地球温暖化が農林水産業に与える影響の評価及び対策技術の開発（プロジェクト研究成果シリーズ442）
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地球温暖化が農林水産業に与える影響の評価及び対策技術の開発

農林水産省農林水産技術会議事務局
442号
p. 1-117
2008年1月

農林水産省 農林水産技術会議事務局筑波産学連携支援センター
Tsukuba Business-Academia Cooperation Support Center, Agriculture, Forestry and Fisheries Research Council
Secretariat

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on the sector of agriculture, forestry and fisheries

地球温暖化が農林水産業に与える影響の評価
及び対策技術の開発
Assessment and mitigation techniques of global warming effects
on the sector of agriculture, forestry and fisheries

2 0 0 8 年１月

序文

研究成果シリーズは、農林水産省農林水産技術会議が研究機関に委託して推進した研究の成果を、総合的かつ体系的に取りまとめ、研究機関及び行政機関等に報告することにより、今後の研究及び行政の効率的な推進に資することを目的として刊行するものである。
この第４４２集「地球温暖化が農林水産業に与える影響の評価及び対策技術の開発」は、農林水産省農林水産技術会議の環境研究として、2002年度から2005年度までの４年間にわたり、独立行政法人農業環境技術研究所を中心に実施した研究成果を取りまとめたものである。
温室効果ガスの増加による地球温暖化は、既に地域的な気候変動を引き起こしているとの報告があり、今後、
他産業と比べて特に天候・気象変動の影響を受けやすい農林水産業において悪影響が懸念されている。また、京都議定書によって、先進国は温室効果ガスを率先して削減していくことが義務づけられ、我が国は温室効果
ガス総排出量の６％削減を約束しており、平成14年３月には、この約束を確実に履行するための具体的対策を取りまとめた「地球温暖化対策推進大綱」が決定されている。
本研究は、地球温暖化のモニタリング及び将来予測、地球温暖化の影響及びリスクの解明、温室効果ガスの排出削減・吸収・固定化技術の開発を課題として取り組んだものである。
この研究の成果は、今後の農林水産関係の研究開発及び行政を推進する上で有益な知見を与えるものと考え、関係機関に供する次第である。
最後に、本研究を担当し、推進された方々の労に対し、深く感謝の意を表する。
2008年１月
農林水産省農林水産技術会議事務局長
竹谷 廣之

目
研究の要約

次

·················································································

1

第１編 陸域系 ··············································································· 15
第１章 地球温暖化のモニタリング及び将来予測 ················································ 15
１地球温暖化のモニタリング································································ 15(1) 陸域生態系の温室効果ガス収支の機構解明とモニタリング ·································· 15(2) 陸域植生の純一次生産力の長期変動モニタリング ·········································· 19２地球温暖化についての将来予測···························································· 23(1) 地球温暖化が世界農業へ及ぼす影響の経済的評価 ·········································· 23(2) 温暖化による応答を組み込んだ農業生産力の変動 ·········································· 27

第２章 地球温暖化の影響及びリスクの解明 ···················································· 34
１

地球温暖化に伴う農業への影響把握························································ 34(1) 大気CO2の増加が農作物の高温ストレスに及ぼす影響 ······································· 34(2) 地球温暖化に伴う水稲の高温障害発生のリスク解明 ········································ 37(3) 地球温暖化が我が国の畜肉生産に及ぼす影響評価と予測技術の開発 ·························· 42(4) 果樹農業に対する地球温暖化の影響予測モデルの開発とその影響評価 ························ 46(5) 高温ストレス応答機構の解析に基づく地球温暖化による野菜の生産力低下の影響評価 ·········· 50

２地球温暖化による森林生態系及び森林資源への影響評価と将来予測 ···························· 55(1) 地球温暖化に伴う森林群落動態モデルの開発 ·············································· 55(2) 地球温暖化とその対応が森林・林業・林産業に与える影響の予測と評価 ······················ 58

第２編 水域系 ··············································································· 63
第１章 地球温暖化のモニタリング及び将来予測 ················································ 63
１

地球温暖化のモニタリング································································ 63(1) 親潮域・混合域における低次生態系モニタリング ·········································· 63(2) 黒潮域における低次生態系モニタリング ·················································· 67(3) 対馬暖流域における低次生態系モニタリング ·············································· 71

２地球温暖化の影響及びリスクの解明························································ 75(1) 温暖化がプランクトン生態系に及ぼす影響の評価と予測技術の開発 ·························· 75(2) 温暖化が藻場に及ぼす影響の評価と予測技術の開発 ········································ 79(3) 温暖化が魚類の養殖業生産に及ぼす影響の評価と予測技術の開発 ···························· 83(4) 温暖化が魚類の漁業生産に及ぼす影響の評価と予測技術の開発 ······························ 88

第３編 対策系 ··············································································· 93
第１章 温室効果ガスの排出削減・吸収・固定化技術の開発 ······································ 93
１

地球温暖化対策技術の開発································································ 93(1) 栽培管理技術及び土壌保全技術を利用した温室効果ガスの合理的排出削減技術の開発 ·········· 93(2) 畜産業における温室効果ガス排出削減技術の開発 ·········································· 97(3) 空気膜構造による太陽エネルギー利用ハウスの開発と栽培実証 ······························ 101

(4) 二酸化炭素吸収能向上のための森林施業システムの開発···································· 105(5) 地球温暖化に伴う高潮災害による農地海岸への影響評価と対策技術の開発···················· 110(6) 農林水産業分野における温暖化影響に関する総合評価手法の開発···························· 113

研Ⅰ

究 の 要 約

研究年次・予算区分

産研究所

研究年次：2002年度～2005年度

海洋生産部

予算区分：農林水産省農林水産技術会議

環境研

究変動機構研究室長

渡邊朝生
チームリーダー（対策系）：（独）森林総合研究所
植生生態研究領域長

Ⅱ
主

主任研究者

石塚森吉

査：（独）農業環境技術研究所

サブチームリーダー（対策系）：

理事長（独）農業・生物系特定産業技術研究

陽機構

捷行（2002～2004年度）

佐藤洋平（2005年度）

畜産草地研究所

畜産環境部

推進リーダー：（独）農業環境技術研究所

資源化研究室長（2002～2004年度）地球環境部長（独）農業・生物系特定産業技術研究林機構

陽生（2002～2003年度）

今川俊明（2004～2005年度）

畜産草地部

チームリーダー（陸域系）：

野内

畜産環境研究チーム長（2005年度）（独）農業環境技術研究所
地球環境部

北海道農業研究センター

長田隆

気象研究グループ長Ⅲ勇

研究担当機関独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機構

サブチームリーダー（陸域系）：（独）森林総合研究所

果樹研究所

植生生態研究領域

独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機構

物質生産研究室長

花き研究所

千葉幸弘

独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機構

サブチームリーダー（陸域系）：（独）農業・生物系特定産業技術研究

野菜茶業研究所

機構

独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機構

畜産草地研究所

家畜生理栄養部

反すう家畜代謝研究

畜産草地研究所室長

独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機構

栗原光規（2002～2004年度）

北海道農業研究センター

永西

独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機構

修（2005年度）

九州沖縄研究センター

チームリーダー（水域系）：（独）水産総合研究センター

瀬戸内（独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機

海区水産研究所

構は、現「独立行政法人農業・食品産業技術総合

瀬戸内海海洋環境部長

研究機構」のこと。
）

井関和夫（2002～2003年度）

独立行政法人農業環境技術研究所（独）水産総合研究センター

日本海

独立行政法人農業工学研究所（現：独立行政法人

区水産研究所

農業・食品産業技術総合研究機構）

日本海海洋環境部長

独立行政法人国際農林水産業研究センター

飯泉

独立行政法人森林総合研究所

仁（2004～2005年度）

独立行政法人森林総合研究所北海道支所

チームリーダー補佐（水域系）：（独）水産総合研究センター

中央水
―1―

独立行政法人水産総合研究センター東北区水産研

究所

生育障害予測と収量への影響予測、高温環境が畜肉

独立行政法人水産総合研究センター中央水産研究

生産、果樹生産、野菜生産へ及ぼす影響予測及び森

所

林群落動態のモデル化、森林・林業・林産業への影

独立行政法人水産総合研究センター瀬戸内海区水響予測を行う。

産研究所

２

水域系
日本周辺海域における低次生態系の生産力に関す独立行政法人水産総合研究センター西海区水産研究所

るモニタリングを行い、総合的データベースを構築

独立行政法人水産総合研究センター養殖研究所

し、変動特性などを解明する。また、日本周辺海域

独立行政法人水産大学校の漁業と養殖魚資源への影響を解明する。

（委託先）国立大学法人北海道大学

３

対策系（委託先）国立大学法人東京大学

農耕地からの温室効果ガス発生削減効果の実態解（委託先）国立大学法人京都大学

明や林業における温室効果ガスの吸収量評価を行う（委託先）国立大学法人愛媛大学とともに、ハウスの熱利用の改善に基づいた最適な（委託先）大学共同利用機関法人人間文化研究機構

温室効果ガス排出削減技術、畜産業における温室効総合地球環境学研究所

果ガス放出の削減技術及び二酸化炭素吸収能向上の（委託先）北海道立畜産試験場ための森林施業システムの開発を行う。また、温暖（委託先）岡山県総合畜産センター化に伴い予想される農地海岸の高潮被害の影響評価（委託先）熊本県農業研究センター

及び対策技術の開発を行う。さらに、温暖化が農林（委託先）株式会社三菱総合研究所

水産業へ及ぼす多様な影響を集約し、総合的な影響の姿を示す。

Ⅳ

研究目的

地球温暖化に関しては、気候変動枠組み条約に基

Ⅴ

研究方法

づいて採択された京都議定書への対応や地球温暖化

１

陸域系

に関する最新の科学的知見がレビューされるIPCC第農耕地からの温室効果ガスのモニタリングでは、

４次報告書作成への貢献が求められている。また、安定同位体比を用いてフラックスの各素過程を分離

地球温暖化は、農林水産業に大きな影響を及ぼすこ

評価し、温室効果ガス収支の機構を解明するとともとが予想されるとともに、温室効果ガスの排出削減に、フラックスの長期変化を把握する。森林植生の目標達成のために総合的な取組が求められている。

純一次生産力に関するモニタリングでは、過去20年

このため、吸収源を主体とした炭素収支のモニタリ

間の地球観測衛星データから、純一次生産力（NPP）

ング及びモデル化等を行い、地球温暖化予測に反映

推定に利用できる植生指数（NDVI）、表層温度などさせるとともに、地球温暖化に伴う農業、森林及びの時系列データにノイズ除去方法を改良して衛星の漁業への影響評価と予測技術を開発する。さらに、10日間合成データを作成、NPPの年変動を解析する。

温室効果ガスの排出削減目標達成に資するため、農

農業生産力の将来予測では、温暖化による応答を組林業における温室効果ガスの排出削減・吸収・固定

み込んだ農業生産力の変動予測モデルを作成すると化技術を開発する。

ともに、水文データから灌漑利用可能水量を計算し、

１生産力の面的変動を予測する。また、JIRCAS食料需

陸域系
陸域の農業生態系において温室効果ガス収支のモ給モデルをベースに温暖化による気温や降水量の変

ニタリングを行い、湧・吸源機構を解明するととも動が単収や収穫可能面積を考慮し、インドまでのアに、森林植生の純一次生産力に関するモニタリング

ジア地域のコメの需給変動を2030年までの予測を行を行い、総合的データベースを構築し、変動特性なう。影響解明については、イネの高温不稔を予測す

どを解明する。また、世界・アジアを対象とした農るため、開放系大気CO2増加（FACE）圃場で、対照

業生産力の将来予測及び温暖化影響の経済的評価を区とFACE区の穂周辺の微気象・蒸発散の差異を解行う。さらに、水稲の高CO2濃度及び高温条件での析し、CO2濃度上昇に伴う群落熱収支の変化が、イ―2―

ネの穂の微気象を変化させる過程のモデルを作成す

予測技術の開発では、沖合域の低次生態系モデルのる。また、イネ開花期の湿度・風速が、イネの受精開発、温暖化が低次生態系の変動及び流動構造の変率に与える影響とそのメカニズムを温度勾配チャン動を介して小型浮魚類の資源量に及ぼす影響の評価

バーで実験的に調べ、不受精発生に対するリスク評と予測、沿岸域の環境変動及び生態系変動の調査を価の指標を検討する。家畜では、気候変動シナリオ基にした藻場に対する影響評価・予測、及び生理学に従った畜肉生産に対する影響予測を行う。果樹で的研究を基礎にした養殖魚類の生産に及ぼす温暖化

は、温暖化の影響予測モデルを開発し、その影響をの影響評価の技術開発を目指す。

予測するとともに、実験により影響の実態を明らか３

対策系にする。野菜では、ホウレンソウとレタスを対象に、農耕地に関しては、田畑輪換と保全的耕耘技術の

高温ストレスによる生理生態的反応の定量的把握を有効性について、地球温暖化ポテンシャル（GWP）

行い、生育モデルを用いて温暖化による野菜の生産を用いて温暖化影響を総合的に定量評価し、温室効力低下の影響を評価する。森林生態系では、温暖化

果ガス発生削減技術として評価する。また、家畜排に伴う森林の群落動態モデルを開発するため、スギ

せつ物の各処理から発生するメタンと一酸化二窒素

林冠光合成モデルの構築、スギ個体ベースの葉量分

等温室効果ガス発生量を測定し、各処理技術の総合

布の推定、レーザー光の林冠透過率の検証、林冠表的な環境負荷軽減効果を評価する。ハウスの構造、面積を算出する手法の開発を行う。また、温暖化が太陽熱の集熱、蓄熱、放熱、環境制御、及び建設コ

森林・林業・林産業に及ぼす影響の予測では、温暖ストのそれぞれの技術を再構築して、システム化を化防止に対応した施策や森林計画が我が国の森林・図り、ハウスでの化石エネルギー依存を見直し、太林業・林産業に及ぼす影響を長期的に予測するため

陽エネルギー利用による温室効果ガス発生削減の可のモデル（影響予測モデル）を構築し、地域レベル

能性を検討する。さらに、森林においては、個別のと国レベルの両面から影響評価するとともに、望ま

育林システムや間伐放置材の炭素固定量、伐出機械

しい森林計画・施策を明らかにする。

や林道開設に伴うCO2排出量を評価・算定し、木材２生産林の炭素収支が向上する施業システムを明らか

水域系
モニタリングについては、親潮・混合域を横断的にする。温暖化影響については、海面上昇による高に観測する北海道沖のA-line、黒潮域を観測する御潮被害等に対して、農地海岸を中心に台風規模を考前崎ライン及び黒潮続流域、対馬暖流域を対象とす慮した被害推定の精度向上を図る。また、温暖化予る東シナ海及び日本海海域の観測定線において、海測や影響評価の過程で生じる不確実性の取扱いも含

洋環境及び低次生態系に関する精度の高い観測手法

め、水稲生産を例に20年～30年後の農林水産分野に及び温暖化傾向を検出可能なモニタリング体制を確現れる多様な影響を総合的に評価するための手法開立する。得られた調査データをもとに季節変動・年発を目指す。

変動を明らかにする。また、温暖化の影響の評価と―3―

研究計画表（研究室別年次計画）
研究年度

担当研究機関・研究室

研究課題
02

03

１ 陸域系
(1) 地球温暖化のモニタリング及び将来予測
１）地球温暖化のモニタリング① 陸域生態系の温室効果ガス収支の機構解明とモニタリング② 陸域植生の純一次生産力の長期変動モニタ
リング
２）地球温暖化の将来予測① 地球温暖化が世界農業へ及ぼす影響の経済的評価② 温暖化による応答を組み込んだ農業生産力の変動(2) 地球温暖化の影響及びリスクの解明
１）地球温暖化に伴う農業への影響把握① 大気CO2 の増加が農作物の高温ストレスに及ぼす影響② 地球温暖化に伴う水稲の高温障害発生のリ
スク解明③ 地球温暖化が我が国の畜肉生産に及ぼす影
響評価と予測技術の開発④ 果樹農業に対する地球温暖化の影響予測モ
デルの開発とその影響評価⑤ 高温ストレス応答機構の解析に基づく地球
温暖化による野菜の生産力低下の影響評価
２）地球温暖化による森林生態系及び森林資源への影響評価と将来予測① 地球温暖化に伴う森林群落動態モデルの開発② 地球温暖化とその対応が森林・林業・林産業に与える影響の予測と評価

