2024/11/14 更新

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カタヤマ アユミ
片山 歩美
KATAYAMA AYUMI
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所属
農学研究院 環境農学部門(演習林) 准教授
農学部 附属演習林(併任)
農学部 生物資源環境学科(併任)
生物資源環境科学府 環境農学専攻(併任)
職名
准教授
連絡先
メールアドレス
電話番号
0929483112
プロフィール
・熱帯から北方林まで、様々な気候帯に属する森林における炭素循環の研究を行っています。 ・おもに九州の山岳ブナ林において、シカが森林生態系に与える影響について研究を進めています。 ・森林フィールドを中心とした森林生態系や物質循環にかかわる教育を行っています。
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研究分野

  • ライフサイエンス / 森林科学

学位

  • 博士(農、九州大学)

経歴

  • 九州大学 大学院農学研究院 准教授 

    2024年1月 - 現在

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  • 九州大学大学院 農学研究院 助教 

    2015年1月 - 2023年12月

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  • 住友林業株式会社   

    住友林業株式会社

  • 北海道大学研究林   

研究テーマ・研究キーワード

  • 研究テーマ: 生態系生態学

    研究キーワード: 生態系生態学

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 熱帯雨林

    研究キーワード: 熱帯雨林

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 炭素循環

    研究キーワード: 炭素循環

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 森林

    研究キーワード: 森林

    研究期間: 2024年

  • 研究テーマ: 森林生態系における炭素循環

    研究キーワード: 炭素配分、土壌呼吸、幹呼吸、純一次生産量、総生産量、熱帯雨林

    研究期間: 2003年4月 - 2030年4月

  • 研究テーマ: 森林生態系における炭素循環

    研究キーワード: 炭素配分、土壌呼吸、幹呼吸、純一次生産量、総生産量、熱帯雨林

    研究期間: 2003年4月 - 2015年4月

論文

  • Protection of understory vegetation by deer exclosure fences prevent the reduction of beech growth due to soil erosion.

    Abe H, Fu D, Sato T, Tokumoto Y, Hyodo F, Katayama A

    Journal of environmental management   371   123146   2024年11月   ISSN:0301-4797

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    記述言語:英語  

    DOI: 10.1016/j.jenvman.2024.123146

    PubMed

  • Aboveground biomass and structural characteristics of poisonous <i>Pieris japonica</i> shrub stands dominating under deer pressure

    Ichihashi, R; Katayama, A

    JOURNAL OF FOREST RESEARCH   29 ( 5 )   404 - 408   2024年9月   ISSN:1341-6979 eISSN:1610-7403

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Journal of Forest Research  

    Canopy tree seedlings rarely grow in regions with overabundant deer in Japan, whereas Pieris japonica, a shrub species that is unpalatable to deer, has been expanding its habitat and occasionally forms dense pure stands in disturbed locations. Although this species could be the key to understanding vegetation structure and function under intense deer pressure, little information is available regarding the structural and functional aspects of P. japonica stands. Here, we examined aboveground mass (MA) and several structural parameters for 13 P. japonica stands of various developmental stages (3–64 years old as estimated from the number of growth rings of component plants); the stand MA and leaf area were estimated by developing relevant allometric equations for individual plants. The MA of P. japonica stands (≤50 Mg ha−1) were less than a fifth of that recorded for neighboring forests consisting of deciduous broad-leaved trees and conifers. Leaf area index (≤4.9 m2 m−2) and basal stem area (≤62 m2 ha−1, determined at 5 cm from the ground) of the stands reached the level comparable to tree forests, whereas canopy height (≤4.4 m) was much shorter and plant density (≥7,300 stems ha−1) was fairly high compared with those of average tree forests in neighboring regions. The stand structure lacked thick and long boles, resulting in low biomass accumulation in P. japonica stands. Thus, one possible consequence of the long-lasting deer pressure is the reduction of the carbon sequestration capacity to a fraction of that of the present forests.

