シンポジウム特集

J. Jpn. Soc. Soil Phys.

ゎࠉㄝ

土壌の物理性LecturesNo. 151 p.49 ∼ 55 (2022)

森林における水文循環がメタンガス交換に与える影響
坂部綾香 1

Inﬂuence of hydrological cycle on methane gas exchanges in forest ecosystems
Ayaka SAKABE1

タがどのように貢献しうるか，渦相関法によるメタンフ

Abstract: Methane is an important greenhouse gas. Aerated forest soils are assumed to be an atmospheric methanesink. However, methane emission from small riparian wetlands and/or tree-mediated methane emission have the potential to offset the soil methane sink and may convert theforest from a net sink to a net source. In this paper, I focus
on the methane emission from the stem and the ecosystemscale methane ﬂux in tropical peat swamp forest. These
topics are particularly uncertain in forest methane dynamics. The soil water condition was an important controlling
factor of methane ﬂuxes in forests in all cases. Finally,
how integrated analysis using an international database ofground-based observation data can be used for understanding global methane dynamics is discussed.
Key Words : global warming, groundwater level,methane, stem methane emission, tropical peat swamp forest

が全球のメタン収支に果たす役割を評価することは重1. はじめに化も微生物活動によって制御されており，両者のバラン

ラックスについての国際的なデータベースを活用した統合解析の動きについて紹介したい．

2. 森林におけるメタン動態
森林は世界の陸地面積の約 3 割を占めるため，森林要である．地下水位はメタンの生成と酸化を制御する酸化還元状態に影響を与えるため，土壌におけるメタン動態を考える上で重要な環境要因である（Turetsky et al.,2014）．浸水した嫌気的な環境下で有機物が分解される過程でメタンが生成される．生成されたメタンは土壌中を上方へと拡散する際に，一部は好気的な土壌でメタン酸化菌によって酸化される（Fig. 1）. メタンの生成も酸スによって土壌表面がメタン吸収源となるか放出源とな

2021 年 10 月 31 日からイギリス · グラスゴーにて第
26 回気候変動枠組条約締約国会議（COP26）が開催さ

るかが決まる（Topp and Pattry, 1997）．

れており，強力な温室効果ガスであるメタンの排出削減

れるが，吸収量は土壌水分量，孔隙率といった土壌の物

好気的な林床土壌ではメタン吸収が起こると考えら

目標に 100 以上の国と地域が合意した．メタンは全温
室効果ガスによる地球温暖化の約 23% に寄与すると推定されており（Etminan et al., 2016），メタン放出量の削減は無視できない課題となっている．しかし，各メタン放出源 · 吸収源の規模や時間変化には，いまだ大きな不確実性がある（Saunois et al., 2020）．これらの不確実性を減らすことはより効果的なメタン排出量の削減につながる．
筆者らは，野外観測に基づいてメタンガス交換量（フラックス） の定量化と変動メカニズムの解明に取り組んできた．本稿では，いまだ未解明な点が多い幹からのメタン放出現象と熱帯泥炭湿地林におけるメタン動態に焦点を当てて，土壌の水分条件がいかにメタンフラックスの制御要因として重要であるか解説する．そして，シンポジウムのテーマであるモデル化に向けて地上観測デー
1 The Hakubi center, Kyoto University, 606-8501, Yoshida-honmachi,
Sakyo-ku, Kyoto 606-8501, Japan. Corresponding Author: 坂部綾香,
京都大学白眉センター.
2021 年 11 月 28 日受稿 2022 年 4 月 1 日受理

Fig. 1 森林，湿地生態系におけるメタンの放出源と吸収源．
実線の矢印はメタンの生成 · 放出を，点線の矢印はメタンの酸化 · 吸収を表す．
CH4 sources and sinks in upland and wetland. Solid arrows
show CH4 sources and emissions. Dotted arrows show CH4
sinks and uptake.

