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平 成 24 年 度 森 林 水 環 境 保 全 のための 実 証 活 動 支 援 事 業 報 告 書 平 成 25 年 3 月 公 益 財 団 法 人 国 際 緑 化 推 進 センター

はじめに UNEP の 乾 燥 地 区 分 によれば, 極 乾 燥 地, 乾 燥 地, 半 乾 燥 地 が 陸 地 面 積 の 4 割 を 占 めて いるといわれています 極 乾 燥 地 は 雨 が 殆 ど 降 らず 人 類 の 生 存 が 不 可 能 な 地 域 ですが, 乾 燥 地 ( 年 降 水 量 100~300mm)では 牧 畜 が,また 半 乾 燥 地 では 牧 畜, 天 水 農 業 が 可 能 とさ れています しかしながら, 乾 燥 地, 半 乾 燥 地 では, 一 般 に 土 地 の 生 産 力 も 非 常 に 低 く, また, 降 雨 量 の 年 変 動 が 非 常 に 激 しく, 降 雨 量 の 少 ない 年 には 大 きな 打 撃 を 受 けるといわ れています このように 降 雨 量 の 少 ない 地 域 では, 人 間 が 生 活 用 水 の 確 保 に 大 きな 労 力 を 強 いられる ばかりでなく, 農 作 物, 樹 木, 雑 草 といった 植 物 も 雨 水 の 獲 得 を 巡 って 熾 烈 な 競 争 を 展 開 します 乾 燥 地 域 半 乾 燥 地 域 において, 生 活 に 不 可 欠 な 食 糧 や 建 築 材, 薪 炭 材 といった 物 資 をどのようにバランスをとって 生 産 していけば 良 いのかという 点 は 大 きな 課 題 です 本 事 業 は 林 野 庁 の 補 助 事 業 の 一 つとして, 平 成 21 年 度 から 事 業 実 施 期 間 5 年 間 を 予 定 して 実 施 されるものです 本 年 度 はその 第 4 年 度 として, 昨 年 度 ケニア 国 キツイ 県 に 設 定 した 調 査 プロットにおいて, 立 木 の 生 育 過 程 や 土 壌 水 分 の 季 節 的 動 態, 気 象 条 件 の 季 節 的 変 化 について 定 期 的 な 観 測 を 継 続 して, 造 林 手 法 や 植 栽 樹 種 の 相 違 が 水 環 境 に 及 ぼす 影 響 の 把 握 に 努 めるとともに,これまでに 得 られた 成 果 を 活 用 して, 森 林 と 水 環 境 の 関 連 につ いて 農 民 の 認 識 を 深 めるためのワークショップをキツイ 県 内 の 4 個 所 で 開 催 しました ま た, 様 々な 形 態 で 植 林 を 行 っている 農 家 を 訪 問 し,その 目 的 や 効 果 について 聞 き 取 り 調 査 を 実 施 するとともに, 本 事 業 の 成 果 が 活 用 されることを 想 定 目 標 としている 本 邦 の NGO 団 体 についてその 活 動 状 況 や 課 題 について 現 地 訪 問 による 調 査 を 行 いました 併 せて, 平 成 25 年 度 に 作 成 を 計 画 している 森 林 水 環 境 に 配 慮 した 植 林 活 動 を 促 進 するためのガ イドライン を 念 頭 に 置 いて, 植 栽 方 法 や 樹 種 特 性 に 関 して 記 載 された 文 献 資 料 の 収 集 を 行 いました 調 査 にあたっては, 学 識 経 験 者 を 構 成 メンバーとする 委 員 会 を 設 置 し, 調 査 分 析 の 設 計 や 実 施 について 検 討 していただいたほか, 現 地 での 調 査 に 参 加 していただきました 調 査 対 象 国 であるケニアでは,ケニア 森 林 研 究 所 (KEFRI) 本 部 及 び 同 研 究 所 キツイ 地 域 研 究 センターの 方 々にご 協 力 をいただきました 本 報 告 書 の 取 りまとめにあたって,ご 尽 力 いただいた 委 員 会 の 委 員 の 皆 様,ケニア 森 林 研 究 所 の 担 当 者 の 皆 様,また, 調 査 全 般 にわたりご 指 導 賜 りました 林 野 庁 海 外 林 業 協 力 室 の 皆 様 に 心 から 厚 く 御 礼 申 し 上 げる 次 第 です 平 成 25 年 3 月 31 日 公 益 財 団 法 人 国 際 緑 化 推 進 センター 理 事 長 佐 々 木 恵 彦

目 次 Ⅰ 平 成 24 年 度 調 査 計 画 の 概 要 1. 概 要 1 1.1 調 査 の 実 施 方 針 1 1.2 調 査 対 象 地 の 設 定 2 1.3 事 業 の 実 施 体 制 2 2. 平 成 24 年 度 の 活 動 実 績 2 2.1 委 員 会 の 開 催 2 2.2 現 地 調 査 の 実 施 4 2.3 文 献 調 査 の 実 施 5 Ⅱ 実 証 試 験 地 における 森 林 と 水 環 境 の 関 係 の 解 析 Ⅱ-1 ケニア 半 乾 燥 地 域 の 密 度 試 験 地 における 生 育 木 の 生 態 生 理 調 査 1. はじめに 6 2. 方 法 6 2.1 調 査 コドラート 6 2.2 毎 木 調 査 6 2.3 生 理 特 性 6 3. 結 果 および 考 察 9 3.1 M. volkensii 試 験 林 9 3.2 A. Senegal 試 験 林 13 3.3 生 理 特 性 17 引 用 文 献 22 Ⅱ-2 植 栽 密 度 の 異 なる Melia,Acacia 試 験 林 におけるフェノロジーおよびリター フォール 1. はじめに 23 2. 調 査 方 法 23 3. 結 果 25 4. 考 察 29 引 用 参 考 文 献 29

Ⅱ-3 樹 木 による 土 壌 水 分 利 用 メカニズムの 調 査 1. Melia volkensii と Acacia senegal の 水 分 生 理 生 態 学 的 特 徴 の 把 握 : 吸 水 深 度 の 測 定 調 査 の 概 要 31 1.1 調 査 の 目 的 31 1.2 調 査 の 方 法 31 1.3 調 査 結 果 34 1.4 今 後 の 課 題 として 35 2. メリア 標 本 木 の 樹 液 流 速 度 調 査 36 2.1 調 査 方 法 36 2.2 結 果 及 び 考 察 37 Ⅱ-4 気 象 観 測 と 土 壌 水 分 測 定 に 関 する 調 査 1. 調 査 内 容 及 び 調 査 経 過 概 要 40 2. 気 象 観 測 結 果 の 概 要 40 3. 土 壌 水 分 の 測 定 結 果 41 4. その 他 41 Ⅱ-5 実 証 試 験 地 における 森 林 と 水 環 境 の 関 係 の 解 析 結 果 の 包 括 的 分 析 1. はじめに 49 2. 包 括 的 分 析 の 手 法 50 3. 結 果 と 考 察 50 3.1 森 林 の 生 長 と 管 理 50 3.2 水 収 支 51 3.3 蒸 散 量 の 推 定 51 3.4 生 育 適 地 の 推 定 53 Ⅲ 森 林 水 環 境 に 配 慮 した 植 林 活 動 の 適 地 判 定 基 準 の 作 成 1. はじめに 54 2. 調 査 方 法 54 3. 結 果 及 び 考 察 57 図 表 のキャプション 一 覧 59

Ⅳ 地 域 住 民 の 生 活 と 森 林 及 び 水 環 境 との 関 係 1. アンケート 調 査 の 実 施 73 1.1 はじめに 73 1.2 調 査 の 実 施 方 法 73 1.3 FARMERS PERCEPTION ON FOREST AND WATER RELATIONS 74 2. ワークショップの 開 催 92 2.1 はじめに 92 2.2 実 施 状 況 の 概 要 92 2.3 FARMERS PERCEPTION ON FOREST AND WATER RELATIONS 74 3. その 他 調 査 の 実 施 100 3.1 農 家 調 査 の 実 施 100 3.2 わが 国 の NGO 等 による 現 地 での 森 林 保 全 造 成 活 動 の 把 握 調 査 105 Ⅴ 森 林 水 環 境 に 配 慮 した 植 林 活 動 を 促 進 するためのガイドラインの 作 成 1. はじめに 108 2. 作 成 の 方 針 108 3. 目 次 案 と 調 査 成 果 の 活 用 の 仕 方 108 参 考 資 料 -1 ワークショップのプレゼン 資 料 1) KEFRI mandate :James K. Ndufa 講 師 111 2) Farmers perception on tree and water relations :Josephine Musyoki 講 師 120 3) Water availability in Dry Land : 吉 川 賢 講 師 124 4) Propagation of M. volkensii and improving tree survival in the dry lands :Samuel Auka 講 師 131 参 考 資 料 -2 ワークショップ 時 のアンケート 調 査 票 135

I 平 成 24 年 度 調 査 計 画 の 概 要 1. 概 要 1.1 調 査 の 実 施 方 針 砂 漠 化 や 水 資 源 問 題 が 深 刻 化 する 地 域 ( 砂 漠 化 地 域 等 という )において, 森 林 造 成 を 行 うことは, 温 室 効 果 ガスの 吸 収 や 自 然 環 境 保 全 はもとより, 建 築 材 や 薪 炭 材 の 供 給 源 となり 住 民 の 生 活 基 盤 が 大 きく 向 上 するほか, 長 期 的 には 森 林 植 生 の 回 復 に 伴 う 土 壌 改 良 効 果 により, 雨 季 の 洪 水 防 止 や 乾 季 の 渇 水 緩 和 などの 水 収 支 バランスの 向 上 が 期 待 できる ということから 極 めて 重 要 である しかしながら, 一 方 では, 森 林 造 成 が 水 の 消 費 の 拡 大 を 引 き 起 こし, 水 収 支 バランスの 上 ではマイナスの 影 響 を 与 えることが 懸 念 される また, 砂 漠 化 や 水 資 源 問 題 を 引 き 起 こ した 森 林 の 減 少 劣 化 は, 長 年 の 過 度 な 人 為 ストレスによるものであり, 地 域 住 民 の 理 解 と 協 力 が 得 られなければ,これらの 地 域 において 森 林 を 回 復 させることは 困 難 である こうした 状 況 に 対 処 するため, 本 事 業 においては, 砂 漠 化 や 水 資 源 問 題 が 深 刻 化 する 地 域 において, 1 森 林 造 成 が 水 収 支 バランスに 与 える 影 響 について, 文 献 調 査 や 実 証 活 動 により 明 ら かにし, 地 域 住 民 が 適 応 可 能 で 水 環 境 への 影 響 の 少 ない 新 たな 森 林 造 成 技 術 を 検 討 すること 2 森 林 消 失 や 劣 化 を 引 き 起 こした 社 会 的 要 因 等 について 調 査 分 析 を 行 い, 地 域 住 民 の 森 林 との 関 わりや 要 望 を 明 らかにし, 新 たな 森 林 造 成 技 術 が, 地 域 住 民 の 理 解 と 協 力 を 得 られるよう 条 件 整 備 について 検 討 すること 3 本 事 業 の 進 行 状 況 に 応 じて, 地 元 行 政 機 関 や 地 元 住 民 を 対 象 にワークショップを 開 催 し, 本 事 業 の 目 的 や 内 容 に 理 解 を 求 めるとともに, 上 記 1,2により 得 られた 成 果 を 基 に 提 案 を 行 うこと により, 砂 漠 化 地 域 での 森 林 回 復 の 推 進 に 資 すること,を 基 本 方 針 として 平 成 21 年 度 か ら 事 業 を 開 始 した 平 成 24 年 度 は,1については, 森 林 が 成 立 地 の 水 収 支 等 に 与 える 影 響 を 把 握 解 明 し 地 域 に 適 した 森 林 造 成 技 術 を 検 討 するために,ケニア 国 東 部 州 キツイ 県 に 所 在 するケニア 森 林 研 究 所 (KEFRI) 所 管 の Tiva 試 験 林 の 天 然 林 及 び 人 工 林 (Acacia senegal,melia volkensii) 内 に 昨 年 度 設 定 した 調 査 プロットにおいて, 林 分 構 造 とその 生 育 過 程 ならびに 土 壌 水 分 の 季 節 的 動 態, 気 象 条 件 の 季 節 的 変 化 等 についての 定 期 観 測 を 継 続 した また,2については, 植 林 地 や 集 水 施 設 の 設 定 のみならず 様 々な 形 態 で 植 林 を 行 ってい る 農 家 を 訪 問 し,その 目 的 や 効 果 について 聞 き 取 り 調 査 を 実 施 するとともに, 本 事 業 の 成 果 が 活 用 されることを 想 定 目 標 としている 本 邦 の NGO 団 体 についてその 活 動 状 況 や 課 題 について 現 地 訪 問 による 調 査 を 行 った - 1 -

