Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
区（以下、浄化区と記す）および3段階のオゾン添加区（外気濃度の1.0倍、1.5倍あるいは2.0倍、外気濃度追随比例制御）、以上4処理区を設定した。また、1処理区あたりに3つのチャンバー反復を設定した。2012年におけるOTC内へのオゾンの添加は4月26日から11月22日まで、2013年におけるオゾンの添加は、シラカンバの春葉の出薬が始まった3月29日から開始し、同年11月14日まで荒天時および装置点検時以外の毎日、1日24時間行った。ガス処理期間中におけるOTC内および屋外の平均気温は、2012年はそれぞれ19.4℃および18.3℃、2013年はそれぞれ19.1℃および17.9℃であった。OTC内と屋外における光合成有効光量子束密度は、2012年はそれぞれ16.9 mol m⁻² day⁻¹および22.1 mol m⁻² day⁻¹、2013年はそれぞれ16.8 mol m⁻² day⁻¹および21.5 mol m⁻² day⁻¹であった。

## （３）葉のガス交換速度の測定

2012年5月から11月および2013年4月から10月（シラカンバは9月）まで毎月、各OTCの各樹種から2～4個体ずつ無作為に選び、葉のガス交換速度を測定した。測定は、光合成蒸散測定装置（LI-6400P, Li-Cor Inc., Lincoln, NE, USA）を用いて、葉身中央部をLED冷光光源（6400-02B, Li-Cor Inc., Lincoln, NE, USA）を装着した3 cm×2 cmのリーフチャンバーに挟んで行った。測定対象の葉は以下に記した枝に着生し展開が終了した葉を対象として行った。ブナは頂部から1～3位目の枝に着生した第1展開（1st flush）葉から第3展開（3rd flush）葉、コナラおよびミズナラは頂部から1～3位目の枝に着生した第1展開（1st flush）葉から第4展開（4th flush）葉、シラカンバは1～2位目の側枝に着生した春葉（第1-2葉）、夏葉（第4-5葉、第9-10葉、第14-15葉、第19-20葉）を測定対象とした。ガス交換速度の測定は、ポットをチャンバーから蛍光灯を備えた屋内に移動させて行った。ガス交換測定時におけるリーフチャンバー内の気温は、2012年の測定では5月は22.6±0.1℃、6月は25.0±0.1℃、7月から8月は26.0±0.1℃、9月は24.4±0.4℃、10月は20.9±0.3℃、11月は17.5±0.5℃に、2013年の測定では4月は19.1±0.3℃、5月は22.1±0.1℃、6月は25.0±0.1℃、7月は28.0±0.1℃、8月は28.9±0.1℃、9月は26.0±0.1℃、10月は21.0±0.1℃に制御した。リーフチャンバーに導入した空気のCO₂濃度は390±1 μmol CO₂ mol⁻¹、チャンバー内の光合成有効光量子束密度は1500±1 μmol m⁻² s⁻¹に制御した。葉をリーフチャンバーに挟み込んでから、CO₂濃度や葉温が安定した10～30分後に測定を行った。また、対象葉の純光合成速度とその経時変化（出葉日からの日数）から2012年および2013年における積算純光合成量を算出した。なお、2012年および2013年における各樹種の平均出葉日は、以下の通りである：2012年：ブナ第1展開葉5月5日・第2展開葉6月18日・第3展開葉8月5日、コナラ第1展開葉5月16日・第2展開葉6月15日・第3展開葉7月15日・第4展開葉9月3日、ミズナラ第1展開葉5月10日・第2展開葉6月20日・第3展開葉7月22日・第4展開葉8月28日、シラカンバ春葉（第1-2葉）4月20日・夏葉（第4-5葉）5月10日・夏葉（第9-10葉）6月8日・夏葉（第19-20葉）7月12日、2013年：ブナ第1展開葉4月14日・第2展開葉5月31日・第3展開葉7月15日、コナラ第1展開葉4月22日・第2展開葉5月17日・第3展開葉6月25日・第4展開葉7月26日、ミズナラ第1展開葉4月18日・第2展開葉5月30日・第3展開葉7月2日、シラカンバ春葉（第1-2葉）4月4日・夏葉（第4-5葉）5月2日・夏葉（第9-10葉）5月25日・夏葉（第14-15葉）6月29日・夏葉（第19-20葉）7月27日。

葉の積算オゾン吸収量は、サブテーマ（1）で構築した推定法により各樹種の葉のオゾン吸収速度の1時間値を推定し、対象葉の出葉日から純光合成速度の測定日まで積算することに
よって求めた。樹冠表層部におけるオゾン濃度（ $$ O_{3} $$ _{air}）には、ガス処理区毎に算出したオゾン濃度の1時間値の3チャンバー反復の平均値を用いた。オゾンの葉面境界層拡散抵抗（ $ r_{b\_ozone} $ ）の算出に必要な風速（u）には、チャンバー内の床面から1.5 mの高さで測定した16地点の平均風速を用い（0.17 m s $ ^{-1} $ ）、葉幅（ $ L_{d} $ ）には、葉1枚あたりの平均葉面積から樹種毎に求めた葉幅を用いた（ブナ：1.4 cm，コナラ：1.5 cm，ミズナラ：2.3 cm，シラカンバ春葉：1.2 cm，シラカンバ夏葉：3.2 cm）。オゾンの気孔拡散抵抗（ $ r_{s\_ozone} $ ）の算出に必要な水蒸気気孔コンダクタンス（ $ g_{s} $ ）は、サブテーマ（1）で構築した $ g_{s} $ 推定モデルを用いて推定した。その推定に必要な環境要因には、チャンバー内で常時測定した光合成有効放射束密度、気温および相対湿度の1時間値の12チャンバーの平均値を用いた。オゾン濃度は、ガス処理区毎に算出したオゾン濃度の1時間値の3チャンバー反復の平均値を用いた。土壌体積含水率（SWC）は、土壌水分センサー（10HS Moisture sensor, Decagon Devices, Inc., USA）を用いて20分間隔で測定したSWCの1時間値を用いた。飽差は気温から算出される飽和水蒸気圧と相対湿度から算出し、出葉日からの有効積算温度は各樹種の光合成測定対象葉の出葉日と測定日、チャンバー内の気温から求めた。ここで、 $ g_{s} $ の推定に必要な各環境要因に対する $ g_{s} $ の応答関数は、実験場所や育成環境によって異なる可能性が考えられる。そこで、赤城試験センターのOTC内で、携帯型蒸散測定装置（LI-1600, Li-Cor Inc., Lincoln, NE, USA）を用いて各樹種の葉の $ g_{s} $ を測定し、測定時の光合成有効放射束密度、気温、相対湿度およびSWCを記録した。そして、サブテーマ（1）で確立した手法に従って、ブナの第1展開葉と第2・第3展開葉、コナラおよびミズナラの第1展開葉と第2～第4展開葉、シラカンバの春葉と夏葉の $ g_{s} $ の各環境要因に対する応答関数を導出し、 $ g_{s} $ の推定に利用した。さらに、個葉の積算オゾン吸収量に、各樹種の直近の個体葉面積（平均着葉数×平均個葉面積）を乗じて、ガス交換測定期間における個体あたりの積算オゾン吸収量も算出した。個体あたりの積算オゾン吸収量は各年の最大個体葉面積で除したものを解析に用いた。