04

05

機関

研究室

農業環境技術研究所

ﾌﾗｯｸｽ変動評価ﾁｰﾑ

森林総合研究所

森林管理研究領域

国際農林水産業研究ｾ 国際情報部
ﾝﾀｰ
農業環境技術研究所 食料生産予測ﾁｰﾑ

農業環境技術研究所

生態系影響ﾕﾆｯﾄ

九州沖縄農業研究ｾﾝﾀ 気象特性研究室
ｰ
畜産草地研究所
反すう家畜代謝研究
室
果樹研究所
環境応答研究室

２ 水域系(1) 地球温暖化のモニタリング及び将来予測
１）地球温暖化のモニタリング① 親潮域・混合域における低次生態系モニタリ
ング② 黒潮域における低次生態系モニタリング③ 対馬暖流域における低次生態系モニタリン
グ２）地球温暖化の影響及びリスクの解明① 温暖化がプランクトン生態系に及ぼす影響の評価と予測技術の開発② 温暖化が藻場に及ぼす影響の評価と予測技術の開発③ 温暖化が魚類の養殖業生産に及ぼす影響の評価と予測技術の開発④ 温暖化が魚類の漁業生産に及ぼす影響の評
価と予測技術の開発
３ 対策系(1) 温室効果ガスの排出削減・吸収・固定化技術の開発
１）地球温暖化対策技術の開発① 栽培管理技術及び土壌保全技術を利用した
温室効果ガスの合理的排出削減技術の開発② 畜産業における温室効果ガス排出削減技術の開発③ 空気膜構造による太陽エネルギー利用ハウスの開発と栽培実証④ 二酸化炭素吸収能向上のための森林施業シ
ステムの開発⑤ 地球温暖化に伴う高潮災害による農地海岸への影響評価と対策技術の開発⑥ 農林水産業分野における温暖化影響に関する総合評価手法の開発

野菜茶業研究所

作型開発研究室

森林総合研究所

物質生産研究室

森林総合研究所

林業システム研究室

東北区水産研究所

海洋動態研究室

中央水産研究所
西海区水産研究所

海洋生産部
生物環境研究室

中央水産研究所

低次生産研究室

西海区水産研究所

沿岸資源研究室

北海道区水産研究所

資源培養研究室

中央水産研究所

生態特性研究室

農業環境技術研究所

温室効果ガスチーム

北海道農業研究ｾﾝﾀｰ

畜産環境研究ﾁｰﾑ

花き研究所

栽培システム研究室

森林総合研究所

北海道支所

農業工学研究所

河海工水理研究室

農業環境技術研究所

食料生産予測ﾁｰﾑ

注）文中の図、表、写真に付した番号は、課題番号とその中の一連番号を組み合わせて表示してある。
（例：１－(1)－１）－①の課題の１番目の図の場合は、図1111-1と表示）
―4―

Ⅵ

研究結果

支モデルを開発した。FACE実験とモデル解析から高１

陸域系

CO2濃度による穂温の上昇は0.5～１℃であり、高温

温室効果ガスのモニタリングの課題では、茨城県

不稔を増加し得る昇温であることがわかった。また、つくば市の慣行栽培水田で、CO2とCH4のフラックス

高CO2濃度は穂温の上昇に加えて群落内の湿度も低観測と同位体測定を行い、年間生態系CO2純交換量下させる結果、穂の蒸散も促進しており、高CO2濃度（NEE）は130～290gCm-2y-1と年次変動が大きいこと、 による穂温の上昇と蒸散促進効果は登熟期間全体に生物相純生産量（NBP）は-87～+29gCm-2y-1と小さい及ぶと考えられ、開花時高温不稔だけでなく品質にため、CH4放出量は水田の温室効果ガス収支だけでなも影響を及ぼす可能性が示唆された。人工気象室のく、炭素収支上も重要なこと、CH4の土壌中での酸化

温度・湿度制御実験から、穂の温度が高いほど葯に割合（40～65％）とCH4収支の構成要素の季節変化、おける充実花粉の比率は低下すること、葯における湛水生態系である水田でも土壌面を通してのCO2交

充実花粉の比率が小さいほど頴花の受精率が減少す

換が耕作期間の炭素収支上重要なことなどを明らかる（雄性不稔）ことがわかった。すなわち、湿度のにした。陸域植生の課題では、NOAA-Pathfinder（PAL)

影響は、穂の温度の違いを通じて葯の花粉発育に反の10日間合成全球データ（８kmメッシュ）のノイズ

映され、それが受精率の違いに繋がる間接的な影響を除去するため、既存のLMFを改良し、カルマンフィであると推察された。また、温度勾配チャンバー実

ルタを組み合わせたノイズフィルタ（LMF-KF）を開験の結果から、気温及び穂温と受精率との関係を定発した。LMK-KFを用いて補正された約20年間の式化するとともに、CCSRによる温暖化時のメッシュ

NDVIと表面温度データから、表面温度５度以上の地気候値からイネの不稔率を予測すると、８月上旬に域ではNDVIの積算値が年々増加している傾向にある

開花する場合、コシヒカリの不稔率は2030年まではことを示した。また、LMK-KFでスムージングされた全ての地域で３％以下であったが、2060年には３％

NDVIを利用することにより、NPP推定の精度を向上

以上となる地域がみられ、さらに、2090年には筑紫させた。

平野、佐賀平野、和歌山平野、濃尾平野の一部の地

温暖化が農業に与える経済的影響では、いくつか域で不稔率が５％を超えると予測された。畜肉生産の温暖化シナリオを用いてアジアを中心とした16のへの高温の影響では、鶏に関しては飼料摂取量、増国と地域の水稲単収への影響を予測すると、その影

体日量は、いずれの相対湿度（RH）でも環境温度（ET）

響は国によって異なった。これをベースにコメの需が高いほど低下した。産肉量はいずれのETにおいて

給予測分析を行うと、総合的に１人当たり需要量のも、RHの影響が小さく、ET上昇により減少し、23℃減少と生産量の増加が見込まれる国もあり、今後のの値を100％とすると28℃では93％、33℃では69％と国際価格は若干上昇するものの、全体的にコメの需なった。温暖化により60年後には８割以上の地域に給ギャップには、大きな変動が見られないであろう

おいて生産性低下の可能性が示された。豚に関してと予測された。将来の農業生産力予測では、個葉のは増体日量（g/d）は23℃に対して28℃では17％、30℃

生化学的光合成応答を表すモデルと気孔コンダクタ

では28％、33℃では52％の減少であり、増体日量はンス・モデル、水分状態を反映するモデルからイネ

環境温度に対して双曲線上に低下した。温暖化によ

生長・生産量予測モデルを構築し、圃場実測値をほり６月では60年後に増体日量が５～15％低下する地ぼ再現できた。中国華南のイネ収量変動と有意な相域が西日本に広がる程度だが、８月では30年後には関を持つ気象変動を、標準偏差により平年とそれ以15％以上低下する地域が西日本を中心に広がり、60外に分け、イネ収量の豊凶年の発生頻度が計算でき年後には15％以上低下する地域が東日本にまで及ぶた。その結果、2071～2090年の収量は全地域で現在ことが予測された。牛に関しては、高温の影響は体より減り、最大６％減収すると予測された。また、重が大きくなるとより強く現れ、また、高湿度にな

年々の変動係数も大きくなると予測できた。

るとその影響はさらに、大きく現れることがわかっ

イネへの温暖化の影響では、開放系大気CO2増加た。果樹の温暖化影響では、将来の気温の分布予測（FACE）実験圃場における微気象と穂の蒸散コンダ

値から、2060年までの栽培適地の移動地図を作成しクタンスの観測結果から、イネの穂周辺の群落熱収た結果、今世紀半ばまでに、温暖化でリンゴ及びウ―5―ンシュウミカンの栽培適地が北上し、現在の主な産には、亜表層のクロロフィル極大層の植物プランク地の多くが気候的に不利になる可能性が予測された。

トンは５mm以下の微小な植物プランクトンが主体でまた、果実生育前期の高温は着色を促す方向に、果あること、動物プランクトン現存量の変動は小型カ

実生育後期の高温は着色を遅延させる方向に働くこ

イアシ類の変動に依存していることを明らかにした。

とが示された。デンプンの消失及び糖度の上昇も着

東シナ海陸棚沿岸域及び日本海西部において、冬色と同様な結果が得られた。野菜の温暖化影響では、

季水温の上昇傾向、東シナ海陸棚沿岸域における夏

温度処理実験と作期移動試験を行い、ホウレンソウ

季の低塩分化傾向を明らかにした。低次生態系につとレタスについて、高温が生育に及ぼす影響を評価

いては、動物プランクトンが植物プランクトンの変する生育モデルを開発した。

動と半年ずれて同期して変動することを明らかにし温暖化に伴う森林群落動態モデルの開発の課題でた。

は、スギ苗木を用いた環境制御実験により光合成パ

モニタリング課題群のデータ及び解析結果を基礎

ラメータの温度、光、窒素、CO2濃度に対する依存性に既存の生態系モデルを改良して、亜寒帯から亜熱の定量化、LIDAR計測による樹形及び森林構造とその帯まで活用できる汎用モデル（eNEMURO）を開発し成長経過のモデル化、さらに、環境要因を変数とすた。さらに、eNEMUROを高解像度三次元物理モデル

る光合成モデルとの統合を図り、森林群落動態モデ（３D-eNEMURO）に高度化し、また、以下の成果もルができた。これにより、対象とする森林における含めて魚モデルと結合した（eNEMURO.FISH)を作成

微気象データを与えることによって、間伐を伴う林して温暖化の影響予測するためのツールを開発した。

分における光合成の季節変動と間伐効果を評価する

衛星海色データの解析により西部北太平洋のクロロことが可能となった。温暖化が我が国の森林・林業・

フィル量と基礎生産量の変動を明らかにしモデルの林産業に及ぼす影響の予測と評価の課題では、全国検証データとした。

レベルで森林と住宅を関連づけて炭素蓄積量と変化

サンマ、マイワシ、カタクチイワシ、さば類の小量を推定する影響予測モデルを構築し、施策シナリ型浮魚類の生残と回遊海域の海洋構造との関連を明オについて、今後、50年間の推移を推定するとともらかにした。このことから温暖化予測モデルによっに、施策シナリオごとの評価を行った。炭素吸収量て小型浮魚類の資源変動の予測が可能となることがにのみ注目すれば、森林・住宅を合わせた総炭素吸示唆された。また、マイワシとカタクチイワシにつ収量を増加させる上で効果的な施策は、林業施策でいて成長や産卵等に対する適水温特性の魚種間差がは伐採抑制及び複層林推進、住宅施策では耐久年数

長期資源変動様式の差を説明する可能性が示唆され向上であることを明らかにした。また、地域レベル

た。

の影響予測モデルとして、全国モデルによる推定値

全国の主要な海藻17種及び植食動物７種の分布とを総伐採量と期末蓄積増加量の関係図上にプロット

沿岸水温との関連を明らかにし、温暖化による数℃することにより、その実行可能性を評価する手法をの海水温上昇により、短期的には水平・垂直分布構開発した。

造の変動、長期的には主要な構成種が変化するとい２

う定性的な影響を受けることを明らかにした。また、水域系
親潮域では確実に冬季混合層の浅化及び基礎生産量の減少トレンドが存在し、温暖化の影響と推定さ

ウニ優占域のアラメ場における水温上昇の影響予測モデルを構築した。

れた。それ以外に、長期変動においては20年規模の代表的な養殖魚であるマダイを対象に、水温及び変動が卓越し、その変動が春季の海洋構造の変動に養殖密度が成長などに与える生理学的な影響を解明

対応するものであることを明らかにした。A-lineはカし、水温上昇は29℃までは成長に正の効果が期待でナダのStation P、ハワイ沖HOTに匹敵する高品質のきることを明らかにした。しかし、夏季における溶時系列データが整ったモニタリングサイトと認識さ存酸素濃度の低下に対する対策が必要となる。また、れるに至った。

水温上昇は産卵生理に影響を与え産卵停止させるた

亜熱帯水域を中心に動植物プランクトン現存量の変動を主として担う分類群を明らかにした。具体的

め、親魚の飼育環境の整備が必要となることが明らかになった。
―6―

３

対策系

ミュレーションした結果、潮位偏差が25～50cm程度

温室効果ガス発生制御施設での試験では、CH4、大きくなることを明らかにした。解析領域を排水路

N2O総発生量GWP換算値が、２年間の転換畑栽培及びと道路、堤防で囲まれた区域とに分割し、水路を１それに引き続く２年間の水稲栽培（復元田）によっ

次元、氾濫域を２次元でモデル化する高潮氾濫モデて１/２以下に削減されることを示した。不耕起栽培

ルを構築、99年18号台風をもとにモデルを検証した

試験圃場での試験では、不耕起（NT）栽培によって

結果、良く再現できた。本モデルにより、堤防内農-2

４年間でCO2発生量が1800gCO2m 程度削減されると地の高潮浸水被害の算出を可能とし、高潮が農地・ともに、N2O発生量についても、約45％削減されるこ

農業水利施設に及ぼす影響を分類、高潮対策シナリとを示した。簡易耕起栽培試験では、簡易耕起（R）

オを作成した。八代海を対象としたシミュレーショ

と堆肥施用（M）とを組み合わせた管理体系（RM）が、ンでは、海岸堤防の適切な維持管理と河川堤防高の総GHG発生量を削減する上で最も有効であることを低位部を改修することにより、浸水量が約40％低減

示した。

できた。

堆肥化期間中の当該ガス発生速度には大きな変動

農業分野の温暖化影響に関して、従来の研究成果が認められた。全ての畜種の堆肥化で、アンモニア

では、日本の水稲生産量は10％減～20％増と幅が広とメタンは堆肥化初期に高く、一酸化二窒素では堆い。この原因として、二酸化炭素濃度や温度の上昇

肥化中期（１～２ヶ月）以降に発生の極大が見られによる生理的な影響、害虫、水資源など生育環境のた。日本の家畜ふん尿処理状況を勘案した場合、本変化が不確実であるとされる。この様な状況下で農課題で行った初発堆積物の水分調整によって、日本業分野に現れる総合評価のためには、影響のプロセの家畜排せつ物の堆肥化処理と乾燥処理で発生する

ス、あるいは、シナリオの全体を見据えることのでCH4の約89％、N2Oの約26％を削減できることを明らきるモデルと評価手法が必要なことを明らかにした。

かにした。

不確実性を取り入れ、シナリオや全体プロセスの総空気膜構造は、骨組みを減らすことが可能なため、合化・統合化を図るために、イベントツリーによる採光性の高いハウスを設計、試作できた。本ハウス

温暖化影響記述及び評価手法を採用し、温暖化影響

は温度が上昇し易いため、高温対策として大型換気の分析を行った。その結果、温暖化対策として、現

窓や細霧冷房などを講じることにより、夏季におい在よりも1.0℃ほど、高温耐性の品種を導入することても外気温程度にハウス内温度を維持でき、周年栽が有効な手段であることを明らかにした。

培を可能にする。日照がある程度確保でき、日最低
気温０℃の地域では、暖房温度10℃の場合、80％程

Ⅶ

今後の課題

度の省エネが達成できた。内部カーテン使用による陸域系においては、今回用いた食料需給モデルのモデル計算では、さらに、大幅なエネルギー削減が

基本構造が中短期予測用であったため、長期予測へ可能で、補助暖房のヒートポンプの熱源も蓄熱水にの改良が必要である。また、森林と住宅の関係性により、対応できる見通しを得た。

ついて、より緊密な関係性を持ったモデルの開発、

高齢林の成長が予想以上に続いていることを明らかにし、従来の収穫表では高齢林の炭素固定量を過住宅以外の木材製品の考慮とそれによる物質代替・エネルギー代替の評価に取り組む必要がある。

小評価する場合が少なくないことを示した。上木を水域系においては、今後は魚モデルと結合して、点状に伐採した複層林では光環境の悪化が早く、群、

高次生態系モデルへと展開するとともに、温暖化シ

または、帯状に伐採した複層林の方が下木の炭素固

ナリオに基づいて粗格子の３次元生態系モデルで得定の促進に適していることを明らかにした。日本産

られた予測値を境界条件として、温暖化に伴う日本

樹種の材分解速度の範囲を明らかにするとともに、周辺海域の海況変動を予測し、これによる餌料動物

スギ・ヒノキの一般的な施業林における林内放置間

プランクトンと魚類生産への影響を予察する必要が伐材の炭素貯留量を主林木の４～10％程度と推定しある。
対策系においては、家畜排せつ物処理について、た。
有明海全域を対象に２つのモデル台風で高潮シ―7―

温室効果ガスの発生削減効果がより高いと考えられ

る強制通気型の処理について実規模施設で測定する

the North Pacific: 1980-2000. Journal of Oceanog-

必要がある。また、一酸化二窒素発生の大きい汚水

raphy. 60:139-148

処理からの発生抑制が期待される間欠曝気法を検討

13）Fujii, M. et al. 2005. Simulated biogeochemical responses to iron enrichments in three high nutrient,する必要がある。

low chlorophyll (HNLC) regions. J. Oceanogr.

さらに、京都議定書第１約束期間中における枯死

61:663-672

材の炭素蓄積量の全国的な把握や人工林の混交林化
や造林放棄による天然林化が徐々に進む森林の炭素14）Fukumoto,Ｙ et al. 2005. Patterns and quantities ofNH3, N2O and CH4 emissions during swine manure

固定量の評価を行っていく必要がある。

composting without forced aeration--effect of

Ⅷ

研究発表

compost１）Andoh, T. 2005. Development of non-radioisotopic
immunoassay systems for measuring flounder IGF-I.

pile

scale.

Bioresource

Technology.