さらに,3については, 平 成 23 年 度 に 実 施 したアンケート 調 査 において 近 い 将 来 植 林 を 実 施 する 計 画 がある と 回 答 した 農 民 を 主 対 象 として,これまで 実 施 したアンケート 調 査 等 の 成 果 を 活 用 して, 森 林 と 水 収 支 との 関 連 について 農 民 の 理 解 を 促 すためのワーク ショップを,キツイ 県 内 の 4 個 所 で 開 催 した 1.2 調 査 対 象 地 の 設 定 本 事 業 の 対 象 地 域 の 選 定 に 当 たっては, 1 砂 漠 化 の 影 響 を 受 けやすい 乾 燥 地 域 の 分 布 (ミレニアム エコシステム アセス メント~ 国 連 総 会 での 事 務 総 長 の 要 請 により 作 成 )における 砂 漠 化 の 影 響 を 受 けや すい 地 域 2 現 状 維 持 シナリオにおける 2025 年 の 世 界 の 水 ストレス ( 世 界 水 会 議 世 界 水 ビ ジョン,2000 年 ) 及 び 水 不 足 の 危 険 度 (ストックホルム 環 境 研 究 所 報 告 1997) において, 水 不 足 が 懸 念 されている 地 域 の 条 件 に 該 当 する 地 域 内 から 選 定 することとし, 砂 漠 化 の 影 響 を 受 けやすい 地 域 であり, 水 ストレスがありかつ 水 不 足 危 険 度 の 高 い 地 域 として, 中 国 黄 河 流 域 及 び 東 アフリカの 半 乾 燥 地 の 2 地 域 を 対 象 とする これらの 地 域 を 対 象 として, 現 地 調 査 を 実 施 し, 河 川 や 土 地 利 用, 森 林 植 生 の 現 状, 住 民 の 森 林 利 用 状 況 等 を 踏 まえ, 植 林 候 補 地 の 選 定 手 法 の 検 討 を 行 うこととして, 初 年 度 ( 平 成 21 年 度 )に 選 定 方 針 を 決 定 した 21 年 度,22 年 度 の 現 地 調 査 の 結 果 を 基 に, 中 国 については 文 献 の 収 集 分 析 による 調 査 を, 東 アフリカについてはケニア 国 東 部 州 キツイ 県 のケニア 森 林 研 究 所 (KEFRI)が 所 管 する Tiva 試 験 林 内 に 調 査 プロットを 設 定 して 定 期 的 観 測 を 実 施 することとした 1.3 事 業 の 実 施 体 制 本 事 業 の 実 施 にあたっては, 植 物 生 理, 森 林 水 環 境, 土 壌, 気 象, 住 民 林 業 等 の 非 常 に 広 範 な 分 野 の 調 査 分 析 が 必 要 であることから, 調 査 分 析 方 法 の 設 計 及 び 実 施 を 図 るた め, 下 記 の 学 識 経 験 者 を 構 成 メンバーとする 委 員 会 を 設 置 した 委 員 長 : 吉 川 賢 ( 岡 山 大 学 大 学 院 環 境 生 命 科 学 研 究 科 教 授 ) 委 員 : 大 角 泰 夫 ( 国 際 緑 化 推 進 センター 技 術 顧 問 ) 大 手 信 人 ( 東 京 大 学 大 学 院 農 学 生 命 科 学 研 究 科 准 教 授 ) 大 藪 崇 司 ( 兵 庫 県 立 大 学 大 学 院 緑 環 境 景 観 マネジメント 研 究 科 講 師 ) 坪 山 良 夫 ( 森 林 総 合 研 究 所 水 土 保 全 研 究 領 域 領 域 長 ) 藤 枝 基 久 ( 元 森 林 総 合 研 究 所 企 画 調 整 部 上 席 研 究 員 ) 三 島 征 一 ( 海 外 林 業 コンサルタンツ 協 会 技 術 部 長 ) 2. 平 成 24 年 度 の 活 動 実 績 2.1 委 員 会 の 開 催 平 成 24 年 度 においては,3 回 委 員 会 を 開 催 した - 2 -

〇 第 一 回 委 員 会 日 時 : 平 成 24 年 4 月 24 日 ( 火 )14 時 ~ 場 所 : 一 般 財 団 法 人 日 本 森 林 林 業 振 興 会 会 議 室 議 題 : 1 平 成 23 年 度 調 査 の 概 要 について 2 平 成 24 年 度 事 業 実 施 計 画 案 について 3 平 成 24 年 度 第 一 回 現 地 調 査 の 実 施 方 法 について 審 議 概 要 : 平 成 23 年 度 の 調 査 実 施 概 要 及 び 事 業 実 施 計 画 案 を 基 に, 平 成 24 年 度 の 調 査 内 容 を 検 討 した 検 討 の 結 果, 調 査 項 目 の 詳 細 が 決 定 されると ともに,6 月 に 第 一 回 現 地 調 査 を 実 施 すること 及 び, 実 施 体 制 及 び 実 施 内 容 が 決 定 された 〇 第 二 回 委 員 会 日 時 : 平 成 24 年 8 月 22 日 ( 水 )14 時 ~ 場 所 : 一 般 財 団 法 人 日 本 森 林 林 業 振 興 会 会 議 室 議 題 : 1 平 成 24 年 度 第 一 回 現 地 調 査 結 果 について 2 最 終 成 果 品 (ガイドライン 等 )の 取 りまとめ 方 針 について 3 平 成 24 年 度 調 査 報 告 書 の 取 りまとめ 方 針 及 び 執 筆 分 担 について 4 平 成 24 年 度 第 二 回 現 調 査 の 実 施 方 法 について 審 議 概 要 : 第 一 回 現 地 調 査 の 実 行 結 果 とその 後 の 現 地 の 進 捗 状 況 の 報 告 を 行 い, 報 告 された 課 題 点 等 を 基 に 第 二 回 現 地 調 査 の 実 施 内 容 について 検 討 し た その 結 果, 第 二 回 現 地 調 査 を 10,11 月 に 実 施 すること 及 びその 実 施 体 制 及 び 実 施 内 容 が 決 定 された 〇 岡 山 大 学 における 打 合 せ 会 議 日 時 : 平 成 24 年 9 月 28 日 ( 金 )15 時 ~ 場 所 : 岡 山 大 学 大 学 院 環 境 生 命 科 学 研 究 科 議 題 : 1 第 二 回 現 地 調 査 内 容 の 詳 細 について 2ガイドラインの 項 目 立 て 執 筆 分 担 について 審 議 概 要 : 10,11 月 に 実 施 を 計 画 した 現 地 調 査 の 担 当 者 が 参 加 し, 調 査 内 容 及 び 進 め 方 の 詳 細 について 協 議 を 行 った 〇 第 三 回 委 員 会 日 時 : 平 成 25 年 1 月 29 日 ( 火 )14 時 ~ 場 所 : 一 般 財 団 法 人 日 本 森 林 林 業 振 興 会 会 議 室 議 題 : 1 平 成 24 年 度 第 二 回 現 地 調 査 結 果 について 2 最 終 成 果 品 (ガイドライン 等 )の 取 り 纏 めについて - 3 -

3 平 成 24 年 度 調 査 報 告 書 の 取 り 纏 め 内 容 及 び 執 筆 分 担 について 審 議 概 要 : 第 二 回 現 地 調 査 を 主 に 今 年 度 の 実 行 結 果 報 告 を 行 い, 報 告 された 課 題 点 等 を 基 に 事 業 成 果 の 最 終 的 な 取 りまとめ 方 針 について 検 討 を 行 った また, 平 成 24 年 度 報 告 書 の 執 筆 内 容 について 目 次 案 を 基 に 検 討 した さらに, 平 成 25 年 度 に 作 成 を 計 画 しているガイドラインについて, 目 次 案 を 基 に 執 筆 内 容 分 担 についての 協 議 を 行 った 2.2 現 地 調 査 の 実 施 平 成 24 年 度 においては,ケニア 国 において 3 回 現 地 調 査 を 実 施 した 〇 第 一 回 現 地 調 査 実 施 時 期 : 平 成 24 年 6 月 9 日 ~17 日 参 加 者 : 坪 山 良 夫 委 員, 飯 田 敏 雅 ( 国 際 緑 化 推 進 センター 主 任 研 究 員 ), 藁 科 明 日 香 ( 岡 山 大 学 大 学 院 環 境 学 研 究 科 院 生 ), 倉 田 彩 子 ( 岡 山 大 学 農 学 部 学 生 ) 調 査 概 要 : KEFRI 本 部 (ナイロビ)にて 平 成 23 年 度 調 査 結 果 の 報 告 及 び 平 成 24 年 度 調 査 実 施 内 容 についての 説 明 を 行 い,24 年 度 の 合 意 書 (MOA) の 詳 細 については 23 年 度 同 様 キツイ 地 域 研 究 センターと 協 議 を 行 う ことで 合 意 を 得 た キツイでは,24 年 度 事 業 計 画 についてセンター 長 以 下 各 担 当 者 が 集 合 し 協 議 を 行 った また, 平 成 24 年 度 に 実 施 を 計 画 している 農 民 向 けのワークショップについて,その 趣 旨 を 説 明 する とともに, 講 義 内 容 の 方 向 性 や 実 施 方 法 について 各 担 当 者 と 協 議 を 行 った 現 地 調 査 については, 土 壌 水 分 測 定 結 果 及 び 気 象 観 測 データの 回 収 を 行 うとともに, 不 具 合 を 生 じていた 機 器 について, 問 題 点 の 解 決 を 行 った また,データ 分 析 のためのソフトウエアを 作 成 し,その 使 用 を 担 当 者 に 伝 授 した さらに, 昨 年 度 実 施 した 農 民 へのインタビ ュー 調 査 結 果 を 基 にキツイ 地 域 内 の 気 象 条 件 の 異 なる3 地 域 の 農 家 を 訪 問 し, 樹 木 植 栽 の 理 由 等 の 情 報 収 集, 画 像 データの 収 集 を 行 った また, 現 地 で 活 動 している 日 本 のNGOを 訪 問 し, 活 動 状 況 や 抱 えて いる 問 題 点 等 について 情 報 収 集 を 行 った 最 終 日 には, 最 終 成 果 を 念 頭 に 置 いた 今 年 度 の 活 動 計 画 について, 各 担 当 者 と 協 議 を 行 った 〇 第 二 回 現 地 調 査 実 施 時 期 : 平 成 23 年 6 月 9 日 ~17 日 参 加 者 : 坪 山 良 夫 委 員, 飯 田 敏 雅 ( 国 際 緑 化 推 進 センター) 調 査 概 要 : 平 成 23 年 度 に 実 施 したアンケート 調 査 において 近 い 将 来 植 林 を 実 - 4 -

施 する 計 画 がある と 回 答 した 農 民 を 主 対 象 として,これまで 実 施 し たアンケート 調 査 等 の 成 果 を 活 用 して, 森 林 と 水 収 支 との 関 連 につい て 農 民 の 理 解 を 促 すためのワークショップをキツイ 県 内 の 4 個 所 で 開 催 した 現 地 調 査 については, 固 定 プロットでの 植 栽 樹 種 の 生 態 動 向 の 測 定 結 果 の 回 収 を 行 うとともに, 植 栽 樹 木 の 生 理 調 査 ( 蒸 散 量 の 測 定 等 )を 行 った 〇 第 三 回 現 地 調 査 実 施 時 期 : 平 成 24 年 2 月 16 日 ~24 日 参 加 者 : 坪 山 良 夫 委 員 調 査 概 要 : 土 壌 水 分 測 定 結 果 及 び 気 象 観 測 データの 回 収 を 行 うとともに, 第 一 回 調 査 において KEFRI 担 当 者 に 提 供 した, 土 壌 水 分 データ 解 析 のため のソフトウエアを 使 用 してデータ 解 析 手 法 及 びデータの 解 釈 方 法 につ いて 担 当 者 に 対 する 指 導 を 行 った また, 最 終 年 度 ( 平 成 25 年 度 ) に 向 けて 成 果 の 取 り 纏 め 方 法 等 について 協 議 を 行 った 2.3 文 献 調 査 の 実 施 文 献 調 査 について 平 成 24 年 度 は,ガイドラインの 作 成 を 念 頭 に 置 いて, 植 栽 方 法 や 樹 種 特 性 に 関 して 記 載 された 文 献 の 収 集 を,インターネットの 活 用 や 現 地 調 査 での 各 種 機 関 への 訪 問 を 活 用 して 行 った - 5 -