土壌の物理性50

第 151 号（2022）

理性，地温等の環境条件によって変化する（Dutaur and

立つという点である．近年は，半導体レーザー分光法をVerchot, 2007）．そして，土壌の水分条件は地形によっ用いたメタン濃度分析計によって，現場でのリアルタイて空間的に不均一であるため，林内の土壌メタンフラッ

ムのメタン濃度測定が可能となった．こうしたメタン濃クスも空間的不均一性が高いと考えられる．そのため，

度分析計と自動開閉する閉鎖型循環式チャンバー法を組

森林は必ずしもメタンの吸収源となるわけではない．森み合わせることで，土壌メタンフラックスの連続観測が林流域内で小さな面積を占める湿地からのメタン放出が行われている（Savage et al., 2014; Sakabe et al., 2015）．

好気的土壌でのメタン吸収を上回ることで，流域スケー

メタンフラックスの変動は降雨の影響を強く受けるたルでメタン収支を評価した場合に，メタン放出に転じる

め，メタンフラックスを連続観測することは，メタン動場合がある（伊藤ら, 2005; Sundqvist et al., 2015; Sakabe

態のプロセス理解と，より正確なメタン収支の把握に役

et al., 2016; Ueyama et al., 2018）．また，降雨や乾燥によ立つ．筆者らが滋賀県のヒノキ林土壌で，メタンフラッ

る土壌含水率の変化に応じて，土壌でのメタン吸収速度

クスを通年連続観測した結果，好気的土壌でのメタン吸が変化することが報告されており（Sakabe et al., 2015），

収は，春先に気温が上昇し始めるにつれて増加するが梅正確なメタン収支を把握するには時間的な不均一性も考

雨によって著しく吸収は減少し，降雨後土壌が乾燥する

慮する必要がある．

につれて吸収が回復する様子が明らかになった（Fig. 2,

さらに，森林におけるメタン動態を理解するには土壌

Sakabe et al., 2015）．降雨時は雨滴によって土壌表面のだけでなく，葉（Keppler et al., 2006），幹（Pangala et al.,

空隙がふさがれるためにメタン吸収速度が低下すると2013; Sakabe and Takahashi et al., 2021） におけるメタ
ン放出 · 吸収プロセスも考慮しなければならない．第 4考えられた．降雨後はメタン吸収が回復するのに数日か章では，近年特に注目されている幹からのメタン放出現

でなく，土壌含水率の増加に伴って形成された嫌気的な象について述べる．とりわけ熱帯泥炭湿地林では樹木を土壌環境により，メタン生成菌の活動が促進される一方介したメタン放出が生態系全体のメタン放出の 62 ∼ 87

でメタン資化性菌の活動が抑制された結果，メタン生成% を占めるという報告があり（Pangala et al., 2013），幹が増加し酸化が減少したと考えられた．冬季には気温がからのメタン放出を無視できない可能性がある．このよ低下するにつれて吸収量が減少した．一年を通じて連続

うに， 空間的にも時間的にも不均一である森林におけ観測を行うことによって，メタン動態のモデル改善に向るメタン収支を評価するには微気象学的な手法による森けたプロセス理解を進めることができる．一方でチャン林生態系スケールのメタン収支の評価が有効である．一バー法の欠点は空間代表性に欠けるという点である．特方で，林内のメタン放出 · 吸収プロセスの理解には，コに森林におけるメタンフラックスは空間的不均一性が高ンポーネントごとといった小さいスケールを対象とする

いため，森林におけるメタン収支をチャンバー法のみでチャンバー法が有効である．筆者らはこれらの手法を組評価するには，空間代表性の問題がより重要になる．まみ合わせることで，メタン動態の理解に取り組んできた．

た，チャンバーが存在することによって，その場の風速

第 3 章ではこれらのガス交換の測定手法について解説

や気温といった環境が撹乱されてしまうという問題もあする．

る（Denmead, 1994）．

かっていたことから，雨滴によるガス拡散性の影響だけ

微気象学的手法は土壌表面の微環境にかく乱を与え

3. 目的に応じたフラックス測定の方法ることなく，測定点から風上の地形を代表した生態系ス
ケールのフラックスが得られるという利点がある．中でフラックスの測定方法によって対象とする空間スケーも渦相関法は用いる仮定が少なく，最も直接的な手法でルが異なるので，目的に応じたフラックス測定の方法をあると考えられている．渦相関法ではフラックスに寄与選択する必要がある．ここでは，土壌表面，葉群，幹表するすべての周期の変動を捉える必要があるので，セン面といったコンポーネントを対象とするチャンバー法

