森林生態系の生物地球化学モデル : PnETモデルの適用と課題 Biogeochemical model in forest ecosystem ; Application and problem of PnET model

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抄録

 森林生態系における生物地球化学プロセスは, さまざまな環境変化に対する生態系機能や河川水質変化と密接な関係がある。生態系の物質循環は生物・非生物の相互作用のもとに変化し、その変化をシミュレートするために開発されたプロセスモデルは, 将来における生態系機能の変化予測や, 時空間的に変化する物質循環の変動要因を解明するための研究ツールとして有用である。本稿では, 既往の研究における代表的な生物地球化学モデルであるFOREST-BGC, CENTURY, TEM, PnETモデルの構造と適用例について概説するともに, 河川へのNO<sub>3</sub><sup>-</sup>溶脱予測が可能であるPnET-CNモデルを北海道北部の森林流域に適用した事例とその課題について述べた。PnETモデルは葉の光合成と蒸発散を基本としたモデルであり, 北海道北部の森林流域における河川硝酸イオン (NO<sub>3</sub><sup>-</sup>) 濃度の季節変化を比較的良く再現していたものの, 冬期間にはやや過大評価し, 無雪期間には過小評価する傾向も認められた。既存のモデル構造やバリデーションの解析結果などから, 積雪―融雪プロセスに伴う大気窒素沈着の流入速度や, 地中の水文プロセスを考慮に入れたモデルの改善が必要であることが示唆された。

Biogeochemical processes are closely related to ecosystem functioning and the change in stream chemistry against various environmental changes. A process-based model that replicates the interaction between biotic and abiotic factors is a powerful research tool in improring our understanding the environmental drivers of temporal and spatial fluctuations in biogeochemical cycling and predicting future changes in ecosystem functioning. In this paper, we review the general concepts, structure and applications of the existing process-based model, FOREST-BGC, CENTURY, TEM and PnET. We applied the PnET-CN model in a natural forest watershed in northern Hokkaido, Japan to assess the performance of the model and the problems encountered in improving its application. The PnET model is a generalized, lumped model based on the physiological processes of photosynthesis and evapotranspiration. Predicted seasonality in stream nitrate concentrations using the PnET-CN model was in general agreement with the observed values in Uryu Experimental Forest, Hokkaido University, despite a minor over-prediction during the winter and under-prediction in the non-snowy period. Analysis of the model's structure and validation suggested the need for modifications, including (i) the accumulation and melting process of atmospheric nitrogen deposition in the snowpack, and (ii) the effect of hydrological processes on the ground.

収録刊行物

  • 陸水學雜誌 = JAPANESE JOURNAL OF LIMNOLOGY  

    陸水學雜誌 = JAPANESE JOURNAL OF LIMNOLOGY 67(3), 235-244, 2006-12-01 

    The Japanese Society of Limnology

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各種コード

  • NII論文ID(NAID)
    10018665168
  • NII書誌ID(NCID)
    AN0024866X
  • 本文言語コード
    JPN
  • 資料種別
    REV
  • ISSN
    00215104
  • NDL 記事登録ID
    8645076
  • NDL 雑誌分類
    ZM44(科学技術--地球科学--海洋・陸水・火山)
  • NDL 請求記号
    Z15-149
  • データ提供元
    CJP書誌  CJP引用  NDL  J-STAGE 
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