89:109-114
15）Han G. H. et al. 2005a. Late growing-season CH4

Zool. Sci. 22:1023-1030.

budget in a rice paddy determined by stable isotope,

２）安藤忠 2003. 魚類の成長におけるインスリン

emission flux, and soil storage measurements. Or-の役割とは. 養殖. 503:88-91

ganic Geochemistry. 36:789-801

３）安藤忠・伊藤文成2005. マダイ養殖に与える地

16）Han G. H. et al. 2005b. Concentration and carbon

球温暖化の影響の評価と対応策の検討. 月刊アisotope profiles of CH4 in paddy rice canopy: Iso-

クアネット. 28-29

topic evidence for changes in CH4 emission path-４）Awaya, Y. et al. 2004. Estimation of the global net
primary productivity using NOAA images andways upon drainage. Chemical Geology.218.25-40
17）原口展子ら 2005. 山口県沿岸のホンダワラ類のmeteorological data: changes between 1988 and1993. International Journal of Remote Sensing,

生育適温と上限温度. 藻類. 53:7-13
18）Harrison, P. J. et al. 2004. Nutrient and Plankton

25(9):1597-1613

Dynamics in the NE and NW Gyres of the Subarctic

５）粟屋善雄ら 2004. 衛星ﾃﾞｰﾀを利用した全球一

Pacific Ocean. Journal of Oceanography. 60:93-117

次生産の推定：陸域生態系の純一次生産量の分

19）Hattori, H. et al. 2004. Spatial variability of living

布. 地球環境, 9(2):231-238
６）銭

coccolithophore distribution in the western Subarc-

小平 2002. 食料生産と環境変化の定量分

tic Pacific and the Bering Sea. Journal of Oceanog-

析.農業経営研究. 40(1):152-155

raphy. 60:505-515

７）Chiba, S.et al. 2004. Increased stratification and20）平田泰雅 2004. 航空機レーザスキャナによるdecreased lower trophic productivity in the Oya-

森林の３次元計測. 土木学会誌. 89(1):28-30

shio region of the North Pacific - a 30-year retro-21）平田泰雅 2005a. 航空機レーザースキャナーの

spectivestudy.

Journalof

Oceanography.

森林計測への適用とその可能性. 山林. 1455:

60:149-162
８）Chiba Yukihiro 2003. Forestry and CO2 absorption

70-7522）平田泰雅 2005b. 航空機レーザースキャナーをby forests. Farming Japan. 37:18-20

用いたスギ人工林計測におけるレーザー光の林

９）千葉幸弘 2003a. 森林の生産力とCO2収支. 林

冠透過率と地上照射密度の影響. 森林計画学会

木の育種. 208:14-15
10）千葉幸弘 2003b. 地球温暖化を防止するための誌. 39(2):81-95
23）Hiroshima T. 2004. Strategy for implementing sil-

森林施業の意義と課題. 山林. 1425:17-24

vicultural practices in Japanese plantation forests

11）千葉幸弘 2004. CO2収支評価における森林構造

to meet a carbon sequestration goal. Journal ofと動態. 地球環境. 9, 213-220

Forest Research. 9(2):141-146

12）Emerson, S. et al. 2004. Temporal trends in ap-

24）広嶋卓也ら 2005. 森林部門と住宅部門を合わせparent oxygen utilization in the upper pycnocline ofた国レベル炭素吸収量の試算. 森林資源管理と―8―

数理モデル. 5:177-186

帯水の流量と水塊変動25）Iguchi N. 2004. Spatial/temporal variations in zoo-

号外海洋科学.

32:101-107

plankton biomass and ecologicalcharac teristics of38）Kishi, M. J. et al. 2004. Comparing primary pro-major species in the southern part of the Japan

duction and vertical flux using different ecosystem

Sea : a review. Prog. Oceanogr. 61:213-225.

models in the western North Pacific. J. Oceanogr.

26）稲垣善之ら 2004. 間伐がヒノキ林土壌の二酸化炭素放出とメタン吸収に及ぼす影響. 森林応
用研究. 13:91-96

60:63-73
39）Kiri, H.et al. 2005. Characteristics of storm surge
disaster due to typhoon 9918 in farm-lands in the27）Iseki K. et al. 2003. Seasonality and composition of
downward particurate fluxes at the continental shelf
and Okinawa Trough in the East China Sea.
Deep-Sea ResearchⅡ. 50:457-473

Yatsushiro Sea coastal area. J. Agr. Meteor.
60:359-364
40）桐 博英ら 2005. 地球温暖化後の台風に伴う高潮潮位偏差の変化. 海岸工学論文集.

28）井関和夫2002. 地球温暖化の本質と水産業等への影響予測. 水産海洋研究. 67:261-263.

51:241-245
41）倉本惠生ら 2005. 間伐がヒノキ林の落葉量と

29）石塚森吉 2006. 森林の二酸化炭素収支に関わる研究の現状と課題. 山林. 1460:70-77

季節性に及ぼす影響. 森林応用研究. 13:97-102
42）丸山篤志・大場和彦・黒瀬義孝 2004. 高温条件

30）Itou, M. et al. 2003. Provenance of intermediate

下におけるイネの受精率は湿度が高いほど低下

waters in the western North Pacific deduced fromする. 九州沖縄農業研究成果情報. 19: 609-610

thermodynamic imprint on d13C(TCO2). Journal of43）Liu, H. et al. 2004. The community structure andGeophysicalResearch.

108:10.

1029/2002

JC001746

Pacific

31）Ito S.et al. 2002. Saury group report and model
results. PICES Scientific Report. 20:114-119
meso-zooplankton,

Pacific

Ocean.

Journalof

Oceanography.

60:119-137
44）Miyata A. et al. 2005. Seasonal variation of carbon32）Ito S. et al. 2004. Contributions of the VENFISH
program:dynamics of phytoplankton in the western subarctic

saury(Cololabis saira) and walleye pollock (Theragra
chalcogramma) in the northwestern Pacific. J.
Oceanogr. 13 (Supple.1):1-9

dioxide and methane fluxes at single cropping
paddy fields in central and western Japan. Phyton.
45(4):89-97
45）中島徹ら 2005京都議定書３条４項林の算定手法の検討－岐阜県を事例として. 日本林学会誌.

33）Ito, S. et al. 2004. A fish bioenergetics model application to Pacific saury coupled with a lower tro-

(88)3:181-186
46 ） Nakata, K. and Koyama, S

2003. Interannual

phic ecosystem model. J. Oceanogr. 13 (Sup-changes of the winter to early spring biomass andple.1):111-124

composition of meso-zooplankton in the Kuroshio34）Kameda, T. and J. Ishizaka 2005. Size-fractionatedprimary

production

estimatedbytheregion in relation to climatic factors. J. Oceanogr.
59:225-234

two-phytoplankton community model applicable to47）Nakata, K. and Hidaka, K. 2003. Decadal-scaleocean color remote sensing. Prog. Oceanogr.

variability in the Kuroshio marine ecosystem in

64:283-306

winter. Fish. Oceanogr. 12:234-244

35）亀田 卓彦, 石坂 丞二2004. 衛星から見た北西

48）Nakata, K. et al. 2004. Seasonal changes in the

太平洋における基礎生産の時間変動. 水産海洋

reproduction of three oncaeid copepods in the sur-研究. 68:258-259

face layer of the Kuroshio Extension.. J. Oceanogr.

36）葛西広海ら 2002. Aラインにおける低次生産モ

13 (Supple.1):111-124
49）中田薫2002. 黒潮流域におけるメソ動物プラン

ニタリング. 月刊海洋. 34. 777-781
37）川崎康寛･日下彰 2003. Ａラインにおける亜寒―9―クトン群集の変動とその機構. 月刊海洋 特集号

「黒潮の生物輸送と生産機能」:217-222
50）中田薫 2005. モデルのアイデア1

ステム農学. 19(3):46-52

亜寒帯・亜63）Ono, T. et al. 2002. Mlulti-decadal decrease of net

熱帯汎用モデルの開発. 月刊海洋. 37:614-617

community production in western subarctic North

51）Nishimura, S. et al. 2005. Development of a system

Pacific.

for simultaneous and continuous measurement ofGeophysicalResearch

Letter.

29:10.1029/2001GL014332

carbon dioxide, methane and nitrous oxide fluxes64）Ono, T. et al. 2003. Re-estimation of annual an-from croplands based on the automated closed

thropogenic carbon input into North PacificI nter-chamber method. Soil Sci. and Plant Nutrition.

mediate51:557-564

59:883-891

Water.

Journalof

Oceanography.

52）Nishimura, S. et al. 2005. Continuous, automated65）Ono, T. et al., 2004. Basin-scale extrapolation of

nitrous oxide measurements from paddy soils con-

shipboard pCO2 data by using satellite SST andverted to upland crops. Soil Sci. Soc. Amer. J.

Chla. International Journal of Remote Sensing,69:1977-1986

25:3803-3815

53）野田幹雄ら 2002. 響灘蓋井島の秋季と春季に66 ） Ono, T. et al. 2005. Seasonal and interannualおける成魚期のアイゴの食性. 水産工学.

variation of DIC in the Oyashio mixed layer A cli-

39:5-13

matological54）野中最子ら 2004. 気候温暖化が育成牛の生理生産反応に及ぼす影響. 日本畜産学会103回大会

view.

Journalof

Oceanography.

61:1075-1088.
67）小埜恒夫 2004. 北太平洋の気候変動と炭素循

講演要旨. 71環に関する研究. 海の研究. 13:347-356

55）Noto, M. and Yasuda, I. 2003. Empirical biomass68）Oozeki, Y. et al. 2003. Growth rate variability ofmodel for the Japanese sardine with sea surface

Pacific saury, Cololabis saira, larvae in the Ku-

temperature in the Kuroshio Extension. FisheriesroshioOceanography. 12:1-9

12:419-424.

56）能登正幸・安田一郎 2001. マイワシと気候変

waters.

Fisheries

Oceanography.

69）大関芳沖・木村量 2002. 日本周辺海域の卵稚仔動. 月刊海洋. 号外24:218-227

プ ランク トンモ ニタリン グ. 水 産海洋 研究 .

57）能登正幸 2003. 北西太平洋の水温変動とマイ
ワシ資源・分布の関係. 月刊海洋. 35:32-38

66:262-26470）Oue, H. et al. 2005. Effects of FACE (Free-Air58）能登正幸 2005. 定置水温・神戸コレクション

CO2 Enrichment) on leaf and panicle temperatureの水産への応用. 水産海洋研究. 63:237-238

of rice at heading and flowering stage. Phyton,59）Nouchi, I. and S. Yonemura 2005. CO2, CH4 andN2O fluxes from soybean and barleydou-

45(4):117-124
71）Sabine, C. L. et al. 2004. The oceanic sink for an-

ble-cropping in relation to tillage in Japan. Phyton.
45. 327-338

thropogenic CO2. Science. 305:367-371
72）齊藤宏明・津田敦 2002. 海洋システム研究にお60）Ohi, N. et al. 2005. Diel patterns in chlorophyll a
specific absorption coefficient and absorption effi-

ける生物モニタリング. 月刊海洋. 34:660-670
73 ） Sakanishi, Y.

et

al.

2004. Photosynthetic

ciency factor of picoplankton. Journal of Oceanog-

light-response curves in cold water species ofraphy. 61:379-388

Laminariales from the eastern Pacific coast of61）岡田邦彦・生駒泰基・村上健二 2003. ホウレン

Hokkaido. Jpn. J. Phycol. 52:33-39

ソウの生育に対する高温影響評価モデルの開発

74）坂西芳彦・飯泉 仁 2004. 北海道根室半島沿岸

１．高温処理が光利用率に及ぼす影響. 園芸学の水中光量子量－コンブ目藻類の生育限界水深会雑誌. 72(別1):101との関係. 藻類. 52:141-148

62）岡本勝男ら 2003. 衛星リモート･センシングを75）Shigenaga, H. et al. 2005. The Potential Effect of

用いたアジアの食料生産予測の現状と将来. シ― 10 ―

ClimateChangeontheTranspirationofSugi(Cryptomeria japonica D. Don) Plantations inJapan. Journal of Agricultural Meteorology. 60(5):高成長. 日本林学会誌. 85:121-126
88）Tao, F.-L., and Yokozawa, M. 2005. Risk Analysis

451-456of Rice Yield to Seasonal Climate Variability in76）重田利拓ら 2003. 広島湾における暖海性魚類

China.

の出現とこれに伴う新たな問題. 水産海洋研究.
67:273-277

Journalof

Agricultural

Meteorology.

60(5):885-887
89）Tao, F.-L. et al. 2004. Climatological and agricul-

77）島地英夫ら 2003. 空気膜構造による太陽エネ

tural production variability in China in association

ルギー利用ハウスの開発. 関東の農業気象. 29.

with East Asia summer monsoon and El Nino

2-5

southern oscillation. Climate Research:28, 23-30

78）Siswanto E. et al. 2005. Estimating Chlorophyll-a90）Tao, F.-L. et al. 2005a. Remote sensing of crop

vertical profiles from satellite data and implication

production in China by production efficiency mod-for primary production in the Kuroshio front of theels: models comparisons, estimates and uncertain-

East China Sea. J. Oceanography. 61:575-589.

ties. Ecological Modelling. 183:385-396

79）杉崎宏哉 2004. 本州東方海域の動物プランクト

91）Tao, F.-L. et al. 2005b. A perspective of water

ン生物量の長期変動－親潮域・混合域・黒潮続

resources in China: Ineractions between climate

流の相違－. 月刊海洋. 36:733-738

and soil degradation. Climatic Change. 68:169-197

80）Sugiura T. et al. 2005. Prediction of Effects of92）Tao, F.-L. and Yokozawa, M. 2005. Future agri-

Global Warming on Apple Production Regions in

cultural water resources and agricultural production

Japan. Phyton. 45:419-422

in China - Interactions between climate change and81）杉浦俊彦・横沢正幸 2004. 年平均気温の変動

soil degradation. Journal of Agricultural Meteorol-から推定したリンゴおよびウンシュウミカンの栽培環境に対する地球温暖化の影響. 園芸学会

ogy. 60(6):1169-1174
93）寺脇利信ら2002. 南西日本の磯焼け海域におけ雑誌. 73:72-78

る海底景観の特徴. 水産工学. 39:29-35

82）杉浦俊彦 2004. 地球温暖化の現状と今後の予

94）寺脇利信ら 2004. 魚の食害対策について. 漁

測. 果実日本. 59(6):18-21

港. 46:16-21

83）杉浦俊彦 2005. 地球温暖化の現状と果樹栽培

95）Tsuda, A. et al., 2004. Life histories of Eucalanus

環境の変動予測について. 園芸学雑誌. 74(別bungii and Neocalanus cristatus (Calanoida: Cope-2): 58-59poda) in the western subarctic Pacific. Fisheries

84）Tadokoro, K. et al. 2005. Interannual variations of

Oceanography. Suppl. 113:10-20

Neocalanus copepods biomass in the Oyashio wa-

96）Tsuda, A. et al. 2005. Responses of diatoms toters of the western subarctic North Pacific. Fisher-iron-enrichment(SEEDS) in the western subarctic

ies Oceanography. 14:210-222.

Pacific, temporal and spatial comparisons. Progress85 ） Takasuka, A. et al. 2004a. Three synergistic
growth-related mechanisms in the short-term sur-in Oceanography. 64:189-205.
97）津田敦ら 2004. 衛星データを用いた海洋一vival of larval Japanese anchovy Engraulis japonicus

次 生 産 見 積 も り の た め の 日 本 近 海 Sea-truthin Sagami Bay. Marine Ecology Progress Series.

データの集積．地球環境. 9:145-152

270:217-228

98）Utsugi,H. et al. 2005. Spatial and seasonal variation86）Takasuka, A. et al. 2004b. Growth-selective pre-in leaf morphology in a canopy of a deciduous for-dation hypothesis revisited for larval anchov in off-

est in northern Japan. Phyton. 45:245-251

shore waters: cannibalism by juveniles versus pre-99）Wakita, M. et al. 2005. Temporal change ofdissolved

dation by skipjack tunas. Marine Ecology Progress

inorganic carbon in the subsurface water at Station

Series. 278:297-302

KNOT (44N, 155E) in the western North Pacific87）竹内郁雄・伊東宏樹 2003. スギ高齢人工林の樹― 11 ―

subpolarregion.

Journalof

Oceanography.

61:129-139

Oceanogr. 64:307-324

100）王秀清・銭小平 2004 .1981-2000年中国農産物

113 ） Yoshie, N. and Y. Yamanaka 2005. Processes

価格上昇の波及効果.中国農村経済. 2:12-16

causing the temporal changes in Si/N ratios of nu-

101）Watanabe, Y. et al. 2003a. Synchronous bidecadal

trient consumptions and export flux during theperiodic changes of oxygen, phosphate and tem-spring diatom bloom. J. Oceanogr. 61:1059-1073

perature between the Japan Sea deep water and the114）Yoshimoto, M. et al. 2004. The effects of FACE

North Pacific intermediate water. Geophysical Re-(Free-Air CO2 Enrichment) on temperature andsearch Letter, 30:10.1029/2003GL018338

transpiration of rice panicles at flowering stage.