## （４）成長パラメーターの測定

ガス処理開始時から定期的に、各樹種の落葉を個体毎に回収し、落葉数をカウントした。2012年は各樹種の葉がすべて落葉した12月、2013年は出葉から11月までの積算落葉数を算出した。各樹種の着葉数も定期的に調査した。

ガス処理開始から二成長期が経過した2013年10月から11月に、各OTC内の各樹種4個体を樹種毎に順次採取した。各個体はほぼすべての葉が落葉していたが、着いたまま葉が枯れていた個体もあったため、最初に着葉を採取した後、地上部と根を分別した。根は慎重に水洗した。採取した各器官は80℃で5日間以上熱風乾燥させ、乾重量を測定した。なお、採取した着葉は落葉として分別した。

## （5） 統計解析

測定した各項目について、OTCの処理区反復をブロック因子（変動因子）とし、オゾンを処理因子（固定因子）とした分散分析を行った。チャンバー反復×処理（自由度6）を誤差として、オゾン因子（自由度3）のF値を算出し、5％レベルで有意性を判定した。同時に、オゾン因子の平均平方は、オゾン濃度レベル（4段階，5/26/46/61 ppb：浄化区/1.0倍O_{3}区/1.5倍O_{3}区/2.0倍O_{3}
区）における直交多項式の対比（orthogonal polynomial contrasts）によって一次から三次までの傾向成分に分解し、各傾向成分の有意性を判定した。

## 4 ．結果及び考察

## (1) $ O_{3} $ 处理状况

表(2)-1 に、2012 年および 2013 年のガス処理実験期間中における各オゾン処理区および外気のオゾン濃度とドースを示した。2012 年および 2013 年における外気のオゾン濃度の 24 時間平均値はそれぞれ 35 ppb および 33 ppb であったのに対し、浄化区におけるオゾン濃度の平均値は 4～5 ppb であり、オゾンは活性炭フィルターによって 85%が除去された。1.0 倍 O₃ 区、1.5 倍 O₃ 区および 2.0 倍 O₃ 区における 24 時間平均オゾン濃度の外気に対する比率はそれぞれ 70～80%、130～140%および 170～190%で

表(2)-1 ガス処理期間中における各処理区および外気のオゾン濃度とオゾンドース.

濃度(ppb)	ドース(ppm·hr)
24時間値
平均値	15時間値
平均値	12時間値
平均値	日最高1時間値
平均値	最高値	SUM0	AOT40
日照時
2012年4月26日～11月22日(211日間)
浄化区	4	5	5	7	22	22	0
1.0倍O_{3}区	25	28	28	41	112	128	6
1.5倍O_{3}区	44	47	47	71	165	222	34
2.0倍O_{3}区	59	64	64	93	216	299	70
外気	35	38	38	52	109	176	14
2013年3月29日～11月14日(228日間)
浄化区	5	5	5	9	26	27	0
1.0倍O_{3}区	27	30	31	43	90	147	7
1.5倍O_{3}区	47	50	50	69	143	258	35
2.0倍O_{3}区	62	66	65	93	190	340	70
外気	33	36	36	49	99	180	12

15時間：5:00～20:00，12時間：6:00～18:00

AOT40：40 ppbを超過した1時間値の40 ppb超過分の合計

日照時：日射量の1時間平均値が＞50W/m²の時

処理区(浄化区, 1.0倍 $ O_{3} $ 区, 1.5倍 $ O_{3} $ 区および2.0倍 $ O_{3} $ 区)の各値は3チャンバーの平均値

あった。オゾン濃度の１時間値の最高値（日最高１時間値の最高値）は、外気で１０９ppb、１.０倍 $ O_{3} $ 区、１.５倍 $ O_{3} $ 区および２.０倍 $ O_{3} $ 区ではそれぞれ１１２ppb、１６５ppbおよび２１６ppbであった。

## （２）落葉数および着葉数の経時変化

図(2)-1に、2012～2013年のガス処理期間中における4樹種の個体あたりの積算落葉数および着葉数の経時変化を示した。ブナとコナラでは積算落葉数および着葉数におよぼすオゾンの影響は認められなかった。ミズナラでは2013年の8月までの積算落葉数がオゾンレベルの上昇に伴って一次的に増加したが、着葉数におよぼすオゾンの影響は認められなかった。シラカンバでは、2012年のオゾン処理開始から1ヶ月経過した5月下旬から2.0倍 $ O_{3} $ 区において落葉が始まった。5月、6月および7月までの積算落葉数がオゾンレベルの上昇に伴って一次的に増加した。2013年においては、7月、8月および9月までの積算落葉数がオゾンレベル上昇に伴い一次的に増加した。しかしながら、着葉数におよぼすオゾンの有意な影響は認められなかった。
図(2)-1 ガス処理期間中におけるブナ、コナラ、ミズナラおよびシラカンバの積算落葉数および着葉数．処理開始日：2012年4月26日．シンボル：△浄化区，○1.0倍\mathrm{O}_{3} 区，◇1.5倍\mathrm{O}_{3} 区，☐2.0倍\mathrm{O}_{3} 区．3チャンバー反復の平均値(±標準偏差)． $ ^{*} $ ：\mathrm{O}_{3} 濃度レベルに伴う一次傾向が有意(p<0.05).
## （３）葉の純光合成速度の経時変化

図(2)-2 に、2012 年に測定した 4 樹種の葉の純光合成速度を示した。シラカンバでは、初出葉（春葉）の純光合成速度が出葉から約 30 日経過した 5 月下旬からオゾンレベルの上昇に伴って一次的に低下した。夏葉（第 4-5 葉）の純光合成速度も、出葉から約 30 日経過した 6 月からオゾンレベルの上昇に伴って一次的に低下した。第 9-10 葉以降の夏葉の純光合成速度は、出葉から 60 日以上経過すると、オゾンレベル上昇に伴って低下した。ブナの第 1 展開葉では、出葉から 45 日経過した 6 月からオゾンレベルの上昇に伴って純光合成速度が一次的に低下し、第 2 展開葉の純光合成速度は、出葉から約 30 日経過した 7 月からオゾンレベルの上昇に伴って純光合成速度が一次的に低下した。コナラとミズナラいずれの第 1 展開葉および第 2 展開葉でも、純光合成速度は出葉から約 80 日経過すると、オゾンレベル上昇に伴って低下した。

