平成30年版

研究成果選集2018

国立研究開発法人 森林研究・整備機構

森林総合研究所
Forestry and Forest Products Research Instituteはじめに

森

林総合研究所は、森林・林業・木材産業に係わる研究を通じて、豊かで多様な森林の恵みを生かした循環型社会の形成に努め、人類の持続可能な発展に寄与することをミッションとし、日本と世界の森林問題にかかわる総合的な研究開発を担っています。

平成28年3月には5年間の中長期計画を定め、森林の多面的機能の高度発揮に向けた
森林管理技術の開発、国産材の安定供給に向けた持続的林業システムの開発、木材及び木質資源の利用技術の開発、森林生物の利用技術の高度化と林木育種による多様な品種開発及び育種基盤技術の強化に重点的に取り組んでいます。
「平成30年版研究成果選集」では、これら重点課題を構成する以下の9つの戦略課題において平成29年度に得られた主要な研究成果をとりまとめました。
●森林生態系を活用した治山技術の高度化と防災・減災技術の開発●気候変動の影響評価技術の高度化と適応・緩和技術の開発●生物多様性の保全等に配慮した森林管理技術の開発●持続的かつ効率的な森林施業及び林業生産技術の開発●多様な森林資源の活用に対応した木材供給システムの開発●資源状況及びニーズに対応した木材の利用技術の開発及び高度化●未利用木質資源の有用物質への変換及び利用技術の開発●生物機能の解明による森林資源の新たな有効活用技術の高度化●多様な優良品種等の開発と育種基盤技術の強化
目次に表題と概要を掲載するとともに、本文では研究成果ごとに見開きで解説しています。
できるだけ平易な言葉を用いるように努めましたが、専門用語につきましては解説を付けました。
この研究成果選集が皆様のご参考になれば幸いに存じます。

2018年7月
国立研究開発法人 森林研究・整備機構 森林総合研究所

所長

沢田治雄

森林総合研究所

平成30年版

研究成果選集Contents

重点課題アア

森林の多面的機能の高度発揮に向けた森林管理技術の開発

森林生態系を活用した治山技術の高度化と防災・減災技術の開発●航空レーザー測量データから地震後の崩壊危険斜面を予測する ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 04
航空レーザー測量（LiDAR）データから地震後の降雨により崩壊が発生しやすい斜面を予測する技術を開発しました。

●スギ林の遮断蒸発の鍵を握る樹皮の雨水貯留 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 06
森林の遮断蒸発のメカニズムを詳しく検討するため、詳細な遮断の計測と浸水実験を行いました。
その結果、降雨中に発生する遮断蒸発は少なく、主に樹皮に貯留された水分が降雨後に蒸発することを明らかにしました。

●タブレット端末一つで森林気象害の被害地調査と被害種別判定・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 08
強風や豪雪、低温、乾燥などの気象害によって山の樹々が枯れたり、倒れたりしていた時にタブレッ
ト一つで被害原因の判別と、被害調査ができるシステムを開発しました。

●森林の放射性セシウムは事故からの5年間で土壌表層に移動した ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 10
福島県及び茨城県内の汚染程度の異なる9つの森林で樹木と土壌の放射性セシウムの分布を調べたと
ころ、福島原発事故から5年間に樹木の葉・枝から林床に移動し、その多くは土壌表層に蓄積していることが明らかになりました。

イ

気候変動の影響評価技術の高度化と適応・緩和技術の開発●図像資料を用いて江戸時代の土地利用を復元する ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 12
江戸時代から現在にかけての数百年にわたる植生と土地利用の変遷を推定するため、過去の絵画や写真など複数の図像資料を比較しました。その結果、これらの図像資料を時系列で整理することで、景観の変遷を正確に復元することができました。

●気候変動によりマツ材線虫病の危険域は世界的に拡大する ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 14
現在、東アジアと南ヨーロッパで深刻な被害をもたらしているマツ材線虫病の被害域は、将来の気候変動により、東ヨーロッパ、中央アジア、極東ロシアにまで拡大する可能性があることを明らかにしました。

ウ

生物多様性の保全等に配慮した森林管理技術の開発●木材生産と生物多様性保全の両立をめざす保残伐施業の実証実験 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 16
生物多様性に配慮した主伐方法である保残伐を人工林に適用する、国内初の実証実験を開始しました。これまでの調査から、保残伐は木材を生産しつつ、伐採直後の森林性種の保全に役立つことが分かりました。

01

●使える技術を総動員する新たな松くい虫被害対策 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 18
薬剤使用に対する制約が強まる中で対応が困難となっている松くい虫被害に対し、使える技術を総動員する新たな防除体系を提案しました。松林を「伐って使う」ことが、これからの松くい虫被害対策では重要になります。

重点課題イ

ア

国産材の安定供給に向けた持続的林業システムの開発

持続的かつ効率的な森林施業及び林業生産技術の開発●新たな地ごしらえ機械の導入で下刈コストを削減し、低コスト再造林施業を実現・・・・・・・・・・・・ 20
緩傾斜地が多い北海道の再造林地に新たな地ごしらえ機械を導入し、地ごしらえの効率化を図るとともに下刈回数を大幅に低減できました。このことで、カラマツの再造林費用を大きく削減できました。

●低コストのデジタル空中写真で林分材積を高精度に推定する ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 22
デジタル空中写真の立体視による平均樹高と本数から、スギやヒノキ、カラマツ人工林の林分材積を精度よく推定する式を地域別に作成し、森林立体視ソフト「もりったい」に組み込みました。

イ

多様な森林資源の活用に対応した木材供給システムの開発●国産広葉樹の家具・内装材用途での活用に向けて ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 24
家具・内装材用の広葉樹原材料の約８割を海外産が占めています。それを国産に置き換えることを目指して、国産広葉樹の資源蓄積状況、流通・加工の現状を把握し、国産広葉樹の利用を進めるた
めの課題と対応策を示しました。

●木質バイオマスを直接メタン発酵する技術の実証試験－放射能汚染バイオマスにも適応可能な新技術－ ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 26
世界で初めて木質バイオマスを原料とするメタン発酵の実証試験を行いました。様々な樹種、枝葉、樹皮を原料としてメタン発酵が可能なこと、放射性セシウムがメタンガスに移行しないことを実証することができました。

重点課題ウ

ア

木材及び木質資源の利用技術の開発

資源状況及びニーズに対応した木材の利用技術の開発及び高度化●木材表面上の加工欠点の発生原因を可視化する・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 28
木材の切削加工の過程を撮影したデジタル画像を解析することで、毛羽立ちなどの加工欠点の原因となる木材の変形（ひずみ）を迅速かつ簡便に可視化する技術を開発しました。

●豊富な国内森林資源を活かすCLTの効率的な製造と性能確保の技術を開発・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 30
CLTの効率的な製造方法を開発するため、材料となる木材・製造の条件と試作した製品性能との関係を検証して、使用するひき板（ラミナ）の形状や材質からCLT製品の性能を予測することができるようになりました。

02

イ

未利用木質資源の有用物質への変換及び利用技術の開発
ほう●木を焙じて長持ちする舗装材をつくる・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 32
木を焙じる程度に炭化することで、長持ちで、歩きやすく、燃料や資材にリサイクルできる「高性能で環境に優しい木質舗装材」を開発しました。

●様々な製品展開が可能な新素材「改質リグニン」のデザイニング ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 34
スギ材から製造される新素材「改質リグニン」を用いた様々な製品を開発するには、用途に応じた物性を持つ改質リグニンの製造が重要です。製造工程を工夫することで、様々な特性を持つ改質リ
グニンの製造に成功しました。

●未利用の「竹」を効果的に利用する方法 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 36
放置竹林として問題になっている「竹」は、適切な管理を行うためにも大量消費につながる効果的な利用法が重要です。そこで環境に優しい技術を利用し、竹から高付加価値素材を製造する方法を開発しました。

重点課題エア

森林生物の利用技術の高度化と林木育種による多様な品種開発
及び育種基盤技術の強化

生物機能の解明による森林資源の新たな有効活用技術の高度化●根のタンニンがアルミニウムを無毒化する―酸性の荒廃地の緑化にむけて― ・・・・・・・・・・・・ 38

ユーカリは、有毒なアルミニウムが植物の生育を妨げる酸性の土壌でもよく成長できる樹木です。
アルミニウムの無毒化においては、ユーカリの根に含まれるタンニンが重要な役割を果たしていることを明らかにしました。

●菌の有機物分解能力を評価する―マツタケ類の分解能力の多様性が明らかに―・・・・・・・・・・・・ 40

菌の有機物分解能力を簡単に把握するため、色素を結合させた多糖類を用いた評価法を開発し、マ
ツタケおよび近縁種の分解能力の多様性を明らかにしました。

イ

多様な優良品種等の開発と育種基盤技術の強化●より強いマツノザイセンチュウ抵抗性品種の開発 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 42
日本全国のマツ林で問題となっているマツノザイセンチュウによるマツ枯れの被害を防ぐため、より強い抵抗性品種を効率的に開発するための育種技術とその技術を活用した品種を開発しました。

●早生樹「コウヨウザン」の造林樹種としての評価と優良系統の選定 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 44
中国原産の早生樹「コウヨウザン」は新たな造林樹種の一つとして期待されています。このため、コウヨウザンの植栽適地や成長性、製材品の性能を明らかにするとともに、造林用種苗を生産するための優良系統の選定を行いました。

03

航空レーザー測量データから地震後の崩壊危険斜面を予測する
森林防災研究領域

村上亘

大きな地震の後に降雨による崩壊が起こりやすくなる現象が数多く報告されていますが、そのメカニズムについては不明でした。今回、地震発生後の複数の時期に航空レーザー測量で得られた詳細な地形データを比較することで、地震後に崩壊が発生した斜面の地形的特徴をつきとめました。崩壊の多くは山地斜面内の浅く凹んだ緩斜面で発生し、そこには地震による亀裂などの斜面変形の痕跡が認められました。本研究の成果は、2016年熊本地震により被害を受けた阿蘇地域のように、地震後の降雨により再度の崩壊発生が懸念される地域の防災対策に役立てる予定です。

■ 成果

れたものと考えられます。このような弱層は地震による地震後の山地斜面では降雨による崩壊が多い

がすべり面となることで、地震後の降雨の際に崩壊が発1995年の阪神淡路大震災以降、国内各地で大きな地震による災害が多発しています。これらの大きな地震の後に降雨による崩壊の発生が増加することが数多く報告さ変形を受けていない斜面にはみられないことから、弱層生しやすくなっていることがわかりました（図3）。

成果の利用れていますが、そのメカニズムについては不明な点が多2016年に発生した熊本地震の被災地においても降雨時く残されています。私たちは2008年岩手・宮城内陸地震の崩壊発生が心配されています。本研究の成果は、阿蘇の発生後に降雨による崩壊がみられた岩手県の山地で、地域のように地震後に再度の崩壊発生が懸念される地域

地震発生後の詳細な地形データの時系列解析と現地調査の防災対策に役立てる予定です。

を行い、地震が斜面に与えた影響と地形の関係を詳しく調べました。

航空レーザー測量データの比較から明らかとなった
崩壊斜面の地形的特徴
近 年、航 空 レ ー ザ ー 測 量（Li g ht D et ec t i o n An d

■ 研究資金と課題
本研究は、JSPS科研費（JP15K01272）「複数時期の画像およびLiDARデータの解析による変形斜面の特定と崩壊リスクの予測」による成果の一部です。

Ranging：以下LiDAR）という計測技術の発達により、■ 文献

従来よりも高精度な地形データを得ることが可能になり

村上 亘（他）(2017) 2008年岩手・宮城内陸地震後の降ました。私たちは2008年6月14日に発生した岩手・宮城

雨により崩壊が発生した山地斜面の地形的特徴. 日本地す内陸地震後の複数の時期にLiDARで得られた詳細な地形

べり学会誌, 54(1), 3-12.

データを比較して、地震後の降雨で崩壊が発生した斜面の地形的特徴を検討しました。その結果、斜面内の部分
的に浅く凹んで傾斜が緩くなっていた場所が崩壊していることがわかりました。また、周辺の崩壊が発生していない斜面において同様の地形を特定し、現地調査で斜面の様子を詳しく調べました（図1a）。その結果、これらの緩斜面には、地震の際に形成されたと思われる亀裂など

専門用語の斜面変形の痕跡が認められました（図1b、c）。

航空レーザー測量（Light Detection And Ranging：

変形斜面の内部構造が示す崩壊リスク
今回の調査で亀裂のような地震による変形の痕跡が見つかった場所において、地盤の堅さを調べる簡易貫入試
験や掘削断面の観察を行ったところ、地下70 ～ 100cmの風化層の中に、指で押せばへこむような硬さしかない
弱層が形成されていることがわかりました（図2）。亀裂や弱層は地震動で斜面の一部がずり落ちたために形成さ04

研究成果選集 2018

LiDAR）：飛行機やヘリなどから照射したレーザーの反射時間を基に標高を計測する手法。従来よりも詳
細な地形情報を得ることができる。

簡易貫入試験：5kgのおもりを50cmの高さから落下させ、直径25mm, 先端角60°のコーン（円錐形の突起物）が10cm貫入するのに要したおもりの落下
回数（Nc値）で地盤の硬さを計測する手法。

図1．崩壊が発生していない斜面において特定された変形斜面（緩斜面：赤点線枠）と現地調査で確認された亀裂の分布（a）および亀裂の写真（b、c）

cの写真の位置では、亀裂（赤破線）よりその下方斜面（写真奥）が下流側（黄色矢印方向）に変形し、
写真左下のポール付近（白枠）でせり出している状況が認められました。aの写真の黄色の丸は、図2の調査点。
（村上他2017より修正して引用）

Nc値（硬さの指標）風化層(cm)

弱層（すべり面）
岩盤（不動地盤）図2．簡易貫入試験の結果

調査位置は図1の黄色の丸。Nc値が10未満の弱層（矢印）は亀裂を発生させた斜面変形の発生した移動層と不動地盤の間のすべり面、Nc値が10 ～ 30の層は岩盤の風化層（青破線枠）と推定されました。
（村上他2017より修正して引用）

図3．地震後の降雨による斜面崩壊発生の模式図（村上他2017より引用）

森林総合研究所05

スギ林の遮断蒸発の鍵を握る樹皮の雨水貯留
飯田 真一・清水 貴範・玉井 幸治・野口 正二・澤野 真治・荒木 誠
アメリカ合衆国デラウェア大学 Delphis F. Levia
九州支所 清水 晃・壁谷 直記
北海道支所 延廣 竜彦
森林防災研究領域

森林に降った雨の一部は地面まで到達せずに遮断蒸発します。遮断蒸発量は雨が降っている間の蒸発
量と葉および樹皮に貯留される雨水の量の合計ですが、これらの測定例は少なく、遮断蒸発の詳細なメカニズムは不明のままでした。そこで、時間間隔を短くしてスギ林の遮断強度を1時間ごとに調べました。その結果、遮断強度は降雨の継続とともに減少し、降雨前半の遮断量が遮断蒸発量の大半を占めることが分かりました。このことは降雨中の蒸発量よりも、葉と樹皮の雨水貯留量が遮断蒸発に重要であることを示唆します。そして、浸水実験により雨水貯留量の7割以上が樹皮によることも明らかとなりました。この成果は遮断蒸発量の高精度の予測に役立ちます。

成果
遮断強度の計測は手間がかかる
森林に雨が降ると、その一部は地面まで到達することなく蒸発して大気に戻ります。この遮断蒸発は降雨の1

貯留量の7割以上が樹皮によるものです。これらのこと
は、降雨中に遮断蒸発が生じるのではなく、多くはスギの樹体に付着し貯留されてしまい、降雨後に蒸発していることを示しています。

～ 3割にも相当するほど多く、森林の水循環に重要な役

この研究は、これまで考えられていた以上に遮断蒸発割を果たしていますが、その発生メカニズムについてはがスギの樹皮による雨水貯留によって支配されているこ不明な点が多く残されていました。その理由として、1時とを明らかにした画期的なものです。この知見は、スギ

