林内に埋設した。設置箇所は各プロット内においてミズナラ対象木から2m離れた地点とした。土壌断面を観察するため、各根箱は地表に対して垂直に設置された。設置から半年の時間を置き、観測を2014年4月に開始した。2014年4月から2015年11月までの期間の各観測日に根箱にスキャナを挿入し、 土壌断面を24-bitカラー、解像度300dpiにてスキャンした。 スキャンは2014年には生育には1~1.5か月間隔、休眠期には2~3か月間隔で行い (年間で5観測日)、2015年には5月から7月までは10日間隔、その後1か月間隔で行った (年間で13観測日)。2014年、2015年のデータはそれぞれ除雪処理前、除雪処理後のものである。
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Instrument(s):
| Scannar (GT-S630, Epson Corp., Tokyo, Japan) / スキャナ (GT-S630, エプソン株式会社, 東京)。 |
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| Step 3: |
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Description:
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Root image analysis / 根画像解析
To minimize the image analysis work, we analyzed a limited area measuring 5 cm wide from 1 to 9 cm below the surface, which is most strongly influenced by frost and has the most concentrated fine roots. In the total 150 images captured, we measured the length and diameter of each individual root in root image analysis software (Win Rhizotron 2015a, Regent Instruments Inc., Quebec, QC, Canada).
We classified brown (woody) roots as oak and white (herbaceous) roots as Sasa. The understory at this site is nearly 100% Sasa, so we regarded all non-woody roots as Sasa. All lengths were converted to root length density (RLD: mm cm–2 of image). The diameters of all the roots observed were less than 2 mm.
(ja)
画像解析の労力を抑えるため、画像の中の幅5㎝、そして土壌凍結の影響を最も受けやすくまた細根が集中している地表から1㎝~9㎝の範囲に限って解析を行った。合計150個の画像を解析した。個々の根について、根解析ソフトウェアWin Rhizotronを用いて根長と直径を測定した。褐色の木化した根をミズナラ根、白色の（木化していない）草本の根をササ根とした。この林分の林床植生の被度はほぼ100％ササによるものなので、非木化根はササ根であるとみなした。すべての長さデータは単位画像面積当たりの根長、すわなち根長密度 (RLD: mm cm–2 of image) に変換した。観測したすべての根の直径は2㎜未満だった。
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Instrument(s):
| Root image analysis software (Win Rhizotron 2015a, Regent Instruments Inc., Quebec, QC, Canada) / 根解析ソフトウェア (Win Rhizotron 2015a, Regent Instruments Inc., Quebec, QC, Canada) |
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| Step 4: |
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Description:
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Calculation of fine root production and mortality rates / 細根生産速度、細根枯死速度の算出
We defined fine root production as the sum of the length of new roots and the length extension of existing roots in the images during each interval. We defined fine root mortality as the sum of the length of roots that disappeared in the images during each interval. Annual fine root production and mortality were the cumulative values of each interval in each year. We standardized fine root production and mortality rates by dividing the respective absolute values by the number of days in each interval (mm cm–2 d–1). We omitted data in one plot in snow removal (REM) in June and August 2014 owing to a failure of image capture. We then calculated proportional fine root production and mortality as the ratio of each in each interval to the respective annual values.
(ja)
細根生産は新たに出現した根の長さおよび既存根の伸長した長さの合計、細根枯死は消失した根の長さの合計とそれぞれ定義した。年間の細根生産量および細根枯死量は各年における各観測間隔の値の累積値とした。細根生産・枯死速度は測定間隔1日当たりの値(mm cm–2 d–1)に標準化した。除雪区の1プロットにおいて、2014年6月と8月は画像取得に失敗したため、欠測となっている。細根生産・枯死比率は年間の合計値に対する各測定間隔の値の比率として算出した。
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Sampling Area And Frequency:
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We conducted snow removal manipulation and monitored below ground fine root dynamics in a forest before and after the treatment.
(ja)
積雪除去処理を行い、その処理前後での森林における地下部の細根動態を現地観測に基づき調べた。
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Sampling Description:
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We captured root image on the soil profile using in-ground root scanner and measured root dynamics of both overstory deciduous oak (Quercus crispula) and understory evergreen dwarf bamboo (Sasa nipponica), the two major species in the forest, by image analysis.
(ja)
地面に埋設した根箱にてスキャナ画像を撮影して土壌断面の根画像を取得し、画像解析によりその森林における2つの植物構成種である上層の落葉性ミズナラ (Quercus crispula) と下層の常緑性ミヤコザサ (Sasa nipponica) の細根動態を測定した。
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(ja)
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