    DOI: 10.1080/13416979.2024.2370065

    Web of Science

    Scopus

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  • Characteristics of throughfall kinetic energy in an unmanaged Japanese cypress plantation laden with dead branches

    Jeong, S; Nanko, K; Katayama, A; Kume, T; Koga, S; Otsuki, K

    CATENA   243   108181 - 108181   2024年8月   ISSN:0341-8162 eISSN:1872-6887

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Catena  

    Among soil erosion processes, the initial stage of splash soil erosion caused by throughfall kinetic energy (TKE) plays a crucial role in soil conservation within forest ecosystems. Throughfall (TF) through the upper canopy structure considerably influences TKE in coniferous plantations. Recent studies have revealed that the under-canopy structure laden with dead branches in unmanaged coniferous plantations reduces the TF; however, its specific impacts on TKE and appropriate sampling strategies remain unexplored. This study used 40 splash cups (4 for free kinetic energy and 36 for TKE) for one event (total: 600 splash cups for 15 events) in an unmanaged 36-year-old Japanese cypress plantation laden with dead branches. Additionally, unstratified and stratified Monte Carlo simulations were used to determine optimal sample sizes for stand-scale TKE estimation. Results demonstrated a strong correlation between TKE (J m−2) and TF (mm) (R2 = 0.98) across all events. The stand-scale unit TKE of 12.5 J m−2 mm−1 was much lower than those in seven previous studies with fewer or no dead branches (range: 16.4 to 28.2, median: 18.8 J m−2 mm−1). The previously developed empirical stand-scale unit TKE model considering under-canopy structure solely exhibited a 1.7-fold overestimation. Among the stand structures, a positive relationship of TKE with the distance between a sampling point and its nearest trunk (Dmin) was observed, which was positively correlated with the lowest dead branch height. This indicated that under-canopy dead branches weakened the TKE, likely by reducing TF and raindrop fall velocity. Stratified Monte-Carlo simulation considering the Dmin related spatial patterns of TKE provided a more efficient approach for capturing variability. To achieve high precision with potential errors of ≤5–10 %, a total sample size of 6–15 was appropriate. Our findings implied that the presence of under-canopy dead branches mitigates the soil erosion risk in unmanaged Japanese cypress plantations.

    DOI: 10.1016/j.catena.2024.108181

    Web of Science

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  • Effects of deer-exclusion fences on soil microbial communities through understory environmental changes in a cool temperate deciduous forest in Southern Japan

    Tokumoto, Y; Sakurai, Y; Abe, H; Katayama, A

    FOREST ECOLOGY AND MANAGEMENT   564   121993 - 121993   2024年7月   ISSN:0378-1127 eISSN:1872-7042

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Forest Ecology and Management  

    The increasing deer population has significantly altered the forest ecosystems. Deer browsing affects not only plant species diversity and composition but also other organisms indirectly, along with soil properties. However, the effects of deer grazing on the soil microbial community and the underlying mechanisms have not been well understood. To assess these effects, we compared the understory environment and soil microbial community inside and outside fences at Mt. Shiraga, where severe soil environmental degradation has occurred due to sika deer grazing. We selected 20 Fagus trees inhabiting areas within and outside the fences with similar topological features. Eleven environmental variables and both soil prokaryotic and fungal communities were compared between samples inside and outside the fences. The area inside the fence had significantly higher dwarf bamboo density and soil carbon (C) and nitrogen (N) content, whereas soils outside the fences had higher pH and bulk density. The diversity index of the fungal community, in terms of the number of amplicon sequence variants, inside the fence was higher than that outside, whereas that of the prokaryotic community did not differ between fences. Both prokaryotic and fungal communities differed between inside and outside fences. The prokaryotic community changed with the soil C/N ratio, and the relative abundance of oligotrophic bacteria increased with decreasing soil C/N ratio. The fungal community also changed with soil pH and dwarf bamboo density, with the relative abundances of symbiotrophic fungi and ectomycorrhizae increasing with increasing soil pH. Comparative analyses between inside and outside fence samples might provide information on soil microbial community changes with the changes in soil properties after deer grazing.