Ⅱ 実 証 試 験 地 における 森 林 と 水 環 境 の 関 係 の 解 析 Ⅱ-1 ケニア 半 乾 燥 地 域 の 密 度 試 験 地 における 生 育 木 の 生 態 生 理 調 査 吉 川 賢 溝 渕 俊 彰 ( 岡 山 大 学 大 学 院 ) 1. はじめに 乾 燥 地 において 植 林 を 行 う 場 合 地 域 の 水 資 源 に 配 慮 しなければならない 乾 燥 地 は 降 水 量 が 少 なく 年 変 動 も 大 きいため 植 物 の 定 着 成 長 に 重 要 な 水 の 利 用 可 能 性 が 低 い 植 生 と 河 川 流 出 量 の 関 係 を 調 べた 結 果 によると 植 林 を 行 うことで 河 川 流 出 量 は 減 少 するこ とを 示 している(Bosch and Hewlett,1982;Scott and Lesch,1997) つまり 乾 燥 地 で 造 林 を 行 うことは 水 の 消 費 量 を 増 加 させ 地 域 の 水 収 支 に 負 の 影 響 を 与 えることが 懸 念 さ れる よって その 地 域 の 水 資 源 に 見 合 った 適 切 な 管 理 を 行 う 必 要 がある そこで 1998 年 に 造 成 された A.senegal 密 度 試 験 林 と 2002 年 に 造 成 された M.volkensii 密 度 試 験 林 において 植 栽 木 の 成 長 経 過 を 確 認 し 植 栽 密 度 が 個 体 サイズに 与 える 影 響 を 明 らかにするとともに A.senegal および M.volkensii の 蒸 散 特 性 と 葉 の 水 分 特 性 から 半 乾 燥 地 における 林 分 管 理 を 検 討 することを 目 的 として 調 査 を 行 った 2. 方 法 2.1 調 査 コドラート H22 年 の 報 告 書 を 参 照 2.2 毎 木 調 査 2012 年 10 月 にコドラート 内 の 全 ての 生 存 木 の 樹 高 胸 高 直 径 生 下 枝 高 枝 張 りを 測 定 した 調 査 中 は 乾 期 であったため 着 葉 が 見 られなかったので 生 死 は 毎 木 調 査 終 了 後 に 雨 期 が 到 来 するのを 待 ち 十 分 に 葉 が 展 開 した 後 で 着 葉 がみられるかどうかで 判 別 し た また 過 去 に 行 った 調 査 (2010 年 7 月 2011 年 5 月 )と KEFRI によって 行 われた 調 査 (M.volkensii 試 験 林 :2004 年 6 月 2005 年 11 月 2007 年 6 月 A.senegal 試 験 林 1998 年 )の 結 果 も 併 せて 示 す 2.3 生 理 特 性 調 査 は 11 月 22 日 ~12 月 16 日 にかけて 行 った M.volkensii および A.senegal 試 験 林 からそれぞれ 5 個 体 ずつ 選 び 測 定 を 行 った 2.3.1 葉 の 蒸 散 速 度 測 定 は 蒸 散 速 度 が 最 大 になる 時 間 帯 に 行 った M.volkensii および A.senegal において - 6 -

8 時 から 17 時 までの 蒸 散 速 度 の 経 時 変 化 を 測 定 し 1 日 のうち 蒸 散 速 度 が 最 大 になる 時 間 帯 を 求 めた( 図 11 参 照 ) その 結 果 一 日 の 最 大 蒸 散 速 度 を 測 定 するのに 適 した 時 間 帯 は M.volkensii は 10:00 11:00 A.senegal は 10:00-12:00 であった そこで 樹 冠 側 部 の 完 全 に 展 開 し 被 陰 されていない 葉 を 1 個 体 につき 1 枚 選 び それぞれの 葉 について LI-1600 (Li-cor Inc., Nebraska, USA)を 用 いて 測 定 を 行 った 2.3.2 日 中 の 葉 の 水 ポテンシャル(Ψ L ) プレッシャーチェンバー(DIK-7002, DAIKI RIKA Co.)を 用 いて 日 中 の 葉 の 水 ポテ ンシャル(ΨL)を 測 定 した 測 定 は 樹 冠 側 部 の 完 全 に 展 開 し 被 陰 されていない 葉 を 1 個 体 につき 1 枚 選 び 10 時 から 15 時 にかけて 行 った 2.3.3 葉 の 水 分 特 性 相 対 含 水 率 の 低 下 に 対 する 葉 の 水 ポテンシャルの 低 下 の 程 度 から 葉 の 水 分 特 性 を 明 らか にするために M.volkensii および A.senegal について P-V 曲 線 ( 丸 山 森 川,1983)を 作 成 した サンプルは 樹 冠 の 中 部 から 上 部 に 位 置 する 日 当 たりの 良 い 枝 を 選 んだ 夜 明 け 前 (5:00-6:00)に 約 30cm の 長 さで 枝 を 切 り 直 ちに 水 切 りを 行 った 測 定 を 開 始 するまでの 失 水 を 最 小 限 に 抑 えるために 採 取 した 枝 は 全 体 をビニール 袋 で 覆 い クーラーボックス に 入 れ 冷 暗 状 態 で 実 験 室 に 持 ち 帰 った 実 験 室 に 到 着 後 再 度 水 切 りを 行 い それから サンプルとなる 葉 を 枝 から 切 り 取 り これを 測 定 葉 とした 測 定 は 2012 年 12 月 6 日 9 日 12 日 13 日 に 行 った P-V 曲 線 とは ボイルーマリオッティの 法 則 (P V= 一 定 )を 用 いて 水 が 徐 々に 失 わ れる 時 の 細 胞 圧 の 減 少 を 体 積 の 減 少 と 関 連 づけたもので 圧 の 代 わりに 水 ポテンシャルを 体 積 の 代 わりに 相 対 含 水 率 (relative water content, RWC)を 用 い 一 方 を 逆 数 にして 図 示 したものである(Larcher, 1994) この 方 法 を 用 いると 直 接 測 定 することが 困 難 な 圧 ポテ ンシャル(ψp)の 値 を 次 の 水 ポテンシャル(ψw)と 浸 透 ポテンシャル(ψs)の 関 係 式 から 算 出 することができる ψw ψp ψs 1 測 定 葉 をプレッシャーチェンバーにセットし 徐 々に 圧 力 を 加 え 切 り 口 から 水 がにじ み 出 る 時 の 木 部 圧 (ψw)とその 時 のサンプルの 重 量 を 繰 り 返 し 測 定 した 重 量 の 測 定 は 0.0002g の 精 度 で 行 った 細 胞 膜 の 破 壊 を 防 ぐために 加 圧 および 減 圧 は 緩 やかに 行 った (0.05MPa s-1) 測 定 は 細 胞 が 初 発 原 形 質 分 離 点 に 達 した 後 RWC と 1/Ψの 間 に 直 線 関 係 が 得 られるまで 行 った 測 定 終 了 後 は サンプルを 約 48 時 間 以 上 オーブンドライして 絶 乾 重 (dry weight, DW)を 測 定 した 水 飽 和 状 態 のサンプルの 重 量 (saturated weight,sw) は 約 -1.0MPa 以 上 のΨと FW の 関 係 から 求 めた(Ladiges, 1975) 各 平 衡 圧 における RWC は 次 式 から 算 出 した - 7 -

FW DW RWC SW DW 2 FW は 生 重 (Fresh weight) DW は 乾 燥 重 量 (Dry weight)を 示 す また P-V 曲 線 は 水 飽 和 状 態 から 初 発 原 形 質 分 離 点 までの 曲 線 部 と 初 発 原 形 質 分 離 点 以 降 の 直 線 部 に 分 けられ そ れぞれの 関 係 式 は 以 下 のように 表 される 曲 線 部 : arwc 3 直 線 部 : crwc d 4 a,b,c,d はそれぞれ 定 数 曲 線 部 と 直 線 部 の 交 点 が 初 発 原 形 質 分 離 点 となり 直 線 部 では 膨 圧 はゼロとなる よっ て 曲 線 部 ( (3) 式 )では (1) 式 の 関 係 式 が 成 り 立 つ 一 方 直 線 部 ( (4) 式 )では ψw ψs 5 が 成 り 立 つ (3) (4) 式 より 初 発 原 形 質 分 離 点 における 相 対 含 水 率 (RWCtlp)は RWC c ab 6 となる 初 発 原 形 質 分 離 点 における 水 ポテンシャル(ψwtlp)は(4) 式 に(6) 式 を 代 入 して ψ 1 crwc d 7 となる また(4) 式 の x 軸 の 交 点 が 全 水 分 量 に 対 するアポプラスト 水 量 の 割 合 (apoplastic water, Va)となるので V d c 8 となる 初 発 原 形 質 分 離 点 における 細 胞 内 水 分 量 (symplasmic water volume at turgor loss, Vp) は v RWC V SW 9 で 表 わされる (4) 式 において RWC=1 のとき 細 胞 は 十 分 吸 水 した 状 態 にある また ψp=0 より ψ w ψ s が 成 り 立 つ 従 って 十 分 に 吸 水 した 時 の 浸 透 ポテンシャル(osmotic potential at full turgidity, ψs sat )は 次 式 ψ 1 c d 10 となる また 十 分 に 吸 水 した 時 の 全 水 分 量 の 割 合 が 1 であることから 十 分 に 吸 水 した 時 の 細 胞 内 全 水 分 量 (symplamic water volume at full turgidy, Vo)は V 1 V SW 11-8 -

となる 体 積 弾 性 率 (bulk modulus of elasticity, ε)を 求 める 計 算 式 はいくつか 提 唱 されている が( 丸 山 森 川,1983) Tyree and Hammel(1972)よりΨp の 変 化 と 体 積 変 化 から 求 められ る 以 下 の 式 から 算 出 した Vo Ve Vp ψ ε Vp 12 N は 定 数 Ve は 葉 から 失 われる 水 分 量 (volume of water expressed from the sample)であ る 3. 結 果 および 考 察 3.1 M.volkensii 試 験 林 3.1.1 生 存 率 表 1 に 2002 年 11 月 から 2012 年 10 月 までの 立 木 密 度 と 生 残 率 を 示 し 図 1 に 生 存 率 の 推 移 を 示 す 2002 年 植 栽 時 のデータはないので 植 栽 デザインをもとに 植 栽 時 の 密 度 を 推 定 した 2004 年 には 2.5m 区 では 植 栽 密 度 の 63%まで 低 下 したが 他 密 度 区 では 80% 前 後 の 高 い 値 を 示 した その 後 2004 年 から 2005 年 の 間 に 2.5m 区 と 4.0m 区 で 僅 かに 枯 死 が 起 こったのを 除 き 2007 年 までは 全 ての 密 度 区 でほとんど 枯 死 が 起 こらず 同 じ 密 度 を 維 持 した しかし 2007 年 から 2010 年 までは 全 ての 密 度 区 で 密 度 が 低 下 していた その 後 2010 年 から 2012 年 の 2 年 間 ではどの 密 度 区 でも 枯 死 はみられなかった どの 密 度 区 でも 個 体 数 密 度 が 減 少 した 年 がほぼ 一 致 しているため 年 度 による 環 境 条 件 の 変 動 が 生 育 密 度 に 関 わらず 林 分 密 度 の 減 少 を 引 き 起 こしていることが 示 唆 された 2007 年 までは 4.0m 区 を 除 いて 植 栽 密 度 が 高 いほど 生 残 率 が 低 い 結 果 となっていた が 2007 年 から 2010 年 の 間 に 3.0m 区 3.5m 区 の 生 残 率 が 低 下 して 4.0m 区 で 最 も 生 残 率 が 高 くなり 植 栽 密 度 が 高 いほど 生 残 率 が 低 くなった 100 95 90 Survival rate(%) 85 80 75 70 65 60 55 50 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 Physical time(yr) 2.5 3.0 3.5 4.0 図 1 M.volkensii spacing trial における 生 存 率 - 9 -

表 1 M.volkensii spacing trial における 立 木 密 度 および 生 存 率 Planting Stand density(n/ha) Survival rate(% ) Spacing (m ) density N ov-02 Jun-04 N ov-05 Jun-07 Jul-10 M ay-11 O ct-12 N ov-02 Jun-04 N ov-05 Jun-07 Jul-10 M ay-11 O ct-12 0.0 1.6 3.0 4.6 7.7 8.5 9.9 0.0 1.6 3.0 4.6 7.7 8.5 9.9 2.5 1565 978 935 935 848 848 848 100 63 60 60 54 54 54 3.0 1146 898 898 898 712 712 712 100 78 78 78 62 62 62 3.5 744 620 620 599 496 496 496 100 83 83 81 67 67 67 4.0 661 529 476 476 450 450 450 100 80 72 72 68 68 68 表 2 M.volkensii における 毎 木 調 査 の 結 果 ( 樹 高, 胸 高 直 径 断 面 積 合 計 ) M easurem ent Year,m onth 2004,Jun 2005,N ov 2007,Jul 2010,Jun 2011,M ay 2012, O ct Spacing (m ) Plot size ( ) Num ber of planted ( / ) Num ber of trees ( ) N um ber of tre e s ( / ) H eight(m ) D B H (cm ) B asal area m e a n ±S.D max min m e a n ±S.D Max min 2 2.5 23x20 1636 45 978 1.9 ± 0.7 a 3.2 0.2 2.4 ± 0.8 a 3.9 0.9 0.4 3.0 19x17 1120 29 898 2.2 ± 0.8 a 3.5 0.2 2.5 ± 0.9 a 4.1 1.0 0.4 3.5 22x22 784 30 620 2.8 ± 0.7 b 3.8 0.9 3.4 ± 1.0 b 5.1 1.2 0.6 4.0 21x18 667 20 529 1.8 ± 0.6 a 3.1 0.7 1.9 ± 0.8 a 3.4 1.0 0.1 2.5 23x20 1636 43 935 4.3 ± 1.3 a 6.5 0.3 6.1 ± 1.9 a 9.4 1.6 2.9 3.0 19x17 1120 29 898 4.7 ± 1.3 ab 6.2 1.2 7.0 ± 1.8 ab 9.5 1.9 3.4 3.5 22x22 784 30 620 5.4 ± 0.8 b 6.8 3.0 8.0 ± 1.6 c 9.8 2.6 3.2 4.0 21x18 667 18 476 5.3 ± 0.9 b 6.3 3.0 8.4 ± 2.4 bc 11.5 2.9 2.9 2.5 23x20 1636 43 935 5.9 ± 1.5 a 8.7 1.6 8.1 ± 2.8 a 12.4 0.4 5.4 3.0 19x17 1120 29 898 6.3 ± 1.7 a 7.9 1.4 9.1 ± 3.2 ab 12.8 0.6 6.6 3.5 22x22 784 29 599 6.7 ± 0.9 a 8.1 4.0 10.4 ± 1.9 b 13.1 3.8 5.3 4.0 21x18 667 18 476 6.8 ± 0.8 a 8.2 5.1 10.9 ± 2.6 b 14.3 4.4 4.7 2.5 23x20 1636 39 848 7.4 ± 1.5 a 10.0 2.4 10.4 ± 2.5 a 14.6 3.5 7.6 3.0 19x17 1120 23 712 8.1 ± 0.8 a 9.2 5.9 11.6 ± 2.2 ab 15.2 6.1 8.2 3.5 22x22 784 24 496 7.4 ± 1.2 a 9.2 4.2 12.2 ± 2.7 b 15.5 3.8 6.0 4.0 21x18 667 17 450 7.5 ± 1.3 a 9.2 3.1 12.9 ± 3.3 b 17.6 5.1 6.2 2.5 23x20 1636 39 848 8.0 ± 1.6 a 10.7 3.1 10.8 ± 2.6 a 15.1 3.6 8.2 3.0 19x17 1120 23 712 8.4 ± 0.8 a 9.4 6.3 12.0 ± 2.2 ab 15.6 6.8 8.7 3.5 22x22 784 24 496 7.9 ± 1.2 a 9.6 4.6 12.5 ± 2.8 b 16.3 3.8 6.3 4.0 21x18 667 17 450 7.8 ± 1.4 a 9.4 3.3 13.3 ± 3.4 b 18.0 5.2 6.6 2.5 23x20 1636 39 848 8.2 ± 1.5 a 10.7 3.4 11.0 ± 2.8 a 15.6 3.6 8.6 3.0 19x17 1120 23 712 8.6 ± 0.8 a 9.8 6.4 12.4 ± 2.3 ab 16.1 7.2 9.2 3.5 22x22 784 24 496 7.9 ± 1.0 a 9.2 5.8 12.8 ± 2.9 b 17.0 3.8 6.7 4.0 21x18 667 17 450 8.0 ± 1.3 a 9.8 4 13.6 ± 3.5 b 18.6 5.2 6.9-10 -