間ごとの短い時間間隔での計測事例が極めて少なく、降のように樹皮が厚い針葉樹の遮断蒸発を正確に予測する

雨中の遮断強度の実態が不明であったことが挙げられまためのモデルを作成する場合に役立ちます。ただし、広す。遮断蒸発量は、降雨量、地面まで到達する樹冠通過

葉樹は針葉樹と比べて樹皮は薄いことが多く、葉の形も雨量、ならびに幹の表面を流下する樹幹流量をそれぞれ異なるため、広葉樹の遮断蒸発は樹皮以外の要因に影響

個別に計測し、これらの３つの要素の収支に基づいて算を受ける可能性があります。

出されます（図1）。遮断強度を正確に計測するためには、３つの要素を同時に、短い時間間隔で測定しなければなりません。このことが遮断強度の実測を実現するための大きなハードルとなっていました。

遮断強度は降雨の継続とともに減少する
そこで、私たちは転倒マス型流量計を用いて従来よりも詳細に遮断蒸発を計測する技術を開発し、スギ壮齢林を対象として1時間ごとの測定を3年間にわたって行いました。その結果、遮断強度は降雨の初期に大きく、降雨の継続とともに減少する傾向を示しました（図２）。合計
21の降雨について前半と後半の遮断量を検討すると、前半の遮断量は遮断蒸発量の9割以上に相当することが分かりました（図3）。これらの傾向は、降雨開始時に乾燥していた葉および樹皮が降雨の継続とともに徐々に濡れてゆく、すなわち雨水を貯留する過程を反映していると考えると矛盾無く説明することが可能です。

雨水貯留量の7割以上が樹皮によるもの
次に、同じ森林から採取した葉と樹皮を用いて浸水実
験を行いました。その結果、葉と樹皮に貯留される雨水貯留量は遮断蒸発量とほぼ一致し、遮断蒸発量の大部分
06が雨水貯留量であることが判明しました。さらに、雨水研究成果選集 2018

研究資金と課題
本研究の一部は、農林水産省委託プロジェクト研究「農林業に係る気候変動の環境評価委託事業」のうち「森林流域からの水資源供給量に関わる気候変動の影響評価」
による成果です。

文献
Iida, S. et al. (2012) Calibration of tipping-bucket
ﬂow meters and rain gauges to measure gross rainfall, throughfall, and stemﬂow applied to data froma Japanese temperate coniferous forest and a
Cambodian tropical deciduous forest. Hydrol. Process., 26, 2445-2454. DOI:10.1002/hyp.9462
Iida, S. et al. (2017) Intrastorm scale rainfall interception dynamics in a mature coniferous forest
stand. J. Hydrol., 548, 770-783. DOI :10.1016/j.jhydrol.2017.03.009

専門用語
遮断蒸発：森林に降った雨が樹木に遮られて、地面に到達せずに蒸発する現象。

降雨

樹冠通過雨
樹幹流

図１．スギ壮齢林分における遮断蒸発の計測

樋で樹冠通過雨を、幹に巻きつけた青色のウレタンマットで樹幹流を集水し、転倒マス型流量計で強度を計測します。転倒マス型流量計は高強度の流量を過小評価するため、その補正技術を用いています。降雨量から樹冠通過雨量と樹幹流量を差し引いたものが遮断蒸発量になります。

降雨量(mm/h)

012

遮断強度(mm/h)

3
0.6
0.3
0
-0.3
0:00

12:00

0:00

2008/9/29

12:00

0:00

9/30

12:00

0:00

10/1

図2．実測された降雨と遮断強度の変化

遮断強度は降雨開始直後に大きいですが、降雨の継続とともに減少する傾向を示しました。一旦雨がやんだ後、再び降りだした直後に遮断強度は一時的に大きくなりますが、すぐに減少傾向を示しています。

降雨量と遮断量に占める降雨前半と後半の割合（％）
0

20

40

60

80

降雨量

100

降雨前半
降雨後半

遮断量
図3．21の降雨で計測された降雨前半と後半の遮断過程の違い

降雨前半と後半で降雨量に大きな差が無いにも関わらず、遮断量の9割以上が降雨前半に生じていることが分かりました。乾燥していた葉と樹皮が雨水で濡れ、雨水を貯留する様子を反映しているものと考えられます。すなわち、降雨後半では、前半の雨ですでに雨水を貯留しているので、遮断量は小さくなります。

森林総合研究所07

タブレット端末一つで森林気象害の被害地調査と被害種別判定
鈴木 覚
森林災害・被害研究拠点 高橋 正義
森林保険センター 伊藤 香里・平浪 浩二・糸川 結花・佐藤 宏行・宮澤 國明
森林防災研究領域

山のある場所の樹木がたくさん枯れたり、倒れたり、折れることがあります。強風、豪雪、低温、乾燥などの厳しい気象条件がそのような被害を引き起こす原因と考えられ、総称して気象害と呼ばれます。気象害は時間が経ってから発見されることが多く、十分な経験と知識がなければ原因を推定する
ことが困難でした。そこで、過去の気象害のデータをもとに、被害形態、地形、樹種などの被害情報をタブレットに入力すると被害原因が判別されるシステムを作りました。また、GPSで位置情報を取得する機能や被害地の写真を撮影する機能を組み込み、森林の管理者や森林保険にかかわる人が、誰でもタブレット一つで被害地調査と被害原因の判別を行えるシステムとしました。

■ 成果の被害報告や論文から情報を取り出し、それらを訓練デー

気象害は判別が難しい

トに表示される設問に対して現地の状況を見ながら選択

気象害とは、強風、豪雪、低温、乾燥などの厳しい気肢を選んでいくと、訓練データを参照して被害原因が判

象条件が原因で発生する、枯死、根返り、幹折れなどの別されます。対象とする気象害は、風害、雪害、干害、森林被害のことです。気象害が発生している厳しい気象

寒風害、凍害、潮害で、被害種別ごとにそれが原因であ条件の時に人が山に立ち入ることは少ないため、被害のる確率が計算されます（図１）。また、タブレットのGPS

発見はどうしても発生から遅れてしまいます。時間がで被害地の位置情報を取得するとともに、選択肢を選び経ってから被害の原因となった気象現象を特定するには、ながら、内蔵カメラでその状況を撮影しておけば、すべ相当の経験や知識がなければ困難です。

ての選択画面を終えたときには、被害状況が一通り記録被害対策として、森林保険の手続きとして被害原因を知る
気象害が発生した後には、被害木の伐採などの処理を行い、補植や植え替えをしなければなりません。しかし、気象害は特定の地形、樹種、樹齢で発生することが多い
ため、被害原因を特定して対策を講じておかないと、再できます。さらに、森林保険と連動させれば保険の契約情報を呼び出すことも可能です。このシステムを用いることで、熟練した経験や知識がなくても、タブレット一
つで気象害の被害地調査と被害原因の判別ができるようになりました。

気象害の知識磨きと被害情報の収集も行えます

び同じ被害にみまわれる危険性があります。また、気象被害状況の選択肢を選ぶとき、様々な角度から被害の害の被害を補償する制度として森林保険がありますが、様子を確認するので、気象害の知識や見方が身につけら保険の補償を受けるには、やはり被害原因を特定しなけれます。また、被害情報を統一形式で集積するシステム

ればなりません。

になっているため、データを蓄積してシステムに学習さタブレット一つで被害原因の判別と被害地調査をする
それぞれの気象害が特定の条件下で発生しやすいことを逆手にとって、被害の発生状況から被害原因を特定するシステムを開発しました。開発にあたって、いつ、ど
こで、どの樹種が、どのような被害を受けたのか、既存

08

タとして蓄積しました。被害が発生したときは、タブレッ

研究成果選集 2018

せれば、さらに推定精度を向上できます。

■ 文献
鈴木 覚（他）（2017）ナイーブベイズ分類による気象害
種別の判定手法の開発．関東森林研究，68, 161-168.

開発したシステム

被害発見
被害

森林保険
加入？

YES

契約情報確認NO

位置情報取得

被害状況確認・選択

被害写真撮影被害種別判定
種別判定

被害報告

被害情報

図１．システムの利用手順

森林総合研究所

09森林の放射性セシウムは事故からの5年間で土壌表層に移動した
金子 真司・今村 直広
きのこ・森林微生物研究領域 小松 雅史 木材加工・特性研究領域 大橋 伸太
立地環境研究領域 橋本 昌司 東北支所 梶本 卓也 企画部 高野 勉
震災復興・放射性物質研究拠点

福島県内の川内、大玉、只見および茨城県内の筑波山のスギ林、ヒノキ林、コナラ林、アカマツ林の9林分に設置した調査地で、2011年8月以降5年間の樹木の葉、枝、樹皮、幹材、落葉層、鉱質土壌の放射性セシウムの濃度と蓄積量の変化を調べました。その結果、針葉樹の葉や樹木の枝の放射性セ
シウム濃度は時間の経過とともに急激に低下し、それにともない樹木における放射性セシウムの蓄積量が大きく低下しました。これに対して、落葉層と鉱質土壌では放射性セシウムの蓄積量はむしろ増加し、3年後の2014年以降は森林全体の放射性セシウムの90％以上が落葉層と鉱質土壌にあり、その多くが鉱質土壌の表層0‒5㎝に存在していました。

成果
森林内の放射性セシウム動態調査ていることを明らかにしました。

によって森林域に降下した放射性セシウムは、森林整備

放射能汚染地域の林業再開のための基盤データを提供の停滞や特用林産物の出荷制限、さらには林業従事者の原発事故直後から数年間にわたり森林内の放射性セシ

被ばくリスク上昇など様々な問題を引き起こしました。

ウムの動態を網羅的かつ長期的に調査したデータは、チェ

これらの問題に対応するためには、森林内における放射

ルノブイリ原発事故においても得られていませんでした。

性セシウムの分布状況を把握するとともに、経年的にど本研究では、2011年の原発事故直後から5年間の間に森のように変化していくかを把握する必要があります。

林内で放射性セシウムが移動した過程を明らかにできま

東京電力福島第1原子力発電所の事故（以下、原発事故）

そこで、2011年8月に、福島県内の川内、大玉、只見おした。得られた知見は、今後の被災地の森林管理に利用

よび茨城県内の筑波山のスギ林、ヒノキ林、コナラ林、アできます。とくに、森林内の放射性セシウムの移動を予

カマツ林の9林分に調査地（図1）を設けて、樹木の葉、枝、測するモデルの開発や特用林産物の出荷制限解除時期の樹皮、幹材、それと落葉層や鉱質土壌に存在する放射性推定、林業従事者や森林利用者の被ばく低減を考えるう

セシウムの濃度と蓄積量の変化を調べました（図2）。

えで重要な成果です。また、放射性セシウムの中でもセ5年間で放射性セシウムは樹木の葉・枝から土壌表層に移動
針葉樹の葉や樹木の枝の放射性セシウム濃度は、時間の経過とともに急激に低下したことがわかりました。幹

シウム137の半減期は30年と長いため、今後も引き続き
森林内における放射性セシウムの観測を続けていくことが重要です。

研究資金と課題

材の放射性セシウム濃度は、アカマツで低下、スギやコ

本研究は、林野庁受託事業「森林内における放射性物

ナラでは増加する傾向がみられましたが、樹木の他の部

質実態把握調査事業」、森林総合研究所交付金プロジェク

位に比べて低濃度でした。時間の経過とともに、森林内

ト「森林・林業・木材における放射線影響に関する基礎の放射性セシウムの蓄積量は、樹木においては急激に低的研究」の成果です。

下しましたが、その一方で、落葉層と鉱質土壌の放射性
セシウムの蓄積量は増加しました。3年後の2014年以降

10

ら土壌へ移動し、その多くは土壌の表層付近にとどまっ文献

は森林全体の放射性セシウムの90％以上が落葉層と鉱質

Imamura, N. et al. (2017) Temporal changes in the

土壌に存在し、その大半は鉱質土壌の表層0‒5cmに存在

radiocesium distribution in forests over the ﬁve

していました（図3）。このように、原発事故で森林にもyears after the Fukushima Daiichi Nuclear Powerたらされた放射性セシウムは時間の経過とともに樹木か

Plant accident. Scientiﬁc Reports, 7, 8179.

研究成果選集 2018

（a）

大玉
福島第一原発

川内2
川内1

只見

20 km

50 km

（b）

100 km
セシウム134及びセシウム137の合計–2
沈着量 (Bq m )

筑波山
50 km

3,000k<1,000k - 3,000k
600k - 1,000k
300k - 600k
100k - 300k
60k - 100k
30k 60k
10k 30k10k≦

図1．各調査地の位置

航空機モニタリングによる2012年6月28日時点のセシウム134とセシウム137の合計沈着量（放射線量等分布マップ拡大サイト/地理院地図）

大玉 コナラ林

セシウム137蓄積量（kBq m－2)

川内1 スギ林

図2．調査地における試料採取の様子（a）樹皮の採取 （b）土壌試料の採取

地上部
（樹木）
落葉層
鉱質土壌
（0－5cm)
鉱質土壌（5－20cm)

図3．森林内の放射性セシウム蓄積量の分布の経年変化
川内村の川内1のスギ林及び大玉村のコナラ林の例。
エラーバーは標準偏差を示します。

森林総合研究所

11

図像資料を用いて江戸時代の土地利用を復元する
関西支所

岡本 透

気候変動に対する土壌炭素蓄積量の変動を精度高く予測するには、過去の土地利用の影響を予測モデ
ルに反映することが必要です。そこで、デジタルアーカイブを中心とした図像資料を収集し、過去数百年にわたる土地利用の変化を復元する手法を確立しました。江戸時代の浮世絵のような絵画では、できるだけ多くの資料を収集し、それらの描写を比較することで、当時の植生や土地利用を正確に復元することができました。さらに、絵画資料と同じ場所で明治以降に撮影された写真を収集しました。このようにして収集した図像資料を時系列で整理することで、江戸時代から現在までの土地利用を明らかにすることができました。

■ 成果

されているのではないか、という疑いがあります。浮世なぜ昔の土地利用を調べるのかの描写を比較することが必要です。さらに、村絵図、街

土壌は地球温暖化に関わる炭素の貯留場所として重要

道絵図、裁許絵図などの作成目的の異なる絵画資料とのな役割を果たしています。そのため、将来の気候変動に比較も、浮世絵の資料性を高めるために有効です。江戸対する土壌炭素蓄積量の変動を精度高く予測することが時代後期以降の浮世絵の描写は、当時の山の多くが樹木求められています。将来予測に用いられる土壌炭素蓄積の少ない状態であったことを示していました。ただし、量の実測値は、有機物の供給源である植生の変遷に影響その山肌が裸地なのか、それとも草地なのかは、慎重にを受けています。このため、気候変動に対する土壌炭素判断する必要があることが分かりました。

蓄積量の変動を精度よく予測するには、過去の土地利用の変遷を明らかにし、予測モデルに反映することが必要

数百年にわたる土地利用の変化です。そこで、過去数百年にわたる土地利用の変化を、

明治時代以降、写真技術の普及と私製葉書の認可が進

歴史資料の一つである絵画、絵図、写真などの図像資料

むに連れて、日本各地を撮影した写真や風景絵葉書の数を用いて復元できるかどうか試みました。

は急激に増えていきました。実景を写した図像資料を手

図像資料を効率よく集めるにはに入れることができれば、当時の山の状態を復元することができます。同じ場所を対象にした江戸時代の絵画

図像資料は、各地の公文書館、図書館、博物館、美術資料、明治時代以降の写真、現在の写真を時系列順に並館などに所蔵されています。近年、図像資料のデジタル

べ、比較することにより、過去数百年にわたる土地利用

アーカイブ化がこのような施設で積極的に進められていの変化を明らかにすることができました。この研究の成ます。日本国内では国立国会図書館、海外ではニューヨー

果は、過去の植生が土壌炭素蓄積に与えた影響の評価に

ク公共図書館などにおいて知的財産権の消滅した資料がつながります。今後、さまざまな地域でこの方法を適用

多数公開されています。こうしたデジタルアーカイブをし、将来の土壌炭素蓄積量の変動の予測向上に活かして利用することで、図像資料を効率よく集められることがいきます。

分かりました。

浮世絵の表現を確かめるには
江戸時代の山の状態を知るためによく使われる図像資料が浮世絵です。ただし、実景をそのまま写した写真とは異なり、版画である浮世絵の描写は簡略化や強調化が12

絵の資料性を高めるには、複数の資料を収集し、それら研究成果選集 2018■ 文献
岡本 透（2017）古地図から読み解く百年で移り変わる山の風景．日本農学会編「山の農学－「山の日」から考える」, 19-36.