図(2)-3 に、2013 年に測定した 4 樹種の葉の純光合成速度を示した。4 樹種いずれの初出葉（第 1 展開葉/春葉）の純光合成速度も、出葉から約 60 日経過した 6 月からオゾンレベルの上昇に伴って一次的に低下した。ブナ、コナラおよびミズナラの第 2 展開葉では、出葉から約 30 日経過した 6 月下旬からオゾンレベル上昇に伴って純光合成速度が一次的に低下した。さらに、ブナとコナラの第 3 展開葉の純光合成速度は、出葉から 60 日経過すると、オゾンレベルの上昇に伴って低下した。一方、シラカンバの夏葉（第 4-5 葉）では、出葉から 15 日経過した 5 月中旬からオゾンレベルの上昇に伴って純光合成速度が一次的に低下する傾向が認められた。第 9-10 葉以降の夏葉の純光合成速度は、出葉から約 40 日経過すると、オゾンレベルの上昇に伴って低下した。
図(2)-2 2012年におけるブナ、コナラ、ミズナラおよびシラカンバの純光合成速度に対するオゾンの影響．ガス処理開始日：2012年4月26日．シンボル：△浄化区，○1.0倍$\mathrm{O}_{3}$ 区，◇1.5倍$\mathrm{O}_{3}$ 区，☐2.0倍$\mathrm{O}_{3}$ 区．3チャンバー反復の平均値(±標準偏差)．♦：$\mathrm{O}_{3}$ 濃度レベルに伴う一次傾向が有意$(p<0.05)$.
図(2)-3 2013年におけるブナ、コナラ、ミズナラおよびシラカンバの純光合成速度に対するオゾンの影響．ガス処理開始日：2012年4月26日．シンボル：△浄化区，○1.0倍$\mathrm{O}_{3}$ 区，◇1.5倍$\mathrm{O}_{3}$ 区，☐2.0倍$\mathrm{O}_{3}$ 区．3チャンバー反復の平均値(±標準偏差)．♦：$\mathrm{O}_{3}$ 濃度レベルに伴う一次傾向が有意$(p<0.05)$.
## （４）積算オゾン吸収量と積算純光合成量との関係

図(2)-4に、薬のガス交換速度の測定期間における積算 $ O_{3} $ 吸収量とオゾンドース（SUM0）との関係を示した。図には、2012年と2013年の各データを合わせてプロットした。積算オゾンドースとの比例関係は一次的ではなかったが、4樹種間の積算 $ O_{3} $ 吸収量の多少は出薬時期が異なると変化し、初出菓（第1展開葉/春葉）ではブナ＞ミズナラ＞コナラ＞シラカンバであったが、出菓時期が遅い第2以降の展開葉や夏葉ではシラカンバ＞ミズナラ＝コナラ＞ブナであった。

図(2)-4 ブナ、コナラ、ミズナラおよびシラカンバの葉の単位葉面積あたりの積算オゾン吸収量とオゾンドース(SUM0)との関係(非直角双曲線に回帰).

図(2)-5に、4樹種の積算オゾン吸収量と積算純光合成量の浄化区に対する相対値との関係をウェイブル関数（Y=exp $ \left[-(X/\omega)^{\lambda}\right] $ 、 $ \omega $ 、 $ \lambda $ は定数）で回帰して示した。初出葉（第1展開葉/春葉）では、積算O $ _{3} $ 吸収量が20 mmol m $ ^{-2} $ を越えると、いずれの樹種の積算純光合成量も低下し始めた。最も高かったO $ _{3} $ 処理区（2.0倍O $ _{3} $ 区）では、シラカンバの春葉は4樹種中で積算オゾン吸収量が最も低かったが（35 mmol m $ ^{-2} $ ）、積算純光合成量は25%低下した。2.0倍O $ _{3} $ 区のブナの第1展開葉は積算オゾン吸収量が最も高かったが（55 mmol m $ ^{-2} $ ）、積算純光合成量の低下程度は22%で、4樹種中で最も小さかった。コナラとミズナラでは、第1展開葉と第2以降の展開葉の間で積算オゾン吸収量に対する積算純光合成量の反応はほぼ同様であった。しかしながら、ブナの第2・第3展開葉およびシラカンバの夏葉の積算オゾン吸収量に対する積算純光合成量の反応はそれぞれの樹種の初出葉とは異なり、初出葉の場合より低い20 mmol m $ ^{-2} $ の積算オゾン吸収量で10%以上の積算純光合成量の低下を示した。コナラとミズナラでは、初出葉（第1展開葉）と第2以降の展開葉の間で積算オゾン吸収量に対する積算純光合成量の反応は同様であった。以上のことから、シラカンバの春葉は他の3樹種より積算純光合成量の低下程度を指標としたオゾン感受性は高く、ブナとシラカンバでは出葉時期が異なると気孔を介した葉のオゾン吸収量に対する純光合成の低下程度が異なることが明らかになった。
積算オゾン吸収量（mmol m^{-2}）

図(2)-5 積算純光合成量と単位葉面積あたりの積算オゾン吸収量との関係.

縦軸：浄化区に対する積算純光合成量の相対値

曲線：ウェイブル関数による回帰曲線

$$ \mathbf{Y}{=}100\times\exp\left[-(X/83.9)^{3.19}\right],\mathbf{R}^{2}=0.920 $$

$$ \mathrm{Y}=100\times\exp\left[-(X/57.4)^{2.61}\right],\mathrm{R}^{2}=0.548 $$

$$ \mathrm{Y}=100\times\exp\left[-(X/58.0)^{3.94}\right],\mathrm{R}^{2}=0.965 $$

$$ \mathrm{Y}=100\times\exp\left[-(X/55.1)^{3.83}\right],\mathrm{R}^{2}=0.799 $$

$$ \mathbf{Y}{=}100{\times}\exp\left[-(X/57.0)^{5.75}\right],\mathbf{R}^{2}=0.908 $$

$$ \mathrm{Y}=100\times\exp\left[-(X/64.8)^{3.61}\right],\mathrm{R}^{2}=0.719 $$

$$ シラカンバ \ 春葉 $$

$$ シラカンバ 夏葉 $$

$$ \mathrm{Y}=100\times\exp\left[-(X/48.7)^{3.86}\right],\mathrm{R}^{2}=0.534 $$

$$ \mathrm{Y}=100\times\exp\left[-(X/82.8)^{1.81}\right],\mathrm{R}^{2}=0.835 $$
## （５）個体乾重量におよぼすオゾンの影響

図(2)-6に、2013年10～11月に採取したブナ、コナラ、ミズナラおよびコナラの個体乾重量を示した。オゾンレベルの上昇に伴って、4樹種の個体乾重量は一次的に低下した $ (p<0.05) $ 。