102 ） Watanabe, Y. et al. 2003b. Comparison of

Journal of Agricultural Meteorology. 60(5):597-600

time-dependent tracer ages in the western North
Pacific: Oceanic background levels of SF6, CFC-11,

Ⅸ

特許取得・申請

CFC-12 and CFC-113. Journal of Oceanography.

１）「魚類のIGF-I濃度の測定方法及びその方法に用いる測定キット」（特許2005-78037）安藤 忠

59:719-731
104）Watanabe, Y. et al. 2003c. Growth and survival of２）「屋根用空気膜」（特許第3534861号）島地英夫、
東出忠桐、高市益行、柳 雅之、速見和彦

Pacific saury in the Kuroshio-Oyashio transitional
waters. Journal of Oceanography. 59: 03-414
105）渡邊朝生・平井光行2002. 水産庁関係定線観測の現状と今後の取り組み. 月刊海洋.

Ⅹ

研究担当者

１ 陸域系
独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機

34:721-729
106）Yamada K. et al. 2005. Spatial and temporal vari-

構果樹研究所
杉浦俊彦＊、朝倉利員、黒田治之、杉浦裕義

ability of satelite primary production in the Japan

独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機

Sea. J. Oceanography. 61:857-870.
107）Yamanaka, Y.et al. 2004. An ecosystem model

構野菜茶業研究所

coupled with Nitrogen-Silicon-Carbon cycles ap-

岡田邦彦＊、今田成雄、山崎敬亮、浅沼伸吾

plied to Station A-7 in the Northwestern Pacific. J.

独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機

Oceanogr. 60:227-241

構畜産草地研究所

108 ） Yasuda, I. 2003. Hydrographic structure and野中最子、樋口浩二、田鎖直澄、藪元悠介、

variability of the Kuroshio-Oyashio Transition Area.

永西修＊、高田良三、勝俣昌也、石田藍子、山Journal of Oceanogarphy. 59:389-402

崎信、中島一喜、阿部啓之、甫立京子、林征幸、栗原光規109）安田一郎ら 2005. 混合層・クロロフィルフロー
トによる黒潮続流域の観測. 月刊海洋.

独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機

37(10):756-762

構九州沖縄研究センター
丸山篤志＊、大場和彦、Weerakon W.M.W

110）Yokozawa, M. et al. 2004. Risk analysis of croplandsuitability in China under climatic variability and

独立行政法人農業環境技術研究所

change. Crop, Environment and Bioinformatics.

野内 勇、宮田 明＊、Gwang Hyun Han、間野

1:264-271

正美、山田智康、永井秀幸、小野圭介、吉越恆、岡本勝男＊、横澤正幸、長谷川利拡、吉本111）Yoshie N. et al. 2003 One dimensional ecosystem

真由美＊、小林和彦

model simulation of the effects of vertical dilution
by the winter mixing on the spring diatom bloom.

独立行政法人国際農林水産業研究センター
銭

J. Oceanogr. 59:563-571
112）Yoshie, N. et al. 2005. Ecosystem changes with the

小平＊、古家 淳

独立行政法人森林総合研究所

iron fertilization in the western North Pacific simu-

粟屋善雄＊、沢田治雄、千葉幸弘＊、平田泰雅、

lated by a one-dimension ecosystem model. Prog.

重永英年、松本光朗＊、田村和也、鹿又秀聡― 12 ―

（委託先）国立大学法人東京大学

究所

広嶋卓也

川俣 茂、桑原久実（委託先）国立大学法人京都大学

独立行政法人水産大学校
野田幹雄、村瀬 昇

松井 勤（委託先）国立大学法人愛媛大学（委託先）国立大学法人北海道大学

大上博基

山中康裕、吉江直樹（委託先）大学共同利用機関法人人間文化研究機構（委託先）国立大学法人東京大学
安田一郎

総合地球環境学研究所

鄭躍軍
２

水域系

３ 対策系

独立行政法人水産総合研究センター北海道区水独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機

産研究所

構花き研究所小埜恒夫、川崎康寛、日下坂西芳彦、安藤 忠

彰、葛西広海、

島地英夫＊

独立行政法人農業・生物系特定産業技術研究機

独立行政法人水産総合研究センター東北区水産

構北海道農業研究センター
古賀伸久、長田 隆＊、福本泰之

研究所
伊藤進一＊、清水勇吾、筧
桑田茂穂、齊藤宏明、

独立行政法人農業環境技術研究所
八木一行＊、西村誠一、米村正一郎、野内 勇、晃、高橋一生、杉崎宏哉、岡崎雄二、

鳥谷 均＊、西森基貴、金 元植

舘澤みゆき、鹿島基彦

独立行政法人農業工学研究所

独立行政法人水産総合研究センター中央水産研

丹治 肇、桐 博英＊、中矢哲郎

究所
渡邊朝生＊、中田

薫＊、塩本明弘、広江 豊、

独立行政法人森林総合研究所

小松幸生、日高清隆、豊川雅哉、市川忠史、

佐藤＊髙須賀明典 、大関芳沖、久保田洋、能登正幸

明、竹内郁雄、川崎達郎、酒井佳美、

岡 勝、梅田修史、陣川雅樹、鈴木秀典

独立行政法人水産総合研究センター日本海区水独立行政法人森林総合研究所北海道支所

産研究所

石塚森吉

飯泉 仁、井口直樹、森本晴之、加藤 修

独立行政法人森林総合研究所四国支所

独立行政法人水産総合研究センター遠洋水産研

稲垣善之、奥田史郎、酒井 武

究所

独立行政法人森林総合研究所多摩森林科学園

亀田卓彦

岩本宏二郎

独立行政法人水産総合研究センター瀬戸内海区（委託先）北海道立畜産試験場

水産研究所

田村 忠

樽谷賢治、吉田吾郎（委託先）岡山県総合畜産センター

独立行政法人水産総合研究センター西海区水産
研究所

白石 誠
（委託先）熊本県農業研究センター＊

田中勝久 、西内 耕、横内克巳、清本容子、
岡村和麿、長田宏、長谷川徹、塚本洋一、

石橋 誠、森 和彦（委託先）株式会社三菱総合研究所＊

佐々千由紀、吉村 拓 、山田秀秋

吉田直樹、福田 桂、柳川玄永、葦津紗恵、

独立行政法人水産総合研究センター養殖研究所
奥 宏海、奥澤 公一、伊藤 文成、阿保 勝之、
徳田 雅治、坂見 知子
独立行政法人水産総合研究センター水産工学研― 13 ―

高木 健、板尾知彦（※執筆者）

ⅩⅠ

取りまとめ責任者あとがき

そして、圃場観測やリモートセンシング解析によ

産業革命以降、様々な技術革新とともに、工業分る温室効果ガス収支や地球温暖化モニタリング、

野にとどまらず農林水産分野においても、生産性がFACEなどの圃場実験、現地観測及びモデリングによ

向上し、私たちに豊かな生活をもたらしてきた。しる農林水産資源への温暖化の影響評価、森林、農耕

かしながら、それらの生産過程や生活の場で消費さ地から発生する温室効果ガスの発生抑制技術などにれるエネルギーは膨大で、近年、大気中の二酸化炭

大きな成果をあげた。これらの成果の一部は、IPCC

素と気温の上昇による地球温暖化の影響が地球レベ第４次報告書や各国の温室効果ガス発生量の算定基

ルで顕在化してきており、その解決が喫緊の課題と準となるIPCCガイドラインの作成に貢献している。

なっている。 特に、自然を生産の場としている農林また、平成15年12月12日には、「地球温暖化研究推進

水産業への影響は甚大で、地球温暖化研究に関してのための国内ワークショップ：地球温暖化と農林水

は、農林水産省では、特別研究「農林水産生態系を産業－研究の最前線」を開催し、一般市民を含めた利用した地球環境変動要因の制御技術の開発」にお広範囲の方々に、地球温暖化と農林水産業に関する

いて、平成２年度から８年度にかけて研究を実施し研究の重要性や役割を理解いただいた。さらに、農てきた。その成果は、IPCC報告書の内容に貢献した

業環境技術研究所のWebページに、本プロジェクトののをはじめ、国内では「地球温暖化と日本－自然・ページを設け、プロジェクトの内容や成果を紹介し人への影響予測－第３次報告書」（古今書院）に取りてきた。

まとめられ、地球温暖化研究の先駆けとなった。こ一方、京都議定書はアメリカの参加が得られなの間、平成４年（1992年）には国連環境開発会議でかったが、ロシアが批准したことにより、平成17年

気候変動枠組み条約が締結され、平成９年（1997年）

２月16日に発効した。これに伴って、2008～2012年の第３回締約国会議では、地球温暖化防止に向けて、の第一約束期間で日本は温室効果ガス排出量を1990

先進国の温室効果ガスの排出削減量を定めた京都議年水準に対して６％減らすことが求められているが、定書が議決された。

現時点では、温室効果ガス排出量は増加しており、このような背景をもとに、京都議定書への対応や京都議定書の６％削減約束を確実に達成するために、

地球温暖化に関する最新の科学的知見がレビューさ必要な措置を講じる必要がある。さらに、第10回締れるIPCC第４次報告書作成への貢献が求められる中、

約国会議（COP10）ではポスト京都議定書（2013年

平成14年度に開始した本プロジェクト研究「地球温以降）を視野に入れた「政府専門家セミナー」や温暖化が農林水産業に与える影響の評価及び対策技術

暖化による被害を科学的に評価し、対策案を検討すの開発」は、農林水産業を包括する地球温暖化研究

るブエノスアイレス行動計画がまとめられた。また、としては最初のプロジェクトであり、農業、林業、

国内では、総合科学技術会議の地球温暖化研究イニ

水産業に関係する分野の研究者が集まり、地球温暖

シアチブ気候変動研究分野での「気候変動研究の戦化が農林水産業に及ぼす影響の評価と温室効果ガス

略的推進について」がまとめられた。ここで得られの排出削減目標達成のための対策技術の開発を目指た成果は、地球温暖化対策や農林水産業への温暖化

して、総合的に取り組まれた。また、この研究は第影響の緩和に貢献するとともに、ポスト京都議定書

２期科学技術基本計画を推進する目的で、平成13年に向けた新たな動きにも対応できる研究につながる

度に内閣府に設置された総合科学技術会議に所属すことが期待される。

る地球温暖化研究イニシャティブのもとに位置づけられて推進された。

― 14 ―（推進リーダー：今川 俊明）

第１編 陸域系
第１章 地球温暖化のモニタリング及び将来予測
１

地球温暖化のモニタリング

ら翌年４月中旬の潅水開始までは、圃場は落水状態(1) 陸域生態系の温室効果ガス収支の機構解明とモに保たれた。

ニタリング（イ）CO2及びCH4のフラックスの測定

ア 研究目的CO2フラックスは渦相関法により、またCH4フラッ本研究では、モンスーンアジアを代表する農業生

クスは傾度法により測定した。CO2濃度の測定には、態系であり、我が国でも広い作付面積を占める水田

オープンパス型赤外線ガス分析計（LI-7500、LI-COR）

生態系を対象に、二酸化炭素（CO2）及びメタン（CH4）を用いた（Saitoら、2005）。CH4濃度は、あらかじめのフラックスのモニタリングと安定同位体の測定を

CuO/MnO触媒を用いて非メタン炭化水素を燃焼除組み合わせた観測を行い、フラックスの素過程を分去した後、水素炎イオン化検出器型の炭化水素計

離評価して温室効果ガス収支の機構を解明するとと（APHA360、堀場製作所）で測定した（Hanら、2005a）。

もに、フラックスの長期的変化を把握し、気候変化

傾度法で必要となる渦拡散係数は、超音波風速温度に伴うフラックスの変動を予測するための基礎デー

計（DA-600、Kaijo）で測定した摩擦速度及び大気安タを得ることを目的とする。

定度から決定した（Miyataら、2000）。
（ウ）CO2及びCH4の炭素安定同位体比の測定
圃場から定期的に土壌を採取して培養実験を行い、土壌中で生成される（酸化による同位体分別を受ける前の）CH4の炭素安定同位体比（δ13C値）を決定した。また、イネの茎部から採取した空気サンプルの分析により、稲体を経由して放出されるCH4のδ
13

C値を決定した。この二つの同位体比の違いから、土壌中でのCH4の酸化割合を推定した（Hanら、2005b）。
水稲群落内及び群落上の計5高度で空気サンプルを採取して、CO2とCH4の濃度及びδ13C値の高度分布を測定し、Keeling plot法を適用することにより、生態
写真1111-1系（水田）起源のCO2 及びCH4 のδ 13C値を決定した

水田観測点（Hanら、2005a）。また、土壌中や稲体中のガスのδイ 研究方法13

C値と、水田起源のガスのδ13C値とから、大気中に（ア）観測点放出されるCO2 及びCH4 の放出経路別割合を決定し茨城県つくば市真瀬の水田（36°03’14”N、140°た。各種サンプルの同位体比の分析には、自動燃焼

01’37”E、標高15m）で観測を実施した（写真1111

濃縮装置（Precon、Thermoquest）と質量分析計（Mat－１）
。観測対象の圃場では、イネ（品種：コシヒカ

252、Finnigan Mat）付きガスクロマトグラフ（5890

リ）がこの地域の慣行に従って栽培されており、観Series II、Hewlett-Packard）を用いた。

測期間中は５月始に移植、９月上・中旬に収穫が行われた。水管理は、４月下旬に潅水開始、６月下旬

ウ 研究結果から７月上旬にかけて中干し、８月中旬に落水が行（ア）CO2フラックスの季節変化・年々変動

われ、湛水時の水深は３～５cmであった。2005年を水田のCO2フラックスは、イネの生育期間は吸収、除き、稲藁を含む収穫残さは、収穫後の最初の耕耘

非生育期間は放出という、明瞭な季節変化を示した。

時に土壌中にすき込まれた（2005年は焼却）。収穫か生育期間のCO2フラックスは、７月下旬から８月上旬― 15 ―

の出穂期に吸収が最大となり、収穫前には放出に転160gCm-2y-1に達した。年々変動の主な要因は、１）

じた。非生育期間のCO2フラックスは、収穫直後に放生育期間の日射量の変動に伴う総光合成量の変動、出の最大値を示した後、冬季から翌年の湛水前まで

２）生育期間の中干し・落水日数による土壌呼吸量-2 -1は約１gCm d の弱い放出が続いた（図1111-1）。年（根呼吸量と微生物呼吸量の和）の変動、３）非生-2 -1間の純生態系CO2交換量（NEE）は-130～-290gCm y

育期間の日数及び気温の変動による土壌呼吸量の変（負値は水田による吸収）で、その変動幅は動であった。

図1111-1

水田の純生態系CO 2 交換量（NEE）の季節変化

１）負値は水田による吸収、正値は水田からの放出（イ）CH4フラックスの季節変化・年々変動量を考慮すると、2002年～2004年の水田の年間炭素水田のCH4フラックスは、移植約１ヶ月後（湛水開収支（純生物相生産量）は、－88～＋48gCm-2y-1であっ

始から約40日後）以降、放出量が徐々に増加し、中た（移植日から翌年の移植日前日までの積算値で、干し期の一時的な減少を経て、８月中旬の落水期に正値は水田による吸収。CH4の放出量は除く。なお、

フラッシュ（土壌中に貯留されたCH4が一挙に大気中観測水田の溶存態炭素の収支は、生育期間全体ではに放出される現象）が見られる、という一般的な季無視できる）。このように、観測水田の炭素収支は、

節変化を示した。水管理の違いや、降水量の年々変平均的にはほぼ均衡しているが、単年の炭素収支は動の影響を受けて、フラッシュが観測される時期や100gCm-2y-1を越える年々変動を示すことがわかった。

大きさは年によって異なった（図1111-2、上図）。2003

一方、気候変動に関する政府間パネル（2001年）に

年～2005年の生育期間のCH4の総放出量は、それぞれ、 よる地球温暖化指数を考慮すると、2003年～2005年
19.9、19.1、11.4gCm-2であった。2005年の総放出量のCH4の総放出量は、CO2換算で87～145gCm-2y-1に相が前２年間に比べて少なかったのは、６月下旬から当する（ただし、今後100年間の積算効果を考える場

７月中旬にかけて、長期間の中干しが実施されたこ合）。従って、温室効果ガス収支の観点から観測水田とが原因である。

を評価すると、CO2の吸収源としての作用よりも、（ウ）年間の炭素収支と温室効果ガス収支

CH4の放出源としての作用が大きいことがわかっ

収穫物（籾）の搬出に伴う水田からの炭素の流出た。

― 16 ―

図1111-2

CH 4 の大気への放出量と土壌中での酸化割合の季節変化
１）日放出量（上図）
２）土壌中でのCH 4の酸化割合（下図）（エ）土壌中でのCH4の酸化割合

できないこと、落水期には土壌呼吸量の割合が上昇

13生成されたCH4のδ C値は、湛水後日数とともにすることを示している。図1111-3の結果を用いて、増加する傾向を示した。これは、CH4の生成経路の変

イネ地上部の呼吸量と土壌呼吸量とを分離し、さら化、すなわち、CO2還元によって生成されるCH4の割に、イネの部位別の呼吸量がその乾物重に比例する合が徐々に増加するため、と推定される。イネの茎と仮定して、根呼吸量と微生物呼吸量とを分離した。

