キャノピーの同位体比調査により、カエデとオークの異なる水分取り込みダイナミクスが明らかになった

Canopy isotopic investigation reveals different water uptake dynamics of maples and oaks.

• Matthew Lanning
• Lixin Wang
• Michael Benson
• Quan Zhang
• Kimberly A Novick

抄録

Acer sacharrum や Quercus alba のような共生樹種が示す干ばつに対する反応の違いは、しばしば根の深さや水の利用可能性の違いに起因すると考えられてきた。A. sacharrum は根が浅い種であると考えられており、Q. alba のように深く安定した水資源を利用できないと考えられている。このように，A. sacharrumは干ばつ時には気孔コンダクタンスを最小化することで水を節約するが，Q. albaはそうではない。しかし、水の利用可能性、気象要因、葉面レベルのパラメータ（光合成、気孔コンダクタンスなど）を統合した十分な時間分解能の詳細な記録がないため、このような仮定は、もっともらしいとはいえ、ほとんど検証されていない。本研究では、カエデ(A. sacharrum)とオーク(Q. alba)の生育後期における水の利用性を、新しいキャノピー安定同位体比測定を用いて調査した。その結果、カエデは同居しているオークと同じ水源から水を得ることができるが、浅い土壌の水分に反応して浅い水源に切り替えることも可能であることがわかった。また、水蒸気圧が高い条件下では、浅い土壌の水が利用可能な場合でも、カエデは深い水源を利用する傾向があることがわかった。一方，オークは調査期間中一貫して深層水源を利用していた。なお、本研究の測定値は生育期全体をカバーしていないため、注意して推定する必要がある。このことから，カエデとオークの干ばつ時の葉機能の違いは，土壌の水の利用可能性と大気中の水需要の両方に起因する可能性があることが示唆された。

Variations in drought responses exhibited by cohabiting tree species such as Acer sacharrum and Quercus alba have often been attributed to differences in rooting depth or water accessibility. A. sacharrum is thought to be a shallow rooted species, and is assumed to not have access to the deep and stable water resources available to Q. alba. As such, A. sacharrum conserves water by minimizing stomatal conductance under drought conditions whereas Q. alba does not. However, detailed records of sufficient temporal resolution which integrate water accessibility, meteorological drivers, and leaf level parameters (e.g., photosynthesis, stomatal conductance) are lacking, making such assumptions-though plausible- largely untested. In this study, we investigated the water accessibility of both maples (A. sacharrum) and oaks (Q. alba) during the late growing season using novel canopy stable isotope measurements. Our results showed that maples can draw from the same water pool as cohabitating oaks, but can also switch to a shallow water source in response to available moisture in the shallow soil profile. We also found that maples tended to use a deep water source under high vapor pressure deficit even when shallow soil water was available. On the other hand, oaks had consistent deep water access during our study period. It is noted that our measurements do not cover the whole growing season and should be extrapolated with caution. Such findings indicate that differences in leaf functions during drought between maples and oaks may be due to both soil water accessibility and atmospheric water demand.

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