図(2)-7に、オゾン処理区における各樹種の個体乾重増加量の浄化区におけるそれに対する相対値（オゾン処理区の個体乾重増加量/浄化区の個体乾重増加量×100，%）と個体あたりの積算オゾン吸収量との関係を示した。なお、樹種の各処理区の個体乾重量の平均値から、ガス処理期間中における個体乾重増加量を算出した。ブナ、コナラおよびミズナラでは、個体あたりの積算オゾン吸収量が35 mmol m⁻²year⁻¹を越えると個体乾重増加量が浄化区に比べて10%低下した。また、2.0倍O₃区では、ブナ、コナラおよびミズナラの個体あたりの積算オゾン吸収量は40 mmol m⁻²year⁻¹程度で、ブナおよびミズナラの浄化区に対する個体乾重量増加量の低下率は15%、コナラでは10%と最も小さかった。2.0倍O₃区のシラカンバは他の3樹種に比べて個体あたりのオゾン吸収量は最も高かったが（58 mmol m⁻²year⁻¹）、浄化区に対する個体乾重量増加量の低下率は18%であった。したがって、積算純光合成量の低下程度を指標とした場合とは異なり、シラカンバは他の3樹種より個体乾物成長の低下程度を指標としたオゾン感受性は低いことが明らかになった。

図(2)-6 ブナ、コナラ、ミズナラおよびシラカンバの個体乾重量に対するオゾンの影響. 採取日: ブナ 2013 年 11 月 1 日、コナラ 2013 年 11 月 15 日、ミズナラ 2013 年 11 月 8 日、シラカンバ 2013 年 10 月 1 日. 3 チャンバー反復の平均値 (±標準偏差).
図(2)-7 個体乾重増加量と個体あたりの積算オゾン吸収量との関係. 縦軸：浄化区に対する個体乾重増加量の相対値

曲線：ウェイブル関数による回帰曲線

ブナ Y=100·exp[-(X/96.6)^{2.23}], R^{2}=0.998

コナラ Y=100·exp[-(X/67.7)^{4.21}], R^{2}=0.958

ミズナラ Y=100·exp[-(X/68.3)^{3.76}], R^{2}=0.997

シラカンバ Y=100·exp[-(X/73.5)^{6.78}], R^{2}=0.992

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

日本の代表的な落葉広葉樹であるブナ、コナラ、ミズナラおよびシラカンバの4樹種について、苗木の個葉レベルにおける気孔を介した葉のオゾン吸収量と積算純光合成量（積算CO₂吸収量）との関係を解明し、苗木から成木レベルへのオゾン影響の外挿が可能となった。また、葉の積算オゾン吸収量に対する積算純光合成量の低下程度を指標としたオゾン感受性には樹種間差異があり、同量のオゾンを吸収してもオゾンによる積算純光合成量の低下程度が樹種によって異なることが明らかになった。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

環境省の越境大気汚染・酸性雨対策検討会の生態影響分科会の下にあるオゾン等の植物影響評価ワーキンググループ（座長：伊豆田猛）において、本研究で得られた研究成果などを提示し、
平成26年3月に公表された環境省の越境大気汚染・酸性雨長期モニタリング（平成20～24年度）最終報告書の内容（119～123ページ）の検討過程で多大な貢献をした。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

本研究では、日本の代表的な落葉広葉樹の純光合成速度におよぼすオゾンの影響と気孔を介した葉のオゾン吸収量との定量的関係を解明し、日本の現状レベルのオゾンによる落葉広葉樹の年間CO₂吸収量の低下程度を苗木レベルから評価できることを明らかにした。また、成木レベルへのオゾン影響の外挿が可能になったことは、大気汚染対策のみならず、温暖化対策とのコベネフィットアプローチに対して重要な科学的知見を提供する。

これまでに我々が提案した樹木を対象とした濃度ベース（ドース：濃度×時間）のオゾンのクリティカルレベル（影響発現閾値）と共に、吸収量ベースのオゾン影響に関する樹種間の差異が明らかになったことは、日本におけるオゾンによる森林衰退リスク評価のみならず、東アジア酸性雨ネットワーク（EANET）におけるガス状大気汚染物質の評価対象樹種の選定に科学的根拠を提供できる。

## 6 ．国際共同研究等の状況

特に記載すべき事項はない。

## 7 ．研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

## <論文（査読あり）>

1) M. YAMAGUCHI, M. WATANABE, H. MATSUMURA, Y. KOHNO and T. IZUTA: Asian J. Atmos. Environ., 5, 2, 65-78 (2011) “Experimental Studies on the Effects of Ozone on Growth and Photosynthetic Activity of Japanese Forest Tree Species”

2) M. WATANABE, M. YAMAGUCHI, H. MATSUMURA, Y. KOHNO, T. KOIKE and T. IZUTA: Asian J. Atmos. Environ., 5, 4, 205-215 (2011) "A Case Study of Risk Assessment of Ozone Impact on Forest Tree Species in Japan"

3) M. WATANABE, M. YAMAGUCHI, H. MATSUMURA, Y. KOHNO and T. IZUTA: Eur. J. Forest Res., 131, 475-484 (2012) "Risk Assessment of Ozone Impact on Fagus crenata in Japan: Consideration of Atmospheric Nitrogen Deposition"

4) T. KOIKE, M. WATANABE, Y. HOSHIKA, M. KITAO, H. MATSUMURA, R. FUNADA and T. IZUTA: Climate Change, Air Pollution and Global Challenges: Understanding and Solutions from Forest Research (R. Matyssek et al., eds.), Elsevier. (2013) “Effects of Ozone on Forest Ecosystems in East and Southeast Asia”

## くその他誌上発表（査読なし）>

特に記載すべき事項はない。
## （2） 口頭発表（学会等）

1) 渡辺 誠、山口真弘、松村秀幸、河野吉久、小池孝良、伊豆田 猛：第123回日本森林学会（2012）「日本の森林樹種に対するオゾンのリスク評価，窒素沈着の考慮」

2）山口真弘、渡辺 誠、松村秀幸、伊豆田 猛：第123回日本森林学会（2012）「ブナ苗の光合成活性と窒素代謝に対するオゾンと土壌への窒素負荷の複合影響」

3）松村秀幸、伊豆田 猛：第53回大気環境学会（2012）「同化箱を用いて測定した数種落葉広葉樹の葉のオゾン吸収と純光合成との関係」

4）山口真弘、安土文鹿、松村友絵、上原唯、鹿又友彰、黄瀬佳之、小林亜由美、松村秀幸、伊豆田猛：第124回日本森林学会（2013）「葉のオゾン吸収量に基づくブナ苗に対するオゾンと土壌窒素負荷の複合影響の評価」

5）松村秀幸、山口真弘、黄瀬佳之、米倉哲志、伊豆田猛：第54回大気環境学会（2013）「落葉広葉樹4種の葉の純光合成速度におよぼす1成長期間のオゾン暴露の影響とオゾン吸収量との関係」