3.1.2 樹 高 2004 から 2012 年 までの 各 測 定 時 点 における 平 均 樹 高 を 表 2 に 示 す 図 2 にはその 推 移 を 図 3 には 樹 高 の 年 平 均 成 長 量 を 示 す 表 2 図 2 より 2004 年 における 平 均 樹 高 は 3.5m 区 が 他 の 密 度 区 より 有 意 に 高 かった 2005 年 には 2.5m 区 が 3.5m 区 および 4.0m 区 より 有 意 に 低 くなり 3.0m 区 はその 中 間 で あった 2007 年 以 降 は 植 栽 密 度 区 間 で 有 意 差 はみられなくなり 植 栽 後 5 年 でどの 密 度 区 でもほぼ 同 じ 樹 高 に 達 したことが 明 らかになった 10 9 8 Mean Height(m) 7 6 5 4 3 2 1 0 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 Physical time(yr) 図 2 M.volkensii spacing trial における 平 均 樹 高 の 経 年 変 化 2.5 3.0 3.5 4.0 エラーバーは 標 準 偏 差 を 表 す Mean growth increment of Height(m yr 1 ) 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 a a a b ab a b ab aa b b aababb ab abab 2004 2005 2005 2007 2007 2010 2011 2010 2011 2012 2.5 3.0 3.5 4.0 図 3 M.volkensii spacing trial における 樹 高 の 年 平 均 成 長 量 の 経 年 変 化 エラーバーは 標 準 偏 差 を 表 す 図 3 より 2004 年 から 2005 年 の 樹 高 の 年 平 均 成 長 量 (2.4~4.1m year -1 )は 4.0m 区 が 他 の 区 よりも 有 意 に 大 きかった 2005 年 から 2007 年 (0.6~0.8 m year -1 )は 3.0m 区 が 3.5m 区 よりも 有 意 に 大 きく 2007 年 から 2010 年 (0.2~0.5 m year -1 )は 2.5m 区 と 3.0 m 区 が 3.5m 区 と 4.0m 区 より 有 意 に 大 きく 2010 年 から 2011 年 (0.3~0.6myear -1 )は - 11 -

2.5m 区 が 4.0m 区 より 有 意 に 大 きかった しかし 上 述 のように 2007 年 以 降 の 年 成 長 量 は 0.2~0.6 m year -1 と 少 なく 特 に 2011 年 から 2012 年 の 間 は 0.0~0.2 m year -1 とほと んど 成 長 が 停 止 していた 以 上 のように 樹 高 成 長 は 植 栽 後 2 年 目 から 3 年 目 が 最 も 盛 んで 本 試 験 地 では 樹 高 6m を 超 える 辺 りから 急 速 に 成 長 速 度 が 低 下 した また 初 期 の 樹 高 成 長 量 は 植 栽 密 度 が 低 い ほど 多 くなる 傾 向 があった 3.1.3 胸 高 直 径 表 2 に 2004 年 から 2012 年 までの 各 測 定 時 点 における 平 均 胸 高 直 径 を 示 す 図 4 には その 推 移 を 図 5 には 直 径 の 年 平 均 成 長 量 を 示 す 18 16 14 Mean DBH(cm) 12 10 8 6 4 2 0 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 physical time(yr) 4.0 3.5 3.0 2.5 図 4 M.volkensii spacing trial における 平 均 胸 高 直 径 の 経 年 変 化 エラーバーは 標 準 偏 差 を 表 す 12.0 a a a b Mean growth increment of DBH(cm yr 1 ) 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 a a a a a a a a a a a a a b b a 2.5 3.0 3.5 4.0 0.0 2004 2005 2005 2007 2007 2010 2011 2010 2011 2012 図 5 M.volkensii spacing trial における 胸 高 直 径 の 平 均 年 成 長 量 の 経 年 変 化 エラーバーは 標 準 偏 差 を 表 す - 12 -

表 3 図 4 より 2004 年 の 胸 高 直 径 は 3.5m 区 が 他 の 密 度 区 よりも 有 意 に 大 きかった 2005 年 は 2.5m 区 が 他 の 密 度 区 より 有 意 に 小 さく 3.5m 区 が 他 の 密 度 区 より 有 意 に 大 き く 3.0m 区 および 3.5m 区 はその 中 間 を 示 した 2007 年 2010 年 2011 年 2012 年 は 3.5m 区 4.0m 区 が 他 の 密 度 区 より 有 意 に 大 きく 2.5m 区 は 他 の 密 度 区 より 有 意 に 小 さか った つまり 胸 高 直 径 は 植 栽 初 期 (2004 年 )は 3.5m 区 が 他 区 にくらべ 高 い 値 となり 植 栽 密 度 との 関 係 はみられなかったが 2005 年 以 降 は 植 栽 密 度 が 高 いほど 小 さくなる 傾 向 がみられた 図 5 より 2004 年 から 2005 年 までの 胸 高 直 径 の 年 平 均 成 長 量 (4.1~7.5cm year -1 )は 4.0m 区 が 他 の 密 度 区 より 有 意 に 大 きな 値 を 示 し 2.5m 区 3.0m 区 3.5m 区 間 では 有 意 差 は 見 られなかった しかし 植 栽 密 度 が 低 いほど 成 長 量 が 大 きくなる 傾 向 がみられた 2005 年 から 2007 年 (1.1~1.3cm year -1 ) 2007 年 から 2010 年 (0.6~0.7cm year -1 ) 2010 年 から 2011 年 (0.3~0.4cm year -1 )の 成 長 量 は 植 栽 密 度 間 で 有 意 差 はみられなかった 2011 年 から 2012 年 (0.2~0.4 cm year -1 )は 3.0m 区 と 3.5m 区 が 2.5m 区 と 4.0m 区 より 有 意 に 大 きくなったが 2010 年 から 2011 年 の 値 とは 大 きく 変 わらなかった 樹 高 と 同 様 に 胸 高 直 径 は 2004 年 から 2005 年 の 間 で 最 も 良 く 成 長 し その 後 成 長 量 は 急 に 減 少 し 成 長 はゆるやかになった また 樹 高 では 認 められなかったが 胸 高 直 径 は 明 らかに 植 栽 密 度 と 負 の 関 係 を 示 し 林 分 密 度 が 低 いほど 平 均 胸 高 直 径 は 大 きくなった その 傾 向 は 植 栽 後 3 年 目 に 認 められるようになり 本 試 験 で 採 用 した 植 栽 密 度 では 比 較 的 速 やかに 密 度 効 果 が 認 められるようになることが 明 らかになった 3.2 A.senegal 試 験 林 3.2.1 生 存 率 表 3 に 1998 年 2010 年 2011 年 2012 年 の 立 木 密 度 と 生 残 率 を 示 す 図 6 には 生 残 率 の 推 移 を 示 す 1997 年 植 栽 時 のデータはないので 植 栽 デザインをもとに 植 栽 時 の 密 度 を 推 定 した 1998 年 ではどの 密 度 区 でも 枯 死 は 起 こらず 生 残 率 は 100%であった 2010 年 は 1.0 m 区 の 生 存 率 は 84%まで 低 下 したが 他 の 密 度 区 はいずれも 90% 近 い 値 を 示 した 2011 年 および 2012 年 には 1.0m 区 のみで 枯 死 がみられ 生 存 率 はそれぞれ 72% 68%と 低 下 したが 他 の 密 度 区 では 同 じ 密 度 を 維 持 した 3.2.2 樹 高 表 4 に 1998 年 から 2012 年 までの 平 均 樹 高 の 成 長 経 過 を 示 す 図 7 にその 推 移 を 図 8 には 樹 高 の 年 平 均 成 長 量 を 示 す 1998 年 の 平 均 樹 高 に 植 栽 密 度 間 で 有 意 差 は 見 られなかった 2010 年 には 3.5m 区 が 5.0m 区 よりも 有 意 に 高 く 1.0m 区 と 3.0m 区 はその 中 間 を 示 した( 表 4 図 7) 2011 年 も 植 栽 密 度 間 で 有 意 差 は 見 られなかったが 2012 年 は 1.0m 区 を 除 いた 密 度 区 で 平 均 樹 高 - 13 -

の 減 少 がみられ 5.0m 区 が 1.0m 区 よりも 有 意 に 低 くなった 100 95 90 Survival rate(%) 85 80 75 70 65 60 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 Physical time(yr) 図 6 A.senegal spacing trial における 生 存 率 の 推 移 1.0 3.5 4.0 5.0 Mean Height(m) 9 8 7 6 5 4 3 2 1 1.0 3.5 4.0 5.0 0 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 Physical time(yr) 図 7 A.senegal spacing trial における 平 均 樹 高 の 経 年 変 化 エラーバーは 標 準 偏 差 を 表 す Mean growth increment of Height(m yr 1 ) 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 0.20 0.40 n.s a n.s b b b 2010 1998 2011 2010 2012 2011 1.0 3.5 4.0 5.0 図 8 A.sengal spacing trial における 各 測 定 期 間 の 樹 高 の 平 均 年 成 長 量 エラーバーは 標 準 偏 差 を 表 す 異 なるアルファベットは 有 意 差 を 示 す (Holm's multiple comparison procedure p<0.05) - 14 -

