関東森林研究70-1(2019)

論 文

施肥開始から 18 年間のトドマツ針葉とウダイカンバ落葉の養分濃度変化
長倉淳子 1 ・古澤仁美 1 ・相澤州平 1 ・伊藤江利子 2 ・橋本徹 2
１ 森林総合研究所
２ 森林総合研究所北海道支所
要旨：施肥の継続が樹木の養分状態に与える影響を明らかにするため，窒素(N)，リン(P)，カリウム(K)の連年施肥を1978 年から受けているトドマツ林とウダイカンバ林において採取した 18 年分のトドマツ当年生針葉およびウダイカ
ンバ落葉について，N，P，K，カルシウム(Ca)，マグネシウム(Mg)，マンガン(Mn)，アルミニウム(Al)濃度を測定した。トドマツ針葉では施肥区で N，P 濃度が高まったが，K 濃度の処理間差は不明瞭だった。ウダイカンバ落葉では，N，K，P 濃度の処理間差が不明瞭だった。Ca 濃度は両樹種とも処理間に明瞭な違いはみられなかった。ウダイカン
バ落葉の Mg 濃度は施肥区で低かった。ウダイカンバ落葉では Mn 濃度が，トドマツ針葉では Mn と Al 濃度が，無施肥区より施肥区で高く，施肥による土壌酸性化の影響と考えられた。
キーワード：施肥，養分状態，養分引き戻し，土壌酸性化

Changes in the nutrient concentrations in Todo fir current needles and Monarch birch senesced leaves
following 18 years of fertilization
Junko NAGAKURA1, Hitomi FURUSAWA1, Shuhei AIZAWA1, Eriko ITOH2, Toru HASHIMOTO2
Forestry and Forest Products Research Institute (FFPRI), 1 Matusunosato, Tsukuba 305-8687
FFPRI, Sapporo 062-8516
Abstract: To clarify the influence of annual fertilization on the nutrient status of trees, we measured the concentrations of nitrogen(N), phosphorous (P), potassium (K), calcium (Ca), magnesium (Mg), manganese (Mn), and aluminum (Al) in the leaves collectedfrom fertilized (NPK or NP) and nonfertilized (control) plots in a Monarch birch (Betula maximowicziana) stand and a Todo fir(Abies sachalinensis) stand for 18 years. In fir current needles, the concentrations of N and P were higher in fertilized plots than incontrol plots; however, the difference in K concentration between the plots was unclear. In birch senesced leaves, the difference in
N, K and P concentrations between the plots was unclear. No obvious difference was observed in Ca concentration between fertilized
and control plots in both species. Concentration of Mg in birch senesced leaves was lower in fertilized plots. Concentration of Mn
in birch senesced leaves and concentrations of Mn and Al in fir current needles were higher in fertilized plots than in control plots.
Key-word: fertilization, nutrient status, nutrient remobilization, soil acidification

Ⅰ はじめに加するといった施肥効果が表れやすいが，成木林では林

森林生態系では，土壌から吸収された養分は落葉落枝

齢や土壌型によっては効果がみられないこともある。まとして土壌に供給される養分循環が行われている。しかた，施肥は成長促進効果を持つ一方で，土壌中のミネラし循環する養分だけでは林木の旺盛な生育には不十分でルを流亡させ，土壌酸性化を招くおそれもある。

ある場合もある。林地への施肥は，新規植栽地や林冠が本研究では，施肥および施肥の継続によって林木の栄閉鎖していない幼齢林では林冠閉鎖までの期間を短縮す養状態がどのように変化するのかを明らかにすることをるために，壮齢林以降では材の完満度を高め，病虫害の目的とした。樹木の養分状態を最もよく反映するのは葉発生を軽減するために行われる（２，８）
。しかし，林地であるため，施肥効果を診断するために葉分析法を用いへの施肥は，幼齢林では葉色が濃くなり乾物生産量が増る。葉分析法では，採取時期としては葉が十分に成熟し－73 －（受理日 2019 年 3 月 26 日）

た９月下旬から 10 月頃採取する場合（３）と，成長が休その後も対照区より施肥区で高かったが，施肥５年目止した 10 月下旬から 12 月中旬に採取する場合があるが（1982 年）までが特に顕著だった。P 濃度は施肥開始当（８），本研究では後者を採用した。

年には施肥区と NPK 区がほぼ同じだったが，施肥２年目からは対照区に比べて，施肥区（NPK 区，NP 区）で高かⅡ 材料と方法った（図-2）。施肥２年目以降は P 濃度も N 濃度と同様１．調査地 森林総合研究所北海道支所（北海道札幌に，対照区より施肥区で高い状態が続き，施肥５年目市）構内の土壌環境長期モニタリング試験林（北緯 43°00′，（1982 年）までが特に顕著だった。K は NPK 区でのみ