6）山口真弘、黄瀬佳之、安土文鹿、上原唯、小林亜由美、鹿又友彰、松村秀幸、伊豆田猛：第54回大気環境学会（2013）「ブナ、コナラ、ミズナラおよびシラカンバの葉の気孔を介したオゾン吸収量の推定」

（3）出願特許

特に記載すべき事項はない。

（４）シンポジウム、セミナーの開催（主催のもの）

特に記載すべき事項はない。

## （５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない。

## (6) その他

特に記載すべき事項はない。

### 8 \. 引用文献

1）電力中央研究所，東京農工大学：東アジアにおける酸性・酸化性物質の植生影響評価とクリティカルレベル構築に関する研究，平成15年度～平成17年度，環境省地球環境研究総合推進費終了研究成果報告書，環境省地球環境局研究調査室，p.137 (2007)

2) S. FARES, J.-H. PARK, E. ORMENO, D.R. GENTNER, M. MCKAY, F. LORETO, J. KARLIK and A.H. GOLDSTEIN: Atmos. Environ., 44, 3404-3412 (2010) "Ozone Uptake by Citrus Trees Exposed to a Range of Ozone Concentrations"

3) N. GRULKE, E. PAOLETTI and R.L. HEATH: Environ. Pollut., 146, 640-647 (2007) "Comparison of Calculated and Measured Foliar O₃ Flux in Crop and Forest Species"
4) G.E. TAYLOR JR. and P.J. HANSON: Agric. Ecosyst. Environ., 42, 255-273 (1992) “Forest Trees and Tropospheric Ozone: Role of Canopy Deposition and Leaf Uptake in Developing Exposure-Response Relationships”

5) D. WANG, T.M. HINCKLEY, A.B. CUMMING and J. BRAATNE: Environ. Pollut., 89, 247-254 (1995) “A Comparison of Measured and Modeled Ozone Uptake into Plant Leaves”

6) A. POLLE, G. WIESER and W.M. HAVRANEK: Plant Cell Environ., 18, 681-688 (1995) "Quantification of Ozone Influx and Apoplastic Ascorbate Content in Needles of Norway spruce Trees (Picea abies L., Karst) at High Altitude"

7) G. WIESER and W.M. HAVRANEK: Proc. Royal Soc. Edin., 102B, 119-125 (1994) “Exposure of Mature Norway Spruce to Ozone in Twig-Chambers: Effects on Gas Exchange”

8) Y. FUJINUMA, A. FURUKAWA, T. TOTSUKA and T. TAZAKI: Environ. Control Biol., 25, 31-39 (1987) “Uptake of $ O_{3} $ by Various Street Trees”

9）平野高司，内田晶夫，清田信，榎幹雄，相賀一郎：大気環境学会誌,30,327-336(1995）「スギの光合成速度と葉面拡散コンダクタンスに与えるO_{3}、NO_{2}、SO_{2}の単独および複合影響」

10）松村秀幸，河野吉久：電力中央研究所研究報告U01028（2001）「ウメ、ヤマザクラ、コナラ、スダジイおよびヒノキの生育におよぼす二酸化硫黄とオゾンの単独および複合影響」
## （３）葉のオゾン吸収量に基づいた成木に対するオゾンの影響評価

北海道大学・大学院農学研究院

環境資源科学部門 森林資源科学分野 小池孝良

<研究協力者>

北海道大学大学院農学研究院

環境資源科学部門森林資源科学分野 星加康智（非常勤特別研究員）（平成21年7月～23年3月）

環境資源科学部門森林資源科学分野 毛 巧芝（非常勤特別研究員）（平成23年4月～24年2月）

平成23～25年度累計予算額：27,037千円（うち、平成25年度予算額：8,319千円）

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

サブテーマ(3)では、日本の温帯林構成種であるブナ、ミズナラ、シラカンバの成木（若齢木）を対象に開放型オゾン暴露システムを用いてオゾン暴露実験を行い、気孔を介した成木葉のオゾン吸收量推定のための気孔コンダクタンスモデルのパラメーターを導出した。同時に、オゾンによる気孔コンダクタンスの低下がオゾン吸收量推定値におよぼす影響を検討した。Embersonモデルを改良してオゾン吸收量の推定を行った。ブナでは、オゾン付加区における気孔コンダクタンスは対照区におけるそれに比べて低かった。オゾン暴露実験開始前には処理区間に気孔コンダクタンスの差がなかったことから、オゾンによってブナの葉の気孔閉鎖が生じたと考えられる。対照区における日最大気孔コンダクタンスとオゾン付加区における日最大気孔コンダクタンスの比（f_{O3}）をもとに、オゾンによる気孔コンダクタンスの低下を検討した。この低下程度は、オゾンの濃度ベースの指標であるAOT40よりも、積算オゾン吸收量との関係が明瞭であった。モデルによって樹冠上部葉のオゾン吸收量を推定した結果、オゾンによる気孔コンダクタンスの低下を示すパラメーター（f_{O3}）の有無によって葉の積算オゾン吸收量の推定値に約20%の違いが生じた。一方、オゾン付加と葉群動態を考慮した群落生産モデルによる推定結果に基づくと、ブナの1成長期間の葉群炭素吸收量（光合成量－呼吸量）はオゾンによって12.4%低下した。夏季のオゾンによる炭素吸收量の低下は葉の呼吸量の増加が主要因であったが、秋季では光合成量の低下と呼吸量の増加の寄与率は同程度であった。また、樹冠部の肥大成長がオゾン付加によって抑制された。さらに、オゾン付加によってシラカンバの葉の虫害が減り、その原因としてオゾンによる葉の防御物質の増加が考えられた。しかしながら、葉の動態に及ぼすオゾン付加の影響は、ブナおよびミズナラでは明瞭ではなかった。

## [キーワード]

開放型オゾン暴露システム、気孔コンダクタンス、オゾン吸収量ベース、成木、温帯林樹種
### 1. はじめに

増加し続ける対流圏オゾン濃度の上昇に対する森林樹木の応答は、従来、大気オゾン濃度との関係から調べられてきた。また、従来の多くの研究は、稚樹を対象にした制御環境の実験から進められ、樹種による違いもわかってきた。しかし、現実の森林は数多くの樹種を含み、大気オゾン濃度から森林のオゾン吸収量を推定するには、現状では多くの仮定を含むことになる。例えば、稚樹では樹冠を構成する葉の光環境などに対する応答は考慮しなくてもよかった。しかし、樹冠の構造と機能が複雑に分化した成木の応答は稚樹とは異なることが多い。そこで、従来の成果を踏まえて、稚樹から成木、そして森林の応答へとスケールアップを行う必要がある。このような状況から、大気オゾン濃度の急激な上昇の影響が指摘される冷温帯林を構成するブナ、ミズナラ、シラカンバなどを対象として、野外でオゾンを付加し、生理的応答と葉の動態を追跡し、成木の葉のオゾン吸収量に基づいてオゾンへの応答を解明する必要がある。しかしながら、日本には野外で精度高く成木にオゾンを付加する施設がないため、施設の構築を行い、成木のオゾンへの応答を調査する必要がある。