図1．歌川広重の「日坂（静岡県掛川市）」の比較

左は保永堂版東海道五拾三次之内（1833-36年頃）、中は丸清版東海道（隷書東海道：1847-51年）、右は五十三次名所図会（竪絵東海道：1855年）です。広重の保永堂版の「日坂」は、江戸時代の山の状態を紹介する際によく使用されます。しかし、その他の広重の東海道作品と比較すると、保永堂版は風景の描写が強調されていることが分かりました。

図2．街道絵図、幕末期に撮影された写真との比較

1681 ～ 1683年頃に作成された「東海道絵図」の日坂部分（左）から、街道沿いに松並木が整備されていること、遠くの山２箇所に森林があったことが分かりました。Felice Beatoが幕末期に撮影した東海道の写真（右）に写る街道松の樹形をみると、広重の保永堂版の松の樹形が不自然であることが分かりました。図１と図２から、江戸時代の実景を示す場合には、広重の保永堂版以外の浮世絵を使った方がよいことが分かりました。

図3．江戸時代から現在までの土地利用の変化

左は1851年に刊行された広重の「東海道風景図会」、中は1918 ～ 1932年の間に発行された絵葉書、右は現在の写真です。遠景の山は静岡県掛川市と島田市に跨る粟ヶ岳です。その山頂周辺は江戸時代から現在まで通して森林であったことが明らかになりました。一方、その山腹は、江戸時代は草地でしたが、現在に向かって少しずつ森林の面積が拡大していることが明らかになりました。

国立国会図書館、ニューヨーク公共図書館、メトロポリタン美術館および個人所蔵の図像資料を使用しました。

森林総合研究所

13気候変動によりマツ材線虫病の危険域は世界的に拡大する
平田 晶子・大橋 春香・松井 哲哉
東北支所 中村 克典 関西支所 小南 裕志・中尾 勝洋
長野県環境保全研究所 高野 宏平 東京農業大学 田中 信行
東京大学 竹内 渉
国際連携・気候変動研究拠点

マツ材線虫病（マツ枯れ）は、東アジアや南ヨーロッパで深刻な被害をもたらしており、気候変動による被害域の拡大が懸念されています。そこで、気候変動シナリオ下でのマツ枯れの発生危険域を世界で初めて地球規模で予測しました。その結果、将来の気温上昇量が大きいシナリオ下では、マツ枯れ発生危険域は、現在、世界のマツ21種が天然分布する地域の５割にまで拡大し、そのうちの約４割の地域はマツの分布に適さない気候条件になってしまう可能性があることがわかりました。本研究の結果は、マツ枯れの拡大阻止に取り組む世界の国々にとって重要な基礎情報となり、気候変動にともなう被害拡大の予防に役立ちます。

■ 成果
世界に広がるマツ枯れ被害

図化しました。
これら2つの異なる地図を重ね合わせた結果、現在の気マツ材線虫病（マツ枯れ）は、線虫であるマツノザイ

候条件下では、東アジアや南ヨーロッパのマツ分布域がセンチュウがマツノマダラカミキリおよびその近縁種にマツ枯れ被害の危険域として判定され（図2）、実際にこよって媒介されることで発生する、マツ類樹木の伝染性

れらの危険域の多くで、すでにマツ枯れ被害が見られま病害です。日本では、20世紀の初頭に北米からマツノザした。また、将来の気候変動にともなって、危険域は東イセンチュウが侵入して以来、マツ林に深刻な被害をもヨーロッパや中央アジア、極東ロシアにまで拡大するとたらしてきました。現在は、日本・韓国・中国といった予測されました（図3）。気温上昇量が特に大きい気候シ

東アジア諸国ばかりでなく、ポルトガルやスペインなど

ナリオ下では、危険域は感受性マツの天然分布域の５割の南ヨーロッパ諸国でも深刻な被害をもたらしています。

にまで拡大し、しかもそのうちの４割はマツの分布に適

マツ枯れは一度発生すると、短期間のうちに壊滅的なさない気候条件になってしまう可能性があることがわか

被害を引き起こすこともあります（図1）。そのため、マツ枯れ被害が今後も地球規模で拡大し続けると、各国の森林生態系の機能やサービス、林業・林産業に甚大な影りました。

国際的なマツ枯れ防除の必要性

響をもたらすのではないかと危惧されています。した

このように、気候変動が今後も進行した場合には、現がって、マツ枯れの発生危険域を早めに特定することが、在よりはるかに北方の国や地域でもマツ枯れ対策が必要

マツ枯れを防除するために重要です。

になります。本研究の結果は、マツ枯れ拡大の阻止に取

気候変動によって被害域は拡大するか？
マツ枯れの発生は気温と密接な関係があることから、将来の気候変動によって被害域が北方へ拡大することが懸念されています。また、現在はマツ林が分布している
ものの、将来の気候変動によって気温や降水量などの気候条件がマツの分布に適さなくなる地域では、マツの活性が低下することによってマツ枯れに対する抵抗性が弱まる危険性があります。
そこで本研究では、マツ枯れに対する抵抗性が低い世
界のマツ21種（感受性マツ）の天然分布域を対象に、現在および将来の気候変動シナリオ下でマツ枯れが発生する危険域を、各月の平均気温の積算値から推定して地図化しました。さらに、21種のマツの分布と気温や降水量
といった気候条件との関係を統計モデルによって定量化
14

し、将来はマツの分布に適さなくなる地域を推定して地研究成果選集 2018

り組んでいる国々にとって重要な基礎情報となるほか、今後の気候変動にともなって被害が拡大する可能性のある国や地域におけるマツ枯れ防除策の立案に役立ちます。

■ 研究資金と課題
本研究は、（独）環境再生保全機構の環境研究総合推進費（S-14）「緩和策と適応策に資する森林生態系機能とサービスの評価」による成果を含んでいます。

■ 文献
Hirata, A. et al. (2017) Potential distributions ofpine wilt disease under future climate change scenarios. PLoS ONE, 12(8), e0182837. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0182837

図1．マツ材線虫病の被害を受けた森林
ひとたび侵入すると、わずかな期間に壊滅的な被害をもたらすこともあります。

図2．現在のマツ枯れ危険域
濃い赤色の地域が、感受性マツの天然分布域でかつ気候的にマツ枯れが発生しやすい地域です。
東アジアや南ヨーロッパのマツ枯れのほとんどが、この赤い危険域で発生しています。

図３．気温が現在よりも平均で3.7℃上昇すると予測されている気候変動シナリオ（RCP8.5）にもとづく将来（2061-2080年）のマツ枯れ危険域とマツの分布に不適な気候条件となる地域

濃茶の地域は、マツ枯れの危険域であると同時に、マツの分布には適さない気候条件になると予測された地域です。このような地域では、マツは現在よりも厳しい環境におかれるため、マツ枯れリスクもより高くなる可能性があります。

森林総合研究所

15

木材生産と生物多様性保全の両立をめざす保残伐施業の実証実験
尾崎 研一 森林植生研究領域 山浦 悠一
北海道支所 佐藤 重穂・佐山 勝彦・山中 聡・稲荷 尚記
北海道立総合研究機構 明石 信廣・雲野 明・対馬 俊之・長坂 晶子・長坂 有
北海道大学 庄子 康
研究ディレクター

多くの人工林が主伐期を迎え、木材生産と生物多様性保全を両立させる伐採方法が求められています。そこで、生物多様性に配慮した主伐方法である保残伐を、人工林に適用するための国内初の実証
実験「トドマツ人工林における保残伐施業の実証実験」を2013年に開始しました。この長期実験のうち、今回は伐採コストと伐採直後の生物多様性を調べました。その結果、広葉樹の単木保残は伐採による森林性種の減少を抑制し、群状保残の保残部分は森林性種の避難場所となることが分かりました。また伐採コストの増加は最大でも約５%でした。以上の結果から、保残伐は木材を生産しつつ、伐採直後の森林性種の保全に役立つことが分かりました。

■ 成果
トドマツ人工林における保残伐施業の実証実験とは
日本では多くの人工林が主伐期を迎え、木材生産と生物多様性保全を両立させる伐採方法の開発が必要になっています。近年、生物多様性に配慮した主伐方法として
保残伐が世界的に注目されていますが、人工林への適用
例はほとんどありません。そこで、国内初の保残伐の実証実験として「トドマツ人工林における保残伐施業の実証実験(略称REFRESH)」を北海道有林の協力を得て2013
年に開始しました。

実験の概要
本実験では、トドマツ人工林と広葉樹天然林に１区画の面積５～９haの実験区を設け、８つの処理を３セット設置しました(図１）。単木保残区では人工林内に天然更新した広葉樹林冠木を３段階の量で保残しました（図２）。
一方、群状保残区では実験区の中央に保残部分を残し、閉鎖林分の環境を維持しました。伐採は2014年から１セットずつ３年かけて行いました（図３）。伐採後は、通常の人工林同様に地ごしらえ、トドマツの植栽、下刈りを行っています。

生物多様性と木材生産性への影響
これまでに、伐採コストと伐採直後の生物多様性等を調べました。伐採コストに関しては、保残伐では皆伐に比べ、伐倒で最大１割、木寄せで最大３割のコスト増が発生しました。しかし、これらの工程が全体のコストに占める割合が小さいため、全体を合計したコストの増加は最大でも約５%にすぎませんでした。次に生物多様性に関しては、鳥類では森林性種のなわばり密度は単木保残の保残量が多いほど増加しました（図４）。林床植物では、伐採によって消失した種数は保残量が多いほど少な
16

研究成果選集 2018

く、群状保残の保残部分は植物の避難場所となっていました。一方、地表性甲虫類では、森林性種の個体数は単
木保残の保残量が多いほど増加しました。また、群状保残の保残部分では森林性種の個体数が増加しました。以
上の結果から、広葉樹の単木保残は伐採による森林性種の減少を抑制し、群状保残の保残部分は森林性種の避難場所として機能することが明らかになりました。

木材生産と生物多様性保全の両立にむけて
今回の結果から、保残伐は伐採直後の森林性種の保全に役立つことが分かりました。一方で、保残伐の効果は対象とする生物群によって異なることが予想され、実際の施業への適用にあたっては、柔軟な技術的配慮が必要と考えられます。今後は伐採後の生物の回復状況や植栽
木の成長を調べ、最終的には次の主伐までの約50年間、長期的な継続調査をめざします。

■ 研究資金と課題

本研究は、JSPS科研費（JP25252030）「人工林の保残伐がもたらす生態系サービスを大規模実証実験で明らかにする」、(JP16H03004）「人工林における保残伐の費用便益分析：大規模実証実験と熟議型貨幣評価の結果から」、および三井物産環境基金「人工林において生物多様性保全と木材生産は両立できるか？―保残伐実験による検証と普及方法の提案―」、「保残伐による森林景観の持続的管理手法の提案」による成果です。

■ 文献

Yamaura, Y. et al. (2018) Retention experiment forplantation forestry in Sorachi, Hokkaido (REFRESH):
A large-scale experiment for retaining broad-leaved
trees in conifer plantations. Bulletin of FFPRI, 17,
91-109.

皆伐

群状保残単木小量保残単木中量保残単木大量保残広葉樹を約10本/ha保残

広葉樹を約50本/ha保残

広葉樹を約100本/ha保残

小面積皆伐

広葉樹天然林
伐採なし

伐採なし

中央の約0.36haを保残１箇所約1haを伐採

図1．トドマツ人工林における保残伐施業の実証実験(REFRESH)の８通りの実験区

図2．単 木 中 量 保 残区（上）と群状保残区（下）１区画の面積は５～９ha。

2013年
第1セット

2014年

2015年

伐採

植栽

実験区設定

地拵え

伐採前調査

第3セット

2017年

伐採後調査

実験区設定
第2セット

2016年

伐採

地拵え

伐採前調査

植栽
伐採後調査

実験区設定

伐採

地拵え

伐採前調査

植栽
伐採後調査

図3．トドマツ人工林における保残伐施業の実証実験(REFRESH)の伐採・植栽と実験のスケジュール
第１～第３セットはそれぞれ１年ずつスケジュールをずらしています。

6

専門用語

森林性種：主に森林に生息する種。

なわばり密度/ha

保残伐：伐採時に一部の樹木を残して複雑な森林構造を維持することにより生物多様性や生態系サービスを損なわないように木材を生産する方法のことで、保持伐ともいう。従来の伐採方法に比べて、伐る木よりも残す木を優先的に選ぶ点と、残すものは永続的に残す点で異なっている。

森林性

5

開放地性
アオジ

4
3
2
1
0

皆伐

少量

中量
単木保残

大量

人工林

天然林 群状保残未伐採

図4．実験区における伐採１年後の鳥類のなわばり密度

森林総合研究所

17

使える技術を総動員する新たな松くい虫被害対策
中村 克典・前原 紀敏・相川 拓也・大塚 生美
森林昆虫研究領域 佐藤 大樹・浦野 忠久 関西支所 市原 優
林木育種センター東北育種場 井城 泰一・那須 仁弥 林木育種センター 山野邉 太郞
青森県産業技術センター林業研究所 中島 剛 岩手県林業技術センター 後藤 幸広・谷内 博規
山形県森林研究研修センター 宮下 智弘・渡部 公一 山口県農林総合技術センター 杉本 博之
東北支所

松くい虫被害に対しては駆除、予防、抵抗性マツの植栽による防除体系が確立されています。しかし、近年の農薬等薬剤の使用に対する制約によって、十分な防除ができずに被害が拡大する事態が起きています。そこで本研究では、①媒介昆虫を駆除する省労力で環境への負荷の少ない技術の効果を実証
し、②被害材の燃料利用を促進するモデルを提示し、③予防伐採推進に向けたアカマツ材のCLT製造技術を確立し、④被害地、未被害地、アカマツ林業地域のそれぞれで必要とされる抵抗性マツ利用技術を開発しました。そして、薬剤の使用が制約される中でも使える技術を総動員する、新たな防除体系を提案しました。

■ 成果

高付加価値化で予防伐採を促進

環境低負荷で効率の良い松くい虫被害対策を求めて伐採することが有効です。この予防伐採を進めるには、

未被害の松林を守るためには、周辺の松林を予防的に

松くい虫被害に対しては、駆除、予防、抵抗性マツの伐った松がお金になることが重要です。そこで、松材の植栽を３本柱とする防除体系がすでに確立されています。

新たな用途を創り出して付加価値を高めるため、アカマ

しかし、農薬等薬剤の使用に対する制約が強まる中、特ツCLT（直交集成板）の製造技術を確立しました。

に予防のための殺虫剤散布が困難となり、被害の拡大を抑えられない事態が起きています。こうした状況下で松場面に応じた抵抗性マツ利用技術

くい虫被害対策を着実に進めるには、使える技術を総動

被害地で求められる強抵抗性クロマツと、未被害地で員する取り組みが必要です。そのため、本研究では以下求められるマツノザイセンチュウ非感染の抵抗性クロマの４つの取り組みを行いました（図１）。

ツ採種木を作出する技術をそれぞれ確立し、苗木の育成

場面に応じた駆除手法選択
省労力で環境への負荷の少ない媒介昆虫の駆除技術として、天敵微生物製剤と被覆・粘着資材を利用した手法をとりあげ、防除の現場での効果を実証しました。これ
らの手法をそれぞれの特性や場面に応じて使い分けるこを進めました。さらに、アカマツ林業の存続に向け、材質などの特性とマツノザイセンチュウ抵抗性をもとに適切な植栽品種を選ぶことができる検索システムを開発しました。