表 3 A.senegal spacing trial における 立 木 密 度 および 生 存 率 Spacing (m ) Stand density(n/ha) Survival rate(% ) N ov-97 Jun-98 Jul-10 M ay-11 O ct-12 N ov-97 Jun-98 Jul-10 M ay-11 O ct-12 0.0 0.58 12.67 13.50 14.92 0.0 0.58 12.67 13.50 14.92 1.0 10000 10000 8400 7200 6800 100 100 84 72 68 3.5 1364 1364 1250 1250 1250 100 100 92 92 92 4.0 1000 1000 889 889 889 100 100 89 89 89 5.0 744 744 661 661 661 100 100 89 89 89 表 4 における 毎 木 調 査 の 結 果 ( 樹 高, 胸 高 直 径 断 面 積 合 計 ) 異 なるアルファベットは 有 意 差 を 示 す(Holm's multiple comparison procedure p<0.05) M easurem ent Year,m onth 1998,Jul 2010,Jun 2011,M ay 2012.N ov Spacing (m ) Plot size (m ) Num ber of planted trees(n /ha) Num ber of trees (N ) Num ber of tre e s (N /ha) Height(m ) Basal area(cm 2 ) DBH(cm ) Basal area m e a n ± S.D mean±s.d (m 2/ha) m a x m in m e a n ± S.D M a x m in M a x m in 1.0 5x5 10000 25 10000 0.9 ± 0.3 a 1.7 0.5 1.5 ± 0.6 a 3.1 0.4 1.4 ± 0.3 a 2.0 0.7 1.5 3.5 1 1 x8 1 3 6 4 1 2 1 3 6 4 1.1 ± 0.3 a 1.6 0.6 2.0 ± 0.6 a 3.1 0.8 1.6 ± 0.2 a 2.0 1.0 0.3 4.0 9x10 1000 9 1000 1.0 ± 0.3 a 1.6 0.5 1.7 ± 0.7 a 3.1 0.8 1.4 ± 0.3 a 2.0 1.0 0.2 5.0 1 1 x1 1 7 4 4 9 7 4 4 1.0 ± 0.2 a 1.3 0.7 2.0 ± 0.8 a 3.1 0.8 1.6 ± 0.3 a 2.0 1.0 0.1 1.0 5x5 10000 21(0) 8400 6.1 ± 1.5 ab 7.8 2.5 15.8 ± 14.5 a 51.7 2.5 4.1 ± 1.8 a 8.1 1.8 13.3 3.5 11x8 1364 11(2) 1250 6.5 ± 0.7 a 7.6 5.1 72.4 ± 30.7 b 127.0 19.1 8.8 ± 1.8 b 11.0 4.9 9.1 4.0 9x10 1000 8(1) 889 6.4 ± 1.1 ab 7.7 4.8 67.1 ± 38.9 b 133.1 21.2 8.7 ± 3.0 b 13.0 4.0 6.0 5.0 11x11 744 8(2) 661 5.5 ± 0.5 b 6.3 4.7 95.3 ± 31.7 b 133.8 40.1 10.5 ± 2.4 b 13.1 6.4 6.3 1.0 5x5 10000 18(0) 7200 6.7 ± 1.2 a 8.1 3.9 14.9 ± 13.5 a 52.8 2.0 4.1 ± 1.6 a 8.2 1.6 1 0.7 3.5 11x8 1364 11(2) 1250 6.7 ± 0.7 a 7.8 5.3 76.1 ± 32.6 b 133.2 18.9 9.0 ± 1.9 b 11.5 4.9 9.5 4.0 9x10 1000 8(1) 889 6.7 ± 1.1 a 8.1 5.4 70.6 ± 40.0 b 138.9 22.4 9.0 ± 3.0 b 13.3 4.2 6.3 5.0 11x11 744 8(2) 661 5.7 ± 0.6 a 6.5 4.8 100.0 ± 32.6 b 147.4 51.5 10.8 ± 2.3 b 13.7 7.1 6.6 1.0 5x5 10000 17(0) 6800 7.0 ± 1.2 a 8.5 4.0 15.9 ± 14.1 a 54.1 1.8 4.2 ± 1.7 a 8.3 1.5 1 0.8 3.5 11x8 1364 11(2) 1250 6.3 ± 0.7 ab 7.2 5.1 77.2 ± 32.7 b 134.7 19.6 9.1 ± 1.9 b 11.5 5.0 9.6 4.0 9x10 1000 8(1) 889 6.5 ± 1.0 ab 7.8 5.2 74.9 ± 42.1 b 149.6 27.2 9.3 ± 3.0 b 13.8 4.5 6.7 5.0 11x11 744 8(2) 661 5.5 ± 0.6 b 6.5 4.9 102.8 ± 33.3 b 153.9 56.9 10.9 ± 2.3 b 14.0 7.4 6.8-15 -

図 8 より 1998 年 から 2010 年 の 樹 高 の 年 平 均 成 長 量 は 0.4~0.5m year -1 であり 2010 年 から 2011 年 の 年 平 均 成 長 量 (0.2~0.3 m year -1 )よりも 大 きかったが いずれも 植 栽 密 度 区 間 で 有 意 差 は 見 られなかった 2011 年 から 2012 年 は-0.3~0.2 m year -1 を 示 し 1.0m 区 を 除 いた 密 度 区 では 樹 高 は 減 少 した 本 種 は 植 栽 10 年 以 上 にわたって 年 間 30~40cm の 成 長 速 度 を 持 続 し 7m 程 度 まで 達 し たが 14 年 目 に 至 って 一 部 で 樹 高 の 低 下 が 認 められ 樹 高 成 長 はほぼ 停 止 し 始 めたものと 思 われる 3.2.3 胸 高 断 面 積 A.senegal 密 度 試 験 林 では 直 径 を 測 定 する 1.3m 以 下 で 幹 が 分 かれている 個 体 が 多 かっ たため 胸 高 直 径 ではなく 個 体 の 胸 高 断 面 積 の 値 を 示 す 表 4 に 1998 年 から 2012 年 までの 平 均 胸 高 断 面 積 の 成 長 経 過 を 示 す また 参 考 に 平 均 胸 高 直 径 の 成 長 経 過 を 示 した 図 9 には 平 均 胸 高 断 面 積 の 推 移 を 図 10 には 年 平 均 成 長 量 を 示 す 表 4 図 9 より 1998 年 の 胸 高 断 面 積 は 植 栽 密 度 区 間 で 有 意 差 は 見 られなかった 2010 年 は 1.0m 区 が 他 の 植 栽 密 度 区 よりも 有 意 に 小 さかった 2011 年 および 2012 年 も 2010 年 と 同 様 な 関 係 が 得 られ 植 栽 密 度 が 低 くなるほど 胸 高 断 面 積 は 大 きくなる 傾 向 が 見 られ た ただし いずれの 年 でも 3.5m 区 で 胸 高 断 面 積 は 4.0m 区 をやや 上 回 っていた 図 10 より 1998 年 から 2010 年 の 年 平 均 成 長 量 は 1.2~7.8cm 2 year -1 であり 1.0m 区 が 他 の 植 栽 密 度 区 よりも 有 意 に 小 さかった 2010 年 から 2011 年 の 成 長 量 (-0.5~4.7cm 2 year -1 )も 1.0m 区 が 他 の 植 栽 密 度 区 よりも 有 意 に 小 さかった 2011 年 から 2012 年 の 成 長 量 (0.5~4.3cm 2 year - 1 )は 4.0m 区 が 1.0m 区 よりも 有 意 に 大 きかった 160 140 Mean Basal area (cm 2 ) 120 100 80 60 40 20 5.0 4.0 3.5 1.0 0 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 physical time(yr) 図 9 A.senegal spacing trial における 平 均 胸 高 断 面 積 の 経 年 変 化 エラーバーは 標 準 偏 差 を 表 す - 16 -

12.0 10.0 8.0 6.0 4.0 2.0 1.0 3.5 4.0 5.0 0.0 2.0 2010 1998 2011 2010 2012 2011 図 10 A.sengal spacing trial における 各 測 定 期 間 の 胸 高 断 面 積 の 平 均 年 成 長 量 エラーバーは 標 準 偏 差 を 表 す 異 なるアルファベットは 有 意 差 を 示 す (Holm's multiple comparison procedure p<0.05) 植 栽 直 後 を 除 くと いずれの 時 期 においても 低 密 度 区 は 高 密 度 区 よりも 大 きな 平 均 胸 高 断 面 積 を 示 していたが 成 長 速 度 には 1.0m 区 以 外 の 密 度 区 間 に 有 意 差 は 認 められなかっ た 3.5m 区 と 4.0m 区 の 間 では 密 度 の 変 化 の 経 緯 も 樹 高 も 胸 高 断 面 積 も 違 いは 認 められ ず 全 く 同 じ 生 育 経 過 を 示 した 一 方 5.0m 区 はそれらの 高 密 度 区 よりも 明 らかに 平 均 胸 高 断 面 積 は 大 きく 植 栽 後 14 年 を 経 過 してもまだ 樹 幹 は 旺 盛 に 成 長 している 肥 大 成 長 がほとんど 起 きていない 1.0m 区 は 他 の 密 度 区 と 異 なり 樹 高 成 長 が 継 続 し ているのは 過 密 状 態 で 光 を 求 めた 高 い 個 体 間 競 争 の 結 果 であると 思 われる 3.3 生 理 特 性 3.3.1 蒸 散 速 度 図 11 に 蒸 散 速 度 の 日 変 化 を 示 す M.volkensii は 一 回 目 の 測 定 結 果 よりも 2 回 目 の 方 が 高 い 値 を 示 したが 3 回 目 になると 一 回 目 と 同 程 度 の 蒸 散 速 度 となり その 後 最 後 の 測 定 まで 単 調 に 低 下 した A.senegal も 日 変 化 の 傾 向 は M.volkensii と 同 様 で 10 時 から 12 時 までの 測 定 結 果 が 最 も 高 い 蒸 散 速 度 となり その 後 は 日 没 まで 単 調 に 低 下 した 温 帯 に 生 育 する 植 物 で 測 定 した 結 果 では 夜 明 けとともに 蒸 散 速 度 は 上 昇 するが 気 温 や 日 射 量 が 最 大 となる 昼 前 後 には 気 孔 が 閉 鎖 するために 蒸 散 速 度 がいったん 低 下 する(お 昼 寝 現 象 ) しかし 気 温 日 射 量 が 低 下 する 15 時 前 後 から 再 び 旺 盛 な 蒸 散 活 動 を 示 すことが 多 い 本 測 定 結 果 でも 午 後 の 蒸 散 活 動 の 再 開 は 若 干 認 められたが 昼 間 の 低 下 はお 昼 寝 現 象 と 言 えるような 再 開 ではなかった 本 測 定 結 果 をもとに 最 大 蒸 散 速 度 は M.volkensii は 10 時 から 11 時 A.senegal は 10 時 から 12 時 に 測 定 することとした - 17 -

a) M.volkensii 7.0 6.0 Transpiration (m mol m 2 s 2) 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 b) A.Senegal 6.0 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 5.0 Transpiration (m mol m 2 s 2) 4.0 3.0 2.0 1.0 0.0 8:00 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 17:00 18:00 図 11 蒸 散 速 度 の 経 時 変 化 ( 平 均 値 ±S.D) 両 樹 種 とも 測 定 個 体 数 は 3 個 体 図 12 に M.volkensii と A.senegal の 日 中 の 最 大 蒸 散 速 度 を 示 す M.volkensii は 6.4m mol m -2 s -2 A.senegal は 2.5 m mol m -2 s -2 であった M.volkensii の 蒸 散 速 度 は A.senegal の 2 倍 以 上 あり 有 意 に 高 かった 3.3.2 日 中 の 水 ポテンシャル 図 13 に M.volkensii と A.senegal の 日 中 の 水 ポテンシャル(ΨL)の 値 を 示 す 図 14 に 10 時 から 15 時 までの 水 ポテンシャルの 測 定 結 果 を 示 す これらより ΨL が 最 も 低 い 値 を 示 したのは M.volkensii および A.senegal においてそれぞれ 14:00-15:00 13:00-14:00 であった 平 均 最 低 値 は M.volkensii が-2.1MPa A.senegal が-1.9MPa で 両 者 に 有 意 な 差 は 認 められなかった 従 って M.volkensii は 高 い 蒸 散 速 度 を 示 していても 葉 の 水 ポテンシャルの 低 下 は A.senegal と 変 わらなかった - 18 -

8.0 Transpiration (m mol m 2 s 2) 7.0 6.0 5.0 4.0 3.0 2.0 1.0 ** 0.0 M.volkensii A.senegal 図 12 蒸 散 速 度 の 比 較 ( 平 均 値 ±S.D) 測 定 をは M.volkensii 10:00-11:00, A.senegal 10:00-12:00 に 行 った t test(n=5) n.s:p>0.05 * :p<0.05 * * :p<0.01 2.5 n.s 2 Ψ ( MPa) 1.5 1 0.5 0 M.volkensii A.senegal 図 13 日 中 の 葉 の 水 ポテンシャル( 平 均 値 ±S.D) ΨL が 最 低 の 値 を 示 したのは,M.volkensii 14:00-15:00, A.senegal 13:00-14:00 t test(n=5) n.s:p>0.05 * :p<0.05 * * :p<0.01 3 2.5 2 Ψ ( MPa) 1.5 1 A.senegal 0.5 M.volkensii 0 9:00 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 15:00 16:00 図 14 M.volkensii と A.senegal における 10 時 から 15 時 までの 葉 の 水 ポテンシャル - 19 -

3.3.3 葉 の 水 分 特 性 図 15 に M.volkensii と A.senegal における ψw tlp ( 初 発 原 形 質 分 離 点 における 葉 の 水 ポテ ンシャル) RWCtlp( 初 発 原 形 質 分 離 点 における 相 対 含 水 率 ) ψs sat ( 細 胞 が 十 分 に 吸 水 し た 時 の 浸 透 ポテンシャル) ε( 細 胞 の 体 積 弾 性 率 ) Vp/Vo( 十 分 に 吸 水 した 時 の 細 胞 内 水 分 量 に 対 する 初 発 原 形 質 分 離 点 における 細 胞 内 水 分 量 の 割 合 ) および Va(アポプラストの 水 分 量 の 割 合 )の 推 定 値 の 平 均 を 示 す ψwtlp( MPa) 4.00 3.00 2.00 1.00 0.00 M.volkensii A.senegal ε (MPa) 70.00 60.00 50.00 40.00 30.00 20.00 10.00 0.00 M.volkensii A.senegal 2.50 0.80 ψs sat ( MPa) 2.00 1.50 1.00 0.50 Vp/Vo 0.60 0.40 0.20 0.00 M.volkensii A.senegal 0.00 M.volkensii A.senegal 1.00 0.80 * 0.60 0.50 * RWCtlp 0.60 0.40 0.20 Va 0.40 0.30 0.20 0.10 0.00 M.volkensii A.senegal 0.00 M.volkensii A.senegal 図 15 M.volkensii と A.senegal における ψw tlp RWC tlp ψs sat ε Vp/Vo および Va の 推 定 値 の 平 均 t test(n=5) n.s:p>0.05 * :p<0.05 エラーバーは 標 準 偏 差 を 示 す M.volkensii と A.senegal の ψw tlp はそれぞれ-2.7MPa -3.1MPa となり A.senegal の 方 が 低 い 値 を 示 したが 有 意 な 差 は 認 められなかった ψs sat は-1.78MPa -1.84MPa で この 場 合 も 有 意 差 は 認 められなかった RWCtlp は M.volkensii は 0.78 A.senegal は 0.68 となり M.volkensii が 有 意 に 高 かった ε は M.volkensii は 26.0MPa A.senegal は - 20 -