サーには 0.1 秒ごとの変動をとらえる応答性が必要とさと，大気乱流理論に基づいて生態系スケールのフラックれる．半導体レーザー分光法を用いたメタン濃度分析計

スを測定する微気象学的手法について解説する．メタンの登場により，現場での高速かつ，高精度なメタン濃度測

フラックス研究についてはメタン分析計の制約により，定が可能となり，渦相関法によるメタンフラックスの測チャンバー法による研究例が多い．チャンバー法によっ定が行われるようになった（Shashi et al., 1992; Hendriksて土壌表面におけるフラックスを測定する場合は，地表

et al., 2008）．Los Gatos Research 社や，Piccaro 社によっ

面にチャンバーを被せて密閉空間をつくりそのチャンて販売されている測定部が閉鎖系になっているクローズ

バー内で起こる濃度変化速度を測定し，フラックスを算

ドパス型や，Li-Cor 社によって販売されている測定部が出する．葉群や幹表面のフラックスを測定する場合は，大気に開放されているオープンパス型のメタン濃度分析

それらの測定対象にチャンバーを被せて密閉空間をつ計がある．オープンパス型とクローズドパス型のメタンくることで測定を行う．チャンバー法の利点は，林内の濃度分析計によるメタンフラックスの比較観測の結果，どういった場所でメタン吸収 · 放出が生じているのかメ

両者が一致したことから，ある程度のメタン放出がある

タンフラックスの詳細な変動プロセスを理解するのに役

サイトでは信頼できるメタンフラックスの観測が可能に解説：森林における水文循環がメタンガス交換に与える影響

51

Fig. 2 滋賀県南部に位置するヒノキ林における（a）地温と降水量，土壌 3 地点における（b）土壌
含水率（WFPS），（c）メタン吸収速度，（d）二酸化炭素放出速度の変動．
Annual variations in daily averaged (a) soil temperature and precipitation, (b) WFPS, (c) CH4 absorption, and (d) CO2 emission in three plots (Sakabe et al., 2015).

なったといえる（Iwata et al., 2014）．しかし，森林生態

根圏でのメタン濃度，あるいは地温や地下水位といっ系ではメタン放出と吸収が混在しメタン濃度の変動が微た土壌でのメタン生成速度に影響を与えると考えられる量であるため，渦相関法を適用するにはメタン濃度分析

環境要因と幹表面からのメタン放出速度に相関がみられ計の精度が不足する場合がある．傾度法（Sundqvist et

ることから，嫌気的な土壌で生成されたメタンが根から

al., 2015）, 簡易渦集積法（Ueyama et al., 2012; Sakabe
et al., 2012）, 双曲線簡易渦集積法（Ueyama et al, 2018）

樹木に入り，幹表面から大気に放出されると示唆する研によって，森林生態系スケールのメタンフラックスが観

いは，地下水に溶存したメタンが樹液流によって樹木内測された結果，林内のホットスポットからのメタン放出を輸送されると示唆する研究もある（Machacova et al.,

により，森林が生態系スケールで時期的にメタン放出源

2016; Barba et al., 2019）．樹木の内部でメタン生成が起こっているという報告もある（Covey et al., 2012; Wanget al., 2016）．メタンがどこを起源としているのか，樹木となることが示された（Sakabe et al., 2012; Sundqvist etal., 2015; Ueyama et al., 2018）．

究がある（Pangala et al., 2013; Barba et al., 2019）．あるの中をどのようにメタンは輸送されるのか，環境，樹種，4. 樹幹からのメタン放出現象

個体によってどのように異なるのかなどは明らかになっていない．

近年，幹からのメタン放出現象が無視できない可能性

筆者らは滋賀県南部の桐生水文試験地の湿地に生育しが指摘されており（Rice et al., 2010; Pangala et al., 2013;ているハンノキの幹にチャンバーを取り付けて，幹からWang et al., 2016），幹からのメタン放出が全球のメタン放出の約 10 % を占めるという推定がある（Rice et al.,2010）．好気的な土壌からなる森林で，幹からのメタンのメタンフラックスを連続観測した．ハンノキ幹からの放出を考慮に入れることで，森林がメタン吸収源からメタン放出速度は地下水の溶存メタン濃度と強い相関がタン放出源に転じた例も報告されている（Wang et al.,2016）．

あったことから，土壌で生成されたメタンが幹から放出

メタン放出量は，夏に大きく冬に小さくなる季節変化を示した（Sakabe and Takahashi et al., 2021）．幹からのメ土壌の物理性52

第 151 号（2022）

Fig. 3 降雨時の（a）3 個体のハンノキ幹からのメタン放出速度，（b）3 個体のハンノキの樹液流速（実線），地下水位（点線）の変動．

Variations in (a) CH4 emission rates from stems of three Alnus trees, and (b) sap ﬂux of three
Alnus trees (solid lines), and groundwater level (dotted line) during and after rainfall.

