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本研究では農林生態系の持続的生産性を表現しうる指標作りを行った。手法として、(1)生態系への炭素蓄積量やその動態によって判断する方法、(2)生態系を構成する種の多様性や不均一性を数学モデルで指標化する方法、そして、(3)物質循環の連続性を表す数学モデルや分光放射値から植生指数を作成して系の安定性判定に適用する方法について、森林、草原、農地に当てはめて検討した。
(1)炭素収支から推定する方法:小泉は、水田、一毛作畑地、二毛作畑地を対象に炭素の動態と収支を測定した結果、水田作が最も持続性の高い農法で、次いで二毛作畑、一毛作畑の順に持続性が高いと判定した。一方、秋山らは1haの冷温帯落葉広葉樹林の炭素貯留量と動態を、100地点で生態系構成要素別に測定する詳細現地調査法で計測した。7つの構成要素の現存量と炭素含有率を調べた結果、土壌圏が炭素の巨大なプールになっていることが判明した。
(2)種多様性から推定する方法:草原生態系の安定性は草原を構成する種の多様性と空間分布によって推定できる。ベータ二項分布を使って中国内蒙古草原を調査した結果、種の出現率は放牧圧によって変化し、禁牧によって植生が回復する過程をベータ二項分布等の指標で表示することができた。
(3)モデルとリモートセンシングによる監視法:秋山らは衛星データを使った正規化植生指数及び気象データから内蒙古草原の草量の季節変化を推定した。これを用いて地域別の草量分布や適正家蓄頭数、草量の年変化を推定することができる。一方、板野は色々な生育状態のライグラス草地の分光放射特性を計測し、植生の粗密、生育の遅速等を判定し、草量、植被率、自然草高との関係をモデル式で表した。篠田は流域内での物質循環の連続性を表す指標を提案した。用いる流域内物質収支モデルの構築、およびその境界条件データの特定化に必要となる詳細な土地被覆情報を、人工衛星画像から抽出する方法を提案した。
以上の結果、対象とする生態系ごとに持続的生産性を表す適当な指標を設定することができた。

【研究分担者】
板野志郎	室長	(Kakenデータベース)
篠田成郎	岐阜大学	流域圏科学研究センター	助教授	(Kakenデータベース)
小泉博	岐阜大学	流域圏科学研究センター	教授	(Kakenデータベース)
塩見正衛	茨城大学	理学部	教授	(Kakenデータベース)