### 2. 研究開発目的

サブテーマ(3)においては、開放型オゾン暴露システムを設計・作製し、ブナ、ナラ類、カンバ類の成木の光合成能力（CO₂吸収）、成長および木部組織構造に対するオゾンの影響を解明することを目的とした。また、樹冠内の葉群の分布からオゾン暴露による樹冠構造への影響を解析することを目的とした。

## 3 ．研究開発方法

## （1） 対象樹種と試験地

対象樹種は、実験開始時点で3年生のシラカンバ（Betula platyphylla var. japonica）、11年生のブナ（Fagus crenata）とミズナラ（Quercus mongolica var. crispula）であった。産地は、シラカンバとミズナラは長沼町産、ブナは黒松内町産であった。これらを北海道大学札幌研究林実験苗畑（43°04' N, 141°20' E, 15 m a.s.l.）に移植し、シラカンバは植栽後1年以上、ブナとミズナラは10年を経た個体を対象にした。褐色森林土の上に、開放系オゾン暴露システムを設置した（写真(3)-1，図(3)-1）。同システムの設計・作製やオゾン暴露手法の検討の際に、ドイツのミュンヘン工科大学の先行研究を参考にした $ ^{1} $ ）。活性炭でオゾンを除去した高压空気とオゾン生成装置で発生したオゾンを混合した後、オゾンに耐性のある特殊なチューブを通して、樹木の樹冠部にオゾンを暴露した。なお、余分なオゾンは活性炭などで除去した。試験地、対象樹種のサイズ、周辺環境への配慮から、縦5.0 m × 横7.5 m（2.5 m × 3）× 高さ5.5 m (+2.5 m）とした。比較のため、同サイズのプロットを対照区（外気オゾン濃度の実験区，2012～2013

写真(3)-1 成木へのオゾン暴露に用いた開放型オゾン暴露システム.
年度の実験期間中の日中平均オブン濃度：27.7 ppb）として、同実験苗畑に設置した。対照区では、オブンの放出が無い点以外は、樹齢、樹種構成、処理開始時点におけるサイズなどは、オブン付加区とすべてほぼ同一であった。

ガス処理は、2011年8月6日～11月10日、2012年5月17日～11月11日、2013年5月10日～11月9日に実施し、樹冠高（2.5 m）における日中平均オブン濃度が目標値の60 nl l^{-1}（ppb）となるように、日の出から日の入りまでの約10時間にわたってオブン付加を行った。

図(3)-1 開放型オゾン暴露システムの概念図.

オゾン濃度の連続モニターは、施設の3ヶ所にサンプリング部を設け、オゾンモニター（Mod. 202, 2B Technologies, Boulder CO, USA）で記録した。さらに、オゾン濃度の水平方向または垂直方向の分布を調べるために、Ogawa式パッシブサンプラーによって適宜調査した $ ^{2)} $ 。

## （２）成長および樹冠構造に関する測定

樹木の成長や樹冠構造に関する測定として、薬数、樹高および高さごと（30 cmごと）の幹の太さをシラカンバ、ブナおよびミズナラ（オゾン付加区と対照区でそれぞれ7～10個体）を対象として個体別に測定した。なお、本数が異なるのは調査期間中に1.5 mに達する積雪によって枝が抜けたり折れたりした個体を除いた結果である。これらの測定は、各樹種の肥大成長が一段落した9月下旬に行った。

## （３）樹冠内の葉における光環境の測定

光環境の違いと葉の光合成能力に及ぼすオゾンの影響との関係を評価するため、樹冠内の個葉の受光量を測定した。詳細な研究対象とした樹種は、これまでの研究から十分な樹冠の発達が見られたブナおよびミズナラとした。シラカンバは樹冠表層にしか葉が着かず、陰葉化しないので、測定対象としなかった。個葉の受光量は日射計フィルム測定器（オプトリーフ，大成化工，東京）を葉面に設置し（2012年8月1日）、2週間後（8月14日）に回収した。受光量の測定後、リーフパンチでリーフディスクを採取し、70℃で4日以上乾燥し、葉の形態的なパラメーターである葉面積あたりの乾重（LMA: Leaf mass per area, g m⁻²）を測定した。

## （４）薬の光合成能力に関する測定

2012年6月、8月および10月に、樹冠上部、中部および下部から葉を選び、携帯型光合成蒸散測定装置（LI-6400, Li-Cor Inc., Lincoln, NE, USA）を用いて葉のガス交換速度を測定した。測定中の葉温、光合成有効放射束密度および飽差は、それぞれ24-28℃、1500μmol m $ ^{-2} $ s $ ^{-1} $ 、1.2-1.6 kPaとし、飽和CO $ _{2} $ 条件（1500 ppm）における純光合成速度（A $ _{max} $ ）を測定した。光－光合成関係から初期勾配（φ $ _{680} $ ：LED光源680 nmの値）を測定した。光飽和条件で葉内CO $ _{2} $ 濃度－光合成曲線（A/Ci）を作成し、外気CO $ _{2} $ 濃度が380 ppm（μmol mol $ ^{-1} $ ）条件における純光合成速度（A $ _{sat} $ ）、光合成の気孔制限（L $ _{s} $ ）、最大カルボキシル化速度（V $ _{cmax} $ ）および最大電子伝達速度（J $ _{max} $ ）を算出した。
この場合、対象とした樹種はすべて異圧葉（維管束鞘延長部が葉肉を小部屋に区切れた形態を有する）のため、気孔反応が一様に行われることを前提として測定を行った $ ^{3)} $ 。

外気CO₂濃度が380 ppm（μmol mol⁻¹）条件で光－光合成曲線を作成した後に暗呼吸速度（ $ R_{d} $ ）を求めた。葉のガス交換速度の測定後、葉を採取して葉面積と葉乾重量を測定し、LMA（単位葉面積あたりの葉乾重量）を算出した。ガス交換速度の測定とは別に、葉面における光強度とLMAとの関係を調べたところ、両者の間に有意な正の相関が認められたので、LMAを光環境の指標とした⁴）。

## （５）オゾン吸収速度の推定方法

従来、オゾンによる植物被害の評価には、オゾン濃度の平均値やその最高値、ドース（濃度×暴露時間）などを用い、被害の程度との関係を解析することが行われてきた。しかし、オゾン濃度を基礎にしたオゾン影響の程度は年ごとや場所ごとに変化してしまい、オゾンによる被害の評価に問題が生じた $ ^{5),6)} $ 。これは、実際にはオゾンは気孔を介して葉内に入って被害を与えるため、たとえ大気オゾン濃度が高くても、気孔が閉じていればオゾンによる被害は小さいと考えられるためである。したがって、オゾンの暴露量ではなく、気孔を介して葉内に吸収されたオゾンの量に基づくと、より現実的で高精度なオゾン影響の評価につながる $ ^{7)} $ 。

図(3)-2 大気から薬内へのオゾンの吸収に関する模式図.