されていると考えられた．樹液流速も夏に大きく冬に小いる（Schindler et al., 2020; Terazawa et al., 2021）．いず

さい季節変化を示すが，樹液流速がほぼゼロとなる落葉れの論文でも水位と根の位置関係の変化が幹メタン放出

期にも幹からのメタン放出が観測されたことから，ガスの変化に重要であろうと推測されている．降雨時の幹メ態でのメタン輸送の存在が示唆された．

タン放出は，森林からのメタン放出を増加させる重要な連続観測だからこそ分かった興味深い現象として，降現象であるためメカニズムの解明が必要である．

雨時即座に幹メタン放出が増加する様子が観測された（Fig. 3）．土壌を嫌気的に培養した実験の結果から，地5. 熱帯泥炭湿地林における生態系スケールの

下水位の上昇からメタン生成の増加まで数日のラグがあ

メタンフラックス

ることが報告されており（Moore and Delva, 1993），メ
タン生成菌の活動がこれほど即座に変化するとは考えに

熱帯泥炭湿地林の膨大な炭素の蓄積と高い水位，年間

くいため, 降雨に伴う土壌水, 地下水の流れの変化が幹メ

を通じて高い地温という環境は，メタン生成に適してい

タン放出量に影響した可能性が考えられた．地下深くのるため，熱帯泥炭湿地林ではメタン生成が起こると考え

高濃度メタンを含む地下水が上昇することで, 根圏のメられる．しかし，熱帯泥炭湿地林における生態系スケー

タン濃度が上昇あるいは雨水によって土壌表層でのガス

ルのメタンフラックスの観測例は数例しかなく，熱帯泥拡散が妨げられ, 幹から放出されるメタンの割合が増加

炭湿地林がメタン収支に果たす役割の理解は特に不足しした可能性が考えられた．3 個体の中でも水位が地表面ている．土壌チャンバーや土壌培養実験の結果からは，近くにあり, 降雨時に水位の変化が見られない個体では,

熱帯泥炭の土壌は温帯や亜寒帯の泥炭の土壌に比べて，降雨時のメタン放出増加は見られなかった．浸水に対す

メタン放出が小さいと報告されている（Inubushi et al.,

る即座の幹メタン放出の増加は他の論文でも報告されて2005; Couwenberg et al., 2010）．熱帯泥炭の木質由来の解説：森林における水文循環がメタンガス交換に与える影響

53

有機物が草本由来の有機物に比べて難分解であり，メタ6. 国際的なデータベースを利用した統合解析

ン生成に利用しにくい点や，酸性の土壌がメタン生成にによって分かること

適さない点が要因であると考えられる（Inubushi et al.,2005）．一方で，泥炭湿地林では樹木を介したメタン放出が生態系のメタン放出の 62 ∼ 87 % を占めるという報タを国際的なデータベースに提供し，統合解析する取り告があり，土壌の測定のみではメタン収支を見誤る可能組みが行われている（Knox et al., 2021; Delwiche et al.,

性もある．
筆者らはインドネシアの中カリマンタンに位置する泥2021）．ﬂuxnet-CH4 というプロジェクトでは（https://
ﬂuxnet.org/data/ﬂuxnet-CH4-community-product/），統一