13

13

中のCH4のδ C値は、生成されたCH4のδ C値に比

このようにして推定した微生物呼吸量の割合は、生

べて約20％重かった。この結果、生成されたCH4の土

育期間の総生態系呼吸量の36％（2003年）～37％

壌中での酸化割合は40～65％と算定され、生育中期（2004年）を占めた。この割合は、チャンバー法のにやや低下する、弱い季節変化を示した（図1111-2、結果（2004年が26％、2005年が34％）や、地温と呼下図）。イネの生育とともに、根圏でのCH4の酸化量

吸量との経験式を用いて推定した値（20～27％）には増加するが、生育後期にはCH4の生成量も増加する

比べてやや高かったが、各手法の測定領域や測定頻ため、生育初期・中期に比べて酸化割合が急増する

度が異なることを考慮すれば、手法による推定結果ことはないと考えられる。生育期間の合計では、CH4の違いは小さいと考えられる。

の総生成量の約半分が土壌中で酸化されたと推定さ（カ）CO2のδ13C値の季節変化れる。

イネの生育に伴って気孔コンダクタンスが低下し、（オ）生態系呼吸に占める地下部起源のCO2の割合

光合成に伴う同位体分別効果が弱まるため、稲体のKeeling plot法を適用して決定した夜間に水田から

δ13C値は湛水後日数とともに上昇した（図1111-3、放出されるCO2のδ13C値（δR）は、稲体（葉）を構

上図）。土壌中のCO2のδ13C値も同様に上昇傾向を示

成する有機物のδ13C値（光合成によって固定された

したが、土壌中のCH4のδ13C値は、対照的に低下傾

CO2の同位体比）とは異なり、稲体のδ13C値と土壌向を示した（図1111-3、下図）。この結果から、土壌

13中のCO2のδ C値の中間の値を示した。また、落水
13中でのCO2 還元によるCH4 生成過程で同位体分別が期にはδRが上昇し、土壌中のCO2のδ C値に近づく

起こり、軽いCO2が選択的に消費されるため、CH4生傾向を示した（図1111-3）。この結果は、湛水期でも成量の増加に伴って土壌中のCO2のδ13C値が上昇し生態系呼吸量のすべてをイネ地上部の呼吸量が占めたと考えられる。

るのではなく、地下部（土壌呼吸量）の寄与も無視― 17 ―

のCO2 とCH4 の年間収支とその変動を定量的に明らかにすることができた。
（イ）水田と大気間のCO2及びCH4の交換機構
CO2 とCH4 のフラックスと同位体比の同時観測により、生育期間の水田のCO2収支における土壌呼吸量の重要性、水田土壌中でのCH4の酸化割合やその季節変化などが明らかになった。CO2及びCH4の収支構成要素に関する観測データは十分ではなく、これらの結果は生物地球化学モデルの改良や検証に利用できる。また、水田におけるCH4生成が土壌中のCO2のδ13C値に影響を与え、光合成・呼吸の同位体不平衡（光合成で固定されるCO2 と呼吸で放出されるCO2の同位体比が一致しない現象）の一因となっている
ことは、生物地球化学的に新たな知見であり、自然湿地等の他のタイプの湛水生態系での検証が望まれる。
オ 今後の課題（ア）非耕作期間のCO2収支の測定
イネ単作田では植物の非生育期間が年間の2/3を
図 1111-3水田から放出されるCO2 の同位体比と、 占めるため、年間のCO2収支の評価において非生育期

土壌中のCO2及びCH4の同位体比の季節変化

間のCO2フラックスの測定も重要である。現在のオー13１）夜間に水田から放出される CO2 のδ C 値（dR）と植物体（葉）のδ13C 値（上図）
２）土壌中に存在する CO2 及び CH4 のδ13C 値（下図）

プンパス型渦相関法による測定では、非生育期間の日中に不自然な吸収フラックスが観測される問題が顕在化しており（Miyataら、2005）、早急な対策が求められている。今後、オープンパス型渦相関法の改３）上図のDは中干し・落水期間

良とともに、クローズドパス型渦相関法やチャンバー法との組み合わせにより、非生育期間のCO2フエ

考 察

ラックスの測定精度を向上させる必要がある。

（ア）イネ単作田のCO2とCH4の年間収支（イ）日中のCO2フラックスの総光合成量と生態系

生育調査とチャンバー法を組み合わせた既往の研呼吸量への分離

究では、水田の年間炭素収支は、ほぼ均衡している本研究では、Isoflux法（CO2濃度とそのδ13C値とのと報告されており（小泉ら、1999）、本研究でも同様

線形関係を利用して、13Cを含むCO2のフラックスをの結果が得られた。また、本研究では、水田のよう測定する方法）を適用して、日中のCO2フラックスをに管理された生態系であっても、気象条件や圃場管

生態系呼吸量と総光合成量に分離することを試みた

理の年次間差の影響を受けて、単年の炭素収支はが、生態系呼吸量が午前中に極大値を示すなどの不-2 -1100gCm y を越える年々変動を示すことが明らかに自然な結果となった。光合成で吸収されるCO2 のなった。さらに、水田の炭素収支の絶対値が小さい

δ13C値の日変化や、生態系呼吸量の構成要素の日変ことから、非生育期間の微生物呼吸や、年次によっ化などの、分離法に含まれる諸仮定の妥当性を検討ては生育期間のCH4放出量も、年間の炭素収支に無視し、分離法を改良する必要がある。

できない寄与があることがわかった。このように、（ウ）異なる作付けの水田の温室効果ガス収支

本研究では、現在のフラックスの標準的手法である

モンスーンアジアには、本研究で対象としたイネ

渦相関法を中心とした長期観測により、イネ単作田

単作田の他に、イネ・ムギ二毛作田やイネ多期作田― 18 ―

などの、作付け方式の異なる水田も広く分布してい(2) 陸域植生の純一次生産力の長期変動モニタリン

る。今後はこれらの水田のCO2及びCH4の収支を定量グ化し、イネ単作田との差異を明らかにする予定である。

ア 研究目的約20年間の地球観測衛星データと気象データから、

カ

陸域植生の純一次生産力（NPP）を推定する。このた

要 約

慣行栽培のイネ単作田で、CO2及びCH4のフラック

め、衛星の正規化植生指数（NDVI）データと表面温

スと安定同位体比の同時観測を行い、炭素収支は平度データを収集し、ノイズ除去方法を改良して衛星

均的には均衡に近いが、単年の炭素収支はの10日間隔のノイズ除去データを作成する。気象-2 -1

100gCm y を越える年々変動を示すこと、生育期間

メッシュデータを整備し、衛星データで観測されるの土壌呼吸量や非生育期間の微生物呼吸量も、年間フェノロジーと気候要素の関係解析の結果などに基炭素収支に重要な役割を果たしていること、大気中づいてNPP推定モデルを改良し、全球のNPPを推定しに放出されるCH4量は生成量の約半分であるが、温室て経年変化の傾向を明らかにする。

効果ガスの収支上はCH4 放出の効果がCO2 吸収の効
果を上回り、水田は温室効果ガスの放出源として作イ 研究方法用していること、CH4生成過程での同位体分別が、呼（ア）NOAA衛星Pathfinder（PAL）の10日間合成全13吸によって放出されるCO2のδ C値に影響を及ぼし、 球データ（８kmメッシュ）のノイズを除去するため、
光合成・呼吸の同位体不平衡の一因となっているこ

既存のLMFを改良し、カルマンフィルタを組み込んだとなどが明らかになった。

ノイズフィルタ（LMF-KF）を開発する。PALデータ
に対してLMF-KFを適用し、オリジナル画像とノイズ

キ 引用文献除去画像（PAL-KF画像）の適合性を確認する。また、

Han, G.H. et. al. 2005a. Concentration and carbon

全球レベルでのNDVIのトレンドを確認する。

isotope profiles of CH4 in paddy rice canopy: Isotopic（イ）メッシュ気象情報として米国環境予測セン

evidence for changes in CH4 emission pathways upon

ター大気研究所（NCEP/NCAR）の客観解析データ

drainage. Chemical Geology. 218:25-40.

（Reanalysis-2）から10日間隔データを作成して、８Han, G.H. et. al. 2005b. Late growing-season CH4kmメッシュに内挿してPAL-KF画像に重なるデータ

budget in a rice paddy determined by stable isotope,

セットを作成する。

emission flux, and soil storage measurements. Organic
Geochemistry. 36:789-801.

（ウ）表面温度、気温とNDVIの季節変化を相互に比較して、それぞれの特徴を明らかにするとともに、小泉博ら 1999. 土壌-作物系における炭素循環過程の動態解明.研究成果.339:55-59.

NPP推定に適した温度データについて検討する。また、
PALのNDVIや表面温度に基づいて植生の生育期間をMiyata, A. et. al. 2000. Carbon dioxide and methane
fluxes from an intermittently flooded paddy field. Agric.

推定する方法を開発し、この生育期間を利用してNPPを推定できるようにアルゴリズムを改良する。

Forest Meteorol. 102(4):287-303.

（エ）光利用効率について検討し見直すとともに、Miyata, A. et.al. 2005. Seasonal variation of carbon

気温と表面温度についてNPP推定への有効性を検証

dioxide and methane fluxes at single cropping paddy

する。温度データと光利用効率の検討結果を踏まえ

fieldsて、表面温度データ、日射量データ、土壌含水率デー

incentralandwestern

Japan.

Phyton.

45(4):89-97.

タ及びNDVIを用いて、NDVIから推定された生育期間

Saito, M. et. al. 2005. Seasonal variation of carbonに基づいてNPPを推定する。NPP推定には光利用効率

dioxide exchange in rice paddy field in Japan. Agric.

と温度と土壌水分に対するストレス関数を組み込ん

Forest Meteorol. 135:93-109.

だ次式を用いる(Awaya et al. 2004)。
NPP=Σ（ε・NDVI・SR・ｆ(T)・ｆ(SW)）・・・(1)

研究担当者（宮田明＊、Gwang Hyun Han、間野正美、
山田智康、永井秀幸、小野圭介、吉越恆）

ここで、εは光利用効率、SRは全天日射量、Tは表― 19 ―

面温度、SWは土壌水分である。地上観測で得られた（イ）Reanalysis-2データは６時間ごとに2.5度×2.5

NPPデータを収集し、(1)式で推定したNPPの精度を

度のメッシュデータとして提供される。Reanalysis-2

検証する。

の気温、全天日射量と土壌水分について、旬単位で、それぞれ平均値、積算値と平均値を求めた後、共一

ウ 研究結果次内挿法を用いて赤道でのメッシュサイズを８kmと（ ア ） LMF に カ ル マ ン フ ィ ル タ を 組 み 込 ん だ

して内挿処理を行った。1981年から2000年までのLMF-KFはLMFに比べて実データへの追随性が良くデータを変換してNPPの推定に利用できるように整なり、季節変動を的確に表現できてフィルタリング備した。

。
の精度を向上できた(Sawada et al. 2005)（図1112-1）（ウ）表面温度の季節変化図を作成し、緯度ごと

LMF-KFを利用して20年間のPALのNDVIと表面温度のプロファイルを描いた。その結果、乾燥地では気データを補正し、雑音成分除去データを作成した。

温に比べて、AVHRRのチャンネル４（ch４：表面温

また、LMF-KFはLMFに比べて処理速度が向上し、約度）は高かったが、他の地域での差は小さかった。

20年間分で約60ギガバイトに及ぶ大容量のデータを

気温と表面温度を用いてNPPを推定してラオスから

農林水産研究センターのOrigin3000（32CPU並列処

シベリアに至るプロファイル上で相互関係を比較し理）を用いて１年で補正することが可能になった。

たところ、表面温度を用いた場合、山岳地の植生で

表面温度５度以上の画素についてNDVIを積算したと

NPPは気温を用いた場合より大きくなったが、他の植

ころ、NDVIの積算値が年々増加している傾向が示さ

生での差は小さかった（図1112-2）
。

れた。
山岳植生

NPP1989 気温
NPP1989 表面温度300
rawdata

NPP (DW ton/ha)

Ch4 Brightness temperature (K)

半乾燥地 疎な植生と森林

20

310

290
LMF
processd

280
270

LMF-KF
processed

260

15

10

5

250
99
ct1-O-99ul
1-J r-99p
1-A -99an
1-J -98ct
1-O-98ul
1-J r-98p
1-A -98an
1-J -97ct
1-Ol-97u
1-J r-97p
1-A -97an
1-J -96ct
1-O-96ul
1-J r-96p
1-A -96an
1-J -95
ct
1-O-95ul
1-J r-95
p
1-A -95
an
1-J

図1112-1

0
20

LMF-KFによるノイズ除去効果30

図1112-2

１）フィルタリングによる平滑化効果がわかる。

40
50
Latitude (degree)

60

70

NPP推定値の比較

１）山岳地では表面温度による推定値が大きい。

２）LMF に比べて LMF-KF がオリジナルデータに良く追随している。
（エ）IGBP-DISの全球生産力データセット（GPPDI）とは判断できなかった。そこで、気象官署で観測さに登録されているNPPの地上データを利用して、常緑

れた気温、降水量と全天日射量とPAL-KFのNDVIデー

針葉樹、落葉針葉樹、常緑広葉樹、落葉広葉樹、混タ及び筑後モデルを利用して、光利用効率を推定し交林と草地についてPALデータで推定してNPPとの直した。その結果、月単位のPALデータに適用してい比を求めた（地上NPP／PAL-NPP)。その結果、NPP

た光利用効率に比べて、約10％高い値が得られた。

の比は上記の植生について順に、1.1、1.0、0.7、1.7、新しい光利用効率、NDVIから推定した生育期間と気1.1、0.6となった。これらの値は固定の光利用効率

温の代わりに表面温度を利用して10日間ごとのNPPに対する植生タイプごとの比率と考えることができを推定して年間のNPPを算出した（図1112-3）。

る。しかしながら、PALの旬ごとのデータの各画素が、GPPDIのNPPの地上データを森林、ツンドラ、乾燥

同じ場所、同じ植生を観測しているとは考えにくく、地に類別して５度間隔の緯度帯で集約し、プロット

植生タイプごとに光利用効率を設定することが適切

数が７カ所以上のケースについて平均値を検証デー― 20 ―

タとした。これを利用してNPPの推定結果（1987～て、推定結果が概ね妥当なことを確認した（図1990の平均値、全球で59.2Pg炭素/年）を検証したと1112-4）。

ころ、両者の関係は傾きが１に近い直線で回帰でき
y = 0.989x

R2= 0.625

2

NPP推定値 (C g/m /year)

1000

800

600

400

200

0

0

270

図1112-3

540

810

1080

1350 C g/m2/year

年間のNPPの推定結果(1989年）

0

図1112-4１）低緯度で大きく高緯度で小さい傾向

200
400
600
800
2
地上NPP (C g/m /year)

1000

地上NPPを利用した検証結果

１）推定値と地上データは１対１の関係だった。

だった。
２）湿潤地で大きく乾燥地で小さかった。
1983年から1998年までのNPPを計算して経年変化

中央アフリカ東部は増加傾向だったが、東南アジアの傾向を解析したところ、約56Pg炭素/年から63Pg炭

は減少傾向だった。半乾燥地にNPPの変化の大きい地素/年の範囲に収まり増加傾向にあったが、年々の変域が多く、オーストラリア、アンゴラやアルゼンチ

動も大きかった（図1112-5）。回帰分析によって地域

ンなどで減少傾向の地域が現れ、サヘルやインドでごとの経年変化の傾向を解析すると、熱帯雨林ではは増加傾向の地域が現れた（図1112-6）。

NPP Pg Carbon / year70

y = -319 + 0.190x

R2= 0.192

65

60

55
1980

図1112-5

-45

1985

1990
Year

1995

-20

0

20

45 (C g/m2/year)

2000

NPPの経年変化（全球）

図1112-6

１）NPPは漸増傾向と思われる。

NPPの地域別の変化傾向

１）中央アフリカ東部の増加傾向が目立つ。
２）半乾燥地で減少傾向の地域が多い。

エ

考察ることが可能で、このような理由でフィルタリング（ア）高頻度観測の衛星データを利用することに技術が発展してきた。本研究で開発したLMF-KFは、

よって、植生の季節変化の実態をモニタリングする

おおもとの季節変化のパターンを維持しながらノイことが可能である。しかしながら、雲がノイズとなっズを除去することが可能であり、ノイズ除去の性能て、季節変化のパターンは歪められ、物理量の推定は高い（図1112-1）。大量データを処理するためには精度が下がる。ノイズを綺麗に除去できれば、季節