36.0MPa となり A.senegal の 方 が 高 い 値 を 示 したが 値 のばらつきが 大 きく 有 意 差 は 認 められなかった Vp/Vo に 有 意 な 差 は 認 められず M.volkensii は 0.68 A.senegal は 0.61 となった Va は M.volkensii が 0.36 A.senegal が 0.10 で M.volkensii が 有 意 に 高 かった つまり 葉 の 水 分 特 性 のうち 耐 乾 性 に 大 きな 影 響 をおよぼす ψw tlp や ψs sat ε で 2 種 間 に 有 意 な 違 いは 認 められなかった 一 方 RWCtlp と Va が M.volkensii で 大 きく なった したがって この 2 樹 種 は 水 ストレスに 対 して 葉 の 吸 水 力 の 維 持 や 細 胞 の 膨 圧 の 維 持 についての 戦 略 がほとんど 同 じであることが 明 らかとなった 一 方 M.volkensii は A.senegal よりも 高 い 含 水 率 で 初 発 原 形 質 分 離 を 起 こすので 蒸 散 による 失 水 は 光 合 成 活 性 に 影 響 しやすいと 言 える しかし アポプラストに A.senegal よりも 多 くの 水 を 有 して いるため 細 胞 の 失 水 はアポプラストからの 吸 水 で 補 充 することができるので 図 13 で 示 したように 高 い 蒸 散 活 性 を 示 しながらも 日 中 に 葉 のポテンシャルが 大 きく 低 下 する ことがなかったと 考 えられる 両 樹 種 とも 落 葉 樹 であり この 地 域 における 特 徴 的 な 年 2 回 の 乾 季 にも 敏 感 に 反 応 し 降 雨 パターンにあわせて 着 葉 落 葉 していることからも(Broadhead,2003; 藁 科, 2012) 乾 燥 ストレスが 大 きくなると 葉 の 量 を 調 節 し 乾 燥 を 回 避 していると 考 えられる LAI( 葉 面 積 指 数 : 単 位 地 表 面 積 に 対 する その 上 方 に 存 在 するすべての 葉 の 片 側 の 総 面 積 の 比 )に 日 中 の 蒸 散 速 度 ( 図 16)を 掛 けて 林 分 レベルでの 大 まかな 蒸 散 量 を 算 出 した ( 表 5) LAI は 魚 眼 レンズを 用 い 全 天 空 写 真 を 撮 影 し 画 像 解 析 ソフト(LAI32 for Win) を 用 いて 算 出 した なお ここで 用 いた LAI は 大 久 保 (2013)から 2010 年 11 月 12 月 お よび 2012 年 11 月 12 月 の 値 を 抜 粋 してものである 表 5 より M.Volkensii が A.sengal より 2 倍 ほど 水 消 費 量 が 多 いと 推 定 できる この 水 消 費 量 の 推 定 は 樹 冠 内 の 蒸 散 特 性 の 違 いや 林 分 密 度 が 植 栽 木 の 生 理 特 性 に 与 える 影 響 を 考 慮 していないので 今 後 の 課 題 であ る 表 5 M.volkensii と A.senegal における LAI と 水 消 費 量 M.volkensii A.senegal spacing LAI LAI*Tr (m ) (m 2 /m 2 ) 2.5 1.62 10.38 3 1.63 10.45 3.5 1.42 9.10 4 1.61 10.30 1.0 1.8 4 4.5 6 3.5 1.4 7 3.6 5 4.0 2.0 1 5.0 1 5.0 1.3 1 3.2 6-21 -

引 用 文 献 Bosch, J. M. and Hewlett, J.D. (1982) A review of catchment experiments to determine the effect of vegetation changes on water yield and evapotranspiration. Journal of Hydrology., 55, 3-23. Broadhead, J., Ong C.K., & Black C.R. (2003). Tree phenology and water availability in semi-arid agroforestry systems. Forest Ecology and Management, 180(1-3), 61 73. Ladiges, P.Y. (1975). Some Aspects of tissue water relations in three populations of Eucalyptus viminalis LABILL. New Phytologist, 75(1), 53 62 丸 山 温, 森 川 靖. (1983). 葉 の 水 分 特 性 の 測 定 : P-V 曲 線 法. 日 本 林 學 會 誌, 65(1), 23 28. 大 久 保 智 佳 子 (2013). ケニア 半 乾 燥 地 の 植 栽 密 度 の 異 なる Melia,Acacia 試 験 林 における フェノロジーおよびリターフォールの 評 価. 兵 庫 県 立 大 学 大 学 院 修 士 論 文 ( 未 発 表 ) Scott, D. F., & Lesch, W. (1997). Streamflow responses to afforestation with EucaZypfus grundis and Pinus putuzu and to felling in the Mokobulaan experimental catchments, South Africa. Science, 199, 360 377. Tyree MT, Hammel HT (1972) The measurement of the turgot pressure and the water relations of plants by the pressure-bomb technique. Journal of Experimental Botany, 23 : 267-282 藁 科 明 日 香 (2012). ケニア 半 乾 燥 地 の 植 栽 密 度 林 の 生 態. 岡 山 大 学 修 士 論 文,36pp. - 22 -

Ⅱ-2 植 栽 密 度 の 異 なる Melia,Acacia 試 験 林 におけるフェノロ ジーおよびリターフォール 大 藪 崇 司 ( 兵 庫 県 立 大 学 ) 大 久 保 智 佳 子 ( 兵 庫 県 立 大 学 ) 溝 渕 俊 彰 ( 岡 山 大 学 大 学 院 環 境 学 研 究 科 ) 吉 川 賢 ( 岡 山 大 学 大 学 院 環 境 学 研 究 科 ) 1. はじめに 土 壌 に 対 するリターフォールの 機 能 は 1 土 壌 層 表 面 を 保 護 し 雨 滴 の 衝 撃 を 弱 めて 雨 滴 による 浸 食 を 抑 える( 荒 木 阿 部, 2005;Miura et al., 2003; 村 井 ら, 1973) 2 雨 滴 エ ネルギーを 抑 止 することで クラストの 形 成 を 妨 げる( 三 原, 1951; 湯 川 恩 田, 1995 な ど) 3 森 林 土 壌 の 発 達 に 寄 与 し 透 水 性 を 良 好 に 保 つ 4 土 壌 表 面 に 複 雑 な 凹 凸 をつくり 地 表 流 の 流 速 を 弱 め 層 状 浸 食 を 緩 和 する( 北 原, 1998) 5 林 床 植 生 の 根 は 土 壌 を 緊 縛 し 土 壌 浸 食 を 抑 える などがあげられる また 被 度 が 小 さい 林 床 では 降 雨 量 が 同 一 でも リターフォール 堆 積 量 が 少 ないと 雨 水 の 表 土 層 への 浸 透 率 が 低 下 して 地 表 流 の 流 出 率 が 増 加 し 土 壌 侵 食 量 は 増 大 するという 報 告 がある( 若 原 ら, 2008) このように リターフォ ールは 表 層 土 壌 の 保 護 に 重 大 な 役 割 を 担 っている また 林 分 内 の 物 質 生 産 過 程 の 究 明 や 生 産 構 造 上 の 伐 倒 時 期 決 定 のためには リターフォール 量 の 季 節 的 変 化 を 知 っておくこと が 必 要 であり 重 要 である リターフォール 量 は 樹 種 によって 季 節 的 変 化 が 異 なり 最 も 適 した 水 分 条 件 で 展 葉 した 場 合 に 最 も 長 期 間 にわたって 葉 を 保 持 していることが 報 告 され ている( 片 桐 ら, 1983) さらに リターフォール 量 の 季 節 的 変 化 は 林 分 葉 量 の 季 節 的 変 化 と 連 動 しているとされる( 只 木 香 川, 1968) また フェノロジーは 季 節 の 移 り 変 わりに 伴 う 動 植 物 の 行 動 や 状 態 の 変 化 であり 種 子 の 採 取 や 育 苗 などの 生 産 管 理 のために 重 要 な データとなる そこで 調 査 では 1998 年 に 造 成 されたアカシア 密 度 試 験 林 と 2002 年 に 造 成 されたメリ ア 密 度 試 験 林 において 2010 年 7 月 から 2012 年 6 月 の 長 期 モニタリングによるフェノロ ジーおよび 植 栽 密 度 とリターフォール 量 の 関 係 性 を 明 らかにし 種 子 生 産 や 育 苗 の 最 適 時 期 の 究 明 や 現 段 階 での 植 栽 密 度 試 験 林 の 評 価 を 行 うことを 目 的 とした 2. 調 査 方 法 ティバ 試 験 林 の 尾 根 筋 に 植 栽 間 隔 が 2.5m 3.0m 3.5m 4.0m の 4 段 階 のメリア 密 度 試 験 林 約 4ha が 2002 年 11 月 に 造 成 された 4 つの 密 度 区 を 1 つのブロックとして 3 回 の 繰 り 返 しが 尾 根 筋 から 斜 面 下 に 向 かって 設 置 されている 調 査 コドラートは 林 縁 効 果 を 除 くため 林 縁 個 体 を 除 き 3.5m の 密 度 区 に 25 25m の 方 形 区 を 2.5m 3.0m の 密 度 区 についても 当 初 25 25m を 設 定 したが 異 なる 密 度 区 の 列 を 含 んでおり これを 除 くためコドラートを 縮 小 し 2.5m 区 は 25 22m, 3.0m 区 は 25 20m とした - 23 -

同 じくティバ 試 験 林 の 尾 根 筋 に 植 栽 間 隔 が 1.0m 2.0 m 3.5 m 4.0 m 5.0m の 5 段 階 のアカシア 密 度 試 験 林 約 0.8ha が 1999 年 11 月 に 造 成 された 5 つの 密 度 区 を 1 つの ブロックとして 4 回 の 繰 り 返 しが 北 向 き 斜 面 上 に 設 置 されている 2010 年 6 月 に 5 つの 密 度 区 (1.0m 区 2.0m 区 3.5m 区 4.0m 区 5.0m 区 )についてそれぞれ 10 10m 10 10m 16 16m 20 20m 22 22m のコドラートを 設 定 した しかし 3.5m 区 に 設 置 したコドラートは 全 ての 植 栽 木 を 含 んでいなかったため 2011 年 にはコドラートを 16 20m に 拡 大 し 全 ての 植 栽 木 を 含 むようにした 2010 年 7 月 17 日 ~24 日 にすべての 調 査 プロット 内 に 3 つずつリタートラップを 設 置 した メリアおよびアカシア 林 では 周 囲 の 植 栽 木 がすべて 生 存 している 部 分 で 周 りの 4 本 の 樹 木 から 等 距 離 の 位 置 にトラップを 設 置 し 天 然 林 では 全 天 空 写 真 の 撮 影 位 置 ( 林 冠 が 開 いている 地 点 高 木 種 により 林 冠 が 閉 鎖 している 地 点 低 木 種 により 林 冠 が 半 分 程 度 覆 われている 地 点 )に 設 置 した 通 常 の 場 合 リタートラップの 設 置 高 は 下 草 の 高 さより も 高 くなるようにするが 住 民 による 持 ち 去 りを 防 ぐために 出 来 るだけ 低 くし( 高 さ 65cm) 周 りの 下 草 は 出 来 るだけ 頻 繁 に 刈 り 取 るようにした リターの 回 収 は 毎 月 1 回 と し 回 収 後 は 2~3 日 風 乾 した 後 風 乾 重 を 測 定 してから 保 管 することとした 日 本 へリターを 持 ち 帰 り 対 象 樹 種 の 葉 枝 繁 殖 器 ( 花 弁 果 実 含 む) 対 象 樹 種 以 外 の 葉 枝 繁 殖 器 ( 花 弁 果 実 含 む)およびその 他 ( 動 物 の 糞 死 骸 など)に 分 類 し 写 真 撮 影 を 行 った 後 それぞれの 重 量 を 測 定 した( 図 1) M. volkensii A. senegal 枝 葉 葉 枝 種 子 枝 花 図 1 Melia,Acacia それぞれの 葉, 枝, 繁 殖 器 等 - 24 -