松林を利用し、松林を守るとで、これまで作業を行うことが難しかった場所で駆除

以上の成果をまとめて、薬剤の使用が制約される中でを実施し、また駆除にかかる労力や経費を削減できるよも使える技術を総動員する、新たな防除体系を提案しま

うになりました（表１）。

した。松くい虫被害が広まってしまった状況で松林を維

松くい虫被害材の燃料利用を促進
被害材を燃料として利用すれば、松くい虫防除と木質資源の有効利用を両立できます。そこで、木質バイオマ

持存続するには、守るべき松林に防除対策を集中し、周辺の松林では樹種転換等によって松自体を減らす取り組
みが求められます。本研究は、松林を「伐って使う」ことによる被害対策の重要性を示しています。

ス発電所や地域熱電供給システムで被害材を利用する取り組みを岩手県で調査し、モノ（木材やチップ）と情報の流れを模式化しました（図２）。模式化したことで、被害材の利用を進めるために何をすべきか、どこがネック

18■ 研究資金と課題

本研究は、農林水産業・食品産業科学技術研究推進事になっているのかを検討し、対処することが容易になり

業「薬剤使用の制約に対応する松くい虫対策技術の刷新」

ました。

（課題番号27020C）による成果です。

研究成果選集 2018

松くい虫被害

省労力、環境低負荷な媒介昆虫駆除技術を！

被害木を伐り出して
燃料利用できないか？

植えたい抵抗性マツは状況によって異なる予防伐採をすすめるには何が必要か？

環境低負荷な媒介昆虫駆除の２つの手法

木質バイオマス発電，地域熱電
供給システムにおける被害材利用

アカマツ材高付加価値
化に向けた新規用途として被害地、未被害地で求められる
抵抗性クロマツ生産技術、アカマツ林

について効果を実証

モデルを提示CLT製造技術を確立

業のための品種検索システムを開発

図1．松くい虫被害対策技術の刷新に向けた各種個別技術

表1．媒介昆虫駆除手法の特性と使い分け

現行で主流となっている「くん蒸剤処理」と本研究で取り上げた２つの手法を比較しています。赤字で示した
各手法の弱点をみると、各手法はそれぞれ補完し合う関係になっていることがわかります。
被覆・粘着資材による
成虫逸出抑制天敵微生物製剤処理 *手法

くん蒸剤処理

防除種別

生物的防除

物理的防除

防除効果

高

高

化学的防除
高

密閉処理の要否

不要

不要

必要

製剤施用量調整

容易（製剤不使用）困難

シート回収要否

生分解性シート使用で不要

必要

生分解性シート使用で不要

製剤・資材単価
3（1m あたり）

約10,000円

約3,500円

約4,500円

適した使用場面散在する少数の被害木、丸太集積や密閉が困難な林地

人家周辺（公園、ゴルフ場）、海岸、林道沿い等シート回収が容易な場所

林地一般* 平成29年より製剤が生産中止となった。

専門用語
駆除：松くい虫防除においては、病 原 体 マ ツ ノ ザ イ セ ン
チュウの媒介昆虫であるマツノマダラカミキリが成虫になって飛び広がる前に死滅させることを指す。
予 防：松 が 枯 れ な い よ う に、予防的に殺虫剤を散布したり、薬剤を注入したりする処理。
天敵微生物製剤：媒介昆虫マ
ツノマダラカミキリを病死させるカビを使った防除資材。
枯れた松から脱出したカミキリの成虫はカビを培養したシートに触れると死亡するため、マツノザイセンチュウの媒介を防ぐことができる。

素材生産・流通過程
国有林

民有林

 素材生産事業体
 森林所有者（自伐）

健全木
産地等

森林経営・資源情報
森林経営・資源情報
整備過程
整備過程
 松くい虫被害状況・森林経営計画の市町村森林整備計画や林地台帳への反映
 生産を有利にすすめるための各種制度・補助事業への対応 etc

被害材分別過程
被害木

価格設定

証明

 燃料供給事業体

森林組合・素材流通事業体による納材窓口・被害材分別調製機能

チップ化

熱・電
供給過程

 熱・発電事業体
燃焼・発電

自治体による松くい虫被害木の利用に関する規制等

供給（伐採時期調整，移動制限 etc）

※黒矢印：モノの流れ／赤矢印：情報の流れ

 販売事業体

 住宅・公共施設等（熱・電気需要者）

図2．木質バイオマス大規模発電型の松くい虫被害材燃料利用モデル

森林総合研究所

19新たな地ごしらえ機械の導入で下刈コストを削減し、低コスト再造林施業を実現
原山 尚徳・上村 章・佐々木 尚三・山田 健
植物生態研究領域 宇都木 玄
北海道支所

低コスト再造林施業を進めるため、北海道の傾斜が緩やかな林地でクラッシャという新しい地ごしら
え機械を導入し、カラマツの植栽実証試験を行いました。クラッシャによる地ごしらえは、人力や従来の機械地ごしらえよりも作業効率が高く、コストも削減できました。さらに地ごしらえ過程で発生する枝条などの破砕物が土壌を覆うため、雑草木の成長が抑制され、下刈費用の大幅な削減が可能となりました。一方、植栽孔を掘るために破砕物を除去する必要があり、裸苗では植えつけ効率が低下しました。しかし地ごしらえ費用や下刈費用削減の効果が大きく、北海道で最も一般的な手法と比較して、再造林全体のコストを最大で37％削減できることがわかりました。

■ 成果

再造林コストの試算結果

低コスト再造林の必要性

砕物の除去作業が必要となり、植えつけ効率が低下しま

クラッシャ地ごしらえでは、特に裸苗植栽において破主伐による木材収入が低迷する中、低コストな再造林した。正負の効果を考慮に入れるため、苗種や植栽密度システムの構築が大きな課題となっています。日本は南を変えた複数の条件で、クラッシャ地ごしらえの導入に北に長く、気候、立地、樹種などの諸条件が異なるので、よる再造林コスト全体を計算しました（図3）。その結果、各地域に適した再造林システムの構築が必要となります。

下刈費用の削減分は植えつけ費用の増加分を大きく上回

私たちは、北海道の主要な造林樹種であるカラマツを対り、従来の再造林コストを最大で37％削減できることが象に、緩中傾斜地が多い利点を活かした機械化を行い、再わかりました。

造林作業の効率化や低コスト化を図る研究を進めました。

地ごしらえ機械「クラッシャ」の導入と雑草木抑制効果

クラッシャ地ごしらえは急傾斜地や石礫地では導入が困難なものの、北海道の多くの林地で適用可能な新たな低コスト再造林手法です。本州以南のスギやヒノキにつ地ごしらえの効率化・低コスト化を図るため、主伐時

いても機械化や植物の成長特性を生かした下刈り技術をに発生する枝条や伐根を破砕できるクラッシャを導入し開発し、地域に適した低コスト再造林施業の構築に向けました（図1）。これにより、枝条を造林地脇に寄せる従て研究を進めていきます。

来の地ごしらえ方法よりも作業効率が向上し、コストは人力の57％、従来機械の75％に低減できました。また、クラッシャ地ごしらえで発生する枝条や伐根の破砕物が土壌を覆うことで、雑草木の繁茂が大幅に減少することがわかりました（図2）。

下刈省略
カラマツは雑草木による成長の阻害を強く受ける樹種■ 研究資金と課題
本研究は、革新的技術開発・緊急展開事業（うち地域
戦略プロジェクト）「優良苗の安定供給と下刈り省力化による一貫作業システム体系の開発」による成果です。

で、通常植栽後２年間は年２回、その後３年間は年１回■ 文献

下刈を行います。私たちは、クラッシャで地ごしらえを

原山尚徳（他）(2018) クラッシャ地拵による破砕物の量

した伐採地にカラマツ苗を植栽し、下刈作業をどの程度が下草繁茂に及ぼす影響. 北森研, 66, 73-76.

省略できるか調べました。その結果、植栽後2年間下刈を山田 健（他）(2018) 地拵え用クラッシャの作業性能と省略してもカラマツは順調に成長し、クリーンラーチの造林作業にもたらす効果. 森林利用, 1, 67-71.

大型苗を植栽した場合は下刈を完全に省略できました。
他方、主伐時に枝条が少ない林地や、小型なコンテナ苗を植栽した林地では、植栽２年目には雑草木がカラマツを被覆するため、植栽当年のみ下刈の省略が可能である
ことがわかりました。

20

研究成果選集 2018

専門用語
クリーンラーチ：グイマツ雑種F1で、成長の優れたカラマツ育種苗。

図1．エクスカベータに装着したクラッシャと、クラッシャ地ごしらえで堆積する破砕物

図2．従来機械であるバケットとクラッシャ地ごしらえにおける、地ごしらえ１年後の雑草
木被度の比較

クラッシャ地ごしらえ地で雑草木の繁茂が抑えられました。

図3．従来地ごしらえとクラッシャ地ごしらえ地におけるカラマツ再造林コ
ストの比較
北海道で最も一般的な人力地ごしらえと比較して、クラッシャ地ごしらえでは再造林費用が21％から37％削減可能と試算されました。
（育苗種＝クリーンラーチ）

森林総合研究所

21

低コストのデジタル空中写真で林分材積を高精度に推定する
細田 和男・西園 朋広・佐野 真
北海道支所 古家 直行 東北支所 小谷 英司
関西支所 田中 邦宏・齋藤 和彦・田中 真哉・家原 敏郎
四国支所 北原 文章 九州支所 近藤 洋史
一般社団法人日本森林技術協会 金森 匡彦・大萱 直花・古田 朝子
森林管理研究領域

比較的安価に購入でき、森林組合などの事業所レベルでも導入し易いデジタル空中写真に着目し、空中写真から林分材積を精度よく推定する方法を開発しました。空中写真から読みとった平均樹高や本数を現地調査のデータと比較して、相互の関係を明らかにしました。さらに、全国各地の国有林に設定されている収穫試験地のデータを用いて、平均樹高と本数からスギやヒノキ、カラマツ人工林の林分材積を求める推定式を地域別に作成しました。この推定式を森林立体視ソフト「もりったい」に組み込むことにより、現地調査を行うことなく、デジタル空中写真から高精度に林分材積を推定できるようになりました。

■ 成果
森林を伐採する際には、収穫できる木材の量や収支を見積もるための事前調査が欠かせません。森林調査は人が林の中を歩き回って、伐採予定区域の面積や立木の本
数、胸高直径、樹高などを調べるのが一般的です。しかし、これには多くの人手と時間がかかります。より効率的に調査を行うため、人工衛星画像、航空レーザー測量、
3次元レーザースキャナー、ドローンによる低空撮影など
様々なリモートセンシング技術の応用が提案されています。本研究では、全国の多くの森林をカバーしており、
1,000 ～ 2,000円/km2と比較的安価で、森林組合などの事業所レベルでも導入し易いデジタル空中写真に着目し、空中写真から林分材積を精度よく推定する方法の開発に取り組みました。

全国の国有林に収穫試験地と称される多数の固定試験地を設定し、最も古いものでは1920年代から、胸高直径や樹高、林分材積の測定を継続してきました。本研究ではこの中からスギ、ヒノキまたはカラマツの人工林278か所、のべ2,292回分の調査データを使用し、Loreyの平均
樹高と本数から、林分材積を求める推定式を樹種別、地域別に作成しました（表１）。式の推定精度は樹種や地域
によって異なりますが、1,000本/ha未満の林分において、多くの式は誤差が15％以内で、サンプリングによる現地調査と遜色ないものでした。低コストのデジタル空中写真を用いて立体視判読を行うことにより、皆伐の対象となる密度1,000本/ha未満の林分においては現地調査を行うことなく、高精度に林分材積を推定することができるようになりました。本研究で作成した林分材積の推定式は、森林立体視ソフト「もりったい」の新しいバージョンに組み込まれています（図２）。

現地調査と空中写真との違い■ 研究資金と課題

空中写真は、上空はるか数千メートルを高速で飛行す
る航空機から撮影されるもので、写真の立体視判読による平均樹高や本数は、現地での森林調査（以下、現地調査）によるものと同じではありません。例えば、同時に植え付けられた立木でも、育ちの遅い下層木は優勢な上層木の陰に隠れ、上空からの空中写真には写りません。本研究を行ったスギ人工林19か所での検証の結果、空中写真の立体視判読による平均樹高は、現地調査におけるLoreyの平均樹高とほぼ一致することが分かりました（図１左）。
また、立体視判読による本数は、1,000本/haまでの林では現地調査の本数とよく一致することが確認されました（図１右）。さらに、1,000本/haを超える混んだ林の場
合、立体視判読では実際の本数を数えきれないという限界も改めて認識されました。

本研究は、農林水産省委託プロジェクト「低コストな
森林情報把握技術の開発」による成果の一部です。

空中写真は身近なリモートセンシング

Loreyの平均樹高と本数による林分材積の推定
森林総合研究所は、林野庁の各森林管理局と共同して、
22

研究成果選集 2018

専門用語
立体視判読：重なるように連続して撮影された隣りあわせの空中写真を、パソコンの3Dディスプレイなどを用いて、人間の左右の目に立体的に見えるようにし、地面や樹木の高さなどを計測すること。
Loreyの平均樹高：各立木の胸高断面積を重みとす
る加重平均樹高。胸高直径の細い立木の影響が小さ
くなり、上層木だけの平均樹高に近くなる。
森林立体視ソフト「もりったい」：林野庁補助事業「デジタル森林空間情報利用技術開発事業」の成果として日本森林技術協会と株式会社パスコが共同開発したソフトウェア（詳しくは「もりったい」で検索 ）。

4000

空中写真の本数 (/ha)

空中写真の平均樹高 (m)

40

30

20

10

0

0

10

20

30

3000

2000

1000

0

40

0

現地調査によるLoreyの平均樹高(m)

1000

2000

3000

4000

現地調査の本数 (/ha)

図１．現地調査と空中写真とによる平均樹高や本数の比較
空中写真による平均樹高は、現地調査によるLoreyの平均樹高とほぼ一対一ですが、約5％わずかに低い傾向がありました。また、樹高と本数から林分材積を推定する手法は、現地調査と空中写真の本数がよく一致する1,000本/ha未満の人工林に適しているといえます。

表１．Loreyの平均樹高と本数から林分材積を求める推定式（主な地域）
V : 林分材積(m3/ha)、LH : Loreyの平均樹高（m）、N : 本数（/ha）
誤差率は1,000本/ha未満の林分に対しての値です

樹種
ス

ギ

ヒ ノ キ

カラマツ

地域

林分材積の推定式

誤差率（%）

青森・岩手・宮城

V = 0.005 × LH 2.513 × N 0.613

7.5

V = 0.003 × LH 2.559 × N 0.632

8.4

V = 0.032 × LH

0.472

14. 6

九州

V = 0.055 × LH 1.856 × N 0.533

8.2

南関東・静岡

V = 0.008 × LH

0.603

6.5

0.517

6.6

0.286

12.4

0.480

15.2

0.462

11.6

0.490

14. 9

秋田・山形
四国

岐阜・愛知

V = 0.009 × LH

近畿・中国

V = 0.256 × LH

北海道

V = 0.025 × LH

岩手・秋田・山形

V = 0.007 × LH

長野

V = 0.010 × LH

2.159

2.349
2.493
1.889
2.053
2.515
2.373

× N
× N

× N
× N
× N
× N
× N

図２．森林立体視ソフト「もりったい」による材積の推定
パソコンの3Dディスプレイと特別なメガネにより空中写真を立体視し、区画内の平均樹高や本数を測定します
森林総合研究所

23

国産広葉樹の家具・内装材用途での活用に向けて
林業経営・政策研究領域
東北支所

天野 智将

青井 秀樹・田中 亘

木材加工・特性研究領域

杉山 真樹

家具・内装材向けの広葉樹原材料は全体の約８割を海外産が占めています。一方、我が国の私有林には約7億7千万m3の広葉樹の蓄積があり、その活用によって原材料を国産に転換することが可能です。
そこで国産広葉樹の地域別の蓄積状況、流通・加工状況、および国産広葉樹の利用を進めるための課
題、その対応方策の解明を試みました。その結果として、本州日本海側や内陸部には豊富な有用樹種の蓄積があること、一方で、流通・加工体制が未整備であることを指摘しました。国産広葉樹の利用を進めるためには、本州日本海側や内陸部の広葉樹資源の活用が鍵となるため、その豊富な資源に見合った販売先、販売方法を提案しました。