高速なフィルタリングが求められるが、LMF-KFは変化を利用した解析や物理量推定の精度を向上させ

LMFに比べて処理速度が向上しており、高頻度観測― 21 ―

のデータ処理に適したフィルタと言える。

ていて、長期的にはNPPは増加傾向にあると判断して

LMF-KFでノイズを除去したNDVIの季節変化に基良さそうである（図1112-5）。

づいて、植生の成長開始と終了を正確に判定するこ

地域的なNPPの変化傾向では、半乾燥地で増減の傾とが可能になった。NPPの季節変化も月単位で編集さ向が比較的はっきりしていることが特徴的である

れたPALデータで推定した場合（粟屋ら 2004）より（図1112-6）。温暖化とともに降水パターンが変化すも滑らかで、スムージングされた10日間データを利ることが予測されており、植物にとって厳しい水分用することでNPPの推定精度が向上したと考えられ環境下の半乾燥地では、降水量の増減が気温の変化

た。

以上に大きなインパクトを与えることが予想される。

（イ）全球の気象データは数値シミュレーション
によって作成されている。一方、衛星データは瞬時

オ 今後の課題値ではあるが、実際の地表面の情報を表している。

（ア）今日、NOAA衛星以外に様々な全球観測衛星

衛星データは地表面の実態を表しているため、様々が打ち上げられ、高頻度観測によって全球の情報をな波長帯のデータを活用してNPPなどの諸量の推定

記録している。Terra衛星やAqua衛星に搭載された精度を向上できると期待される。表面温度の密な植

MODISやSPOT衛星のVEGETATIONは高頻度観測の

生では植物体の温度を表すので、光合成への影響をセンサである。2000年以降では、これらのセンサの評価するには気温より適している。Reanalysis-2のデータが利用可能であり、各センサ用にアルゴリズ

データが2.5度グリッドと粗いので、８km（0.07度）

ムをチューニングして、地球温暖化の影響評価を継メッシュで観測された表面温度は気温に比べて非常続することが課題となってきた。

に詳細な情報と言える。表面温度を用いたNPP推定結（イ）近年の全球観測衛星のデータでは隈なく画

果が地上観測の値と比較して妥当な結果だったこと

素が配列されていることから、PALデータとは異なり、から（図1112-4）、推定精度や地域的な特徴抽出の視植生タイプ別に解析することが有効になってくる。

点からは表面温度は有効だった。

このため、植生タイプごとの特徴に基づいたモデル（ウ）NOAA衛星に搭載されたAVHRRセンサは、を構築することが課題である。

全球観測モードでは約４kmメッシュに相当する５カ
ラム×３ラインの範囲の、先頭ラインの4画素の平均

カ 要約

値を記録する。PALでは雲を除去して８kmメッシュに

NOAA衛星に搭載され、10日単位で編集された

モザイクする過程で、さらに、画素が絞られていく

AVHRRセンサのデータ（PAL)を用いて、全球の純一ので、PALの画素は８kmメッシュ全域を代表する情報

次生産力（NPP）の経年変化を解析した。衛星データではない。時系列でデータを並べた場合に、農地－中のノイズを除去して滑らかな季節変化パターンを森林－裸地を表す画素が交互に出現することもあり得るために、局所最大値フィルタにカルマンフィル

得る。このような問題と空間分解能が粗いことを勘タを組み込んだノイズ除去フィルタ（LMF-KF）を開案すると、植生タイプに分けてNPPを解析することで、 発 し た 。 LMF-KF を 用 い て PAL の 正 規 化 植 生 指 数
解析精度を下げてしまうリスクも大きい。このため、（NDVI）と表面温度のデータからノイズを除去した。

本研究では全球一律のモデルでNPPを推定した。

これらのデータと全球の日射量と土壌水分の情報を

NPPは時系列的な変化が大きかった。この原因は気入力データとしたNPP推定モデルをチューニングし候の年々変動だけではなく、ピナツボ火山などの噴てNPPを推定した。NDVIから生育期間を同定し、気火による火山灰が衛星データに及ぼす影響も考えら温に換えて表面温度を用いることで、NPPの推定精度れる。LMF-KFは雲などのノイズは除去できるが、火を向上できたと考えられた。1983年から1998年まで

山灰による長期間の輝度値の変化やセンサの較正エのNPP推定値と地上観測のNPPを比較したところ、両ラーを補正しきれていない恐れがある。この点を勘者は原点を通る傾きが、ほぼ１の直線で回帰できる

案すると実際のNPPの年々変動は、もう少し小さいかことが示された。NPPの推定値は約56Pg炭素/年からもしれない。全球でのNDVIの積算値が増加している

63Pg炭素/年で、年々変動は、やや大きいものの全球ことから、植生域が広がるか生育期間が延びるかしのNPPは増加傾向にあると思われた。地域的には中央― 22 ―

アフリカ東部でのNPPの増加が目立ち、半乾燥地では

イ 研究方法増加や減少の傾向が現れている地域が多かった。

（ア）本研究で用いた食料需給モデルは、FAOのWorld Food Model及びJIRCASの世界食料モデルを

キ 引用文献ベースにした単品目の多国間モデルであり、気候要

Awaya, Y. et al. 2004 Estimation of the global net

因を供給関数に取り入れて2030年までの各国のコメ

primary productivity using NOAA images and meteoro-

需給動向と国際価格への影響を予測するものである。

logical data: changes between 1988 and 1993. Interna-

温暖化シナリオとしては、気温・降水量が現在の水

tional Journal of Remote Sensing, 25-9:1597-1613.

準で将来も推移する場合（気温上昇なし）をベース

粟屋善雄ら 2004 衛星ﾃﾞｰﾀを利用した全球一次生ラインとして、気温上昇の度合が大きく異なる３つ産の推定：陸域生態系の純一次生産量の分布．地球の大気・海洋結合大循環モデルによるシナリオを用

環境, 9-2：231-238.

いて、コメの需給予測分析を行う。

Sawada, Y., Mitsuzuka, N., Sawada, H. 2005 Devel-（イ）対象国と地域は、日本、中国、韓国、台湾、

opment of a Time-series Model Filter for High Revisit

タイ、ベトナム、インドネシア、フィリピン、マレー

Satellite Data. Proceedings of the 2nd International

シア、バングラディッシュ、インド、パキスタン、

VEGETATION Users Conference, 83-89.

スリランカ、アメリカ、オーストラリアの15ヶ国と「その他世界」の計16の国と地域である。

＊

研究担当者（粟屋善雄 、沢田治雄）

基本的にはFAOSTATから得られたデータを用い、これに関係国の統計及びUSDA、IRRI、IMF、UN等の

２

地球温暖化についての将来予測

データを加えた。供給と需要のパラメータの推計は(1) 地球温暖化が世界農業へ及ぼす影響の経済的評

1960年から2004年までのデータを基にしているが、価

各国の実情に応じて推定期間は異なる部分もある。

ア 研究目的中国については、中国政府が公表した2004年までのIPCC（気候変動に関する政府間パネル）の報告

データを用いている。

（IPCC, 2001）によれば、地球温暖化は一部の水不気候データは、世界気候ネットワークで公表され足地域に降水量の増加をもたらすというプラスの側ている関係国の気温、降水、日照の1960年からの月面がある一方、温暖化が引き起こす洪水の被害、降別データと2030年までの予測データである。その際、雨パターンの変化、単収の低下、生産適地の変化な

USDAの“Major World Crop Areas and Climatic Pro-

ど農業へのダメージが大きいというマイナスの側面

files”に示されている各国のコメの植え付け期、開花もあると考えられている。世界穀物生産量のうちコ期、収穫期を参考に使用している。

メの生産割合は28％で、その貿易量は2000万トン強
であり、生産量の５％程度でしかない。しかし、アウ 研究結果ジアにおけるコメのシェアは53％と穀物の半分以上（ア）モデルパラメータの推計結果

を占め、コメはアジアにとって基幹作物である。ア

収穫面積に関するパラメータについては、コメのジアの主要生産国の需給動向が国際貿易価格に及ぼ

生産者価格と代替作物の生産者価格、政策ダミー等

す影響は極めて大きい。また、生産地域の多くは、を変数とした収穫面積推定式と統計データを用いて、熱帯・亜熱帯に位置し、天水に依存する農業を営ん

最小２乗法により推計した。コメ栽培面積の価格弾でいる地域も多いため、温暖化の影響を受けやすい

力性は、オーストラリアでは１であり、価格変化に状況にあるといえる。

対する栽培面積の反応が非常に敏感であった。また、本研究では、食料需給モデルをベースとして、最パキスタン、日本及び韓国では、価格弾力性が0.25

新のデータを用いてアジアの主食であるコメを対象を超えたが、それ以外の国や地域では0.1以下であっに、異なる温暖化シナリオのもとで、コメの生産量た。すなわち、一部の国を除いて、価格の上昇が必や価格への影響度合を予測分析する。

ずしも栽培面積の増加につながらないことが推定された。
― 23 ―

気候要因が単収へ及ぼす影響の度合を示すパラであり、降水量の増加で単収の減少が見込まれた。

メータのうち、日照についてはコメ単収への影響が逆に、小さいながらもプラスのインドでは、降水量ほとんどなかった。表1121-1に、気温と降水量が単の増加によって単収の上昇が見込まれた。

収へ及ぼす影響に関してパラメータを示した。15ヶさらに、需要の所得弾力性、価格弾力性について

国のうち、気温のパラメータがマイナスの値を示しは、2004年には中国、日本、韓国、マレーシア、ス

たのは10ヶ国におよんでおり、特にコメの輸出国でリランカ、台湾及びタイでは、所得弾力性がマイナあるオーストラリアにおいて最も大きかった。一方、スとなり、所得の増加に伴って一人当たり需要が減

気温上昇が単収にプラスの効果をもたらす国は日本

少する傾向にある。一方、インドなどの国は依然プと韓国等であった。また、降水量については、変動ラスの値で需要が増加する傾向にあるが、1990年にが大きいため有意な値は多く得られなかった。非有比べると値が小さくなっていた。これに対して、コ意の値を示す国については、弾力性を０としてモデ

メ需要の価格弾力性はほとんどの国で小さく、コメ

ルに適用した。降水量のパラメータは主要輸出国のが自給的食料である一面をうかがい知ることができアメリカと、輸出国でない日本や韓国ではマイナスる。

表1121-1

気温と降水量の米単収に対するパラメーター

国・地域
気温
降水量
国・地域
気温
降水量
*
***
オーストラリア-2.285
パキスタン -0.047
**
*
*
***
0.098
フィリピー
-1.0060.089
バングラデシュ -1.012
***
***
***
中国
-0.216
スリランカ
0.023-0.047
***
***
***
インド
-0.781
0.263
台湾
0.421
***
***
***
0.024
タイ
-0.424
インドネシア-1.101
***
**
***
***
日本
1.322
-0.302アメリカ
0.323-0.321
***
***
***
韓国
2.969
-0.254ベトナム-0.081**
マレーシア-0.037*** ** *
注：表に示すパラメーターは筆者ら推計した結果である
注：表に示すパラメーターは筆者ら推計した結果である。
， 、、， はそれぞれ有意水
準1%，5%，10%を意味する.
準1%、5%、10%を意味する。

（イ）需給予測における仮定条件と結果

ｇ）世界価格の基準は、タイ・バンコクにおける

ａ 前提と仮定条件

標準価格（５％破砕米）を使用する。

ａ）各国の経済構造は今後も変更がないこと。

ｂ 温暖化シナリオｂ）現在、進行中のWTO新ラウンド交渉や地域の経済統合の影響は特に考慮しない。

３つの大気・海洋結合大循環モデルの結果を用いる。また、温室効果ガス排出シナリオはIPCCが2000

ｃ）各国の農業政策については、例えば、中国の年に公表したA２シナリオとした。A２シナリオは、

耕地転用制限、直接支持政策など一部の国について

経済発展を重視し、かつ、地域ごとの特徴を活かし継続的なものとして扱っているが、日本等の休耕政た発展を想定するシナリオである。それぞれのデー

策などは、特に、制約条件として入れていない。

タの出典は以下の通りである。

ｄ）世界GDPの成長率は、世界全体で年３％（過ａ）HAD：HadCM3/A2はイギリスのハドレー気候セ

去の変動率）として設定する。各国のGDP成長率は、ンターによるモデルであり、温暖化が中程度進む予

過去の世界GDPの成長率と各国GDP成長率との関係測になっている。

から推計した。

ｂ）CCSR：CCSR/A2は東大気候システム研究センｅ）人口予測は国連の中位予測結果を用いる。

ターと国立環境研究所によるモデルであり、温暖化ｆ）為替レートは、中国では年平均１％の元高をが最も進む予測である。

設定、他の国は各国の過去の変動率を使用した。なｃ）MRI：MRI/A2は日本の気象研究所によるモデル

お、為替レートの変動の大きい国は制約の上限を設であり、他のモデルと比べると気温上昇の程度が一ける。

番低くなっている。
― 24 ―

以上の条件と温暖化シナリオのもとで得られた結をベースラインと比較すると、温度上昇によるコメ

果を、単収への影響、国ごとの影響の違いと国際価単収への影響のマイナス効果が明らかであり、温度格の予測に分けて以下に述べる。

上昇の最も大きいCCSRと温度上昇が中程度のHADモ

上記の３つ大気・海洋結合大循環モデルに気温上

デルでの単収への影響が大きく、温度上昇の程度が昇なしの場合である「ベースライン」を加えた４つ

最も低いMRIモデルででは単収の減少度合がやや少のシナリオで世界のコメ平均単収を予測した。図さいものの、ベースラインよりは低下する結果と1121-１は、温度変化だけを考慮した場合、図1121-なった。しかし、温度上昇と同時に降雨量の変化も２は温度と降水量の変化を考慮した場合の単収予測考慮すると、温度だけを考慮した場合よりも影響は結果である。いずれの場合も、年次を追って単収の小さくなる。HADでの単収はベースラインシナリオ増加が期待される。しかし、３つ大気・海洋結合大より低いが、CCSRとMRIによる単収予測はベースラ

循環モデルの温度変化だけを考慮して予測した結果インの単収よりも高い結果となった。

5.00
4.50

baseline
had
ccsr
mri

5.00

baseline
had
ccsr
mri

4.50
4.00

4.00
3.50

3.50
2010

2020

2030

2010
2020
2030
図1 1 2 1 - 1 コメ単収の予測( t / h a 、温度）

図1 1 2 1 - 2 コメ単収の予測（t / h a 、温度と降水）

このように、温度と降水量は、コメの単収に異なが際だった。一方、南アジアなど予測期間の間に効る影響を与える。しかしながら、温暖化予測では降果が変化する国も計測された。生産量への影響では、

水量や降雨パターンの将来予測が最も難しいといわ

価格の変化に対する各国の反応の違いが影響していれており、これらに関して統一した見解はなかなかる。

見あたらない。
また、図1121-3は、温度と降水量の影響を2030年

表1121-2 各国コメ生産への影響効果の主要国のベースラインとそれらの影響を中程度に生産量予測（温度＋降水）
HAD
CCSR
MRI
オーストラリア
バングラデシュ
中国
+
--インド
-+
-+
インドネシア
日本
+
++
+
韓国
+
++
マレーシア
+
パキスタン
+
++
フィリピン
スリランカ
+
++台湾
-タイ
--アメリカ+++ベトナム--注：ここでの効果はベースライン予測との比較である。
比較期間は予測期間に当たる2005年～2030年まで。
｢-｣はマイナス効果、｢- -｣はマイナス効果が大きい。
｢+｣はプラス効果、｢+ +｣はプラス効果が大きい。
「- +、+ -」は前半と後半の効果の変化。

受けるHADモデルによる温暖化シナリオとの間で国別の単収予測を比較したものである。温暖化はアジ
アの主要国のコメ単収にマイナスの効果を与え、インドとベトナムでは影響のマイナスの度合が中国とタイより大きくなった。一方、アメリカとオースト
ラリアについてはプラスの影響をもたらす結果となっており、国によって受ける影響の度合が大きく異なった。
次に、３つの大気・海洋結合大循環モデルを用いた単収及び面積予測結果に基づいて主要国のコメ生産量予測を行った（表1121-2）。HADによる予測では、15ヶ国のうち影響がマイナスの効果をもたらす国は８ヶ国、CCSRでは国による違いが大きく、中国のような大生産国では影響のマイナス効果が大きくなった。また、MRIの場合でも７割近くの国はマイナスの効果を示し、国別では温暖化によるマイナスの影響― 25 ―

10
8
6
4
2
0

baselineができた。温暖化による各国のコメ生産への影響のhad

度合は異なるが、予測されている気温上昇が大きい
場合には、コメ単収への影響のマイナス効果が大きオーストラリア

アメリカ

ベトナム

タイ

インド

中国

図1121-3い。また、コメの１人当たり消費量が低下傾向にあ

2030年の主要生産国と貿易易国の単収予測（t/ha）

る中でも、温暖化は国際価格の上昇をもたらす可能性があり、貿易量が少ないコメ国際市場においては、その影響は無視できなくなる可能性がある。
オ 今後の課題

アジアには、世界人口の半分程度が居住しており、本研究では、気候要因を加えてコメ需給動向を検その主食はコメである。現在は、所得の向上による討した。この結果は、経済構造の不変や一定の成長