オゾン吸収量の推定には、薬内組織と大気との間のガス濃度差と拡散抵抗によって記述されるモデルが用いられてきた。この拡散抵抗モデルは、大気と薬との間の水蒸気および二酸化炭素に関するガス交換の解析に広く用いられており $ ^{8),9} $ 、大気汚染ガスの場合も同様に扱うことができることが知られている $ ^{10,11),12),13} $ 。

図(3)-2に、気孔を介した薬内へのオゾンの吸収に関する模式図を示す。薬内に吸収されたオゾンは、薬内の組織ですみやかに反応すると報告されており $ ^{14} $ 、気孔底界面のオゾン濃度は0 ppmと仮定できる $ ^{15),16} $ 。したがって、水蒸気とオゾンの分子拡散係数の比を用いることで、水蒸気気孔コンダクタンスから拡散抵抗モデルによって気孔を介した薬のオゾン吸収量の推定が可能となった。気孔を介した薬のオゾン吸収速度 $ \left(F_{st},nmol\ m^{-2}\ s^{-1}\right) $ は、式(1)で示される。

$$ F_{st}=\frac{\left[O_{3}\right]_{air}-\left[O_{3}\right]_{leaf}}{\left\{R_{b}+1.65/\left(g_{s}\rtimes000\right)\right\}} $$

ここで、 $ \left[O_{3}\right]_{air} $ は大気オブン濃度（nmol mol $ ^{-1} $ ）、 $ \left[O_{3}\right]_{leaf} $ は気孔底界面のオブン濃度（nmol mol $ ^{-1} $ ）を表す。 $ g_{s} $ は水蒸気気孔コンダクタンス（mmol m $ ^{-2} $ s $ ^{-1} $ ）であり、1000は単位の換算のための係数であり、1.65は水蒸気とオブンの分子拡散係数の比を示す。 $ R_{b} $ は、オブンに対する葉面境界層抵抗（m $ ^{2} $ s mol $ ^{-1} $ ）である。
気孔を介した葉のオゾン吸収量の推定は、気孔底界面のオゾン濃度を0 nmol mol $ ^{-1} $ と仮定し、水蒸気に関する気孔コンダクタンス（ $ g_{s} $ ）をもとに推定するWater vapor surrogate methodを用いた $ ^{[17]} $ 。水蒸気気孔コンダクタンスの測定は、携帯型蒸散測定装置（LI-1600, Li-Cor Inc., Lincoln, NE, USA）を用いて2012年5～10月に行った。欧州では、オゾン吸収量の推定の際、気孔コンダクタンスの推定に関して、Embersonらによって提案された以下のモデル式が用いられている $ ^{[18]} $ 。

$$ \mathbf{g}_{\mathrm{s}}=\mathbf{g}_{\max}\cdot\mathbf{f}_{\mathrm{phen}}\cdot\mathbf{f}_{\mathrm{light}}\cdot\max\left\{\mathbf{f}_{\min},\left(\mathbf{f}_{\mathrm{temp}}\cdot\mathbf{f}_{\mathrm{VPD}}\cdot\mathbf{f}_{\mathrm{SMD}}\right)\right\} $$

ここで、 $ g_{max} $ は最大気孔コンダクタンス（ $ mmol\ m^{-2}\ s^{-1} $ ）を示し、その他の関数は0から1までのスケールをとる。 $ f_{min} $ は、最小気孔コンダクタンス（ $ g_{min} $ ）と $ g_{max} $ の比（ $ g_{min}/g_{max} $ ）である。 $ f_{phen} $ は気孔コンダクタンスの葉齢における変化を示し、 $ f_{light} $ は光合成有効放射波長域の光量子束密度（PPF: Photosynthetic Photon Flux）に対する気孔コンダクタンスの応答を示す。 $ f_{temp} $ 、 $ f_{VPD} $ 、 $ f_{SMD} $ は、それぞれ温度、飽差、土壌水分に対する気孔コンダクタンスの応答を示す。

Embersonらの提案した式では、オゾンによる気孔コンダクタンスの低下は考慮されていないため $ ^{18} $ 、式(2)を以下のように改良した。

$$ \mathbf{g}_{\mathrm{s}}=\mathbf{g}_{\max}\cdot\mathbf{f}_{\mathrm{phen}}\cdot\mathbf{f}_{\mathrm{O}3}\cdot\mathbf{f}_{\mathrm{light}}\cdot\max\left\{\mathbf{f}_{\min},\left(\mathbf{f}_{\mathrm{temp}}\cdot\mathbf{f}_{\mathrm{VPD}}\cdot\mathbf{f}_{\mathrm{SMD}}\right)\right\} $$

ここで、 $ f_{03} $ は対照区における日最大気孔コンダクタンスとオブン付加区における日最大気孔コンダクタンスの比であり、オブンによる気孔コンダクタンスの低下を示すパラメーターである。この式(3)に基づいて測定結果をまとめ、気孔コンダクタンスモデルの各パラメーターを導出し、気孔を介した葉のオブン吸収量の推定を行った。

## （６）シラカンバに見られた生物ストレスの評価

2013年5～11月に3区画に植栽されたシラカンバ各2～3個体(合計8個体)の頂生側枝1本に対して、シュートあたりの着葉数と出葉数を1～3週に1回の頻度で調査を行った。出葉の定義は、「葉身と葉柄がシュート軸から離れ、1枚の葉として認識できる時点」とした。また、落葉は、「葉が脱落、葉のほぼ全体が欠損もしくは変色した時点」とした。着葉数の調査から、シュートあたりの生育期間に出葉した葉の総和(総出葉数)を求めた。

被食防衛能は、虫害の観察と被食防衛物質の定量を行って評価した。すなわち、虫害の影響の有無は、目視による定期的観察・確認と写真撮影から判断した。また、本研究における虫害の影響は、「植食性昆虫による食害により落葉、葉のほぼ全体が欠損するなど、葉数に影響を与えるもの」と定義した。

被食防衛物質の定量においては、着葉数の測定に用いた枝と近い条件のシュートの春葉および夏葉（6月と7月の第1週に出現したものをマークした）を対象にした。先行研究から、春葉の純光合成速度が低下し始め、夏葉の開葉が一段落する8月にサンプル葉を採取し、定法に従い、縮合タンニン含量と総フェノール含量をそれぞれ塩酸ブタノール法およびFolin-Ciocalten法で測定した $ ^{19} $ 。データ解析においては、各測定日における総出葉数と着葉数に対してオゾン処理を固定効果として一元配置分散分析を行い、有意水準は10％以下とした。被食防衛物質の各測定項目に対しては、春葉・夏葉（6月開葉）と夏葉（7月開葉）についてオゾン処理を固定効果として一元配置分散分析を行い、有意水準は10％とした。各解析には、統計ソフト（SPSS12.0）を用いた。
## 4 ．結果及び考察