    DOI: 10.1016/j.foreco.2024.121993

    Web of Science

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  • Reduction in forest carbon stocks by sika deer-induced stand structural alterations

    Abe, H; Kume, T; Katayama, A

    FOREST ECOLOGY AND MANAGEMENT   562   2024年6月   ISSN:0378-1127 eISSN:1872-7042

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    出版者・発行元:Forest Ecology and Management  

    Ununiform, excessive, and prolonged understory vegetation feeding by overpopulated ungulates (over-browsing) leads to heterogeneous stand structural alterations at the landscape level. However, it is not yet clear how changes in various types of stand structural alterations affect total carbon (C) stocks in forest ecosystems as the sum of aboveground C stocks (AGC) and belowground C stocks (BGC). We aimed to fill this gap in a cool temperate broadleaf–conifer mixed forest in southern Kyushu, Japan, where over-browsing of sika deer has occurred since 1980. Four replicate survey plots were established in four stand types, namely, stands with presence of understory vegetation (PU), stands with no understory vegetation (NU), stands dominated by unpalatable shrubs (SR), and stands with canopy gap areas with a lack of regeneration (CG). Using PU as a baseline, alterations in stand structure (e.g., stem density) and C stocks were evaluated for each stand type. We measured C stocks of overstory trees (height > 2 m), understory vegetation, leaf litter, fine woody debris (FWD), and coarse woody debris (CWD) as AGC. C stocks of fine roots, coarse roots, and soil organic matter (SOM) at 0–30 cm depths were measured as BGC. We also separated overstory trees according to the palatability of the deer diet. The alteration from PU to NU did not reduce AGC, BGC, or total C stocks. The alteration from PU to SR and CG was found to potentially reduce total C stocks and AGC by up to 49% and 59%, respectively. These reductions in SR and CG were mainly driven by the decreased C stock of palatable overstory trees. There were dense unpalatable shrubs in SR and large amounts of CWD in CG. However, neither was sufficient to offset the loss of palatable overstory trees in SR and CG. We also found a reduction in the C stock of leaf litter and SOM at 0–10 cm depth in NU, SR, and CG. These reductions were likely caused by reduced litterfall and increased soil erosion, implying future reductions in BGC. Our results suggest that stand structure conservation is a key guideline for C stock retention when implementing forest management strategies to prevent over-browsing. The failure to conserve palatable juvenile trees could lead to a lack of more palatable overstory trees in the future, causing irreversible changes in AGC and BGC.

    DOI: 10.1016/j.foreco.2024.121938

    Web of Science

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講演・口頭発表等

  • ボルネオ島熱帯雨林における炭素配分 -根圏はどのくらいの炭素を利用するのか?- 招待

    片山歩美

    第126回日本森林学会  2015年3月 

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    開催地:札幌市   国名:日本国  

  • Carbon accumulation and allocation in a primary Bornean tropical rainforest 国際会議

    Katayama A., Komatsu H., Kume T., Ohashi M., Nakagawa M., Otsuki K., Kumagai T

    American Geophysical Union Fall Meeting  2010年12月 

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    開催地:San Francisco   国名:アメリカ合衆国  

  • 熱帯林樹木の呼吸と林分へのスケールアップ 招待

    片山歩美

    日本森林学会第124回大会関連研究集会第30回林木の成長機構研究会  2013年3月 

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    開催地:盛岡市  

  • Contribution of aboveground plant respiration to carbon cycling in a Bornean tropical rainfore 国際会議