食生活の改善によって、多くの国で１人当たりコメ率等の前提および仮定条件を設定している予測分析

消費量は減少に転じているが、将来的には、人口増であることに注意する必要がある。気候データが単加による需要量の増大も無視できない。温暖化に収に影響を及ぼすパラメータの精度の問題などは、

よってコメ生産が不安定になる可能性がある中で、今後の課題として検討したい。

多くの国の供給の価格弾力性は小さく、コメ価格の変動による人々の食生活への直接的影響も予想され

カ 要約

る。

気候要因を含む世界コメ需給モデルに経済構造の一方、世界のコメ貿易量は、近年増加傾向にある

不変や一定の成長率等の前提および仮定条件を設定とはいえ、生産量の５％程度しかなく、コメの国際した上で、温暖化シナリオを適用して、2030年まで

価格への影響も予想され、国際価格の変化が、各国のコメ生産予測を行った結果、次の結論を得た。

の需給動向にも影響を与える。

（ア）世界のコメの平均単収は、年次を追って増温暖化シナリオによるコメの国際価格への影響は、 加する傾向があるが、気温上昇なしと仮定したベー温度の影響だけを考慮した場合（図1121-4）、2020年

スラインと比較して、温度の上昇だけを考慮したいくらいまでは変動しながら上昇する傾向にあるが、ずれのシナリオを適用しても、減収が予測された。

その後は横ばい状態になると予測された。また、３

また、温度の上昇とともに降水量の変動も考慮した

つの大気・海洋結合大循環モデルによる温暖化予測

場合には、ベースラインと比較して、中程度の温度

ともベースラインよりコメの国際価格が上昇し、上昇の場合には減収傾向となるが、それ以外の場合

HADとCCSRがMRIに比較して高い上昇となった。こには収量は上昇する傾向にあった。このように、単のことは、温度上昇の程度が大きくなればなるほど、収の減少に関しては、温度の影響が大きいことが予

コメ供給への影響が大きくなることを示唆している。 測された。
（イ）人口変動や経済成長から予測される長期的な需給は、気温と降水量の変動を考慮した場合、必

140
120
100
80
60
40
20
0

ずしも楽観を許さないものとなる。供給不足が拡大
Baseline
HAD
CCSR
MRI

する可能性のある国は、中国、インドネシア、マレー
シア、フィリピン、バングラディッシュなどである。

2030

2027

2024

2021

2018

2015

2012

2009

2006

2003

2000

1997

1994

1991

供給余剰の可能性の高い国は主要輸出国のベトナム、
タイ、アメリカのほかインドも有望な輸出国になる可能性があるが、これらの国に対する温暖化の影響

図1 1 2 1 - 4 国際価格予測( 1 9 9 1 = 1 0 0 ，温度)は概ねマイナスである。さらに、日本と韓国への温暖化の影響は、ややプラスであるが、日本の場合にエ考察

は耕地面積の減少などの影響で生産量は減少する。

コメ需給予測モデルに気候要因を取り入れること（ウ）コメの国際価格へ影響は、2020年くらいま― 26 ―

では変動しながら上昇傾向となり、それ以降は横ばイ 研究方法い状態になることが予測された。また、ベースライ（ア）植物の環境応答を組み込んだ生産力推定モンと比較していずれのシナリオでも価格が上昇し、デルの作成

温度上昇の予測が低いMRIと比較して他の二つのモ

ａ プロトタイプの作成
高温･高CO2環境下で変化する水・光利用効率に関デルの方が価格上昇が高くなることが予測された。

する資料を収集し、元になるモデルを選定し、個葉キ 引用文献レベルの作物生理モデルに、気候変動時の水・光利

陳永福

用効率の変化を組み込んだ。

2004.中国食物供給与予測.中国農業出版

ｂ

社.
FAO

圃場～小流域スケールの水稲生長・生産量
予測プロセス・モデルの作成

1986.The FAO World Food Model ： Model

中国黒竜江省哈爾浜と北京近郊昌平で水稲を栽培

Specification.Supplement to FAO Agricultural Commodity Projections to 1990.FAO.

し、地上/地下部バイオマス、葉面積と収量を測定しIPCC 2001. Climate Change 2001: Synthesis Report.

た。圃場～小流域スケールの水稲生長・生産量予測

A Contribution of Working Groups I, II, and III to the

プロセス・モデルを作成した。

Third Assessment Report of the Integovernmental Panelｃ コメ収量の時系列解析
中国の主要なコメ生産地について、コメ収量の非on Climate Change; Watson, R.T. and the Core Writing(eds.). Cambridge University Press, Cam-

線形平滑化によるトレンドからのずれ、気象値（気bridge,United Kingdom, and New York, NY, USA, 398

温、降水、日照時間の日別値）の平年値からのずれ、

pp.

の時系列を統計的に分類した。

Team

Keiji Oga and Koji Yanagishima 1996.Internationalｄ 国規模の収量・減収率予測モデルの作成

Food and Agricultural Policy Simulation Model.Jircas

単収と気象値の時系列解析により、収量・減収率予測モデルを構築し、2071～2090年の中国のイネ単Working Report No.1.
USDA 1996.Major World Crop Areas and Climatic

収と減収率を予測した。
（イ）栽培可能地の推定

Profiles.Agricultural Handbook No.664.World Agricul-

ａ プロトタイプの作成

tural Outlook Board.

国と地域ごとに、典型的な栽培体系と栽培期間を銭小平 2005.穀物供給関数と気候変動の影響分析.

決めた。農業的水利用効率の初期値は、30％とした。

中国農業気象(特集号).14-19.

グリッド間での水の移動はないとして、栽培可能地＊研究担当者（銭小平 、古家淳）

域推定モデルを作成した。
ｂ 灌漑可能面積の計算(2) 温暖化による応答を組み込んだ農業生産力の変

気候データは、CRU（1961-1990）と東京大学CCSR

動

GCMの結果（1990s, 2050s）を用いた。土地利用デー

ア 研究目的タは、USGS: The Global Land Cover Characteristics

人間活動による大気中の温室効果ガス濃度増加は、 databaseを 用いた 。栽 培期 間は FAO: Country Rice
地球の平均気温を最近100年間で0.3～0.6℃上昇さ

FactsとUSDA: Major World Crop Areas and Climatic

せた。気候変動に伴い、降水パターンも変化するとProfilesより、温度と水要求量はCui（1994）のWorld

予測されている。環境変動に応答して、作物は光やAgroclimate and Crop Climateより決めた。東～南アジ

水の利用効率を変化させる可能性がある。そこで、

アのイネを対象とした。Global Water Resource Ar-

環境変化による作物の応答を組込んだ生産力推定モ

chive（1995, 2050）の流出水量データを用い、0.5°

デルを作成し、東～南アジアを対象に主要作物（イ

グリッドでの灌漑可能面積を計算した。

ネ、コムギ、トウモロコシ、ダイズ）生産力の面的

ｃ 精査地域の土地利用・土地被覆面積の推定

変動を予測して、長期の食料需給予測の基礎資料と中 国 黒 龍 江 省 東 部 (Path-Row=114-27) の Landsatする。

TM（1988年６月25日）/ETM+（2002年６月24日）デー― 27 ―

タを用い、1988, 2002年の水田と畑地を分類した。

ａ プロトタイプの作成

灌漑容易領域を河川や湖沼のような水資源から500m

光合成応答を生化学的に表すFarquharタイプのモ

以内、灌漑可能領域を500-1,000mと定義して、面積

デルと気孔コンダクタンスのモデルを結合し、土壌を推定した。

水分応答を表すため水分状態で酵素Rubisco活性が変ｄ 栽培可能地の推定化するモデルを組み込んだ。

現 在 （ 1961-1990 年 平 均 ） と 気 候 シ ナ リ オｂ（CCSR/NIES, Hadley, MRI: A2）の2001～2099年の月
別気温と降水量より適地・可能地を推定した。

圃場～小流域スケールの水稲生長・生産量
予測プロセス・モデルの作成

水稲の生長・生産量予測モデルは、既存モデルを参考に、フェノロジー予測は気温と日長の関数、バウ 研究結果イオマス生産は葉面積、日射量、光乾物変換係数の（ア）植物の環境応答を組み込んだ生産力推定モ関数とした。予測値と圃場実測値を比べると、バイデルの作成

オマスの経時変化は、ほぼ再現できた（図1122-1）。

図1122-1 現在の降水量から見たイネ栽培可能地割合図
ｃ コメ収量の時系列解析

ずれが－５％以下ならPoor、＋５％以上ならGood）

表 1122 － １ 第 ２ 列 は 、 コ メ 収 量 変 動 と 有 意を分類した。この気象変動と収量変動の発生頻度と（p<0.05）な相関を持つ気象変動を示す。安徽省はの関係によって、経済モデルにおける生産関数の弾

８－９月の降水量が収量に有意である。気象変動を力性に気象変動の影響を確率的に取り入れることが標準偏差で平年とその他に分け（表1122-1第３列）、可能になる。

コメ収量の豊凶年発生頻度（表1122-1第４－６列：― 28 ―

表1122-1 黒龍江省、安徽省、湖南省及び四川省におけるコメ収量に有意な気温、降水量、日照時間の変動と収量変動の関係

ｄ

減少して最大６％減になり、年々変動も激しくなる

国規模の収量・減収率予測モデルの作成

イネ収量・減収率予測モデルを2071～2090年の中と予測された（図1122-2）。

国華南に適用すると、イネ単収は全地域で現在より― 29 ―

図1122-2 中国華南地域におけるイネ収量の気候変化による影響：Hadley Centre
GCMによる気候変化シナリオ（HadCM3/B2）に基づく2071～2090年のシミュ
レーション結果
図1122-3に示す。図中で、少は各グリッド全域でイ（イ）栽培可能地の推定
ａ プロトタイプの作成

ネを栽培すると水が不足する場所、多はより多くの

現在の降水量から見たイネ栽培可能地面積割合を水がある場所を示す。

― 30 ―

(1) 第１期作目(2) 第２期作目

図1122-3 現在の降水量から見たイネ栽培可能地割合図
ｂ 灌漑可能面積の計算

した（表1122-2(a)）。河川灌漑可能面積の指標とな

ため池灌漑可能な面積の指標となる年間の降水量

る年間流出水量>=1200mmの面積を比較すると、全体

可能蒸発散量差（P-PET）＞＝0、400、600mmの面積

的に2050年の方が増加するが、地域性があった（表を比較すると、全体的に2050年代の方が増加するが、1122-2(b)）。ここで、1200mmは、年間農業利用水量

地域性があり、インドネシアは減少し、タイは増加

400mmを全体の１/３とした値である。

表1122-2 1990年代（または1995年）と2050年代（または2050年）の面積変化：(a) 年間降水量可能蒸発散量差（P-PET）と(b) 年間流出水量。面積の単位は、103km2― 31 ―

精査地域の土地利用・土地被覆面積の推定

水田は166km2（1988年）から3,925km2（2002年）へ増表1122－３に1988年と2002年の土地利用・土地被加した。畑地は11,065km2から8,988km2へ減少した。

覆面積の比較を示す。表中で、1988年の土地利用・

2002年の水田3,925km2のうち、2,523km2は1988年には土地被覆の各面積は列方向、2002年は行方向に示す。

畑地だった。湿地のうち、９％が水田へ、40％が畑

ｃ

2

例えば、1988年の水田（C1）面積は166km で、その地に転換された。灌漑容易領域の畑地と裸地、草地

内の97km2が2002年にも水田、26km2が畑地（裸地）にの面積は10,539km2 、灌漑可能領域では5,164km2 で分類されたことを表す。同様に、2002年の水田(C1)あった。2002年の水田のうち、2,650km2が灌漑容易領

面積は3,925km2で、その内の97km2が1988年にも水田、域にあり、690km2が灌漑可能領域であった。

1,740km2が畑地（裸地）に分類されていたことを表す。
表1122-3 1988～2002年の土地利用面積変化（黒龍江省東部）
単位はkm2。1988年の面積は列方向、2002年は行方向に示す。
2002年のうち、1988年の灌漑容易領域内の畑地・裸地・草地からの面積を列C15に、灌漑可能領域内からの面積を列C16に示す。

ｄ 栽培可能地の推定－15～－３％、春コムギが－76～＋32％、トウモロ

対象地域全体では、栽培期間中の気温の上昇に伴コシ（主と早期作）が－29～－８％の変動（プラスい、適地・可能地が高緯度方向に広がる（図1122-3）。

は増加、マイナスは減少）と予測された。なお、ダ

現在と比べて2001～2099年には、イネは第１期作可イズの栽培好適条件はトウモロコシとほぼ同じなの

能面積が11～19％増加するが、その他は冬コムギがで、トウモロコシで代表した。

CRU

CCRS/NIES

HAD

MRI

図1122-4 気候変動シナリオ（A２シナリオ）の気候値を用いて推定したイネ栽培適地
可能地左から、現在（1961～1990年平均）、CCSR/NIES、Hadley、MRIの2099年の結果。灰
色は気温と降水量の両者とも不可及び対象地域外を表す。
― 32 ―エ

考 察（イ）栽培可能地の推定（ア）植物の環境応答を組み込んだ生産力推定モ
デルの作成

コムギとトウモロコシ、ダイズの生産力変動予測が残ったので、引き続き継続を図る。

イネ生長・生産量予測モデルは、圃場実測値をほぼ再現できた。中国のイネ収量変動と気象変動から

カ 要 約

豊凶の発生頻度を計算すると、2071～2090年の収量（ア）植物の環境応答を組み込んだ生産力推定モは全地域で現在より減り、年々の変動係数も大きくデルの作成なるため、最大で６％の減収が予測された。

個葉の生化学的光合成応答を表すモデルと気孔コ（イ）栽培可能地の推定

ンダクタンス・モデル、水分状態を反映するモデル

精査地域の中国黒龍江省では、水への距離の近いからイネ生長・生産量予測モデルを構築し、圃場実

畑地が水田に転換されたため水田面積が増加した。

測値をほぼ再現できた。中国のイネ収量変動と気象

また、冬コムギは2002年には作付けされなくなった。

変動を、標準偏差により平年とその他に分け、イネ

これらは、気候要因よりも、むしろ、経済要因によ

収量の豊凶年の発生頻度を計算した。2071～2090年

り栽培作物が変更された。東～東南アジアでは、栽の収量は全地域で現在より減り、最大６％減収し、培期間中の気温の上昇に伴い、適地・可能地が高緯年々の変動係数も大きくなると予測された。

度方向に広がり、イネは第1期作可能面積が11～19％（イ）栽培可能地の推定増加すると予測された。以上より、イネ潜在生産力

精査地域では、気候要因より経済要因で栽培作物

は４～12％増加する可能性がある。

が変更された。対象地域は、栽培期間中の気温の上昇に伴い、適地・可能地が高緯度方向に広がり、イ

オ

今後の課題

ネは第１期作可能面積が11～19％増加すると予測さ（ア）植物の環境応答を組み込んだ生産力推定モデルの作成れた。以上より、イネ潜在生産力は４～12％増加する可能性がある。

構築途上であるイネ収量・減収率予測モデルを完研究担当者（岡本勝男＊、横澤正幸）成させる。

― 33 ―

第２章 地球温暖化の影響及びリスクの解明
１

地球温暖化に伴う農業への影響把握

象条件の変動幅を穂温推定モデルに適用して感度解(1) 大気CO2の増加が農作物の高温ストレスに及ぼす析を行い、穂温への影響が大きい要素を抽出した。

影響
ア 研究目的ウ 研究結果及び考察

大気CO2濃度の上昇は、イネの成長促進と増収効果（ア）FACE実験水田における微気象観測を持つ一方、気孔開度の減少、蒸散の抑制に伴う群ａ 高CO2濃度による群落微気象の変化

落温度の上昇を通じて、温暖化や高温地域で問題と高CO2濃度による気孔開度の低下は個葉の蒸散速なる開花期不稔を激化させる可能性がある。高温、度を減少させ、潜熱放出に伴う冷却効果を減らすた

高CO2環境下における不稔発生を予測するためには、め、葉温は上昇する。実際、中国FACE圃場で出穂期

的確な穂温の予測が必要であるが、穂温は水田の微頃に測定した個葉の気孔コンダクタンスは、E-CO2

気象条件に強く依存するため、チャンバー実験など

区の方が、A-CO2区よりも約30％小さかった（吉本の閉鎖系実験の結果をそのまま圃場に適用すること

ら2004）。これに伴い、E-CO2区はA-CO2区に比べて、ができない。そこで本研究では、開放系大気CO2増加

葉温Tlは１～２℃、群落内の気温Taは0.5～１℃高く、（FACE）実験水田で微気象観測を行い、穂を取り巻

群 落 内 の 相 対 湿 度 RH は ５ ～ ８ ％ 低 か っ た （ 図

く微気象環境が穂温に影響を及ぼすプロセスを考慮

1211-1b）。熱電対で測定した穂温Tpは、E-CO2区のした穂温推定モデルを開発し、大気CO2濃度上昇に伴方がA-CO2区に比べて0.5～３℃も高く、この差は高う穂温の上昇程度を明らかにする。