炭湿地林で，渦相関法による生態系スケールのメタンフ的な方法で処理された渦相関法によるフラックスデー

ラックスの観測を行った．このサイトは比較的かく乱さ

タがデータベース化されている．そこから生態系ごとのれていない，ほぼ未排水の二次林といえる．観測の結果，

メタンフラックスの規模，制御要因が明らかになってき

メタンフラックスは地下水位の変化に応じて，乾季にはた．季節変化の制御要因だけでなく，渦相関法によるフメタン吸収，雨季にはメタン放出に切り替わる様子が明

ラックスの連続データから日変化の制御要因や，温度やらかになった（Sakabe et al., 2018）．年間のメタン収支

水位の変化に対するフラックスのラグが検討されているは 0.17 g C m−2 year−1 であり，北方や温帯の泥炭で報（Knox et al., 2021）．統合解析によって，地上観測デー

告されている値よりもはるかに小さかった．地下水位がタからメタンフラックスのモデル改善に向けてよりよい

メタンフラックスに重要な変動要因であった．地下水位パラメータを提供し，新しい仮説を提供できると期待さの変化は泥炭表層に存在する易分解有機物が好気的に分れる．

近年は渦相関法によるメタンフラックスの観測デー解されるか，嫌気的に分解されるかにおいて重要である

ﬂuxnet-CH4 Version 1.0 では，世界中の 81 サイトがと考えられた．易分解有機物はメタン生成のよい基質に登録されている．データを提供しているサイトは北米やなると考えられる．乾季にはこの易分解有機物は好気的

ヨーロッパに集中していており，南米，アフリカ，東南に分解されるので二酸化炭素になり，深い泥炭層の難分

アジアのデータが少ない．メタン動態の空間的不均一性

解有機物がメタン生成に用いられることになり，メタンを考えると依然観測サイトは不足している．また，長期生成量は小さくなると考えられる．雨季には水位が上昇的に継続してデータを取得しているサイトはさらに限らすることで表層の易分解有機物もメタン生成に利用できれる．今後の課題として，熱帯地域でデータを取得する

るようになり，メタン生成が増すのではないかと考えらこと，さらに熱帯泥炭湿地林では乾燥した年，湿潤な年れた．

が存在するため，長期的に観測を継続することは重要で

渦相関法によるメタンフラックスの観測結果からは，ある．

未排水の泥炭湿地林では地下水位が上昇するほどメタン

7. おわりに放出は増加するため，泥炭林を未かく乱のまま水位を高く保つことはメタン放出を促進すると言える．しかし，未排水の泥炭湿地林における年間のメタン収支は，メタメタン濃度分析計の技術革新に伴い，陸域生態系におンの放射強制力を考慮に入れても二酸化炭素収支のわず

けるメタンフラックスの研究は発展してきた．渦相関法

か数パーセントしかない．さらに，地下水位を下げるこによるメタンフラックスの観測結果は，国際的なデータとは泥炭の好気的な分解を促し二酸化炭素放出を著しく

ベースによるデータ共有が進んでおり，各生態系の位置増加させる（Hirano et al., 2012）．また，排水路から強い付けやモデルに重要なパラメータを地上観測から検討でメタン放出があることが報告されている（Jauhiainen and

きるようになった．渦相関法によるフラックスは長期的Silvennoinen, 2012）．そのため，トータルで見ると泥炭かつ連続的なフラックスが得られるので，メタンの放出

湿地林を未かく乱のまま高い水位で保つことは，泥炭の規模だけでなく，制御要因，変化のタイミングの解析か

炭素蓄積を保護し温室効果ガスの放出を抑制することにらプロセス理解を進め，モデルの改善に役立つと考えらなると言える．

れる．一方で，タワーフラックスだけでは詳細なプロセ

マレーシアの泥炭湿地林において，渦相関法によりメスを明らかにすることができない．森林におけるメタン

タンフラックスを観測した研究によると，年間のメタン

フラックス研究は，幹からのメタン放出を考慮に入れる

収支は 7.5 ∼ 10.8 g C m−2 year−1 と（Wong et al., 2018）,

重要性が認識され，パラダイムシフトが起こっている．

筆者らが観測したインドネシアの泥炭湿地林における年

チャンバー法によるパーツごとの観測や培養実験を組間のメタン収支よりも大きかった．マレーシアの泥炭湿み合わせたプロセス理解を進めていきたい．地上観測者

地林では樹木からのメタン放出の寄与が示唆されているとして今後も現場でデータを取得し，地上観測からしか（Wong et al., 2018）．熱帯泥炭湿地林の中でも樹木から知りえない情報を提供することを目指したいと考えてのメタン放出の有無が，生態系スケールのメタンフラッ