■ 成果

れ、現状では残った少数の工場がフル操業しており、生家具や内装材向けの広葉樹原材料を巡る概況
国内生産される家具に限定して原材料需要を原木換算

国産広葉樹の利用拡大に向けた方策

すると72万m と推計されます。しかし家具・内装材用で

海外産広葉樹を国産に転換するには、生産縮小してきは全体の約8割を海外産が占めているのが現状です。統計

た広葉樹製材・乾燥工場の生産能力を拡充する必要があ

上では我が国の私有林に約7億7千万m の広葉樹の資源蓄ります。そのためには広葉樹用材の安定供給が不可欠で、積があり、これを利用しない手はありません。ただし

路網整備、高性能林業機械の活用による広葉樹用材の増1980年代後半以降は海外産広葉樹への依存が高まってき産が必須となります。

33たため、国産広葉樹の地域別の蓄積状況、流通・加工状

現在、本州日本海側や内陸部で生産された広葉樹用材

況が把握されていませんでした。そこで本調査研究ではの多くは低質材として扱われ、生産のインセンティブがそれらを解明すると共に、国産広葉樹の利用拡大のため働きにくい状況にあります。そこで、広葉樹用材の品質の課題と対応方策を明らかにすることを目標としました。

と量に見合った有利な販売先、販売方法を提案しました

有用樹種の蓄積状況（図3）。ここでは一度に10m3の用材が集まるかどうかを基準としています。仮に上質材だけで10m3集まる場合

現在の広葉樹の主な産地は北海道や東北地方です。こは、価格形成力がある遠方の広葉樹主体の原木市場でのれに加え、潜在的な産地として、本州日本海側や内陸部

競り売りを推奨しています。有利な価格が実現できればでは充分な直径を持つナラ類、ヤマザクラ、クリ等の有生産のインセンティブが働き、安定供給体制が実現でき、用樹種の蓄積が豊富にあることが分かりました（図1）。

さらにそれを需要する工場群の形成につながります。生

しかし、本州日本海側や内陸部では、人手不足の上に、産と需要の拡大はさらなる広葉樹用材の需要拡大につな路網の未整備、高性能林業機械の未活用といった課題ががります。こうした循環を本州日本海側や内陸部で実現あり、生産拡大は容易ではありません。

することが国産広葉樹用材の利用拡大の鍵となります。

広葉樹原木の流通・加工状況■ 研究資金と課題

広葉樹原木の流通・加工状況は図2に示す形に整理でき

本研究は、森林総合研究所交付金プロジェクト「マテます。流れとしては、広葉樹が山で伐採された後に、伐リアル用国内広葉樹資源の需給実態の解明と需要拡大に

採現場近くの集積所で樹種、直径、品質等を基準に仕分向けた対応方策の提案」による成果です。

けます。ここでは有用樹種、最小直径が20cm以上、節無し、腐れ無し、まっすぐな部分が2m以上等を満たす広■ 文献

葉樹原木（用材と呼ぶ）が選抜され、主に原木市場に出青井秀樹（他）(2016) 国産広葉樹資源をマテリアル用途

荷されます。原木市場では製材業者がそれらを買い付け、で活用する可能性. 森林バイオマス利用学会誌, 11(2),

乾燥ひき板に加工して家具・内装材の製造者に販売しま

39-48.

す。しかし製材・乾燥工場は2000年代に大幅に淘汰さ
24

産拡大の余力が乏しい状況です。

研究成果選集 2018

このグラフは、私有林における広葉樹の資源蓄積ランキング
上位24道府県を表します。

出典：森林資源現況総括表（平成24年3月31日現在）

図1. 私有林における広葉
樹の資源蓄積状況

図2．広葉樹原木の流通・加工状況
図3．広葉樹原木の質・量に基づく販売先、販売方法案

森林総合研究所

25

木質バイオマスを直接メタン発酵する技術の実証試験
─ 放射能汚染バイオマスにも適応可能な新技術─
大塚 祐一郎・ロナルド R. ナバロ・中村 雅哉
真柄 謙吾

森林資源化学研究領域
研究ディレクター「湿式ミリング処理」という新しい処理技術を応用して、木質バイオマスを主原料とした世界初のメタン発酵の実証実験施設を福島県南相馬市小高区に作りました。この施設での実証試験の結果、南相
馬市産の様々な樹種、またそれらの枝葉、樹皮などを主原料にして長期間連続的にメタン発酵できる
条件を見つけることができました。また東京電力福島第一原子力発電所事故による放射性物質の影響を受けた原料を用いた場合でも、生産されるメタンガスには放射性物質が含まれないことを確かめる
ことができました。本実証事業により、木質バイオマスの新しい利用方法が実証されただけでなく、放射性物質に汚染された森林の活用にも貢献できます。

■ 成果
木質バイオマスのメタン発酵実証実験施設
森林総合研究所では、湿式ミリング処理という新しい
木質バイオマスの前処理技術を開発してきました。これ
により、これまで難しいとされていた木質バイオマスを主原料としてメタン発酵が可能になることを実験室レベルでは確認していました（平成27年度成果選集）。今回
は、実用化に向けた基礎データを得るために福島県南相馬市小高区において世界初の木質バイオマスを主原料としたメタン発酵の実証実験施設を作り、実証試験を行いました。
図1は実証実験施設の概観とプロセスを示しています。
この施設では南相馬市内で収集した原料を粉砕後、湿式
ミリング処理によりスラリー（泥状の混合物）化して、メタン発酵槽へ投入することで、メタン発酵によりバイ
オガス（メタンガス60%）が生産されます。得られたガ
スはそのまま燃料になります。発酵排液は固液分離処理
で排水と残渣に分け、排水は浄化後にリサイクルします。
発酵残渣はプレス機で減容化します。

実証試験の成果：（１）メタン発酵
さまざまな条件検討の結果、メタン発酵を安定的に継続するためには木質バイオマスに対して1/10量程度の動物性タンパク質を添加する必要があることがわかりました。動物性タンパク質を添加する条件を見出したことにより安定的なメタン発酵の継続に成功し、さらにスギ・アカマツ・ケヤキ・コナラ材及びそれらの枝葉・樹皮・混合物でメタン発酵できることがわかりました。図2に示すように、メタン発酵によって発生したバイオガスの量は原料1kg当たりスギ樹皮で400L、アカマツにおいては500Lのバイオガスが発生することがわかりました。そのうちメタンガスの濃度は概ね60%で、直接燃焼可能なガスが得られることを確認しました。
26

研究成果選集 2018（２）放射性セシウムの移行原料に含まれる放射性物質が、実証実験のプロセスでどのように移行するのかを調べました。原料に含まれる放射性物質を100%とした場合、メタン発酵によって生産されたバイオガスには放射性物質はまったく移行しな
いことが明らかになりました。放射性物質の約92.5%は発酵残渣に集められ、残りの3～8%は、リサイクルされる発酵排水に含まれることがわかりました。この結果か
ら、放射性セシウムの影響を受けた原料を使用しても安
全なメタンガスを生産できることが実証されました（図3）。
なお、本成果の詳細につきましては、下記の文献及び
ウェブサイトをご覧ください。

■ 研究資金と課題
本研究は、福島県委託事業「メタン発酵による木質バ
イオマス活用実証事業」による、広島大学、静岡大学、
広島国際学院大学との共同研究の成果です。

■ 文献
Shikinaka, K. et al. (2016) Simple and practicable
process for lignocellulosic biomass utilization.
Green Chemistry, 18, 5962-5966.
福島県林業振興課ウェブサイト
メタン発酵による木質バイオマス活用実証事業成果概要版
https://www.pref.fukushima.lg.jp/uploaded/life/320079_774402_misc.pdf
メタン発酵による木質バイオマス活用実証事業報告書
https://www.pref.fukushima.lg.jp/uploaded/life/320079_774401_misc.pdf
メタン発酵による木質バイオマス活用事業性評価
https://www.pref.fukushima.lg.jp/uploaded/life/320079_774403_misc.pdf

南相馬市内で収集した原料

スギ材

放射性物質を含まない
安全なエネルギー

スギ樹皮

コナラ・アカマツ ケヤキ・枝葉①木材の粉砕工程③メタン発酵工程②木材のスラリー化工程
湿式ミリング処理

メタンガス燈そのまま燃焼可能

微生物が木材
成分を分解してバイオガス（メタ
ン60：CO2 40）に変換
メタン発酵菌群

水と酵素を
加えてスラ
リー化した
木材
チッパー等で木材を粉砕

バイオガス（メタン60：CO240）

発酵排液

浄化排水のリサイクル発酵残渣

⑤排水の浄化リサイクル
工程⑥プレス減容化工程

木の成分のうち分解されにくい
ポリフェノール成分と放射性物
質が発酵残渣に残ります。体積
は木材から1/10程度になります。またこれ以上腐敗しにくいので安定化も図られます。

④固液分離工程

発酵排水
光合成細菌ビーズにより、排水中に溶け出した放射性セシウムを吸着。浄化された排水は②の工程で再利用。
ビーズは乾燥後、発酵
残渣と混合して⑥へ。

減容化・安定化

放射性セシウムを 含まない 場
合は、このポ リフェ ノールを新しい機能性素材として利用する研究も進められています。

ガスコンロ

発酵残渣
遠心分離で
排水と残渣
に分離

原料1kgあたりのバイオガス生産量（L/day）

発酵残渣はプレスして減容化

発酵排液

図１．メタン発酵実証実験施設の概観とプロセス

放射性セシウムの影響を
受けた原料

Cs

図２．バイオガス発生量とメタン濃度

なし
移行
ム
ウ
セシ

バイオガス

（メタン60%）放射性物質を含まない安全なエネルギー

Cs

Cs

Cs

スラリー化

Cs

Cs

メタン発酵

Cs Cs

排水

Cs
Csの吸着

発酵排液

図３．放射性セシウムの移行性

発酵残渣

Cs

Cs

残渣

Cs

Cs

減容化・安定化

森林総合研究所

27

木材表面上の加工欠点の発生原因を可視化する
木材加工・特性研究領域

松田 陽介

木材製品の表面は、毛羽立ちなどがなく平滑であることが求められます。そのような良好な表面を得るために、鉋（かんな）がけなどの切削加工が行われます。しかし、切削加工によって木材に過大な変形（ひずみ）が生じると、それがしばしば毛羽立ちなどの加工欠点の原因となります。本研究では、木材の切削加工の過程を撮影したデジタル画像を画像相関法と呼ばれる手法を用いて解析すること
で、切削加工時に発生するひずみを可視化しました。本研究によって、加工欠点の発生しない切削条
件の最適化や切削工具の設計のための基礎データの蓄積を加速化できます。

■ 成果
木材の切削加工時の変形（ひずみ）の検出

切削条件の最適化や切削工具の設計を効率的に行えます

木材製品の表面は、鉋（かんな）がけやプレーナー加

従来、木材表面を平滑に仕上げられる切削条件を見出工などの切削加工によって平滑に仕上げられます。しかすため、現場の技術者たちは経験に基づいて様々な試行し、使用する切削工具の状態や被削材の材質などによっ錯誤を行ってきました。本研究では切削加工の過程を撮て、切削加工時に過大な変形（ひずみ）が発生する場合

影したデジタル画像を解析することで、加工欠点の原因があり、これが加工欠点の原因となります。したがって、となるひずみを測定する技術を開発しました。この方法

過大なひずみの発生しにくい切削条件を見出すことは重を用いれば、加工欠点が発生しない切削条件を見出すた要です。本研究では、ヒノキの切削加工の様子を撮影しめの基礎データを効率よく蓄積できるようになり、切削たデジタル画像を画像相関法によって解析することで、条件の最適化や切削工具の設計に寄与することができ

切削加工時に発生したひずみを可視化しました（図1）。

ます。

これまで木材の切削加工時のひずみの測定にあたっては、
特殊な装置や試験体の前処理が必要でしたが、画像相関■ 研究資金と課題

法ではこれらの準備が不要となり効率的に測定すること

本研究の一部は、森林総合研究所交付金プロジェクトができました。またカメラのレンズの倍率を上げること「超高品質材面加工のための切削時におけるひずみ分布可で、ひずみ分布を他の方法と比べてより細かく調べるこ

視化技術の開発」による成果です。

とが可能となりました。

切削条件とひずみの関係■ 文献
Matsuda, Y. et al. (2017) Residual strain analysis

切削角（刃の傾き）や切込量（削り取る厚さ）によって、with digital image correlation method for subsur-

切削加工した面の表層で発生するひずみがどのように変face damage evaluation of hinoki (Chamaecyparis

化するか調べました。その結果、切削角が大きいほど、

obtusa) ﬁnished by slow-speed orthogonal cutting.

切削工具の進行する方向と垂直方向の圧縮ひずみが大きく

J Wood Sci, 63, 615-624.

なることがわかりました（図2）。また、X線CT撮像によって表層の状態を調べると、圧縮ひずみが残留した切削条
件では、細胞がつぶれていることが確認できました（図3右）。一方、ひずみがほとんど検出されなかった切削条件
では、細胞は原形を保っていました（図3左）。
つぶれた細胞は塗料内や空気中の水分によって膨潤することで毛羽立ちとなる可能性があり、その場合表面の平滑性が損なわれます。また、接着剤内の水分によって膨潤し、接着面に凹凸が生じて接着性能が損なわれる可能性があります。このような加工欠点が生じないように、表層の細胞がつぶれない切削条件（切削角や切込量）を設定することが重要となります。

28

研究成果選集 2018

専門用語
画像相関法：試験体の変形の前後で画像を撮影し、両画像の画素配列を比較することによって試験体の変形（ひずみ）を計算する手法。
X線CT撮像：試験体にX線を照射することによって、試験体の内部構造を可視化する技術。

切削工具

0.1 mm

0.1 mm

図1．画像相関法によるひずみ解析の例

圧縮

切込量
切込量

大

ひずみ(%)

小

切削角

切削角(°)
図2．ひずみと切削条件の関係つぶれた細胞

0.1 mm

0.1 mm

図3．X線CT撮像による表層の木口面断層図
左：切削角50°
切込量0.05mm

右：切削角80°
切込量0.05mm

森林総合研究所29豊富な国内森林資源を活かす
CLT の効率的な製造と性能確保の技術を開発「伐採木材の高度利用技術の開発」プロジェクトチーム
代表：軽部 正彦、参画機関：木材加工・特性研究領域、構造利用研究領域、複合材料研究領域、木材改質研究領域、
銘建工業㈱、山佐木材㈱、協同組合レングス、岡山県農林水産総合センター森林研究所、（地独）北海道立総合研究機構
森林研究本部林産試験場、㈱オーシカ、鳥取県林業試験場、
広島県立総合技術研究所林業技術センター、（国大）宇都宮大学、（国研）建築研究所

ひき板（ラミナ）を並べ、繊維を直交させて積層接着した直交集成板（Cross Laminated Timber,
CLT）は、木材を大量に活用する厚く大きな板です。CLTの効率的な製造方法を開発するため、材料となる木材や製造の条件とCLT製品の性能との関係を検証して、使用するラミナの形状や材質から製品の性能を予測することができるようになりました。2016年4月の建築基準法により、CLTは一般的な建築材料の仲間入りを果たしましたが、その改正にあたっては本研究の成果も活用されました。

■ 成果

接着性能の評価を行いました。また、ラミナ構成を変え

ラミナ構成の最適化に向けて状変化も検証し、適正な接着条件とCLT製品形状の安定

CLTの材料となるラミナは、その材料となる原木の樹
種や太さ（径級）、丸太から製材される際の木取り（切り分け方）によって寸法や材質が変ってきます。CLTの製性を明らかにしました。

強度性能評価技術の開発と試作CLTの評価

造では、あらかじめラミナを樹種や幅・厚さのほか、強試作したCLT製品を用いて日本農林規格では規定され度性能にもとづいて選別し、CLT製品内での配置や位置ていない面内曲げ、引張り、圧縮について性能試験法をを決定することが重要です。私たちは、同じ樹種で強度確立して評価しました。また、建築物として床・壁に使が異なるラミナの配置を最適化した「異等級構成」、スギ