調 査 期 間 は 2010 年 7 月 から 2012 年 6 月 とし 2010 年 7 月 から 2011 年 6 月 を 2010 年 度 2011 年 7 月 から 2012 年 6 月 を 2011 年 度 として 処 理 した 3. 結 果 2010 年 7 月 から 2012 年 6 月 の 期 間 の 調 査 地 の 降 水 量 および 気 温 を 図 2 に 示 した 測 定 は ティバ 試 験 林 内 に 設 置 した 気 象 観 測 装 置 ( 温 湿 度 計 :TR-74Ui, ティアンドデイ 雨 量 計 :RG3-M, Onset)により 2010 年 7 月 から 2012 年 6 月 に 行 った また 欠 測 した 月 ( 降 水 量 :2010 年 10 月 11 月 12 月 2011 年 1 月 2 月 3 月 2012 年 1 月 2 月 3 月 気 温 :2010 年 7 月 12 月 2011 年 1 月 4 月 5 月 2012 年 4 月 5 月 6 月 )は 本 調 査 地 と 気 候 の 近 しいエンブのデータを 用 いた 30 precipitation 降 水 量 Air 気 温 temperature 500 400 気 温 ( ) 20 10 300 200 降 水 量 (mm) 100 0 Jul-10 Aug-10 Sep-10 Oct-10 Nov-10 Dec-10 Jan-11 Feb-11 Mar-11 Apr-11 May-11 Jun-11 Jul-11 Aug-11 Sep-11 Oct-11 Nov-11 Dec-11 Jan-12 Feb-12 Mar-12 Apr-12 May-12 Jun-12 0 年 間 降 水 量 :2010 年 度 約 356mm,2011 年 度 約 634mm 図 2 気 温, 降 水 量 メリア アカシア 天 然 林 の ha 当 りのリターフォール 量 を 表 1 に 示 した 2010 年 度 の 平 均 リターフォール 量 はメリアが 2,409.3kg/ha アカシアが 2,826.6kg/ha であり 2011 年 度 はメリアが 2,988.2kg/ha アカシアが 2,997.0kg/ha と 両 樹 種 とも 2011 年 度 のリタ ーフォール 量 が 多 かった 天 然 林 は 2011 年 度 は 欠 測 月 が 多 かったが 2010 年 は 2437.4kg/ha 2011 年 は 2217.4kg/ha となっていた メリア 植 栽 密 度 林 における 平 均 リターフォール 量 および 降 水 量 を 図 3 に 示 した 2010 年 度 は 1 月 および 5 月 2011 年 度 は 1 月 および 6 月 の 年 2 回 リターフォール 量 が 10g 以 上 と 多 い 月 があった それ 以 外 の 月 のリターフォール 量 は 5g 以 下 と 少 なかった リタ ーフォール 量 が 多 い 月 は 降 雨 が 認 められた 翌 月 もしくは 翌 々 月 であり 降 雨 量 が 多 いと リターフォール 量 も 多 くなる 傾 向 が 見 られた 植 栽 密 度 によるリターフォール 量 の 差 はほ とんど 認 められなかった - 25 -

表 1 ha 当 りのリターフォール 量 2010 年 度 (kg/ha) 2011 年 度 (kg/ha) 2010 年 度 (kg/ha) 2011 年 度 (kg/ha) M.volkensii 2.5m 区 3.0m 区 3.5m 区 4.0m 区 平 均 天 然 林 2,839.0 2,656.1 2,247.9 1,894.1 2,409.3 2,437.4 3,316.8 *2,925.5 2,522.6 3,187.7 2,988.2 *2,217.4 A.senegal 1.0m 区 2.0m 区 3.5m 区 4.0m 区 5.0m 区 平 均 4,064.5 3,782.5 2,062.5 2,808.6 1,414.8 2,826.6 3,669.8 3,766.0 2,870.0 3,156.0 1,523.1 2,997.0 M.volkensii,A.senegal 共 に,2010 年 度 よりも 2011 年 度 のリターフォール 量 が 多 かった * 欠 測 月 有 り リターフォール 量 (g) 50 40 30 20 10 欠 測 降 水 量 Melia M.volkensii Acacia A.senegal senegal 欠 測 欠 測 500 400 300 200 100 降 水 量 (mm) 0 Jul-10 Aug-10 Sep-10 Oct-10 Nov-10 Dec-10 Jan-11 Feb-11 Mar-11 Apr-11 May-11 Jun-11 Jul-11 Aug-11 Sep-11 Oct-11 Nov-11 Dec-11 Jan-12 Feb-12 Mar-12 Apr-12 May-12 Jun-12 0 降 雨 の 翌 月 もしくは 翌 々 月 にリターフォール 量 が 多 かった 図 3 平 均 リターフォール 量 と 降 水 量 アカシア 植 栽 密 度 林 における 平 均 リターフォール 量 および 降 水 量 を 図 3 に 示 した 2011 年 1 月 5 月 2012 年 1 月 3 月 および 6 月 のリターフォール 量 は 10g 以 上 と 多 かった それ 以 外 の 月 のリターフォール 量 は 10g 以 下 と 少 なかった リターフォール 量 が 多 い 月 の 中 で 2012 年 3 月 以 外 の 月 は 降 雨 直 後 であった 植 栽 密 度 によるリターフォール 量 の 差 をみると 2010 年 1 月 は 2.0m 区 が 46.02g と 最 も 多 く 5.0m 区 が 18.55g と 最 も 少 なか った( 図 4) 5 月 は 2.0m 区 が 21.80g と 最 も 多 く 5.0m 区 が 7.00g と 最 も 少 なかった 2011 年 1 月 は 2.0m 区 が 41.35g と 最 も 多 く 5.0m 区 が 20.60g と 最 も 少 なかった 3 月 は 1.0m 区 が 21.48g と 最 も 多 く 5.0m 区 が 5.83g と 最 も 少 なかった 6 月 は 3.5m 区 が 27.58g と 最 も 多 く 5.0m 区 が 8.95g と 最 も 少 なかった - 26 -

50 1.0m 1.0m リターフォール 量 (g) 40 30 20 10 欠 測 2.0m 2.0m 3.5m 3.5m 4.0m 4.0m 5.0m 5.0m 欠 測 欠 測 0 Jul-10 Aug-10 Sep-10 Oct-10 Nov-10 Dec-10 Jan-11 Feb-11 Mar-11 Apr-11 May-11 Jun-11 Jul-11 Aug-11 Sep-11 Oct-11 Nov-11 Dec-11 Jan-12 Feb-12 Mar-12 Apr-12 May-12 Jun-12 4.0m 区 は 高 密 度 区 と 変 わらないが,5.0m 区 は 少 なかった 図 4 A.senegal の 植 栽 密 度 別 リターフォール 量 メリア 植 栽 密 度 林 におけるフェノロジー 調 査 ( 開 花 結 実 着 芽 展 葉 紅 葉 落 葉 ) の 結 果 を 図 5 に 示 した 開 花 は 2010 年 7 月 2011 年 2 月 と 3 月 6 月 2012 年 1 月 と 2 月 の 4 回 あった 結 実 は 2010 年 7 月 と 8 月 2011 年 2 月 2012 年 2 月 の 3 回 ピークが あった また 結 実 の 値 は 常 に1 以 上 であった 着 芽 の 値 は 常 に 高 い 値 を 示 した 4 以 上 の 値 を 示 したのは 2010 年 7 月 12 月 2011 年 2 月 11 月 であった 展 葉 は 2010 年 7 月 11 月 2011 年 4 月 12 月 2012 年 5 月 の 5 回 ピークがあった 紅 葉 のピークは 2010 年 7 月 2011 年 1 月 2012 年 1 月 6 月 の 4 回 あった 落 葉 は 2011 年 1 月 と 2 月 5 月 2012 年 2 月 の 3 回 あった また 植 栽 密 度 別 のフェノロジーに 大 きな 差 はみられな かった 2010 年 度 2011 年 度 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 リターフォール 量 開 花 結 実 着 芽 欠 展 葉 測 紅 葉 落 葉 葉 面 積 指 数 開 空 率 胸 高 直 径 降 雨 量 年 に 2 回 開 花, 結 実, 着 芽, 展 葉, 紅 葉, 落 葉 の 順 で 変 化 が 起 こる 降 雨 期 に 葉 面 積 指 数 が 高 く, 乾 期 に 開 空 率 が 高 い 図 5 M.volkensii のフェノロジー - 27 -

リターフォールの 内 訳 は 落 葉 が 最 も 多 く 次 いで 落 枝 で 樹 皮 や 繁 殖 器 であった( 図 6) 2011 年 3 月 4 月 6 月 10 月 は 繁 殖 器 のリターフォール 量 がそれぞれ 1.12g 1.44g 0.87g 1.51g と 多 かった 2011 年 3 月 4 月 は 花 卉 の 割 合 が 6 月 10 月 は 種 子 の 割 合 が 高 かった 2012 年 1 月 は 落 葉 30.57g 落 枝 6.88g 繁 殖 器 0.62g 樹 皮 0.05g と 最 もリ ターフォール 量 が 多 かった リターフォール 量 (g) 40 30 20 10 0 40 30 20 10 0 欠 測 Jul-10 Aug-10 cortex 樹 皮 flower 繁 殖 器 and fruit branch 枝 leaf 葉 果 実 Sep-10 Oct-10 Nov-10 Dec-10 Jan-11 Feb-11 Mar-11 花 弁 Apr-11 May-11 Jun-11 M.volkensii A.senegal Jul-11 Aug-11 果 実 Sep-11 Oct-11 花 弁 Nov-11 Dec-11 Jan-12 欠 測 Feb-12 花 弁 Mar-12 欠 測 Apr-12 May-12 Jun-12 ( 総 重 量 ) M.volkensii: 葉 106.96g, 枝 31.72g, 繁 殖 器 10.37g, 樹 皮 0.48g A.Senegal : 葉 134.15g, 枝 5.10g, 繁 殖 器 22.26g, 樹 皮 0.21g 図 6 リターフォール 内 訳 アカシア 植 栽 密 度 林 におけるフェノロジー 調 査 ( 開 花 結 実 着 芽 展 葉 紅 葉 落 葉 ) の 結 果 を 図 7 に 示 した 開 花 は 2010 年 7 月 と 8 月 および 2011 年 2 月 と 3 月 2012 年 2 月 の 3 回 認 められた 結 実 は 2011 年 5 月 および 2011 年 11 月 の 2 回 のピークがあった 着 芽 のピークは 2010 年 10 月 2011 年 3 月 11 月 2012 年 3 月 の 4 回 あった 展 葉 は 2010 年 11 月 2011 年 3 月 と 4 月 12 月 2012 年 5 月 の 4 回 ピークがあった 紅 葉 の ピークは 2011 年 1 月 6 月 2012 年 1 月 6 月 の 4 回 あった 落 葉 は 2011 年 2 月 6 月 2012 年 2 月 6 月 の 4 回 ピークがあった リターフォールの 内 訳 は 2012 年 3 月 以 外 落 葉 がほとんどであった( 図 6) 2010 年 8 月 ~10 月 2011 年 3 月 4 月 8 月 ~11 月 2012 年 3 月 は 繁 殖 器 のリターフォール 量 が 最 も 多 かった 2010 年 3 月 4 月 2011 年 11 月 2012 年 3 月 は 花 卉 の 割 合 が 2010 年 8 月 ~10 月 2011 年 8 月 ~10 月 は 種 子 の 割 合 が 高 かった 2012 年 3 月 は 落 枝 繁 殖 器 のリターフォール 量 がそれぞれ 2.53g 9.72g と 最 も 多 く 落 葉 は 0.09g と 少 なかった - 28 -

リターフォール 量 開 花 結 実 着 芽 展 葉 紅 葉 落 葉 葉 面 積 指 数 開 空 率 胸 高 直 径 降 雨 量 2010 年 度 2011 年 度 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 欠 測 年 に 2 回 開 花, 結 実, 着 芽, 展 葉, 紅 葉, 落 葉 の 順 で 変 化 が 起 こる 降 雨 期 に 葉 面 積 指 数 が 高 く, 乾 期 に 開 空 率 が 高 い 図 7 A.senegal のフェノロジー 4. 考 察 本 調 査 地 における 2012 年 の 調 査 結 果 から 植 栽 密 度 毎 に 成 長 がばらついていることが わかっているが 低 密 度 区 である 3.5m 区 と 4.0m 区 は 雨 季 の 胸 高 直 径 成 長 量 の 平 均 がそ れぞれ 0.21mm 0.38mm と 大 きく 太 い 材 を 短 期 間 で 作 るのに 適 していると 考 えられた ( 溝 渕 2013) また フェノロジーもリターフォール 量 も 植 栽 密 度 による 明 確 な 違 いが 認 められなかった アカシア 高 密 度 試 験 区 は 2010 年 には 林 冠 閉 鎖 が 確 認 され 十 分 に 成 熟 した 林 分 と 考 え られた( 藁 科 2012) 5.0m 区 のリターフォール 量 は 83.0g と 3.5m 区 の 139.4g の 約 0.60 倍 と 少 なくなっていた 植 栽 密 度 が 低 いと 十 分 成 長 できるが 単 位 面 積 当 たりのリター フォール 量 や 日 中 の 陰 影 が 減 少 し, 乾 燥 の 影 響 が 現 れやすくなると 考 えられた 4.0m 区 のリターフォール 量 は 高 密 度 区 とほぼ 同 量 であり 材 生 産 量 も 高 く リターフォールの 効 果 とともに 期 待 できる 以 上 の 結 果 から 現 段 階 でのアカシア 林 で 良 質 な 太 い 材 として 得 るためには 4.0m 区 が 適 切 と 考 えられた 引 用 参 考 文 献 - 溝 渕 俊 彰 (2013)ケニア 半 乾 燥 地 における 主 要 造 林 樹 種 の 成 長 と 生 態 生 理 特 性.( 未 発 表 ) - 荒 木 誠 阿 部 和 時 (2005) 間 伐 は 森 林 の 土 壌 を 守 れるか? 森 林 科 学 44,26-31. - Miura, S.,Yoshinaga, S., and Yamada, T.(2003) Protective effect of floor cover against soil erosion on steep slopes forested with Chamaecyparis obtusa (hinoki)and other species. J. For. Res. 8,27-35. - 29 -