いる．

クスに影響する可能性がある．今後さらなる観測の継続が必要である．

土壌の物理性

54

第 151 号（2022）

謝辞

2486.2012.02793.x.
Inubushi, K., Otake, S., Furukawa, Y., Shibasaki, N., Ali, M.,

本解析に関する筆者の研究業績は，多くの共同研究

Itang, A.M. and Tsuruta, H. (2005): Factors inﬂuencing

者 と 協 力 し て 実 施 さ れ た も の で あ る ．全 て の 共 同 研

methane emission from peat soils: Comparison of tropical

究者に謝意を表します．本研究の一部は JSPS 科研費

and temperate wetlands. Nutrient Cycling in Agroecosys-（2525740，17J03478，18H02238，18H03356，21H03576），

tems, 71: 93–99, doi:10.1007/s10705-004-5283-8.

白眉プロジェクト，環境研究総合推進費（2-1504） の支援により実施しました．

引用文献

伊藤雅之, 大手信人, 勝山正則, 木庭啓介, 川﨑雅俊, 谷 誠(2005): 温帯森林流域におけるメタンフラックスの時空間変動. 水文 · 水資源学会誌, 18(3): 244–256.

Iwata, H., Kosugi, Y., Ono, K., Mano, M., Sakabe, A., Miyata,
A. and Takahashi, K. (2014): Cross-validation of openpath and closed-path eddy-covariance techniques for ob-

Barba, J., Poyatos, R. and Vargas, R. (2019): Automated measurements of greenhouse gases ﬂuxes from tree stems andsoils: magnitudes, patterns and drivers. Scientiﬁc Reports,
9: 4005, doi:10.1038/s41598-019-39663-8.
Couwenberg, J., Dommain, R. and Joosten, H. (2010): Greenhouse gas ﬂuxes from tropical peatlands in south-east
Asia. Global Change Biology, 16: 1715–1732.
doi:10.1111/j.1365-2486.2009.02016.x.

serving methane ﬂuxes. Boundary-Layer Meteorol., 151:
95–118.
Jauhiainen, J. and Silvennoinen, H. (2012): Diffusion GHG
ﬂuxes at tropical peatland drainage canal water surfaces.
Suoseura, 63(3–4): 93–105.
Keppler, F., Hamilton, J.T.G., Brab, M. and Röckmann, T.
(2006): Methane emissions from terrestrial plants underaerobic conditions. Nature, 439: 187–191.

Covey, K.R., Wood, S.A., Warren II, R.J., Lee, X. and Brad-

Knox, S.H., Bansal, S., McNicol, G., Schafer, K., Sturtevant,ford, M. (2012): Elevated methane concentrations in trees

C., Ueyama, M., Valach, A.C., Baldocchi, D., Delwiche,of an upland forest. Geophysical Research Letters, 39:

K., Desai, A.R. et al. (2021): Identifying dominant envi-

LI15705, doi:10.1029/2012GL052361.

ronmental predictors of freshwater wetland methane ﬂuxes

Delwiche, K.B., Knox, S.H., Malhotra, A., Fluet-Chouinard,
E.F., McNicol, G., Feron, S., Ouyang, Z., Papale, D.,across diurnal to seasonal time scales. Global Change Biology, doi:10.1111/gcb.15661.

Trotta, C., Canfora, E. et al. (2021): ﬂuxnet-CH4: A

Machacova, K., Bäck, J., Vanhatalo, A., Halmeenmäki, E.,

global, multi-ecosystem dataset and analysis of methane

Kolari, P., Mammarella, I., Pumpanen, J., Acosta, M., Ur-

seasonality from freshwater wetlands. Earth System Sci-ban, O. and Pihlatie, M. (2016): Pinus sylvestris as a miss-ence Data, 13: 7, doi:10.5194/essd-2020-307.

ing source of nitrous oxide and methane in boreal forest.

