917年12月，素木获得北海道帝国大学农学博士学位，博士论文研究的主题是台湾稻作三化螟的调查，因此成为台湾日治时期首位以「台湾研究」获得博士学位者。三化螟研究告一段落后，素木于1918年将昆虫部人员编为3-4人一组，分别前往恒春、新竹、阿里山、台东、雾社、花莲港等地採集昆虫标本，并积极蒐集相关文献，大幅扩充了昆虫部的收藏。之后他又投入直翅目和虻类之研究。农事试验场改制中央研究所农业部后，素木先出任应用动物科长，1921年9月至1926年4月间又兼任总督府殖产局附属植物检查所所长。在他任内台湾开始实行进出