東経 141°23′）のトドマツ林とウダイカンバ林を調査地と施肥しているが，葉の K 濃度は施肥４年目，７年目にした。
調査地の年平均気温は 7.4 °C（2000~ 2013 年）（４），

NPK 区で高かったものの，処理間差がはっきりしない年

年平均降水量は 1121 mm（2007~ 2012 年）（溝口未発表）が多かった（図-3）。葉の Ca 濃度と Mg 濃度の処理間差である。おおむね平坦な地形で，標高は 150m，土壌は適は不明瞭だった（図-4, 5）。葉の Al 濃度は施肥 2 年目か潤性淡黒色土である。1973 年９月に火入れ地拵えしたのら対照区に比べて両施肥区で高くなり，17 年間継続した

ち，トドマツは同年 10 月に，ウダイカンバは 1974 年 4（図-6）。葉の Mn 濃度は施肥２年目から NP 区で他の処月に植栽された。1978 年には無施肥区（対照区），NPK理区より高い状態が継続した（図-7）。施肥 10 年目ごろの 3 要素施肥区（NPK 区），NP の 2 要素施肥区（NP 区）から対照区との差が大きくなり，施肥 12 年目ごろからの 3 種類の処理区を設定し，毎年 1 回春の施肥を開始し

NPK 区でも対照区より Mn 濃度が高まった。

た。各処理区の大きさは，トドマツでは 20 m× 24 m (480m2)，ウダイカンバでは 16 m × 18 m (288 m2)である。NPK区では林業用複合肥料マルリンスーパー1 号，NP 区では硫酸アンモニウムと過リン酸石灰を肥料として用いた。
試験地の詳細については，（１）に記載されている。
２．試料 葉試料は施肥を開始した 1978 年から 1995年にかけての 18 年間，毎年採取した。トドマツは成長休止期の 10 月下旬から 12 月下旬にかけて，ウダイカンバ
は 10 月下旬から 11 月上旬にかけて葉試料を採取した。

図-1. トドマツ当年葉の N 濃度経時変化

トドマツでは各区９本の標本木を定め，毎年これらの標Fig.1 Changes in N concentration in current needle of fir.

本木の先端から 2 年生枝の当年生針葉を採取し，９本分をまとめて 1 サンプルとした。ウダイカンバは落葉であり，各区落ちてくる新鮮な落葉を 100 枚程度拾い集め，まとめて 1 サンプルとした。しかし，1979 年と 1991 年は採取が遅れ，林床に落ちている落葉を集めた。通常，葉分析法では，樹冠上部の当年葉を採取するが，ウダイカンバは落葉なので着葉していた位置は不明である。落葉では，養分引き戻しへの施肥の影響を調べる。
３．
分析 葉試料は 70℃で 48 時間以上乾燥後粉砕し，分析に供した。窒素，炭素濃度は NC アナライザ（NC-図-2. トドマツ当年葉の P 濃度経時変化
Fig.2 Changes in P concentration in current needle of fir.

22F，住友化学）を用いた乾式燃焼法で測定した。P，K，Ca，Mg，Mn，Al 濃度は，試料を硝酸と過酸化水素で湿式灰化した後，ICP 質量分析計(Agilent7700x，アジレント)で定量した。
Ⅲ 結果と考察
１．トドマツ当年葉の養分濃度 トドマツ当年葉の N濃度は，施肥開始当年（1978 年）から対照区に比べて，図-3. トドマツ当年葉の K 濃度経時変化

施肥区（NPK 区，NP 区）で高かった（図-1）。N 濃度は

Fig.3. Changes in K concentration in current needle of fir.

－74 －関東森林研究70-1(2019)

照区に比べて施肥区（NPK 区，NP 区）で高かったものの，その後処理間差は不明瞭となり約１%となった（図-8）。ウダイカンバは個体が大きくなると N が潤沢でも，落葉時には一定濃度（約１％）になるまで N を引き戻す可能性がある。P 濃度は年変動が大きく，一定の傾向を示さなかった（図-9）。K 濃度も年変動が大きく，施肥７－10 年目には NP 区で低かったが，処理間差は不明瞭だった。K 濃度が低い年のうち，1979 年と図-4. トドマツ当年葉の Ca 濃度経時変化

1991 年は林床の落葉を採取したため，K が溶脱して低Fig.4. Changes in Ca concentration in current needle of fir.