用された場合を想定した破壊加力実験を行って、強度ととヒノキの異なる樹種のラミナを使った「異樹種構成」、

破壊性状を明らかにしました。

ラミナの幅を一定にして厚さを変えて組合せた「非等厚構成」、ラミナの幅と厚さの比を変化させた「可変断面構

ラミナからのCLT性能を予測する技術開発成」、という4つの組合せのCLTを試作して、それぞれの二次元バーコードを使ったラミナの追跡にもとづき、原特徴を明らかにしました。試作に用いた各ラミナは、新板ラミナの形状や材質、そして製造条件の異なる試作CLT

たに開発した二次元バーコードを利用した追跡方法にの強度試験結果を総合して、CLTの各種強度性能値をラ

よって、材料の段階からCLT製品内で積層接着された位

ミナ性能から推定するソフトウェアを開発しました。この置までを追跡できるようにし、ラミナの性能とCLT製品

ソフトウェアを用いれば、ヤング率のわかっているラミナ

性能の関係を検証しました。

を使って最適なCLTの積層構成をシミュレーションして製

空隙充填性接着剤の開発と接着性能・長期寸法安定性の評価
CLTは、ラミナの繊維方向をほぼ平行にして幅方向に並べ、それらを何層か互いに繊維方向が直交するように積層接着したものです。ラミナの繊維方向を全て揃えた
集成材とは異なり、繊維方向が層によって異なるため、30た場合のCLTの各種寸法や反り・曲りなどの経時的な形品設計することが できます。これにより、利用可能な森
林資源の状況に対応したCLTの製造が可能となりました。
これらの成果は、今後、現在より多彩なCLTがJAS規格等で認められるための基礎データとして活用される予定です。

■ 研究資金と課題

収縮率の違いによる製品の変形やラミナ厚さのバラツキ

本研究は、農林水産省委託プロジェクト研究「森林資による接着性能の変化を考慮しなければなりません。そ源を最適利用するための技術開発」のうち「伐採木材のこで、これらの影響を緩和できる新しい接着剤の開発と高度利用技術の開発」の成果です。

研究成果選集 2018

多彩なひき板（ラミナ）の活用

異等級構成
同じ樹種で強度が異なるラミナの配置を最適化異樹種構成
スギとヒノキの
ラミナ使用

非等厚構成
ラミナの幅を一定にして厚さを変えた組合せ

可変断面構成ラミナの幅と厚さの比を変化

図１. 4つの組合せの直交集成板（CLT）を試作

二次元バーコードを使った二次元バーコードを使ったラミナ追跡技術を開発

推定手法の検証結果
強度
種類
面外
曲げ

材料・
材料・製造条件と製品性能の関係を製品性検証

ラミナの形状や材質から
CLT性能を予測する技術を開発

性能
弾性率
強度

推定理論
せん断解析

H25 H26 H27 H28
異等級 ＋異樹種 ＋非等厚

◯

◯

×

◯

×

△

平行層

×

×

◯*

◯*

◯

平行層

△

△

◯*

◯

◯

機械接合梁

◯

弾性率

平行層

引張 弾性率
り
強度

平行層

強度

◯

×

△

圧縮

△

平行層

平行層

面内 弾性率
曲げ 強度

◯

H29

＋可変断面

平行層

平行層

◯

△

△

△

◯*

◯

◯

◯

◯

◯

◯

◯

◯

◯

◯

△

△

△

△

◯

△

◯

△

◯

△

◯

◯

◯

◯：推定可、 ◯* ：改良して推定可、△：要改良、×：不可層構成の影響を平行層理論による推定強度と実験値で比較

累積頻度

面内
曲げ

精度良く予測可能

曲げ強度
強度(N/mmm 2)

図２. CLT性能を予測する技術の開発

CLTの強度評価：
引張り、圧縮、面外曲げ、面内曲げ、面外せん断、面内せん断、めり込み

床利用を想定した
面外曲げ試験
壁利用を想定した
面内せん断試験
空隙充填性接着剤、接着性能評価法、長期寸法安定性評価法も開発

図３. 建築材料として必要な特性・性能の評価技術を開発して確認
森林総合研究所31

ほう

木を焙じて長持ちする舗装材をつくる
吉田 貴紘・久保島 吉貴 木材改質研究領域 上川 大輔
奈良県森林技術センター 増田 勝則・有山 麻衣子・愛須 未紀・矢杉 瑠美
京都府立大学 伊藤 貴文 東北工業大学 佐野 哲也
ニチレキ株式会社 三上 隆司・中瀬 吉行 有限会社地域資源活用研究所 竹内 健二
木材加工・特性研究領域

公園や遊歩道などで木材のチップを使った舗装を見かけますが、チップがはがれたり腐ったりして、長持ちしないことが問題になっています。そこで、木材を半炭化処理（250℃前後の低温炭化）する
ことで、腐りにくく、耐用年数20年を見込める高性能な「半炭化処理木質舗装材」をつくることに成功しました。この木質舗装材は、アスファルトコンクリート舗装材に比べて歩きやすく、使った後は燃料や資材へのリサイクルも可能です。半炭化処理木質舗装材は人や環境に優しい土木材料として期待できます。

■ 成果
木の舗装を長持ちさせるために－「半炭化」でアップグレード！
公園や遊歩道などを歩いていると、木材のチップを固めた舗装を見かけることがあります。石や砂の代わりに木材を使うことで、軟らかく、熱をためにくく、歩きやすい舗装になります。しかし、しだいに木材が腐ったりはがれたりして、舗装が長持ちしないことが問題になっています。木材を炭化すれば腐らなくなることが知られていますが、炭化が進
みすぎると木材はもろくなるので、舗装には使えません。
そのため、私たちは、木材を焙(ほう)じる程度に炭化（半炭化）すれば腐りにくさ（耐朽性）と強さを両立出来るのではないかと考え、半炭化処理をほどこした木材のチップに適切な接着材を組合せることにより、長持ちする新たな木
質舗装材の開発に取り組みました。

腐りにくさと強さを両立する半炭化方法
まず、様々な程度に処理した半炭化木材をつくり（図１）、圧縮や曲げなどの強度を調べました。また半炭化木材チッ
プに石砂、セメント、アスファルト乳剤などを加えた舗装材を作り、野外に置いた時の変化なども調べました。その結果、適度な条件で半炭化処理をすることによって、強度を保ったまま腐りにくくなることがわかりました（図2）。また、半炭化処理すると木材は水を撥きやすくなり、接着材（アスファルト）となじみやすくなるため、雑草が生えにくく、チップがはがれにくくなります（図３）。従来の木質舗装材の寿命が10年程度なのに対し、半炭化処理木質舗装材の寿命は20年程度と考えられ、大幅に長持ちすることがわかりました。また、新たな舗装材に含まれる木材の割合は体積の約70%になりました。

燃料や資材にリサイクル可能な舗装材に耐用年数を過ぎた舗装材を有効利用するため、舗装材を燃料に使えるかどうかを調べました。その結果、ある程度の大きさまで砕けば、燃料として産業用途のボイラーなどで使えることがわかりました（図４）。
また、災害時には非常用燃料としても活用できます。さらに、燃やした後の灰を舗装材の砂の代わりなどにリサイクルできることもわかりました。
32

研究成果選集 2018

実際に舗装してみる開発した半炭化処理木質舗装材を、国内数か所の公園、外構などに施工してみました（図５）。接着材にアスファルト
乳剤を用いることから、一般的な舗装工事のようにアスファルトを加熱する必要がないため、熱気や臭いの影響がほとんどなく、作業しやすくなります。さらに、舗装材はクッショ
ン性にも優れており、被験者の歩行試験においても、多くの人が、足への負担感が少ないと回答しました。
このように、半炭化処理木質舗装材は土木分野における木材の新たな用途を創出するとともに、人や環境に優しい材料として公園や遊歩道などへの導入が期待できます。

■ 研究資金と課題
本研究は、農林水産業・食品産業科学技術研究推進事
業「半炭化処理による高性能木質舗装材の製造技術開発」（課題番号27014C）による成果です。

■ 文献
吉田貴紘（他）(2016) 次世代炭焼き技術「トレファクション」による高性能木質固形燃料の開発. 森林総合研究所第3期中期計画成果集, 36-37.
増田勝則 (2017) 半炭化木チップ舗装における木材の熱処
理条件の検討. 奈良県森林技術センターだより, No.124,
2-3.

専門用語
チップ：木材をくだいて小さくしたもの。
一般には、削りとって四角い板状にする方法（切削チップ）と、たたいて小さな塊にする方法（破砕チップ）に分けられる。半炭化処理木質舗装材の原料にはどちらのチップも使用できる。
半炭化：従来の炭化温度（600 ～ 1,000℃）よりも低い温度領域（250℃前後）で酸素を遮断した条件
での熱処理を指す。英語でトレファクションと呼ばれており、本来の意味はコーヒー豆などの「焙煎」。
アスファルト乳剤：石油アスファルトを細かい粒子として水の中に分散させた黒褐色の液体。施工に加熱が不要で常温でできる特徴がある。

8

樹種：スギ

7

圧縮強さ MPa

6
5
4
3
2

比例限強さ

1

5％強さ

0

0

弱い

図1．無処理木材チップ（上）と半炭化木材チップ（下）半炭化木材チップの色は褐色～濃い褐色を
示します。

強い

木材を熱すると分解が進みますが、質量減少率が20%程度の半炭化では強度に問題無いことがわかりました。
「比例限強さ」：加えた力を取り去ると元の形に戻ることのできる限界点における強さ「５％強さ」：試験体の圧縮される方向の長さの５％に相当す
る変形（ひずみ）が残る時の強さ

図4．舗装材の燃焼性を評価する

半炭化処理をしないと雑草による劣化（上面に種子が落ちて発芽する）が見られますが、半炭化処理をすると雑草の繁茂を抑えることができます。

搬送

半炭化の程度25

図2．半炭化の程度と強度（圧縮強さ）との関係

図3．舗装材を野外に放置した際の変化（放置してから1年後の様子）

混合

5
10
15
20
熱処理時の質量減少率 ％敷き詰め

舗装材を砕いて十分な空気を与えると、燃料として使えます。図はコーンカロ
リメータと呼ばれる装置で燃焼の様子を測定しています。

転圧

完成

図５．試験施工
上図：施工のフロー（岩沼市震災復興関連公園（宮城県岩沼市）） 原料の混合は現場にて比較的小規模な装置で行い、転圧も小型機械で行います。また着色のために色粉（べんがら）を混ぜています。
下図：試験施工例
左：大和民俗公園（奈良県大和郡山市） 右：森林総合研究所（茨城県つくば市）

森林総合研究所

33

様々な製品展開が可能な新素材「改質リグニン」のデザイニング
新素材研究拠点

ネー ティティ・山田 竜彦

スギ材の約３割は「リグニン」という成分で構成されています。私達はスギ材のリグニンを、加工しやすい形に改質しながら「改質リグニン」として取り出す技術を開発し、実用化に向けた取り組みを進めています。改質リグニンから様々な製品を開発するためには、用途に応じて性質をコントロールすることが重要です。使用薬剤であるポリエチレングリコール（ＰＥＧ）の分子量を変化させることで、改質リ
グニンのガラス転移温度（T g）や熱溶融温度（T f）などの物理的性質を自由にコントロールすることに成功しました。様々な用途に応じた改質リグニンのデザイニングが可能となっています。

■ 成果

低い温度域にTgやTfを示すPEG600の改質リグニンが適し

木材にはリグニンという成分が２～３割含まれています。

ていました。一方、高い耐熱性が要求される電子基板用のリグニンは、木材をしっかりした構造にする役割をもつ化合

フィルム化においては、比較的高い温度域にTgやTfを示す

物で、高い強度や耐熱性を示す優れた素材であることが知改質リグニンが有利で、PEG200が適していました。また、られています。しかしながら、リグニンは樹種や生育場所や自動車の部材となる繊維強化材用の樹脂や、シーリング材

部位により化学構造が異なるため、常に一定の性能が求め料（ガスケット）として利用する場合、耐熱性と加工性のバられる工業製品化は困難でした。私達は、国内のスギ材のランスのとれた温度域にTgやTfを持つPEG400の改質リグ

リグニンの特性が比較的均一であることを見いだし、スギニンが適していました。このように、改質リグニンは1種類

材から性能の安定したリグニンを取り出す独自の技術を開でなく、各製品に適する物性のものを製造時にデザイニン

発しました。改質リグニンの製造には、ポリエチレングリコー

グすることが重要です。これら改質リグニンを用いた高付ル（ＰＥＧ）という化合物を用い、ＰＥＧで改質されたリグニンを加価値製品群の市場性は2000億円ともいわれ、木質バイ

木材から取り出しています（図１）。改質リグニンから、様々

オマスを用いる新産業として期待されています。

な製品を作り出すためには、それぞれの用途に応じた特性を持つ改質リグニンを製造するデザイニング技術が必要です。そこで、改質リグニンの製造に使用するＰＥＧの種類と、改質リグニンの性質との関係を詳細に検討しました。
スギ材は、ＰＥＧ中の酸加溶媒分解という反応で分解され、ＰＥＧが結合した改質リグニンとして取り出されます。改質リ■ 研究資金と課題
本研究は、
ＳＩ
Ｐ(戦略的イノベーション創造プログラム)次世
代農林水産業創造技術「地域のリグニン資源が先導するバ
イオマス利用システムの技術革新（ＳＩ
Ｐリグニン）」による成果です。

グニンに熱を加えると、柔らかくなり、押し出したり引っ張ったりすることで、様々な形に加工することができました（図２）。図３に改質リグニン中のＰＥＧの量と、ガラス転移温度（Tg）や熱溶融温度（Tf）との関係を示します。TgやTfの値が低いほど、熱で柔らかくなりやすい性質であることを示しています。分子の長さが異なるＰＥＧ（PEG200、PEG400、
PEG600：数 値 は そ れ ぞ れ 平 均 分 子 量 が200、400、600を意味します）を用いて反応を進めたところ、分子の長いＰＥＧを用いた方が、低い温度域のTgを示しました。これは、分子の長いＰＥＧを用いることで、やわらかい特性をもつ改質リグニンを製造できることを意味しています。また、改質リグニン中に結合したＰＥＧの量とTg とTfの関係に
おいては、
ＰＥＧの結合量が多いほど温度が低くなることがわ
かりました。これらは、使用するＰＥＧの長さや結合量をコン
トロールすることで、様々な物性の改質リグニンの製造が可能となることを示しています。期待される用途のうち、３Ｄプリンター用フィラメントや射出成形用プラスチック樹脂として利用する場合は、比較的低い温度域で加工するため、

34

研究成果選集 2018

専門用語
ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）：エチレングリコー

ルというアルコール系の化合物が複数個、直鎖状に結合した構造をもつ安全性の高い親水性の化合物。

ガラス転移温度

Glass Transition Temperature（Tg）：物質に熱を加えたとき、ガラス状のかたい状

態からゴム状の柔らかい状態に変わる温度。ここでは、試料の温度をゆっくりと上昇させながら物質の変形を測定する手法で計測した。
熱溶融温度

Flow Temperature（Tf）：物質に熱を加えたとき、個体が液体になって流れ出す温度。ここでは、試料の温度をゆっくりと上昇させながら物質の変形を測定する手法で計測した。

スギ
スギ材の化学組成

５％
２０％ ３０％

国内
内最最大量バイオス
ス：
スギ

リ
リグニン
セ
セルロース
ヘ
ヘミセルロース
微量成分
微

４５％

改質リグニン

スギ木粉
HO

O
O

OH
O
n

ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）
図1．スギ材の化学組成とポリエチレングリコール（PEG）による改質リグニンの製造