## （１）葉のオゾン吸収量に基づいた成木に対するオゾンの影響評価

## 1 ）オゾン処理環境

試験地の大気オゾン濃度は平均27.7 ppb（nmol mol $ ^{-1} $ ）であった。樹木の生育期間に付加したオゾン濃度の制御は順調であった（図(3)-3）。水平面では、対象樹種の樹冠の着葉が疎になる樹冠下部ではオゾン濃度がやや低くかった（図(3)-4）。右上の部位ではややオゾン濃度が高く検出されたが、これは初年度にシナノキとホオノキの萌芽が発生して林床部分がやや混み合った状態になったため、オゾンの拡散が妨げられた結果と考えられる。この調査後、萌芽枝を除去したところ、このようなスポット的な高濃度オゾンは解消された。樹冠中部では、ミズナラとブナの下枝が枯れ上がらず、オゾンの拡散がやや妨げられた。

オゾン濃度の測定期間（8月9～16日）

図(3)-3 オゾン付加区におけるオゾン濃度の制御状況（青破線が目標濃度）.

樹冠最下部 2.5 m

樹冠內部 4 m

図(3)-4 オゾン付加区におけるオゾン濃度の高さ別水平分布(2011年8月の測定例).
オゾン濃度の範囲(ppb)

図(3)-5 オゾン付加区におけるオゾン濃度の頻度(2011年8月の測定から作成).

連日のモニタリングの結果から、目標値に向かってオゾン付加処理は精度よく行われたと考えられる。事実、オゾン濃度の頻度分布からは、目標値±10％の範囲での制御は約65％行われており、20％範囲では約80％行われていた（図(3)-5）。

## 2 ）ブナ葉における気孔コンダクタンスの季節変化の測定

気孔を介した葉のオゾン吸収量を評価するため、日当たりの良いブナ葉を対象に、水蒸気気孔コンダクタンスの測定を実施した。オゾン付加区における日最大気孔コンダクタンスは、対照区のそれと比較して低かった。一般に、オゾンは気孔コンダクタンスの低下を促すとされる $ ^{20} $ 。これは、オゾンによって引き起こされる純光合成速度の低下に伴う気孔コンダクタンスの低下によるとされる $ ^{14} $ 。また、オゾンの吸収を防ぐために気孔を閉じ気味にするとも考えられる $ ^{1} $ 。オゾン暴露実験開始前には処理区間にブナの気孔コンダクタンスの差は見られなかったことから、オゾン付加区における日最大気孔コンダクタンスの低下はオゾンによって気孔閉鎖が生じたためであると推察できる。また、オゾンによる気孔コンダクタンスの低下を示すパラメーターである $ f_{03} $ は、オゾン濃度ベースの指標であるAOT40よりも、気孔を介した葉のオゾン吸収量と関係があることが明らかになった（図(3)-6）。

図(3)-7に、オゾン付加によるブナの気孔コンダクタンスの低下（ $ f_{O3} $ ）を考慮に入れた改良モデルおよび既存のEmbersonモデルの推定値とオゾン付加区における気孔コンダクタンス測定値との比較を行った結果を示す。既存モデルは、オゾン付加区の気孔コンダクタンスを過大に推定した。一方、 $ f_{O3} $ を考慮した改良モデルの推定値は、改良前と比べると決定係数に違いは認められなかったが、誤差が小さくなった（既存モデル：RMSE（Root Mean Square Error，平均二乗誤差）=112.2 mmol m $ ^{-2} $ s $ ^{-1} $ ；改良モデル：RMSE=84.9 mmol m $ ^{-2} $ s $ ^{-1} $ ）。
図(3)-6 オゾン付加区における最大気孔コンダクタンスと対照区におけるブナの最大気孔コンダクタンスの比( $ f_{O3} $ )と積算オゾン吸収量(A)またはAOT40(B)との関係(2012年6～8月).用いた関数は、本文に記載した式(3)である。 $ g_{s}=g_{max}\cdot f_{phen}\cdot f_{O3}\cdot f_{light}\cdot\max\left\{f_{min},\left(f_{temp}\cdot f_{VPD}\cdot f_{SMD}\right)\right\} $ ここで、 $ g_{max} $ は最大気孔コンダクタンス( $ mmol\ m^{-2}\ s^{-1} $ )を示し、その他の関数は0から1までのスケールをとる。 $ f_{min} $ は最小気孔コンダクタンス( $ g_{min} $ )と $ g_{max} $ の比( $ g_{min}/g_{max} $ )である。 $ f_{phen} $ は気孔コンダクタンスの葉齢における変化を示す。 $ f_{light} $ は光合成有効放射束密度に対する気孔コンダクタンスの応答を示す。 $ f_{temp} $ 、 $ f_{VPD} $ 、 $ f_{SMD} $ は温度、飽差、土壌水分に対する気孔コンダクタンスの応答を示す。

図(3)-7 オゾンの気孔コンダクタンスにおよぼす影響( $ f_{03} $ )の考慮の有無によるブナの葉のオゾン吸収量推定値の違い(オゾン付加区，2011年).
既存モデルと改良モデルの両者を用いて、2011年の実験期間におけるブナの薬のオゾン吸収量の推定を試みた（図(3)-8）。両者の結果を比較すると、オゾン吸収量推定の際に $ f_{O_{3}} $ を考慮に入れた場合は積算オゾン吸収量の推定値が約20%低下した。このモデル間の比較によって確認された積算オゾン吸収量の差は、 $ f_{O_{3}} $ によるオゾンの取り込み量の制限と解釈できる。気孔閉鎖によってオゾンの取り込み量が制限されることで、オゾン暴露条件下におけるオゾンのダメージは軽減されると推察される。一方、より長期のオゾン暴露下では気孔開閉機能の低下を促し、気孔コンダクタンスを増加させるとの報告もあり $ ^{21,22} $ 、オゾンの取り込み量が増加する可能性もある。したがって、モデルのさらなる改良に向け、全成長期間を通した測定から $ f_{O_{3}} $ のパラメータ一に関する季節変化を今後検討していく必要がある。

本研究の結果から、モデルにオゾンによる気孔コンダクタンスの低下を考慮することによって、モデルの推定誤差が小さくなることが明らかになった。継続した測定によってオゾンの取り込み量を正確に評価することは、日本の森林を構成している樹木に対するオゾンの影響評価における精度の高度化につながると考えられる。

g_{s}の測定値 $ \squaremmol\ m^{-2}\ s^{-1} $

$ g_{s} $ の測定値 $ \square(mmol\ m^{-2}\ s^{-1}) $ ☐

図(3)-8 オゾン付加区におけるブナの気孔コンダクタンス $ (g_{s}) $ の測定値とモデル推定値の比較(A: Emberson らの既存モデル；B: 改良モデル，2011年の測定値).