かったと考えられる（図-10）。Ca 濃度も年変動が大きく，処理による一定の傾向がみられなかった（図-11）。
Mg 濃度は施肥５年目から施肥区，特に NP 区で低い傾向がみられた（図-12）。ウダイカンバ落葉の Al 濃度の処理間差は不明瞭だったが（図-13），Mn 濃度は施肥１年目から施肥区，特に NP 区で高かった（図-14）。

図-5. トドマツ当年葉の Mg 濃度経時変化
Fig.5. Changes in Mg concentration in current needle of fir.

図-8. ウダイカンバ落葉の N 濃度経時変化
Fig.8. Changes in N concentration in birch senesced leaves

図-6. トドマツ当年葉の Al 濃度経時変化
Fig.6. Changes in Al concentration in current needle of fir.

図-9. ウダイカンバ落葉の P 濃度経時変化
Fig.9. Changes in P concentration in birch senesced leaves.

図-7. トドマツ当年葉の Mn 濃度経時変化
Fig.7. Changes in Mn concentration in current needle of fir.
２．ウダイカンバ落葉の養分濃度 ウダイカンバは落葉を採取したため，養分は樹体に引き戻された後である。同じ林分で 2011 年夏に採取した葉の N 濃度は約

図-10. ウダイカンバ落葉の K 濃度経時変化3％だった（５）。落葉の N 濃度は，施肥１-２年目は対Fig.10. Changes in K concentration in birch senesced leaves.

－75 －ったが，K 濃度は NPK 区でも高まらなかった。トドマ
ツの K 濃度は 5.0~9.1mg/g という報告があるが（６），この試験地では対照区でも 7mg/g を下回ることはなかった。樹木の成長にとって K が不足していないのかもしれない。施肥区では Mn 濃度（特にウダイカンバ）やトドマツの Al 濃度が高まり，その状態が続いている。
施肥による土壌酸性化によって（７）Mn や Al が溶出している可能性がある。施肥により初期の生産性は高ま
図-11. ウダイカンバ落葉の Ca 濃度経時変化

ったが，その後成長差は拡大していない（１）。施肥開Fig.11. Changes in Ca concentration in birch senesced leaves.

始から 40 年以上経過した現在も施肥が続けられていることから，将来的には土壌酸性化による Al や Mn の過剰害により成長低下が生じる可能性が考えられ，今後もモニタリングを続けていく必要がある。
謝辞：真田勝さんには貴重な試料を使用させていただ
いた。湿式灰化では張春花さん，養分分析では竹内菜穂子さんにご協力いただいた。本研究は JSPS 科研費
17K07866 の助成を受けて行われ，研究の一部は森林総合図-12. ウダイカンバ落葉の Mg 濃度経時変化研究所の「家族責任がある研究者のための支援制度」にFig.12. Changes in Mg concentration in birch senesced leaves.

よる研究支援を受けた。
引用文献(１) 相澤州平・伊藤江利子・橋本徹・阪田匡司・酒井寿男・田中永晴・高橋正通・松浦陽次郎・真田勝（2012）
トドマツ，エゾマツ，アカエゾマツおよびウダイカンバ
人工林の 37 年間の成長経過と施肥の影響．
北森研 60:9399(２) 藤田桂治 (1977) 成木施肥．全国林業改良普及協会,

図-13. ウダイカンバ落葉の Al 濃度経時変化

東京, 182pp

Fig.13. Changes in Al concentration in birch senesced leaves.

(３) 後藤和秋（1977）葉分析による林木の栄養診断にた
いする 2・3 の考察. 林試研報 290:35-75(４) 溝口康子・山野井克己・北村兼三・中井裕一郎・鈴木覚（2014）
札幌森林気象試験地の気象（1999～2008 年）.
森林総研研報 433:193-206(５) 長倉淳子・古澤仁美・伊藤江利子・相澤州平・橋本
徹 (2014) 連年施肥がウダイカンバの養分状態に及ぼす影響．関東森研 65:99 -102
(６) 大友玲子・原田洸（1971）トドマツ，エゾマツ，ア図-14. ウダイカンバ落葉の Mn 濃度経時変化

カエゾマツ当年葉の養分濃度と樹高成長の関係および養Fig.14. Changes in Mn concentration in birch senesced leaves.

分要度についての考察．日林北講 19:113-115(７) 真田勝・大友玲子・真田悦子 (1997) 林地肥培林に

３．まとめ 本研究では各年の各区の繰り返しが 1おける表層土壌の変化．日林論 108:201-202

であるため統計解析ができないが、何年間も一貫した傾(８) 芝本武夫 (1977) 森林の土壌と肥培．農林出版株式向がみられた項目は施肥の影響を示唆できると考えられ

会社, 東京, 142pp

る。トドマツ当年葉では施肥によって N, P 濃度が高ま－

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