    Katayama A., Kenzo T., Ichie T., Kume T., Matsumoto K., Ohashi M., Kumagai T

    European Geosciences Union general assembly  2014年5月 

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    記述言語:英語  

    開催地:Vienna   国名:オーストリア共和国  

    Bornean tropical rainforests have a different characteristic from Amazonian tropical rainforests, that is, larger aboveground biomass caused by higher stand density of large trees. Larger biomass may cause different carbon cycling and allocation pattern. However, there are fewer studies on carbon allocation and each component in Bornean tropical rainforests, especially for aboveground plant respiration, compared to Amazonian forests. In this study, we measured woody tissue respiration and leaf respiration, and estimated those in ecosystem scale in a Bornean tropical rainforest. Then, we examined carbon allocation using the data of soil respiration and aboveground net primary production obtained from our previous studies. Woody tissue respiration rate was positively correlated with diameter at breast height (dbh) and stem growth rate. Using the relationships and biomass data, we estimated woody tissue respiration in ecosystem scale though methods of scaling resulted in different estimates values (4.52 – 9.33 MgC ha−1 yr−1). Woody tissue respiration based on surface area (8.88 MgC ha−1 yr−1) was larger than those in Amazon because of large aboveground biomass (563.0 Mg ha−1). Leaf respiration rate was positively correlated with height. Using the relationship and leaf area density data at each 5-m height, leaf respiration in ecosystem scale was estimated (9.46 MgC ha−1 yr−1), which was similar to those in Amazon because of comparable LAI (5.8 m2 m−2). Gross primary production estimated from biometric measurements (44.81 MgC ha−1 yr−1) was much higher than those in Amazon, and more carbon was allocated to woody tissue respiration and total belowground carbon flux. Large tree with dbh > 60cm accounted for about half of aboveground biomass and aboveground biomass increment. Soil respiration was also related to position of large trees, resulting in high soil respiration rate in this study site. Photosynthesis ability of top canopy for large trees was high and leaves for the large trees accounted for 30% of total, which can lead high GPP. These results suggest that large trees play considerable role in carbon cycling and make a distinctive carbon allocation in the Bornean tropical rainforest.

  • 下層植生の衰退した広葉樹林におけるUAVを用いた土壌侵食量の面的評価

    宮﨑拓馬,篠原慶規,徳本雄史,片山歩美,久米朋宣

    日本森林学会大会  2022年3月 

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    開催年月日: 2022年5月

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:オンライン   国名:日本国  

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MISC

  • 熱帯雨林における葉のリター分解に伴う栄養素組成の変化

    花谷周亮, 遠藤いず貴, 福澤加里部, 中路達郎, 片山歩美, 牧田直樹, 大橋瑞江

    日本森林学会大会学術講演集   134th   2023年   ISSN:2187-6576

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  • 九州の冷温帯林におけるアセビ(ツツジ科)の繁茂が土壌環境と微生物群集に及ぼす影響

    徳本雄史, 片山歩美

    日本生態学会大会講演要旨(Web)   70th   2023年

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  • 九州のシカ食害による下層植生の消失が動物群集に与える影響

    上森教慈, 小山田美森, 片山歩美, 菱拓雄

    植生学会大会講演要旨集   28th   2023年

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  • ササの消失が土壌の特性や微生物活性に与える影響-九州の山岳ブナ林における事例-

    小山田美森, 上森教慈, 菱拓雄, 片山歩美

    植生学会大会講演要旨集   28th   2023年

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  • 竹類のイソプレン放出能特性

    張庭維, 小杉緑子, 柴田昌三, 久米朋宣, 片山歩美, 奥村智憲, 焦麟杰, 陳思羽, 許定康, 劉し寧

    生物と気象   22 ( 1 )   2022年   ISSN:1346-5368

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学術貢献活動

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2023年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:4

    日本語雑誌 査読論文数:1

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2022年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:4

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2020年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:5

    日本語雑誌 査読論文数:2

  • 共同企画 国際学術貢献

    International Symposium "Long-term monitoring for Forest environment Under the changing climate"  ( 福岡市 ) 2019年12月 - 2021年12月

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    種別:大会・シンポジウム等 

    参加者数:32

  • 学術論文等の審査

    役割:査読

    2019年

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    種別:査読等 

    外国語雑誌 査読論文数:9

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 異なる気象条件下における森林生態系の細根生産量:NPP/GPP値の変動解明に向けて

    研究課題/領域番号:24H01518  2024年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  学術変革領域研究(A)