Denmead, O.T. (1994): Measuring ﬂuxes of CH4 and N2 O be-

Scientiﬁc Reports, 6: 23410.

tween agricultural systems and the atmosphere. In: Peng,

Moore, T.R. and Delva, M. (1993): The inﬂuence of tem-S., Ingram, K.T., Neue, H-U and Ziska, L.H. (eds), pp.

perature and water table position on carbon dioxide and

209–234. Climate change and rice. International Rice Re-

methane emissions from laboratory columns of peatland

search Institute, Manila, Philippines.
Dutaur, L. and Verchot, L.V. (2007): A global inventory of thesoils. European Journal of Soil Science, 44: 651–664.
Pangala, S.R., Moore, S., Hornibrook, E.R.C. and Gauci, V.

soil CH4 sink. Global Biogeochem. Cycles, 21: 4,(2013): Trees are major conduits for methane egress fromdoi:10.1029/2006GB002734.

tropical forested wetlands. New Phytologist, 197: 524–

Etminan, M., Myhre, G., Highwood, E.J. and Shine, K.P.

531.

(2016): Radiative forcing of carbon dioxide, methane,

Rice, A.L., Butenhoff, C.L., Shearer, M.J., Teama, D., Rosen-

and nitrous oxide: A signiﬁcant revision of the methanestiel, T.N. and Khalil, M.A.K. (2010): Emissions ofradiative forcing. Geophysical Research Letters, 43: 24,

anaerobically produced methane by trees. Geophysical Re-

doi:10.1002/2016GL071930.

search Letters, 37: L03807, doi:10.1029/2009GL041565.

Hendriks, D.M.D., Dolman, A.J., van der Molen, M.K. and

Sakabe, A., Hamotani, K., Kosugi, Y., Ueyama, M., Taka-van Huissteden, J. (2008): A compact and stable eddyhashi, K., Kanazawa, A. and Itoh, M. (2012): Measure-covariance set-up for methane measurements using off-

ment of methane ﬂux over an evergreen coniferous forest

axis integrated cavity output spectroscopy. Atmos. Chem.

canopy using a relaxed eddy accumulation system with

Phys., 8: 431–443, doi:10.5194/acp-8-431-2008.

tunable diode laser spectroscopy detection. Theoretical

Hirano, T., Segah, H., Kusin, K., Limin, S., Takahashi, H.

and Applied Climatology, 109: 39–49.

and Osaki, M. (2012): Effects of disturbances on the

Sakabe, A., Itoh, M., Hirano, T. and Kusin, K. (2018):

carbon balance of tropical peat swamp forests. Global

Ecosystem-scale methane ﬂux in tropical peat swamp for-

Change Biology. 18(11): 3410–3422, doi:10.1111/j.1365-

est in Indonesia. Global Change Biology, 24(11): 5123–
5136, doi:10.1111/gcb.14410.

解説：森林における水文循環がメタンガス交換に与える影響

55

Sakabe, A., Kosugi, Y., Okumi, C., Itoh, M. and Takahashi,

Sundqvist, E., Mölder, M., Crill, P., Kljun, N. and Lin-K. (2016): Impacts of riparian wetlands on the seasonal

droth, A. (2015): Methane exchange in a borel for-variations of watershed-scale methane budget in a temper-

est estimated by gradient method. Tellus B. 67: 26688,

ate monsoonal forest. J. Geophys. Res. Biogeosci., 121(7):doi:10.3402/tellusb.v67.26688.

1717–1732, doi:10.1002/2015JG003292.

Topp, E. and Pattey, E. (1997): Soils as sources and sinks for

Sakabe, A., Kosugi, Y., Takahshi, K., Itoh, M., Kanazawa, A.,atmospheric methane. Can. J. Soil Sci., 77, 167–178.

Makita, N. and Ataka, M. (2015): One year of continuous

Turetsky, M.R., Kotowska, A., Bubier, J., Dise, N.B., Crill, P.,

measurements of soil CH4 and CO2 ﬂuxes in a JapaneseHornibrook, E.R.C., Minkkinen, K., Moore, T.E., Myers-

cypress forest: Temporal and spatial variations associated

Smith, I.H., Nykanen, H. et al. (2014): A synthesis ofwith Asian monsoon rainfall. J. Geophys. Res. Biogeosci.,methane emissions from 71 northern, temperate, and sub-120: 585–599, doi:10.1002/2014JG002851.

tropical wetlands. Global Change Biology, 20: 2183–

Sakabe, A.∗ , Takahashi, K.∗ , Azuma, W. Itoh, M., Tateishi,

2197, doi:10.1111/gcb.12580.

