現地調査に基づくチーク人工林の水・炭素循環研究
田中延亮km2），インドネシア（12,690 km2）
，ミャンマー（3,900

1． 研究の背景

km2），ガーナ（2,140 km2）
，ナイジェリア（1,460 km2），

チーク材は耐久性，抗虫性，耐水性，加工性の面

タイ（1,280 km2）となっており 2），アジア地域が世で優れており，家具，船舶，住宅の用材として用い界の人工林によるチーク材の生産において重要な位られ，熱帯産の高級材の一つである

1, 2）。天然のチー置を占めていることがわかる。

クの分布域は，インド，ラオス，ミャンマー，タイ

チーク人工林を造成する主目的は，商品価値の高といったアジアの熱帯モンスーン地域とされていい材を生産することにある。ただし，上で述べたよ1）る 。 天 然 の チ ー ク は， 主 に 混 交 落 葉 林（Mixedうな近年のチーク人工林の面積的増加を考慮する

deciduous forest）と呼ばれる森林の一構成樹種とと，チークの造林が周辺の大気・水文環境，あるいして生育しているため，上に挙げた 4 カ国では，ふは，生物相に与えるインパクト 1, 4） について科学的るくから，混交落葉林から択伐するという形で，に検討して，負のインパクトがある場合には，それ2）

チーク材の生産がおこなわれてきた 。その後，主を緩和するような方策を提示し，造林計画や管理計に 1980 年代の各国での禁伐令の施行により，現在画の立案にフィードバックしてゆくことが，今後，では，ミャンマー以外の国では，天然林からのチー周辺環境に配慮したチーク人工林経営には不可欠と

2）クの択伐による施業はおこなわれていない 。チー

いえる。また，一般的なチーク人工林のような一斉クは，造林による材の生産が比較的容易なことか造林地は，病虫害被害への脆弱性が高いとされ 1），ら，かつての択伐に代わって，現在のチーク材の生この点についても検討しておく必要がある。筆者は産の主力は人工林によるものに移っている。現在で2000 年から，東京大学のほか，（独）海洋開発研究は，上記 4 カ国だけでなく，インドネシアをはじめ機構，京都大学，名古屋大学，タイのカセツァートとする他のアジアの熱帯域，中南米やアフリカの熱大学の研究者グループの一員として，タイ北部の帯域，オセアニア地域にも，チーク人工林が導入さ

チーク人工林の水・炭素循環について，長期に渡っれるに至っている

1, 2, 3）

2）

。FAO の統計 によれば，1970た現地調査を続けてきた。ここでは，一連の長期研年代には 13,000 km 程度であった世界のチーク人究で得られた結果の概要と今後の課題について整理

工林の総面積は，2010 年には，少なく見積もってしたい。

22も 43,464 km まで増加したとされている。この増加の背景には，上で述べた各国の禁伐令が施行され2． 試験地と調査項目の概要た影響があると思われる。同統計でのチークの人工本研究の対象地は，タイ北部のランパン県のメー

林面積が大きい国を順に挙げると，インド（16,670モプランテーションに位置する（図 1）。同プラン

Nobuaki Tanaka : Field Studies on Water and Carbon Cycling in a Teak Plantation
東京大学大学院農学生命科学研究科
海外の森林と林業

No. 88（2013）

39

図 1

メーモ試験地（Mae Mo）の位置

テーションは，タイの林業公社（Forest IndustrialOrganization）によって，タイ全土に展開されてい図 2るプランテーションの一つであり，一部の他樹種による試験的な造林を除いて，同プランテーションの面積（約 2400 ha）のほとんど全てがチーク造林地

メーモ試験地の a）降水量，b）日射量，c）気温，d）大気飽差の季節変化
各項目とも 2001 年から 2010 年の平均値を棒グラ
フで，標準偏差をエラーバーで示した。となっている。1968 年にチークが植栽された林分（以下，メーモ試験地，植栽木の胸高直径と樹高のの開始と終了時期にあたる 3 月，4 月，11 月の月降

平均は，それぞれ約 30 cm と約 20 m）において，水量の平均値と標準偏差の値はほぼ同等であり，両1996 年から東京農工大学による森林微気象に関す時期の降水量は年によって大きく変動することもわ

5）

る学術調査 が実施されていたが，同試験地においかる（図 2）。気温は，わが国のような温帯地域ほて，上述の研究者グループによる森林水文に関するど明瞭な季節変動は示さないが，それでも，乾季前予備的な調査が 2000 年から，また，本格的な調査半が低く，乾季後半に急激に上昇し，雨季を通してが 2004 年から順次開始された。その調査項目は，ゆっくり低下するという季節変化を示す。また，飽チーク人工林における降水・蒸散・樹冠遮断といっ差については，乾季後半の気温上昇に伴って急激にた水文過程，森林タワーを用いたチーク樹冠上と樹上昇するというパターンを示す（図 2）。これらの冠内の物理環境（日射量，温湿度，風速），林分ス