    片山 歩美

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    資金種別:科研費

    細根の生産量(以下、細根NPP)は森林生態系の純一次生産量(NPP)の約3分の1を占めるが、細根NPPのデータは非常に少なく、調査方法も多様で方法間のばらつきも大きい。そこで本研究では、地上部NPPやGPPのモニタリングが行われている全国各地の多様な森林(常緑針葉樹林や落葉広葉樹林)において、細根NPPを同一手法により測定し、データを収集する。これにより、環境要因や樹種がNPP配分比率やNPP/GPPに与える影響を評価する。本研究ではイングロースコア法を用いるが、本手法は計算方法によっても生産量の推定値が大きく異なることが知られているため、計算方法が推定値に与える影響についても検討する。

    CiNii Research

  • モウソウチク林の炭素吸収機能を最大化させる

    研究課題/領域番号:23K27043  2023年4月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    久米 朋宣, 鶴田 健二, 片山 歩美, 小杉 緑子, 高梨 聡

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    資金種別:科研費

    近年、森林を活用した炭素吸収への期待が大いに高まっている。モウソウチク林といった竹林も炭素隔離の有効なオプションとなりうるものの、現状では竹林は管理放棄される傾向にあり、竹林の拡大が社会問題となっている。竹林が有効に活用されないという現状を打開するためには、科学的根拠に基づき、竹林の多面的機能を高度に発揮させる竹林管理のモデルを提示する必要がある。本研究では、竹林の炭素吸収機能を最大化させる管理方針を提示すること目的とし、京都・福岡等のモウソウチク林において、野外計測手法を基軸に、竹林の炭素収支の変動を解明し、竹林の炭素吸収機能が最大になる状態(管理方法、環境条件)を明らかにする。

    CiNii Research

  • 生態系レジームシフト検知のための微視的特徴づけに基づく早期診断法の構築

    研究課題/領域番号:23H00538  2023年 - 2026年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    三木 健, 金子 修治, 鏡味 麻衣子, 久米 朋宣, 米谷 衣代, 片山 歩美, 城塚 可奈子

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    資金種別:科研費

    生態系では人間にとって望ましくない「異常な」状態への変化が急激に生じることが多く、その変化を早期に検知するための警戒指標の開発が急務である。従来の指標は、生態系を生物の均一な集団とみなすような単純化と複数の安定状態の存在の前提に基づくため有効性が低い。そこで本研究では、「生態系の巨視的特性がその構成要素間の相互作用により創発的に決まる」という微視的過程に着眼した早期診断法の構築を目指す。湖沼・農地・森林をモデルケースとして、微視的特徴づけ(1.少数の生物個体・小さな空間における変化、2.構成要素間の相互作用強度の変化)に基づく新たな早期警戒指標を開発する。

    CiNii Research

  • アジアの熱帯林、亜熱帯林、温帯林における細根に起因する炭素動態の解明

    研究課題/領域番号:22KK0168  2022年10月 - 2027年3月

    科学研究費助成事業  国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))

    久米 朋宣, 木村 敏文, 片山 歩美

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    資金種別:科研費

    多様な森林生態系の持続的な管理を実現するうえで、生物多様性と森林炭素固定などの生態系機能との関係を理解し、多様な森林生態系を維持していくことの科学的根拠を、国家の枠組みを超えて集積することが不可欠である。本研究では、モンスーンアジア域の熱帯(マレーシア)、亜熱帯(台湾)、温帯(福岡、関西)の4つの地域を包括するネットワークを構築し、細根の成長、分解枯死、炭素放出(呼吸等)の時間変動パターンを明らかにする。細根の炭素動態計測技術を駆使することで、樹種の多様性が果たして森林地下部の炭素固定能を強化するのかどうか、海外共同研究者とともに明らかにする。

    CiNii Research

  • 下層植生消失によるブナの水・養分ストレスが土壌生物多様性と生態系機能に与える影響

    研究課題/領域番号:23K25047  2022年4月 - 2026年3月

    科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    片山 歩美, 東 若菜, 久米 朋宣, 菱 拓雄, 徳本 雄史