棒状から糸状に至るまで自由に熱加工できます
図2．熱で加工した改質リグニン①

200 Ｔｆ
180
160
60

③

④

温度（℃）
）

②

⑤

PEG200系
PEG400系

Ｔｇ

⑥

140
120

⑦

100
PEG600系

80

⑧

60
10

15

20

25

30

改質リグニン中のPEG量（wt％）
改質リt％）
図3．改質リグニン中のPEG量と熱特性との関係（Tg：ガラス転移温度、Tf：熱溶融温度）
写真：改質リグニンを用いて開発された高付加価値製品①改質リグニン-粘土ハイブリッド膜（産総研）、②回路を搭載した改質リグニン電子基盤（産総研）、③タッチセンサー用改質リグニンフレキシブル基板（産総研）、④銅箔塗工型改質リ
グニンハイブリッド膜（産総研）、⑤改質リグニン繊維強化材（自動車用ドアトリム）（株式
会社宮城化成）、⑥改質リグニンガスケット（ジャパンマテックス株式会社）、⑦3Dプリン
ター用改質リグニンフィラメントと3Dプリンター造形物（ネオマテリア株式会社）、⑧改質
リグニン／パルプコンポジット射出成型品（トクラス株式会社）

森林総合研究所35

未利用の「竹」を効果的に利用する方法
大平 辰朗・松井 直之・橋田 光・池田 努・下川 知子
日本かおり研究所（株） 金子 俊彦・田中 雄一・小澤 洋平
大倉工業（株） 福家 正志・高石 佳樹・笠岡 英司
森林資源化学研究領域

放置竹林の増加や、里山林への竹の侵入等が問題となっています。竹林の適切な管理を進めるためには、付加価値の高い効果的な竹の利用法の開発が必要です。そこで省エネルギー効果が高いマイクロ波を用いて、竹から優れた機能性を有する抽出液とその抽出残渣を効率的に製造する方法を開発しました。
竹由来の抽出液は、抗菌・抗ウイルス活性, リラックス効果, 抗炎症作用が優れており、各種消毒剤やヘルスケア素材として活用可能です。一方、抽出残渣は優れた消臭剤として活用でき、さらに残渣から製造したセルロースナノファイバーをボードの製造に利用したところ、曲げ強度が数十パーセント向上す
ることがわかりました。
抽出液の用途■ 成果
なぜ竹の効果的な用途開発が必要なのか
竹は、西日本の里山地域を中心に広く分布しています。
しかしながら放置竹林の増加や里山林への竹の侵入等が問題となっており（図1）、この適切な管理を行うためには、
付加価値の高い効果的な竹の利用法の開発が課題となっています。

竹の利用量は限定的
竹は古来より日本人に親しまれてきた素材の一つであり、変形しにくく弾力性が強い一方で、裂けやすいという物理的な特性を有するため、器具類、家具類、水筒、自動車用
ハンドル等として利用されてきました。また竹の皮は食品な
どの包装用としても利用されています。一方で、竹の葉や稈に含まれる成分が薬の一部として利用されることもあります。例えば、ハチクの皮は竹筎（チクジョ）と呼ばれ、漢方薬の原料となっています。また、モウソウチクの稈部から発見された強い抗菌性物質は薬剤として製品化されています。
しかし、これらに利用されている竹の量は限られています。

効率的な処理技術の開発
目指して－－無駄のない総合利用を得られた抽出液は、日常生活で問題になる有害菌等に対する優れた抗菌効果が認められるほか、インフルエンザウ
イルスに対する抗ウイルス効果も優れていますので、各種消毒剤の原料として利用できます。また、ラットを用いた動物実験により、抽出液の香りにはリラックス効果が高いことがわかりました（図４）。さらに、抽出液は抗炎症作用が高いことも判明しており、ヘルスケア商品の原料として利活用が期待できます。

抽出残渣の用途
大量に排出される抽出残渣は、パーティクルボードの原料としての適性が認められました。また、アンモニアに対す
る消臭活性が高いため、その機能を活かした消臭剤を開発できました。さらに、抽出残渣からセルロースナノファイバーを製造し、それらをパーティクルボードに添加すること
で、ボードの曲げ強度を数十パーセント向上できました（図５）。この成果を発展させれば、将来的には軽量で強度に優れた建築資材の製造が可能になります。
以上で示した方法により、これまで限定的な利用に留まっていた竹が高い付加価値の製品として様々な分野で多面的に利用できます。そのため、放置竹林の解消など、竹林の適切な管理を推進できるほか、竹を活用した地場産業の活性化にも貢献できます。

竹資源を無駄なく総合的に利用するために、民間企業と共同で開発した「減圧式マイクロ波抽出装置」（図２）を活■ 研究資金と課題用しました。マイクロ波は加熱の効率が高く、省エネルギー効果が高い環境に優しい技術です。この装置は、減圧状態
本研究は、木質バイオマス加工・利用システム開発事業
で竹に含まれる水分をマイクロ波で瞬時に蒸気にして有効 「竹資源のグリーンテクノロジーによる高度利用技術の開発
成分を抽出するため、速やかな抽出ができ、大量処理が可」による成果です。
能です。また低温（60℃前後）状態での抽出も可能であるため、変質の少ない優れた品質の抽出液が得られます。 ■ 文献
さらに、竹を素材として利用する時には含有する水分が障
大平辰朗 (2017) 竹. 山林, 1594, 21-30.
害となりますが、本法の抽出残渣は含水率が低い状態で得大平辰朗（他）抗ウイルス剤とその使用方法 特許第６１５５られます。そのため抽出残渣が容易に利用できますので、 ４３５号
結果的に竹を抽出液と抽出残渣の両方で無駄なく総合的に利用することが可能となります（図３）。
36

研究成果選集 2018

図1．放置竹林

図2．減圧式マイクロ波抽出装置

抽出残渣→パルプ化→ナノ化（セルロースナノファイバーとして）

ヘルスケアー剤

図3．マイクロ波処理技術を用いた竹の総合利用技術

曲げ強度（N/mm2）40

数十％強度が向上
30

CNF未添加20

CNF→接着剤
接着剤→CNF

10

0

0

1

2

3

4

5

CNF添加量（wt％）

図4．竹抽出液の香りによるラットの交感神経活動への影響
交感神経活動が低下することでリラックス効果が得られます。

図5．竹抽出残渣由来CNFを添加したパーティクルボー
ドの強度への影響
ボード製造時に先に接着剤を添加し、その後CNFを添加すると強度が向上します。

森林総合研究所37

根のタンニンがアルミニウムを無毒化する―酸性の荒廃地の緑化にむけて―
田原 恒 森林資源化学研究領域 橋田 光
平舘 俊太郎 理化学研究所 篠原 健司

樹木分子遺伝研究領域
九州大学

世界の陸地の約3割を占める酸性の土壌では、有毒なアルミニウムが溶け出してきて植物の生育を妨げています。近年、私たちは、酸性の土壌でもよく生育できるユーカリの根から、アルミニウムを無毒化する新しい物質（タンニンの１種）を発見しました。ユーカリの根は、このタンニンの他にもアルミニウ
ムを無毒化できる物質を含んでいますが、今回、ユーカリの根の中を再現した溶液を分析した結果、このタンニンがアルミニウムの無毒化に特に重要な役割を果たしていることを明らかにしました。今後は酸性の土壌を効率的に緑化するための技術開発を目指して、根の中でどのようにタンニンが合成されるのかを研究していきます。

■ 成果

液では、アルミニウムの半分以上がエノテインBと結合してアルミニウムが問題となる酸性の土壌がアルミニウムの無毒化に重要な役割を果たしていること

世界の陸地の約3割は、酸性の土壌で覆われています。
酸性の状態では、土壌から植物にとって有毒なアルミニウ
ムが溶け出してきます。そのため、多くの植物は根を伸ばすことができず、養分や水分を吸収できなくなり、成長が悪くなったり枯れてしまったりします。

アルミニウム無毒化物質エノテインBの発見が明らかとなりました。

酸性の荒廃地の緑化に向けて現在、エノテインBがユーカリの根の中でどのように合成されるのか、その仕組みを明らかにするための研究を進めています。それによって、アルミニウムに耐えられる樹木や作物の開発が可能となり、酸性の荒廃地の緑化や、酸性土壌での酸性の土壌や有毒なアルミニウムにも耐えて旺盛に成長

生産性の向上により、地球温暖化の原因である二酸化炭素できる植物に、
オーストラリア産樹木のユーカリ（Eucalyp-の固定や、人口増加による食糧不足の緩和に貢献できます。

tus camaldulensis）があります（図1）。私たちは近年、ユー
カリの根からアルミニウムを無毒化する新しい物質としてエノテインBを発見しました（図2）。
エノテインBはタンニンの1種で、1分子で少なくとも4個のアルミニウムと結合することができます。エノテインBと結合したアルミニウムは細胞内の他の物質と結合しないため、植物にとって無毒になります。

アルミニウム無毒化におけるエノテインBの重要性
ユーカリの根がエノテインBというアルミニウムを無毒化できる物質を含んでいることは確かです。
しかし、ユーカリの根は、他にもアルミニウムを無毒化できる有機酸（クエン酸やシュウ酸）
を含んでおり、根の中でエノテインBが実際にアルミニウムの無毒化に貢献しているかどうかは不明でした。
今回、私たちは根の中に含まれるアルミニウムとエノテイン
B、有機酸の濃度を再現した溶液を作製し、アルミニウムがどの物質によって無毒化されるかを調べました（図3）。
クエン酸やシュウ酸のみを加えた溶液では、有毒なアルミニウムが溶液中に残り、クエン酸やシュウ酸だけでは全てのアルミニウムは無毒化されていませんでした。一方、エノテ
インBを加えた溶液では、溶液中から有毒なアルミニウムが姿を消し、エノテインBが全てのアルミニウムを無毒化して
いました。
また、
エノテインB、クエン酸やシュウ酸を加えた溶
38

いました。
これらの結果から、実際の根の中でもエノテインB

研究成果選集 2018

■ 研究資金と課題
本 研 究 は、JSPS科 研 費（JP25850118お よ びJP15K
07490）による成果です。

■ 文献
Tahara, K. et al. (2017) An aluminum-resistancemechanism in Eucalyptus camaldulensis: complexation between aluminum and oenothein B in presence of organic acids in vitro. Journal of Forest Research, 22, 261-264. Copyright © The Japanese
Forest Society, reprinted by permission of Taylor &Francis Ltd, www.tandfonline.com on behalf of The
Japanese Forest Society.

専門用語
タンニン：植物に含まれるポリフェノールで、タン
パク質や金属などと結合して難溶性になる性質を持つ物質群。タンニン（tannin）という言葉は、古くから皮をなめす（tan）ために利用されてきたことに由来する。染料や医薬品などの原料としても利用されている。

OH
HO
O
C

HO
HO

O
C

O

O

OH

O

O

CH2
O

O

OH

OH

O
HO

HO

O
CO

OH
OH

OH
CO

クエン酸

OH
O

HO

O

OH
OH

O O
C

HO

HO

OH
O

O
CO

HO

C O C
H2
O
O
C
O

OH
HO

OH

O

O

OH

HO

OH

OH

シュウ酸

OH

OH

OH

エノテインB
図2．アルミニウム無毒化物質の構造

図1．酸性の土壌で育つユーカリ

ユーカリの根が含むアルミニウム無毒化物質には、タンニン（エノテインB）と有機酸（クエン酸、シュウ酸）があります。
（Tahara et al. 2017より改変）

ユ ー カ リ（Eucalyptus camaldulensis）は 有
毒なアルミニウムが植物の生育を妨げる酸性の土壌でもよく育ちます。

可溶性アルミニウム（低分子）可溶性アルミニウム（高分子） エノテインBと結合した不溶性アルミニウム
アルミニウム1.8mMアルミニウム

有毒な形態のアルミニウム1.8mMアルミニウム＋0.61mMクエン酸

1.8mMアルミニウム＋0.26mMシュウ酸

1.8 mMアルミニウム＋0.48mMエノテインB
1.8mMアルミニウム＋0.48mMエノテインB＋0.61mMクエン酸＋0.26mMシュウ酸
050100
アルミニウムの形態（%）

40

30

20
10
0
化学シフト(ppm)-10

図3．アルミニウムの存在形態
ユーカリの根の中を再現した溶液（アルミニウムと無毒化物質の濃度を根の中と同じにして作製）を使って、エノテインBがアルミニウムの無毒化に特に重要であることを明らかにしました。（Tahara et al.
2017より改変）

森林総合研究所

39

菌の有機物分解能力を評価する―マツタケ類の分解能力の多様性が明らかに―
下川 知子・山口 宗義
きのこ・森林微生物研究領域 村田 仁・山中 高史
森林資源化学研究領域

菌根菌であるマツタケは、生きた樹木の根から養分を得て成長し、子実体（きのこ）を作ります。そのため、木を腐らせて養分を得る腐生菌であるシイタケやナメコなどのように、原木や菌床を用いた栽培は成功していません。しかし、木質成分である多糖などの有機物を分解する能力の高いマツタケ菌株を得ることができれば、栽培化の可能性が高まります。今回、色素を結合させた多糖類を用いて菌の分解能力を可視化する方法を活用することにより、マツタケおよびその近縁種がセルロースやデンプンを分解する能力は、種や菌株により異なることを明らかにしました。

■ 成果
色素結合多糖を含む培地の作製
ポテトデキストロース寒天（PDA）培地に、色素を結合させた多糖類を添加します。
１つはセルロース［ヒドロキシエチル（HE）
セルロース］に色素を結合させたもの、もう１つはアミロースに色素を結合させたものです。二つの培地は菌が産出するセルラーゼ（セルロースを分解する酵素）やアミラー
ゼ（デンプンを分解する酵素）の活性を測定するために使います。
これらの色素結合多糖類は不溶性であり、寒天培地の中で顆粒状に散在します。
この培地に菌類を植えつけ、これ
らの多糖類を分解する酵素を生産すると、顆粒状の多糖類が分解されて消え培地全体に色素が拡がります（図１）。

分解能力の評価
直径約5センチのシャーレに色素結合多糖類を含むPDA培地を作り、培地の中央に菌を植えて23℃で培養し、4週間後に分解の程度を評価しました。全く分解していない状態をレベル0、顆粒状の多糖類が全て酵素により分解された状態をレベル5とし、X軸方向にアミラーゼ活性を、Y軸方向にセルラーゼ活性をプロットしました（図２）。
グラフの右上に行くほどセルラーゼおよびアミラーゼの活性が高くなります。
この評価法を用いて日本産のマツタケおよびその近縁種の有機物分解能力を調べました。赤色のラインで囲われたグルー
プにはマツタケやニセマツタケが入りました。緑色のラインで囲まれているのがニセマツタケです。青色のラインで囲まれたグループの中にはバカマツタケが入りました。マツタケの中にはセルラーゼ活性を示すものと全く活性を示さないものがあり、アミラーゼ活性については比較的高いものとそうでないものがありました。以上のように、分解能力はマツタケとその近縁種との間で、また同じ種の中でも菌株の間で異なることを明らかにしました。

菌株選抜・育種への応用
菌床や原木を用いた栽培では、まず菌糸が蔓延し、その後子実体が発生します。多糖などの有機物を分解する能力は40

研究成果選集 2018

菌糸の成長にとって重要です。
すでに、マツタケと同じ菌根性のきのこであるホンシメジでは、有機物分解能力が高い菌株を選抜し、それを用いて菌床栽培によるきのこの生産が可能になっています。今回の簡易な評価法を用いることで、重粒子線照射で作出したマツタケ変異株の中に野生株よりも有機物分解能力の高いものが存在することを確認できました。
このように、有機物分解能力が高い菌株を選抜するのに今回の評価手法は有効です。今後も様々な菌種や菌株の特徴を評価しながら、菌根性きのこの人工栽培技術の開発を目指して研究を進めていきます。

■ 研究資金と課題
本研究は、農林水産省委託プロジェクト研究「森林資源を最適利用するための技術開発」のうち「高級菌根性きのこの栽培技術の開発」
による成果です。

■ 文献
Shimokawa, T. et al. (2017) Agar plate assays using
dye-linked substrates diﬀerentiate members of
Tricholoma sect. Caligata, ectomycorrhizal symbionts represented by Tricholoma matsutake. Mycoscience, 58, 432-437.
Murata, H. et al. (2017) Heavy-ion beam mutagenesis of the ectomycorrhizal agaricomycete Tricholoma matsutake that produces the prized mushroom"matsutake" in conifer forests. Mycorrhiza, DOI
10.1007/s00572-017-0810-z.