気象の季節変化は，いわゆる熱帯モンスーン気候下

ケールでの葉量，同タワーを用いた大気−森林間のの森林気象の典型的なパターン 6）といえる。また，熱や二酸化炭素の交換量（フラックス）などである。

落葉性樹木であるチークの葉フェノロジーは，この2001 年から 2008 年のメーモ試験地における年降ような気象の変化とおおむね対応している。すなわ

水量と年平均気温は，それぞれ 1361（±243）mm

ち，雨季には着葉し，乾季に落葉するというパターと 25.4（±0.3）℃である（括弧内は 8 年間の標準ンを示す（写真 1）。

偏差）。その季節変化を見ると（図 2），年降水量の多くは 4 月から 10 月の雨季に集中しており，1 月3． 現在までに得られた成果から 3 月および 11 月から 12 月の乾季には，月降水3‑1量が 50 mm 以下になることがわかる。また，雨季

メーモ試験地での一連の研究成果を理解するため

40

海外の森林と林業

フラックスの季節変化

No. 88（2013）

写真 1

メーモ試験地のチーク人工林の a）着葉期と b）
落葉期の様子
図 3の基礎として，まず，同試験地の潜熱（水蒸気）と二酸化炭素フラックスの単年の季節変化について述2006 年に観測されたチーク人工林の a）降水量とLAI，b）大気への顕熱（黒点）と潜熱（灰点）フラックス，c）純生態系交換量 NEE注 1（Igarashi,Y.
., 2012 を一部改変）

べる。図 3 は，メーモ試験地で 2006 年に観測された顕熱，潜熱，二酸化炭素フラックスの季節変化を林分スケールでの葉量変化等と共に示したものであ
7）が，雨季中盤から後半にかけては，主に蒸散や土壌る 。上で述べたように，林分スケールでの葉量は，面蒸発を起源とする潜熱フラックスが高いレベルの雨季の開始後に増加し，乾季に入ってしばらくするまま維持される一方で，日中の NEE が増加してゆと減少することがわかる（図 3）。また，同試験地

くことがわかる。フラックス調査とは別に実施したに入力される純放射量の配分先として，雨季には主メーモ試験地の土壌呼吸量の調査から，同試験地でに蒸散や土壌面蒸発を起源とする潜熱（水蒸気）フは，雨季全体を通して土壌呼吸量が高く維持されるラックスが卓越する（図 3）。一方，葉量が低下し，ことがわかっていることから 10），生態系呼吸量が雨降水量の少ない乾季には，純放射量の多くが顕熱フ季後半に上昇するとは考えにくい。したがって，こラックスに配分される（図 3）。このことは，チーこで観測された雨季中盤からの日中の NEE の増加

ク人工林の葉量とそこからの潜熱フラックスが密接は，雨季（着葉期）中盤から後半にかけて，光合成に関係していることを示しており，一見，当然の結による総一次生産量が低下し，チークの水利用効率果のようだが，同じ気候下に成立する常緑タイプのが低下することを示唆するものである。現在，メー森林では乾季に潜熱フラックスが高くなること

8, 9）
注1と対比すると興味深い。
図 3 に示されたメーモ試験地の二酸化炭素フラックス（純生態系交換量，NEE）をみると，雨季前半においては，葉量増加に伴って NEE が減少する
海外の森林と林業

NEE は生態系呼吸量から総一次生産量を差し引いたものであり，正の値は生態系から大気への二酸化炭素の放出，負の値は吸収を示している。NEE については，夜間データを除外し，日中データのみをプロットしている。

No. 88（2013）41

モ試験地では，チークの個葉レベルの蒸散・光合成

地では，乾季後半にチークに対して人為的に灌漑操特性を通年調査して，この点について検証する取り作を加えることにより，チークの葉フェノロジーに組みが実施されている。

対してどのような影響が現れるかを調査中である。

3‑2

着葉期間の年々変動

3‑3

年蒸発散量

メーモ試験地における長期の葉量変化の調査結果

着葉期間長の変動に伴う，チーク人工林の年間のから，1 年のうちチークが着葉している期間の長さ

蒸発散量や NEE の変動幅について，多層植生モデ（以下，着葉期間長）が，年々，大きく変動していルを用いた数値シミュレーションにより予測するこることがわかってきた。その変動幅は 2001 年からとは可能であった 15）。そのうち年間蒸発散量につい2004 年のわずか 4 年間で 40 日もあり，既往研究がては，2006 年から 2011 年の 6 年間のタワーで実測