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    資金種別:科研費

    2022年11月に健全木、衰退木それぞれ3個体にリター被覆実験を行った。2024年3月に同個体にリター被覆を再度行った。2024年度、2025年度も引き続きリター被覆を継続して行う予定である。2024年度から、リター被覆が土壌特性に与える影響のモニタリングを開始する。具体的には、微生物呼吸や窒素無機化速度、土壌動物などを調べる。環境モニタリングも継続して行う。2025年度には2022年度のリター被覆前に行った樹木生態生理の調査と土壌微生物群集の調査を行い、リター被覆の効果を確認する予定である。

    CiNii Research

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教育活動概要

  • ・福岡/宮崎演習林において、農学部地球森林科学コース4年対象の「生態水文学実習」を担当している。
    ・宮崎演習林において、全学1,2年生対象の森林科学入門の一部を担当している。
    ・伊都キャンパスにて農学部地球森林科学コース2年生対象の「環境地学」の一部を担当している。
    ・伊都キャンパスにて農学部地球森林科学コース3年生対象の「森林水文・水資源学」の一部を担当している。
    ・福岡/宮崎演習林において、生物資源環境科学府対象の「森林生態水文学特論」を担当している。

担当授業科目

  • 生態水文学実習

    2023年10月 - 2024年3月   後期

  • 環境水文学

    2023年10月 - 2023年12月   秋学期

  • 森林生態水文学特論

    2023年6月 - 2023年8月   夏学期

  • 森林科学入門

    2023年4月 - 2023年9月   前期

  • 森林水文水資源学

    2023年4月 - 2023年6月   春学期

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FD参加状況

  • 2020年12月   役割:参加   名称:大学の研究評価の現状と農学研究院の「部局独自の評価基準」案における業績分析

    主催組織:部局

その他教育活動及び特記事項

  • 2019年  その他特記事項  国際ワークショップ”Problems and Solutions to the Environmental Issues Facing the Southeast and East Asia, under Changing Climate”を企画・開催 マレーシア、カンボジア、ラオス、台湾からの研究者や行政官が、各国の直面している環境に関する諸問題及びその対策についての講演を行った。また、その講演を受けて、参加学生(九大学部、修士、博士課程学生)はグループワークを行い、課題の整理及び解決のために必要な枠組みについてディスカッションとプレゼンテーションを行った。

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    国際ワークショップ”Problems and Solutions to the Environmental Issues Facing the Southeast and East Asia, under Changing Climate”を企画・開催
    マレーシア、カンボジア、ラオス、台湾からの研究者や行政官が、各国の直面している環境に関する諸問題及びその対策についての講演を行った。また、その講演を受けて、参加学生(九大学部、修士、博士課程学生)はグループワークを行い、課題の整理及び解決のために必要な枠組みについてディスカッションとプレゼンテーションを行った。

社会貢献活動

  • 椎葉の奥座敷 夏の三方岳登山と散策

    椎葉村観光協会  宮崎演習林  2023年7月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

  • 椎葉の奥座敷秋の紅葉探索ツアー

    椎葉村観光協会  宮崎県椎葉村  2021年10月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

  • ~九州大学公開講座~ 第2弾 椎葉の奥座敷秋の紅葉探索ツアー

    九州大学宮崎演習林、椎葉村観光協会  宮崎県椎葉村、九州大学宮崎演習林  2020年10月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

  • 九州山地の森と樹木

    椎葉村  宮崎演習林  2019年10月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

  • 講座名「九州山地の森と樹木」

    九州大学宮崎演習林  九州大学宮崎演習林  2018年10月

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    対象:社会人・一般, 学術団体, 企業, 市民団体, 行政機関

    種別:講演会

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メディア報道

  • 夕刊にて南九州のブナ林の森林衰退についての研究成果が紹介された。 新聞・雑誌

    朝日新聞  2023年12月

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    夕刊にて南九州のブナ林の森林衰退についての研究成果が紹介された。

  • 朝刊にて南九州のブナ林の森林衰退についての研究成果が紹介された。 新聞・雑誌

    宮崎日日新聞  2023年11月

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    朝刊にて南九州のブナ林の森林衰退についての研究成果が紹介された。

学内運営に関わる各種委員・役職等

  • 2015年4月 - 2017年11月   その他 農学部附属演習林調査室長