専門用語
セルロース：グルコースがβ-1,4-結合した植物細胞壁の主要な多糖類。

アミロース：グルコースがα-1,4-結合したデンプンの構成物質となる多糖類。

図1．検出培地でのマツタケ類の生育

マツタケ菌株(A、B)とバカマツタケ菌株（C、D）を4週間生育させたシャーレを裏から観察したもの。
Aでは培地全体の多糖類が分解され、Bでは菌糸の下とその周辺の多糖類のみが分解されています。Aをレベル5、Bをレベル4、菌糸が生えていても多糖類が分解されていないCとDをレベル0と判定しました。

図2．２種の多糖類の分解能力の解析結果に基づくマツタケおよびその近縁種の菌株の位置
づけ
斜体数字は調べた菌株の整理番号。アミラーゼ活性およびセルラーゼ活性をそれぞれ６段階に評価してプロットしました。

森林総合研究所41

より強いマツノザイセンチュウ抵抗性品種の開発
平尾 知士・山野邉 太郎・大平 峰子・高橋 誠・星 比呂志
井城 泰一 関西育種場 岩泉 正和・三浦 真弘
松永 孝治 九州大学 渡辺 敦史

林木育種センター
東北育種場
九州育種場

マツノザイセンチュウによるマツ枯れの被害は、依然として我が国最大の森林病虫害であり、今後の地
球温暖化に伴う環境の変化によって、さらに被害が拡大することが懸念されています。このマツ枯れ被害に対応するため、より強い抵抗性を有する品種を効率的に開発する育種技術の確立が求められています。そこで、より高い病原力を有する線虫系統の選定を行うとともに、接種に適した温度条件を明らかにしました。この成果を接種検定に適用することで、より強い抵抗性品種をアカマツで９品種、クロマ
ツで10品種開発しました。さらに、抵抗性の個体を効率的に選抜するDNAマーカーの開発を行いました。

■ 成果

遺伝子の数やゲノム上での位置については明らかにされてマツノザイセンチュウによるマツ枯れを防ぐために配した苗木について遺伝分析を行うことで、抵抗性に関係いませんでした。今回、クロマツ抵抗性品種４クローンを交

森林総合研究所林木育種センター及び府県の試験研究機する遺伝子がゲノム上の少なくとも2 ヶ所に存在することを関では、マツ林の健全化を目指し、昭和53年からマツノザ

明らかにしました。また、このうちの1 ヶ所については、2

イセンチュウ抵抗性育種事業を推進し、抵抗性品種の開発

つのDNAマーカーを利用することで抵抗性を有する個体のを進めてきました。一方、今後、地球温暖化に伴う環境の選抜が可能であることが明らかとなりました（図2）。さら

変化によってマツ枯れの被害が拡大することが懸念されてに、今 回 開 発した 抵 抗 性クロマツの1品 種につ い ては、おり、より強い抵抗性を有する品種を効率的に開発する育DNAマーカー情報からも抵抗性を有する可能性が高いも種技術の確立が求められています。

のと判定できました。

より病原力の高い線虫系統の選定

今後の取り組みより強い抵抗性を有する品種を開発するためには、これ

今後、本事業で開発した新たな育種技術を活用するととまでの抵抗性育種事業で利用してきた線虫系統（島原やもに、DNAマーカーについて選抜精度の向上に向けた取りKa4）よりも病原力の高い線虫系統を用いて接種検定を行組みを進めることにより、より強い抵抗性を有する品種開発

うことにより、より強い抵抗性個体を選抜する必要がありまを促進するとともに、これらの開発品種の普及に努めていす。そこで、東北から九州のマツの被害林分から186系統

きます。

の線虫を収集し、抵抗性の苗木に接種することにより病原力の評価を行いました。その結果、より高い病原力を有する線虫系統が存在することがわかり、これを抵抗性品種の開発に活用することとしました（図１）。また、一連の調査■ 研究資金と課題
本研究は、林野庁委託事業「マツノザイセンチュウ抵抗性品種開発技術高度化事業」による成果です。

の中で、接種直後の１～２週間の高温がより効果的な検定のために重要であることを解明しました。

より強い抵抗性品種の開発
新たに収集した病原力が高い複数の線虫系統を活用して、接種直後の高温が確保できる適切な時期に接種検定することにより、アカマツで9品種、クロマツで10品種のより強い抵抗性を有する品種を開発しました（表１）。また、従来のアカマツ抵抗品種のうち１品種について、より強い抵抗性を有するものとして評価しました。

抵抗性に関するDNAマーカーの開発
マツノザイセンチュウに対する抵抗性に関して、遺伝的に抵抗性を有する個体を効率的に選抜するためには、抵抗性に関係する遺伝子の情報が必要ですが、これまでこれらの42

研究成果選集 2018

専門用語
病原力：線虫がマツを枯らす能力の高さ。通常、マツの苗木に線虫を接種して、その後の苗の枯死率や発病率によって推定する。
ＤＮＡマーカー：生物が持つ遺伝情報を規定している
膨大な量のDNA（デオキシリボ核酸）の内、特定の形質に関与する遺伝子の存在を示唆する目印として使われるもの。
接種検定：マツの苗木にマツノザイセンチュウを含む懸濁液を注入し、一定期間の後、苗木が枯れるかどうか、枯れない場合はどの程度健全なのかを調査し、マツノザイセンチュウに対する抵抗性を評価すること。

新たな選抜技術の開発
高い

1

DNAマーカーと抵抗性の関係性

アカマツ用線虫

マーカー名：SC229096
マーカー名：

0.5

高い

AA

-1
2.5
2

Bタイプの遺伝子を保有する個体を選抜することで抵抗性を選抜できる可能性が高い

nemapd013

nemapd012

nemapd011

nemapd010

nemapd009

nemapd008

nemapd006

nemapd007

nemapd005

nemapd004

nemapd003

-0.75

低い

nemapd002

-0.5

Ka４

0
-0.25

nemapd001

0.25
島原

病原力の評価値0.75

クロマツ用線虫

AB

遺伝子型

BB

マーカー名： SC100658

生存個体率
枯死個体率

1
0.5
0
-0.5
-1
-1.5

低い

島原
Ka4
nemapt001
nemapt002
nemapt003
nemapt004
nemapt005
nemapt006
nemapt007
nemapt008
nemapt009
nemapt010
nemapt011
nemapt012
nemapt013
nemapt014
nemapt015
nemapt016
nemapt017
nemapt018
nemapt019
nemapt020
nemapt021
nemapt022
nemapt023
nemapt024
nemapt025
nemapt026
nemapt027
nemapt028
nemapt029
nemapt030
nemapt031
nemapt032
nemapt033
nemapt034

病原力の評価値1.5

Cタイプの遺伝子を保有する個体を選抜することで抵抗性を選抜できる可能性
が高い
CC

CD

DD

遺伝子型

-2

図1．アカマツとクロマツにおけるより強い抵抗性
品種開発用のための線虫の選定
上段は近畿瀬戸内地域で収集されたアカマツの線虫系統における病原力の評価値を、下段は九州地域で収集されたク
ロマツの線虫系統における病原力の評価値を示しています。左端の２つのオレンジのバーは従来の育種事業で用いられてきた主な線虫系統（島原とKa4）です。赤丸のついた線虫系統をより強い抵抗性品種の開発に用いる線虫系統として選定しました。

図2．クロマツ抵抗性遺伝子のDNAマーカー開発
抵抗性品種の人工交配家系を用いた遺伝解析から、特定の抵抗性遺伝子に関係する２つのDNAマーカーを開発しました。２つのマーカーにおいてBタイプ及びCタイプの遺伝子をともに保有する個体を選抜することにより、抵抗性を有する個体を選抜することが可能となりました。

抵抗性品種の開発
表1．開発したマツノザイセンチュウ抵抗性品種
No.

品種名（アカマツ）1

高知（香美）アカマツ13号

熊本（合志）クロマツ31号

2

高知（香美）アカマツ14号

熊本（合志）クロマツ32号

3

高知（香美）アカマツ15号

熊本（合志）クロマツ33号

4

高知（香美）アカマツ16号

熊本（合志）クロマツ34号

5

高知（香美）アカマツ17号

熊本（合志）クロマツ35号

6

高知（香美）アカマツ18号

熊本（合志）クロマツ36号

7

高知（香美）アカマツ19号

熊本（合志）クロマツ37号

8

高知（香美）アカマツ20号

熊本（合志）クロマツ38号

9

高知（香美）アカマツ21号

熊本（合志）クロマツ39号

10

品種名（クロマツ）

熊本（合志）クロマツ40号

図1に示した新たな線虫系統を用い、接種直後の高温が確保できる適切な時期に接種検定すること
により、より強い抵抗性品種を開発しました。また、アカマツについては、この他、平成28年度に開発した「高知（香美）アカマツ3号」について、より強い抵抗性を有することを新たな選抜技術を用いて確認しました。さらに、クロマツについては、今回開発した「熊本（合志）クロマツ
38号」について、図2のマーカーによっても抵抗性を有する可能性が高いと判定できました。

森林総合研究所43

早生樹「コウヨウザン」の造林樹種としての評価と優良系統の選定
山田 浩雄・磯田 圭哉・山口 秀太郎・近藤 禎二・生方 正俊
関西育種場 久保田 正裕 九州育種場 大塚 次郎・倉本 哲嗣
鹿児島大学 藤澤 義武・鵜川 信 広島県立総合技術研究所 涌嶋 智・渡辺 靖崇
中国木材株式会社 松岡 秀尚・小西 浩和
林木育種センター

中国原産の早生樹「コウヨウザン」は、幹が通直で成長が早いこと、さし木による増殖が可能で萌芽性にも優れていることから、西南日本における新たな造林樹種の一つとして期待されています。これまでの研究の結果、コウヨウザンは、照葉樹林帯が植栽の適地であること、スギの適地ではスギを上回る成長を示すこと、成熟材ではヒノキと同等の材質を示すこと等が明らかとなりました。また、さし木
クローンが植栽された林分で、クローン毎に成長と材質の評価を行い、22クローンを優良系統として選定しました。今後、これらの優良系統を使って種子や穂木を採取する採種穂園を造成していくことにより、優良な造林用種苗の生産が期待されます。

■ 成果
新たな造林樹種として期待されるコウヨウザン
コウヨウザンは、中国の中南部や台湾が原産のヒノキ科
コウヨウザン属の常緑針葉樹で、日本のスギやヒノキと近縁な樹種です。中国では揚子江以南の中南部における代表的な造林樹種として広く植栽されています。日本には江戸時代以前に渡来したとされ、単木的には寺社林等に広く植栽されているほか、林分としては国有林、大学演習林、県有林などで造林されています。幹が通直で成長が早いこと、さし木による増殖が可能で萌芽性にも優れていることから、西南日本における新たな造林樹種の一つとして期待されています。そのため、日本での植栽適地や成長量、製材品の材質について調査するとともに、造林用種苗を生産するための優良系統の選定を行いました。

照葉樹林帯がコウヨウザンの植栽適地
コウヨウザンの植栽可能な地域を明らかにするため、既存の文献情報やインターネット上の情報等を収集し、寺社林等に単木的に植栽されているものを含めて、コウヨウザ
ンの所在地マップを作成しました（図１）。コウヨウザンは、
東北地方から九州までの広い地域に植栽されており、特に関東地方や近畿から北陸地方にかけての地域に多くみられました。所在地の気候条件は、年平均気温12℃以上、暖かさの指数90℃･月以上、寒さの指数-15℃･月以上となり、潜在植生が照葉樹林帯と考えられる地域が植栽の適地であることがわかりました。

44

な成長性を示すことが明らかになりました。
また、樹木の高さ
別に円板を取って樹幹解析を行った結果、植栽後50年を過ぎても旺盛な成長を持続していることがわかりました。一方、アカマツの生育適地のような尾根部等の乾燥した立地条件
では成長がスギを下回るなど、植栽地の選定の重要性が明らかになりました。

壮齢林ではヒノキと同等性能のコウヨウザンの製材品
林齢が20年程度から50年を超える４林分から材質調査用の個体を伐採し、製材品を作製して曲げ強度試験等を行いました（図３）。林齢の高い個体から作製した成熟材を多く含み、節の少ない製材品では、ヒノキ材と同等の曲げ強度等を示しました。一方、林齢の若い個体から作製した未成熟材を多く含み節の多い製材品では、スギ材と同等程度の曲げ強度等を示しました。このように、製材品の材質は樹齢や木取りによって影響を受けることが明らかとなりました。

コウヨウザンの優良系統の選定
DNA分析により、広島県庄原市の林分はさし木により造林されたことが明らかとなりました。
この林分の727個体は、92の母樹から増殖したさし木クローンの苗木が植栽されたものでした。クローン毎に成長と材質の評価を行い、その中から成長や材質の優れた22クローンを優良系統として選定しました（図４）。今後、これらの優良系統をもとに品種開発等をさらに進め、種子や穂木を採取する採種穂園の造成や優良な造林用種苗の生産につなげていくことにより、林業の成長産業化や地球温暖化森林吸収源対策に貢献します。

スギを上回るコウヨウザンの成長■ 研究資金と課題

これまでに、ある程度まとまった本数のコウヨウザンが植栽されている林分17カ所について成長量の調査を行いました。広島県庄原市の52年生の民有林では、同地域のスギの１等地の収穫予想表から得られる総収穫量と比較して、２倍以上の成長量を示しました（図２）。全体的に見ると、スギの植栽に適した土壌が深く湿潤な立地条件では、スギを上回る良好

本研究は、農林水産業・食品産業科学技術研究推進事
業「西南日本に適した木材強度の高い新たな造林用樹種・系統の選定及び改良指針の策定」（課題番号27003B）により行われ、その成果を「コウヨウザンの特性と増殖の手引き」
としてとりまとめ、公表（https://www.ﬀpri.aﬀrc.go.jp/ftbc/documents/koyozantebiki.pdf）しています。

研究成果選集 2018

図2．コウヨウザンと同一地域のスギの総収穫量との比較

図1．コウヨウザンの所在地マップ

赤点が所在地を示します。寺社林等に多く植栽されています。東北地方以南の照葉樹林帯に多く生育している傾向にあります。

広 島 県 庄 原 市 の52年 生 の コ ウ ヨ ウ ザ ン の 林 分 の 材 積は1006m3/haであり、この地域のスギの１等地の収穫予想
表における総収穫量375m3/haの約2.6倍、２等地の総収穫量286m3/haの約3.5倍でした。

音速の偏差値

個体数数の多い
クローンを選定

胸高直径の偏差値

図3．平角材の曲げ強度試験

林齢の異なる４林分から製材品を作製して材質を調査しました。成熟材を多く含む製材品ではヒノキと同等の材質を示しました。

図4．胸高直径の偏差値と音速の偏差値との関係

広島県庄原市の林分から、植栽された個体数が多く成長が平均以上のさし木向け6クローンや、成長が特に優れた7クローン等、赤の楕円の中から22クローンを優良系統として選定しました。胸高直径は成長形質の指標、音速は材質形質の指標であり、図中の赤線は偏差値50（平均値）を示しています。

専門用語
クローン：もとの木からさし木、つぎ木等で無性的に増殖され、もとの木と全く同じ遺伝子を持つ個体を示す。
暖かさの指数・寒さの指数：植生の分布と気温との関係を表すための指標。暖かさの指数は、月平均気温が５℃以上の月について月平均気温から５℃を引き、これを１年間加算した値。寒さの指数は、
月平均気温が５℃以下の月について月平均気温から５℃を引き、これを１年間加算しマイナスをとった値。
未成熟材・成熟材：未成熟材は、樹木の成長過程の初期に形成層において未熟な細胞から形成された材で、成熟材はそれ以降に成熟した細胞から形成された材。一般に未成熟材は成熟材に比べ強度が劣ることが知られている。

森林総合研究所

45

森林総合研究所
平成30年版

研究成果選集発
行
日編 集・発 行

平成30年７月
国立研究開発法人森林研究・整備機構森林総合研究所
茨城県つくば市松の里１
電話 ０２９（８２９）８３７３

お問い合わせ企画部広報普及科

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電話 ０２９
（８５１）
１１８８

刷

所

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森林総合研究所
茨城県つくば市松の里１https://www.ﬀpri.aﬀrc.go.jp/ﬀpri.html