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Ⅱ-3 樹 木 による 土 壌 水 分 利 用 メカニズムの 調 査 1. Melia volkensii と Acacia senegal の 水 分 生 理 生 態 学 的 特 徴 の 把 握 : 吸 水 深 度 の 推 定 大 手 信 人 ( 東 京 大 学 大 学 院 農 学 生 命 科 学 研 究 科 ) 1.1 調 査 の 目 的 森 林 水 環 境 に 配 慮 した 植 林 活 動 を 実 施 するためには 植 栽 樹 種 の 水 利 用 の 特 徴 を 把 握 し 適 切 な 管 理 を 継 続 的 に 行 う 必 要 がある 森 林 の 造 成 は 地 域 の 水 収 支 に 影 響 を 与 える 可 能 性 もあり 乾 燥 地 半 乾 燥 地 においては 森 林 そのものの 造 成 維 持 の 計 画 に 地 域 の 水 資 源 の 保 全 を 考 慮 に 入 れることが 重 要 となる 場 合 もある 本 調 査 は 植 栽 樹 種 の 候 補 としてあげられている 代 表 的 な 樹 種 の 植 栽 管 理 方 法 が 林 分 の 水 環 境 にどのような 影 響 を 与 えるかを 把 握 することが 目 的 である このために 植 栽 樹 種 や 植 栽 密 度 の 違 いによる 植 栽 木 の 生 長 や 生 理 生 態 土 壌 水 分 分 布 に 関 する 調 査 が 実 施 されているケニア 国 東 部 州 キツイ 県 に 位 置 する Tiva 試 験 林 において 樹 木 の 水 分 生 理 生 態 学 的 特 徴 を 把 握 する 調 査 を 行 っている 本 年 度 は 植 栽 樹 ごとに 土 壌 水 の 吸 水 深 度 の 推 定 を 行 った 1.2 調 査 の 方 法 1.2.1 吸 水 深 度 推 定 のコンセプトと 方 法 1) 水 の 安 定 同 位 体 比 水 を 構 成 する 水 素 酸 素 のうち 水 素 の 安 定 同 位 体 H と D の 地 球 上 の 平 均 の 存 在 比 は 99.984 : 0.015 で 酸 素 の 安 定 同 位 体 16O 17 O 18 O の 平 均 存 在 比 は 99.759:0.037:0.204 である(Fritz and Fontes 1980) これらの 安 定 同 位 体 から 構 成 さ れる 水 分 子 の 組 み 合 わせは 全 部 で 9 通 りある このうち 存 在 比 からいって 主 な 3 つの 同 位 体 分 子 H2 16 O(99.73%) HD 16 O(0.032%) H2 18 O(0.20%)を 取 り 扱 う 同 位 体 比 は 軽 い 同 位 体 に 対 する 重 い 同 位 体 の 存 在 比 で 表 される したがって 水 素 酸 素 の 同 位 体 比 はそれぞれ R HD16 O H 16 2 O R H 18 2 O H 16 2 O と 表 される 水 が 相 変 化 するときには 同 位 体 分 別 が 起 こり 同 位 体 比 が 変 化 する この 時 に 起 こる 同 位 体 交 換 反 応 の 平 衡 定 数 (fractionation factor 以 下 分 別 係 数 と 呼 ぶ)は α と 表 され る 水 と 水 蒸 気 が 存 在 する 二 相 系 では 水 と 水 蒸 気 の 同 位 体 比 をそれぞれ R L R V とす - 31 -

ると (L V) R L R V が 成 り 立 ち 0 から 100 の 温 度 範 囲 では 分 別 係 数 α は 1 より 少 し 大 きな 値 をとる つまり 水 と 水 蒸 気 の 二 相 系 では 水 の 方 に HD 16 O(または H2 18 O)が 濃 縮 される しかし 相 変 化 が 起 こらなければ 同 位 体 比 が 変 化 することはなく たとえば 異 なる 同 位 体 比 を 持 つ 二 種 類 の 水 が 単 に 混 合 した 場 合 には それらの 水 の 中 の 安 定 同 位 体 の 絶 対 量 と 全 体 の 水 分 子 の 量 との 関 係 から 単 純 な 計 算 によって 求 めることができる HD 16 O H2 18 O それぞれの H2 16 O に 対 する 存 在 比 は はじめに 述 べたように 約 0.015% 0.2%と 非 常 に 小 さい このような 存 在 比 を 測 定 する 場 合 全 てのサンプルについてその 存 在 比 の 絶 対 量 を 正 確 に 測 定 することは 困 難 である これに 対 して ある 基 準 の 水 とサ ンプルとの 同 位 体 比 の 差 は かなり 正 確 に 測 定 することができる そのため 水 の 同 位 体 組 成 を 表 すために 通 常 δ 値 が 用 いられる δ 値 は SMOW (Standard Mean Ocean Water)と 呼 ばれる 平 均 海 水 の 同 位 体 比 に 対 する 千 分 率 偏 差 で あり 次 のような 式 で 表 される D(or 18 O) R sam R std R std 1000 R sam は 未 知 試 料 の 同 位 体 比 (HD 16 O/H2 16 O 又 は H2 18 O/H2 16 O) R std は 基 準 となる SMOW の 同 位 体 比 である R st には 現 在 は IAEA(International Atomic Energy Agency)が 配 布 している V-SMOW(Vienna-Standard Mean Ocean Water)の 値 が 用 いられている V-SMOW の 値 は HD 16 O に 対 して H2 18 O に 対 して R std (155.7 0.05) 10 6 R std (2005.2 0.4) 10 6 である(Hayes 1983) 2) 吸 水 深 度 の 推 定 多 くの 植 物 においては 水 の 同 位 体 比 は 水 が 根 から 吸 収 され 幹 へ 移 動 していく 過 程 で 変 化 しないため 植 物 の 水 ソースを 調 べる 際 の 有 用 なトレーサーとなる( 高 橋 杉 本 1999) 図 -1 に 水 の 同 位 体 比 と 植 物 の 水 ソースとの 関 係 を 模 式 的 に 示 す 植 物 が 利 用 できると 考 えられる 水 ソースが S1 及 び S2 の 2 つである 場 合 サンプルの 値 はこの 二 - 32 -

者 の 間 の 値 を 取 り サンプルの 値 に 近 い 方 の 同 位 体 比 を 持 つ 水 ソースの 寄 与 が 大 きいと 推 定 することができる 図 -1 水 の 同 位 体 比 と 植 物 の 水 ソースとの 関 係 1.2.2 調 査 地 と 試 料 の 採 取 調 査 地 である Tiva 試 験 林 はケニア 国 南 部 のキツイ 県 に 位 置 する 標 高 は 1100m 前 後 の 高 原 地 帯 である 赤 道 に 近 いが 年 降 水 量 711.6mm 年 平 均 気 温 は 20.7 で 熱 帯 にお ける 半 乾 燥 気 候 帯 に 属 する 3 5 月 と 10 12 月 の 年 2 回 の 雨 季 があり 降 水 の 大 部 分 が この 2 つの 時 期 に 集 中 する 対 象 とした 樹 木 は Melia volkensii と Acacia senegal である 両 者 が 植 栽 された 試 験 林 分 それぞれにおいて 図 -2 のようなト レンチを 掘 削 し 土 壌 水 抽 出 用 の 土 壌 を 採 取 し た 前 者 のトレンチでは 深 さ 10 50 100 150 200 cm 後 者 のトレンチでは 深 さ 10 50 150 180 cm の 部 分 の 土 壌 を 採 取 し ガラスバイアルに 密 閉 した 植 物 体 の 試 料 と してはトレンチ 直 上 の 樹 木 個 体 の 枝 を 採 取 し 同 様 にガラスバイアルに 密 閉 した 図 -2 土 壌 試 料 採 取 用 のトレンチ 1.2.3 試 料 水 の 抽 出 と 同 位 体 比 の 測 定 土 壌 植 物 体 試 料 とも 日 本 に 搬 送 後 東 京 大 学 大 学 院 農 学 生 命 科 学 研 究 科 森 林 理 水 及 - 33 -

び 砂 防 工 学 研 究 室 において 水 を 抽 出 した 抽 出 は 図 -3 のような 真 空 ラインを 用 いて 真 空 蒸 留 法 によっておこなった サンプル ポットはヒーターによって 土 壌 の 場 合 は 約 110 植 物 の 場 合 は 約 90 まで 加 熱 される ライン 内 は 吸 引 ポンプにより 真 空 になっているため サンプル 中 の 水 は 蒸 発 し 液 体 窒 素 ( 約 -195 )で 冷 却 されたトラップで 氷 結 する 一 般 に 水 は 蒸 発 する 際 には 同 位 体 分 別 を 生 じるが 真 空 蒸 留 法 ではほぼ 全 量 の 水 を 回 収 できるため 抽 出 した 水 の 同 位 体 組 成 は サンプルの 原 位 置 でのものと 一 致 していると 考 えられる 得 られた 水 サンプルの 水 安 定 同 位 体 比 は 京 都 大 学 大 学 院 農 学 生 命 科 学 研 究 科 森 林 水 文 学 研 究 室 所 有 の 近 赤 外 線 レーザー 分 光 水 安 定 同 位 体 比 測 定 装 置 (Picarro 社 製 L2120-i)に よって 測 定 した 図 -3 真 空 蒸 留 装 置 1.3 調 査 結 果 図 -4 に 土 壌 と 植 物 試 料 から 抽 出 した 水 の D と 18 O の 関 係 を 示 す 植 物 体 中 の 水 に 明 確 な 樹 種 間 の 違 いがなかったので 区 別 せずにプロットしている 一 般 に 降 水 の 場 合 D と 18 O の 間 には 直 線 関 係 が 見 られ 多 くの 場 合 回 帰 直 線 の 傾 きが 8 に 近 い この 傾 きが 8 より 小 さい 場 合 水 が 強 い 蒸 発 を 受 け 同 位 体 濃 縮 が 生 じていることを 示 す (Ingraham 1997) 本 調 査 の 場 合 土 壌 水 植 物 体 の 水 とも 傾 きは 6.5 と 小 さく 強 い 蒸 発 を 受 けたあとの 水 の 特 徴 を 示 している 乾 燥 地 半 乾 燥 地 における 土 壌 水 がこのよう な 特 徴 をしばしば 示 すことは 例 えば Ohte et al. (2003) などで 示 されている また 植 物 体 の 水 が 土 壌 水 と 共 通 の 回 帰 線 上 にプロットされることから 植 物 体 が 土 壌 水 を 吸 収 し ていることが 確 認 できる 図 -5 は Melia volkensii と Acacia senegal のプロットごとの 土 壌 水 の 酸 素 安 定 同 位 体 比 ( 18 O)の 鉛 直 分 布 と 植 物 対 中 の 水 の 18 O を 示 している Acacia senegal の A4.0 と - 34 -

A5.0 のプロットで 植 物 対 中 の 水 の 18 O は 深 さ 100cm 前 後 の 土 壌 水 それらと 一 致 して いるが それ 以 外 のプロットでは 概 ね 植 物 体 中 の 水 の 18 O は 土 壌 水 中 のそれよりも 小 さ く 測 定 された 深 度 では 一 致 していない このことは Melia volkensii と Acacia senegal の 両 方 とも このときに 吸 収 していた 水 は かなり 深 い 土 壌 層 からのもので 少 なくとも 1 m より 浅 い 部 分 の 水 ではないことが 推 定 される 残 念 ながら 今 回 のデータでは 120 cm 以 深 のどの 深 さの 水 を 利 用 しているかについて 特 定 できなかったが 両 方 の 樹 種 とも 乾 季 に 生 じる 長 期 間 の 無 降 雨 条 件 においても 必 要 な 水 を 土 壌 深 部 から 確 保 することができ るような 根 茎 を 持 っていることが 示 唆 された 1.4 今 後 の 課 題 として 以 上 のように 主 要 植 栽 樹 種 である Melia volkensii と Acacia senegal が 持 つ 土 壌 水 利 用 の 特 徴 としては 無 降 雨 期 にも 安 定 的 に 存 在 する 深 部 の 土 壌 水 を 利 用 していることが 指 摘 できる ただ 降 水 がある 場 合 表 層 近 くでも 吸 水 をするかどうかは 樹 種 ごとに 特 徴 が 異 なる 可 能 性 があり このような 条 件 のときの 試 料 の 分 析 も 試 みる 必 要 があろう また 吸 水 源 の 獲 得 戦 略 に 加 えて それぞれの 樹 種 の 水 利 用 効 率 も 評 価 しておく 必 要 が あると 考 えられる 水 利 用 効 率 とは 単 位 水 消 費 量 当 たりの 一 次 生 産 量 で 評 価 されるが 同 化 器 官 の 有 機 物 に 含 まれる 炭 素 安 定 同 位 体 比 ( 13 C)を 用 いて 評 価 する 方 法 が 良 く 用 いら れる(Lajtha and Michner 1994) 来 年 度 の 課 題 として これを 用 いた 調 査 を 設 定 したい 引 用 文 献 Fritz, P. and Fontes, J.Ch. (1980) Introduction in P. Fritz, J.Ch. Fontes (Eds.), Handbook of Environmental Isotope Geochemistry, Vol. 1, Elsevier, Amsterdam, pp. 1 19 Lajtha, K. and Michner, R. H. (1994) Stable isotopes in ecology and environmental science. Blackwell, London, 316p. Ohte, N., K. Koba, K. Yoshikawa, A. Sugimoto, N. Matsuo, N. Kabeya, and L. Wang. (2003). Water utilization of natural and planted trees in the semi-arid desert of Inner Mongolia, China. Ecological Applications 13:337-351. 高 橋 和 志 杉 本 敦 子 (1999) 水 の 安 定 同 位 体 比 の 利 用 による 植 物 植 生 の 関 わり の 解 析, 日 本 生 態 学 会 誌,49:59-62 - 35 -