温帯落葉林について報告してきた変動幅と比較するされた潜熱フラックスデータと樹冠遮断量の調査結11）と，その変動幅は非常に大きかった 。前節で述べ果から，その実態を検討することができた（表 1）。

たように，チーク人工林の葉量変化は，そこでの降水量と蒸発散量のバランスを年毎に見ると（表水・炭素循環過程に大きな影響を及ぼすことから，1），比較的少雨であった 2007 年〜2010 年の 4 年間

着葉期間長の年々変動は，年間の蒸発散量や二酸化において，降水量の大部分は蒸発散量となってお炭素フラックスが大きく変動することを示唆する。

り，チーク人工林が下流域に供給する水資源賦存量

そこで，着葉期間長の年々変動と気象要因の応答関は年間 100 mm 程度であることがわかる。一方で，係を検討した結果，雨季の開始と終了の時期の年々2006 年と 2011 年の多雨年における年蒸発散量の大変動が大きく，その変動に応じて，各年の着葉期間さは少雨年のそれと大きな差はなく，結果として，長が決まっていることがわかった。すなわち，雨季水資源賦存量の大きさは少雨年の 5 倍以上（500 mmの開始が早く，雨季の終了が遅い年ほど，着葉期間以上）であった。また，各年の年蒸発散量は，年降が長くなる傾向があることがわかった。これは，熱水量よりも着葉期間長との相関は高く（図 4），前帯モンスーン気候を代表するフタバガキ科の落葉樹節で述べたような各年の着葉期間長を用いて年蒸発の葉フェノロジーが，単に降水量や土壌水分の季節散量を予測する道筋がついた。以上の結果は，少雨変化だけでは説明できないこと

12）とは対照的な結果である。
最近では，メーモ試験地におけるチークの展葉時期の年々変動についての理解がさらに深まっており，1）各年の雨季開始時期のチークの展葉とそれに伴う蒸散開始日は，同時期の土壌水分データや降水量データを用いて精度良く再現できること 13），2）
雨季の開始が早く展葉開始日が早い年は，雨季が本格的になるまでに一時的な旱魃が起こりやすく，展葉が完了し林分スケールでの葉量が一定になるまでの日数が長くなること 14），3）展葉開始日が早い年には，展葉後に虫の食害を受けるケースが多く，結果として，当該年の林分スケールの葉量は少なくなる傾向があること 14），4）例えば 2 月などのように，あまりにも早い時期の降水では，チークは展葉に至らないことがわかってきている。現在，メーモ試験
42

海外の森林と林業

図 4チーク人工林の年蒸発散量と着葉期間長の関係（Igarashi, unpublished を一部改変）横軸は各年の着葉期間長を，その 6 年間平均値からの差分で表している。

No. 88（2013）

表 1

チーク人工林の 6 年間の降水量，蒸発散量，着葉期間長（Igarashi, unpublished を一部改変）
年注 22006

20072008

2009

2010

2011

降水量（mm）
蒸発散量（mm）
成長期間長（days）

1720.41104.42971130.2
1017.62851204.7
1102.73151306.51211.53181278.9
1170.1
3121852.4
1321.3
333

年と多雨年のそれぞれで，また，着葉期間長の長いに立てば，固定サイトの事例研究だけではなく，固年と短い年のそれぞれで，チーク人工林がどの程度定サイトで得た結果の広域性と普遍性についても検の水を利用し，どの程度の水資源を下流に供給して証すべきであろう。ここで，本稿冒頭のチーク人工いるかを示しており，今後のチーク人工林の造林計林面積の統計値をあらためて概観すると，チーク人画や下流の河川管理計画を策定する上で，貴重な情工林面積が圧倒的に大きい国はインド，インドネシ報を提供できたといえる。

ア，ミャンマーの 3 カ国であり，メーモ試験地が立地するタイは，世界で 6 番目であるに過ぎない。今

4． 今後の課題など

後は，本稿で述べたような，降水量の季節変化のメーモ試験地での 10 年以上にわたる長期観測の年々変動に伴うチーク人工林の着葉期間長の変動結果から，チーク人工林では，降水量の季節変化のが，上に挙げた 3 カ国が保有する広大なチーク人工