M. and Kosugi, Y. (2021): Controlling factors of sea-

Terazawa, K., Tokida, T., Sakata, T., Yamada, K. andsonal variation of stem methane emissions from Alnus

Ishizuka, S. (2021): Seasonal and weather-related controls

japonica in a riparian wetland of a temperate forest. Jour-on methane emissions from the stems of mature trees in

nal of Geophysical Research: Biogeosciences, 126(10):a cool-temperate forested wetland. Biogeochemistry, 156:
211–230, doi:10.1007/s10533-021-00841-4.

e2021JG006326, doi:10.1029/2021JG006326.
∗ Sakabe, A. and Takahashi, K. contributed equally to thisUeyama, M., Hamotani, K., Nishimura, W., Takahashi, Y.,
Saigusa, N. and Ide, R. (2012): Continuous measurement

study and share ﬁrst authorship.
Saunois, M., Stavert, A.R., Poulter, B., Bousquet, P., Canadell,of methane ﬂux over a larch forest using a relaxed eddy ac-

J.G., Jackson, R.B., Raymond, P.A., Dlugokencky, E.J.,

cumulation method. Theoretical and Applied Climatology,
109: 461–472.

Houweling, S., Patra, P.K. et al. (2020): The global
methane budget 2000–2017. Earth System Science Data,

Ueyama, M., Yoshikawa, K. and Takagi, K. (2018): A cooltemperate young larch plantation as a net methane source

12: 1561–1623, doi:10.5194/essd-12-1561-2020.
Savage, K., Phillips, R. and Davidson, E. (2014): High tempo-— A 4-year continuous hyperbolic relaxed eddy accumu-

ral frequency measurements of greenhouse gas emissions

lation and chamber measurements. Atmospheric Environment, 184: 110–120.

from soils. Biogeosciences, 11: 2709–2729,

Wang, Z., Gu, Q., Deng, F., Huang, J., Megonigal, P.M., Yu,

doi:10.5194/bg-11-2709-2014.
Schindler, T., Mander, Ü., Machacova, K., Espenberg, M.,

Q., Lu, X., Li, L., Chang, S., Zhang, Y. et al. (2016):

Krasnov, D., Escuer-Gatius, J., Veber, G., Pärn, J. andMethane emissions from the trunks of living trees on up-

Soosaar, K. (2020): Short-term ﬂooding increases CH4land soils. New Phytologist, 211: 429–439,
doi:10.1111/nph.13909.

and N2 O emissions from trees in a riparian forest soil-stem

Wong, G.X., Hirata, R., Hirano, T., Kiew, F., Aeries, E.B.,

continuum. Scientiﬁc Reports, 10: 3204,

Musin, K.K., Waili, J.W., Lo, K.S. and Melling, L. (2018):

doi:10.1038/s41598-020-60058-7.
Shashi, B., Ullman, F.G., Billesbach, D., Clement, R.J.

Micrometeorological measurement of methane ﬂux above

and Kim, J. (1992): Eddy correlation measurements ofa tropical peat swamp forest. Agricultural and Forest Me-

methane ﬂux in a northern peatland ecosystem. Boundary-teorology, 256–257: 353–361,

Layer Meteorol., 58, 289–304.

doi:10.1016/j.agrformet.2018.03.025.

要

旨

メタンは重要な温室効果ガスである．好気的な土壌ではメタン吸収が起こると考えられているが，流域内の湿地土壌や樹木の幹表面からのメタン放出は，好気的土壌でのメタン吸収を相殺し，森林がメタン吸収源から放出源に転じる可能性がある．本稿では，森林におけるメタン動態の中でも特に理解が不足している幹からのメタン放出現象と，熱帯泥炭湿地林におけるメタン動態に焦点を当てて，現場でのフラックス観測結果をもとに，土壌の水分条件がいかにメタンフラックスの制御要因として重要であるか解説する．モデル化に向けては現場観測による現象の理解が欠かせない．最後にモデル化に向けて，渦相関法によるメタンフラックスの国際的なデータベースを活用した統合解析が，全球のメタン動態の理解に向けてどのように役立てられているのか解説する．
キーワード：地球温暖化，地下水位，メタン，幹メタン放出，熱帯泥炭湿地林