年々変動に応じて，チークの展葉・落葉のタイミン林についてもあてはまるのかどうかについて解明しグが年々変動し，結果として，年蒸発散量に大きなてゆく必要があろう。

影響を及ぼしていることが明らかとなった。炭素循環については，本稿では季節変化を紹介するにとど謝

辞まり，年間 NEE 値については言及しなかった。そ

本稿で紹介した研究は，科学研究費（24405031，の理由の一つは，フラックスの観測における，いわ24310018）の補助を受けたものである。本稿作成に

ゆる夜間データの取り扱いの難しさにある。チークあたり，鈴木雅一博士（東京大学）との議論の内容

人工林の NEE の理解は，同森林による大気中の二を参考にさせていただき，また，五十嵐康記（名古酸化炭素の吸収量評価のために重要な情報であ屋大学）氏からは作図等で多大なるご協力をいただ

16）

り ，また，チーク人工林経営の本来の目的と関係いた。本稿で用いた長期データの収集やその後のの深い材成長量の評価にも間接的に役立ってゆく情

データプロセスにおいて，吉藤奈津子博士（京都大報と考えられる。夜間データの取り扱いに関する問学），久米朋宣博士（台湾大学），佐藤貴紀氏（東京

題を解決し，NEE を定量的な数値を提示すること大学），田中克典博士（（独）海洋開発研究機構）タが課題となっている。

ンタシリン・チャチャイ氏（カセツァート大学）に

本稿で述べたことの多くは，メーモ試験地というタイ北部地域にある「固定されたチーク人工林サイトでの事例研究」と位置づけることができる。冒頭で述べたように，チーク人工林の造林計画や管理計ご協力をいただいた。記して感謝いたします。
〔引用文献〕 1）Pandy, D. and Bworn, C. (2000) Teak :a global overview.

年の区切りは，毎年のチークの落葉がほぼ完了する2 月末日とした。例えば，2006 年の場合は 2006 年 3
月 1 日〜 2007 年 2 月末日の間の 1 年間を示す。
海外の森林と林業

2）FAO (2012)

Teak resources and market assessment 2010.

画へ科学的知見をフィードバックさせるという立場
注2

201, 3‑13.

, Forestry Department of FAO, Rome,Italy.

3）Krishnapillay, B. (2000) Silviculture andmanagement of teak plantations.

201 : 14‑21.

4）Niskanen, A. (1998) Value of external environmental
No. 88（2013）43

impacts of reforestation in Thailand.
287‑297.

5）Attarod, P.

26 :. (2006) Estimation ofcrop coeﬃcients and evapotranspiration by meteorological parameters in a rain-fed paddy rice field, cassava
and teak plantations in Thailand.

. 62 :. 6 : 134‑141.

11）Yoshifuji, N.

(2006)

Inter-annnual variation in growing season length of atropical seasonal forest in northern Thailand.
229 : 333‑339.

12）Elliott, S.

. (2006) Leaf

ﬂushing during the dry season : the paradox of Asian. (2008) A review ofmonsoon forests.

. 15 : 248‑257.

evapotranspiration estimates from tropical forests in13）Yosihfuji, N.

(2011) Interannual variation inThailand and adjacent regions.

transpiration onset and its predictive indicator for a93‑102.

6）Tanaka, N.

148 : 807‑819.

7）Igarashi, Y.

. (2012) Seasonality

tropical deciduous forest in northern Thailand based onof water and carbon dioxide exchanges at a teak planta-

8-year sap-ﬂow records.

tion in northern Thailand.

Tanaka, K.

Tanaka, K.

6 : 134‑141.

8）. (2003) Transpiration peak over a hill

4 : 225‑235.

14）. (2011) Interannual variation in leaf ex-pansion and outbreak of a teak defoliator at a teakevergreen forest in northern Thailand in the late dry

stand in northern Thailand.

season : assessing the seasonal changes in evapotranspi-15）Tanaka, K.

ration using a multilayer model.

108

sequent duration of canopy carbon gain in a teak plan-9）Nobuhiro,

tation in a dry tropical region : Analysis using soil-plant-(D17), 4533, doi:10.1029/2002JD003028.
T.

. (2009) Evapotranspiration characteristics of a. 21 : 1792‑1801.

. (2009) Water budget and the con-

air continuum multilayer model.

. 220 :

lowland dry evergreen forest in central Combodia ex-1534‑1543.

amined using a multilayer model.

cycling in teak plantations in comparison with seasonal-

1 : 325‑335.

10）Kume, T.

. (2012) Soil

respiration in response to year-to-year variations in rain-ly dry tropical forests in Thailand.
(eds.) Juan, A. and Blanco, A., InTech.

fall in a tropical seasonal forest in northern Thailand.

44

海外の森林と林業

16）Takahashi, M.

No. 88（2013）. (2012) Carbon