CO2濃度による葉温の上昇度合いよりも大きい場合があった。

イ 研究方法ｂ 穂の蒸散特性と穂温（ア）FACE実験水田における微気象観測

図1211-1ａに、ポロメータで測定した穂の蒸散コ

中国江蘇省のFACE実験水田で、出穂・開花期頃に（2003年８月25日～９月５日）、A-CO2区（現CO2濃

ンダクタンスgpの日変化を示す。
gpは日中小さく早朝と夕方に大きい日変化を示し、

度 区 ） と E-CO2 区 （ 高 CO2 濃 度 区 ＝ 現 CO2 濃 度 ＋

一般に日射量に比例して変動する個葉の気孔コンダ

200ppm）で微気象観測を行い、群落上の風速や放射

クタンスとは異なる挙動を示した。日中のgpは、開収支、群落内外の温湿度を連続測定した。また、両花日には約1cms-1 と葉の気孔コンダクタンスに匹敵区の葉温、穂温を熱電対（φ＝0.1mm）で測定し、穂する大きさであったが、開花後、穂が乾燥するにつの蒸散コンダクタンスを定常型ポロメータ（LI-1600）

れて低下し、開花３日目頃には約0.3cms-1まで低下しで測定した。

た。A-CO2区とE-CO2区では、開花日が異なる（E-CO2（イ）穂温推定モデルの開発区の方が約５日早い）ためgpの単純な比較はできな

FACE実験水田での観測結果を基に、穂温推定モデ

いが、開花日を基準とすると、その後の日変化傾向

ルを開発した。本モデルでは、穂層への入射エネルに大きな相違は認められなかった。これは、穂の表

ギーと穂－大気間の熱フラックス（顕熱・潜熱フラッ

面には気孔がなく、CO2濃度の違いが穂の蒸散コンダ

クスと長波放射量）が等しいとし、放射収支と気温・クタンスに直接影響を及ぼさないためと考えられる。

湿度、風速の実測値、穂の蒸散コンダクタンスを代

図1211-2は、開花後日数（Days After Flowering，

入して熱収支式を解くことにより、穂温と穂の蒸散

DAF）ごとにgpと相対湿度の関係を示したものである。

速度を求めた。

gpは相対湿度が低いほど小さく、開花後１～２日目（ウ）穂温推定モデルの感度解析

で急激にレベルが低下した。このことから、A-CO2

穂の蒸散特性の品種間差異を把握するため、農環区とE-CO2区の穂温の違い（図1211-1b）には、開花

研の精密水田圃場で、穂の形態特性の異なる15品種

日が約５日異なることも、少なからず関与するもののイネの穂の蒸散コンダクタンスをポロメータで測と考えられた。穂温と群落内気温の差に着目すると定した。穂の蒸散コンダクタンスの品種間差異や気（図1211-1c）、両区とも日中の穂温は、開花日に穂― 34 ―

の蒸散が活発なため気温とほとんど差がないか、まこれにもA-CO2 区に比べてE-CO2 区の穂の発育ス

たは、気温より低いが、開花後日数が経つにつれて、テージ及び乾燥が進んでいたことが、影響したもの

穂温が気温より高くなった。同じ日のA-CO2 区とと推察された。

E-CO2区の穂－気温差は、E-CO2区の方が大きかった。

図1211-1 観測された穂周辺の微気象と穂の蒸散コンダクタンスの日変化（2003.8.25～9.3、中国FACE実験圃場、A-CO2区とE-CO2区）
ａ）両区の穂の蒸散コンダクタンスgｐ(cm s-1)ｂ）気温Ta、葉温Tl、穂温Tp、相対湿度RHの両区の差（E-CO2区－A-CO2区）
ｃ）両区の穂－気温差Tp-T

図1211-2 穂の蒸散コンダクタンスと相対湿度の関係（DAF:開花後日数）― 35 ―

（イ）穂温推定モデルによる高CO2濃度が穂温に及ぼす影響の解明に比べると小さいが、開花時の高温不稔を増加させる可能性は十分あり得る大きさであった。さらに、

同一発育ステージの穂の温度に及ぼす高CO2濃度

穂の蒸散量に着目すると（図1211-3b）、同じ日に開の影響を見積もるため、穂の熱収支を考慮した穂温

花したにも関わらず、E-CO2区の穂の方がA-CO2区に推定モデルを開発した（Oue et al.2005、吉本ら2005）。

比べて常に蒸散量が大きいことがわかる。これは、A-CO2区とE-CO2区の開花日を同じとして、穂の熱収E-CO2 区の方がA-CO2区に比べて常に穂温が高いこ支モデルによるシミュレーションを行った（図と（図1211-3a）、群落内湿度が低いこと（図1211-1b）、

1211-3）。この場合の高CO2濃度による穂温の上昇は従って穂－大気間の飽差が大きいことが要因である。

開花日頃に0.5～１℃で、開花後日数が経つにつれて以上のことから、高CO2濃度は、穂温を上昇させると１℃以上と穂温の上昇が顕著になった（図1211-3a）。

同時に、穂の乾燥を促進させる可能性が示唆された。

計算された穂温上昇は、実測（図1211-1b、0.5～３℃）

図1211-3 穂温推定モデルで計算された穂の温度と蒸散量の日変化（2003.8.25～9.3、A-CO2区とE-CO2区で開花日を同一とした）ａ）穂温Tpの両区の差（E-CO2区－A-CO2区）
ｂ）両区の穂の蒸散量Eｐ(g m-2 h-1)（ウ）穂温推定モデルの感度解析

環境技術研究所（茨城県つくば市）の精密水田にお穂の形態特性が異なるイネ15品種の穂の蒸散コン

ける出穂時（８月６日10時～12時）の気象条件、あダクタンスをポロメータで測定したところ、穂の蒸

きたこまちの穂の蒸散コンダクタンスを設定した。

散コンダクタンスは、同じ生態型に属する品種間で感度解析の結果、高CO2濃度により気孔コンダクタ-1

も0.07～1.19cms にも及ぶ大きな遺伝的変異が認め

ンスが半減した場合、穂温は約0.5℃上昇するが、さられた。そこで、穂の蒸散コンダクタンスの遺伝的らに、他の植生・気象要素の変動が穂温に影響する

変異や各気象条件の変動範囲を表1211－１のようにことがわかった。葉面積指数（LAI）や開花時の穂の設定し、穂温推定モデルの感度解析を行った（図高さなどは穂温に余り影響せず、一方で、風速・相1211-4）。ただし、基準条件としては、2005年の農業

対湿度及び穂の蒸散コンダクタンスが大きく影響し、― 36 ―

穂温は、さらに、－2.5～+2.5℃も変動することが明らかとなった。

表1211-1 穂温推定モデルの感度解析で適用した
各気象・植生条件の基準条件と変動範囲

図1211-4 穂温推定モデルの感度解析結果
エとして、風速・相対湿度、穂の蒸散特性の品種間差

今後の課題（ア）高CO2濃度による葉の気孔開度の低下とそれ異が抽出された。

に伴う群落微気象の変化は、登熟期間全体にわたり、開花期高温不稔だけでなく登熟不良の発生にも影響

カ 引用文献を及ぼす可能性がある。温暖化と大気CO2濃度上昇に

Oue H., Yoshimoto M., Kobayashi K. 2005. Effects of

よるコメの収量・品質への影響予測のためには、穂free-air CO2 enrichment on leaf and panicle tempera-の各発育ステージにおける熱・水収支の把握が必要

tures of rice at heading and flowering stage. Phy-である。

ton.45(4):117-124.

(イ)特に、登熟過程に影響の大きい、穂の形状や吉本真由美・Luo Weihong・Zhu Jianguo・小林和彦

通水・蒸散抵抗などの穂の特性と水収支との関連に2004.中国の水田FACE(Free-Air CO2 Enrichment)について、品種ごとに把握する必要がある。

おける微気象・エネルギー収支観測研究.生物と気象.4(1):11-16.

オ

要 約

Yoshimoto M., Oue H., Takahashi N., Kobayashi, K.

（ア）開放系大気CO2増加（FACE）実験水田で微2005. The effects of FACE (Free-Air CO2 Enrichment)

気象観測を行い、高CO2濃度による穂周辺の温湿度環

on temperature and transpiration of rice panicles at

境の変化を測定した。高CO2濃度による葉の気孔開度

flowering stage. J. Agric. Meteorol.60(5):597-600.

の低下に伴う個葉の蒸散の減少と葉温の上昇のため、研究担当者（長谷川利拡、吉本真由美＊、大上博基、

群落内はやや高温・乾燥した微気象環境となった。
（イ）穂の熱収支モデルを開発し穂温を推定した

松井勤、小林和彦）

結果、大気CO2濃度上昇に伴う群落微気象変化により、開花期の穂温は0.5～１℃上昇し、開花時の高温不稔(2) 地球温暖化に伴う水稲の高温障害発生のリスクを増加させるだけでなく、穂の乾燥を促進させる可解明

能性が示唆された。

ア 研究目的（ウ）穂温推定モデルの感度解析の結果、高温不熱帯・亜熱帯地域ではイネの高温障害が度々発生

稔を、更に増加させる可能性のある気象・植生要素

しているが、今後の地球温暖化によって国内でも被― 37 ―

害の発生することが懸念される。中でも出穂開花期

法に従って施肥・栽培管理を行った。出穂前まで通の高温は受精を阻害し収量の著しい低下を引き起こ

気性の高いガラス室で育成し、出穂以降からファイすため深刻な問題であり、その発生リスクがどの程トトロンでの異なる３種類の温湿度条件下（①気温度なのか把握することは、今後の各地域（特に西南（日中）30℃湿度85％、②気温36℃湿度65％、③気

暖地）における水稲の栽培計画を策定する上で重要

温36℃湿度85％）で育成した。このとき各条件下にである。

おいて、扇風機を用いて風を当てる区（風速

高温不受精の発生温度は品種や栽培条件によって3.0-5.0m/s）と当てない区（風速0.1-0.3m/s）を設も異なるが、概ね気温が32～36℃以上になると受精けた。各区の個体数は18個体とし、出穂期間中の毎率が低下することが知られている（Satake and Yo-

日10～11時に、開花２～３日後に相当する頴花を20

shida, 1978）。しかしながら、気温以外の環境要因（湿～30個サンプリングして、柱頭の花粉粒数（及び充度、風速、CO2濃度）の影響については不明な点が多実花粉の比率）と葯における充実花粉の比率を計測

く、CO2濃度については高CO2濃度下で不受精の増加した。これと同時に各穂に出穂日をラベリングし成する実験結果（金ら，1996）が得られているが、湿熟期に頴花の受精率を計測した。また、各頴花の開度については低湿度ほど不受精が増加する実験結果

花時には放射温度計（MINOLTA, 505）を用いて穂の（Osada et.al., 1973）と、逆に、高湿度ほど不稔が増

表面温度を測定した。

加する実験結果（Matsui et.al., 1997）が混在している。

（イ）TGCによる実験

また、高温不稔は通常気温で評価されるが、厳密に同研究センターにおいて2005年にTGCによる高温

は受精器官である頴花の温度が重要であることが処理実験を行った。実験には５Lポットで育成した水Nishiyama（1981）によって指摘されている。

稲８品種（コシヒカリ、あきたこまち、ヒノヒカリ、

そこで本研究では、これら環境条件による受精率の西海250号、日本晴、ひとめぼれ、IR24、IR36）を用

違いを水稲の穂温の違いによって説明することがでい、各品種の慣行法に従って施肥・栽培管理を行っきないかと考え、検証のためファイトトロンによるた。出穂前まで通気性の高いガラス室で育成し、出高温処理実験を実施した。さらに、温度勾配型チャ

穂以降からTGC内の異なる５地点で育成した。TGC

ンバー（TGC）による実験により、水稲各品種の受では窓面の片側を開放し反対側の窓面に３つのファ精率と開花期の穂温との関係を定量化した。また、ンを取り付け、複数点で気温を連続測定している（図これら実験結果と既存の地球温暖化シナリオに基づ

1212-1）。温室内の温度分布に応じてファンをコント

き、国内における水稲の高温障害発生のリスク評価

ロールすることにより、入口から出口にかけて約を試みた。

５℃の温度勾配を形成させることができる（図1212-2）。そのため、各地点の水稲は屋外よりも段階

イ 研究方法的に０～５℃高い温度に曝される。各区の個体数は（ア）ファイトトロンによる実験

３個体とし、頴花の温度を線径0.025mmの極細熱電対

九州沖縄農業研究センター（熊本県合志市）にお（名古屋科学機器、CC-001）で連続的に測定した。

いてファイトトロンによる高温処理実験を行った。

成熟期に頴花の受精率を穂ごとに計測し、開花時の実験には５Lポットで育成した水稲４品種（ヒノヒカ

気温、穂温との関係を解析した。

リ、ユメヒカリ、IR24、IR36）を用い、各品種の慣行― 38 ―

図1212-1 製作した３棟のTGCの模式図

図1212-2 日中におけるTGC内の気温分布の例

ウ 研究結果れは、湿度が高い時には穂や葉における蒸散が減少（ア）ファイトトロンによる実験

し、潜熱輸送量が減少したことが理由と考えられる。

出穂開花期に高気温（36℃）に曝された水稲の受穂温と葯における花粉充実との関係をみると、穂

精率は、全ての品種で通常の気温（30℃）の場合に温が高いほど葯における充実花粉の比率は低下する

比べて低下した（図1212-3）。湿度の影響をみると、傾向がみられた（図1212-5）。また、葯における充実

どの品種も高湿度（85％）の場合の方が低湿度（65％）

花粉の比率が小さいほど、雄性不稔によって頴花のの場合よりも受精率が低かった。また、風の影響に受精率は減少していた（図1212-6）。すなわち、湿度

ついては明確な差異は認められなかった。開花期のの影響は、穂の温度の違いを通じて葯の花粉発育に

穂温についても受精率と類似した傾向がみられた反映され、それが受精率の違いにつながる間接的な（図1212-4）。すなわち、気温が高いほど穂温も高く、影響であると考えられた。

気温が同じでも湿度が高いほど穂温が高かった。こ

図1212-3 出穂開花期における気温と相対湿度の違いが頴花の受精率に与える影響

図1212-4 出穂開花期における気温と相対湿度の違いが穂の温度に与える影響― 39 ―

図1212-5 穂温と花粉の充実率の関係

図1212-6 花粉の充実率と頴花の受精率の関係（イ）TGCによる実験

将来の温暖化時における水稲の受精率の評価を試み

出穂開花期にTGC内で育成された水稲の個体ごとた。将来の予測気候値には、温暖化シナリオA2（多の受精率は、TGCの入口から出口地点にかけて段階

元化社会シナリオ）でのCCSRによる全球予測値をも的に減少する傾向がみられた。ただし、品種によっとに、地形の影響を考慮して空間補間された国内のて出穂期が異なるため、開花期間中の気温は品種にメッシュ気候値（Yokozawa et. al., 2003）を用いた。

よって異なっていた。また、開花時刻も９時～12時

対象品種はコシヒカリで、８月上旬に出穂開花するの範囲で品種による差がみられ、さらに、いずれの場合の不稔率を上式から予測した。予測された2030

穂でも頴花が９割ほど開花するのに３日間程度を費

年代、2060年代、2090年代の平均的なコシヒカリのやしていた。そこで穂ごとに受精率を集計し、各穂不稔率の地理的分布を図1212-8に示す。不稔率はの出穂日から３日間の日最高穂温の平均値との関係

2030年代は全ての地域で５％以下であるが、2060年をみたのが図1212-7である。どの品種も穂温が高く代に５％以上となる地域がわずかに出現すると予測なるにつれて受精率の減少する傾向がみられたが、された。さらに、2090年代には筑紫平野、佐賀平野、

その減少傾向には品種間差がみられた。品種による

和歌山平野、濃尾平野の一部の地域で不稔率が5％を受精率の耐高温性を定量的に把握するため、両者の超えると予測された。

関係を次式で近似した。

Fs =

エ 考 察

1
1 − exp(T − T0.5 )ファイトトロンによる実験では、大気湿度が高いほど受精率が低下し、その影響は穂温を通じて反映、Tは温度、T0.5はFs=0.5
ここで、Fsは受精率（稔実率）

されることが明らかになった。金ら（1996）やMatsuiとなる時の温度である。各品種のT0.5の値を表1212-1

et.al.（1997）は高CO2濃度下で受精率の低下することに示した。表1212－１には穂温でなく気温（３日間を報告しているが、高CO2濃度下では気孔抵抗が増大の日最高気温の平均値）を基準とした場合のT0.5のし穂温が高いこと（Yoshimoto et.al.，2005）から、CO2

値も併せて示した。ジャポニカ品種の場合、耐高温

濃度も同様に穂温を通じて間接的に受精率に影響を性については、品種間により、差があることがわかっ与えていることが示唆される。そのため、気候変動

た。また、インディカ品種である「IR24」と「IR36」

等による水稲の不受精発生のリスク評価には穂温を

は気温を基準とした場合には耐高温性が比較的高指標とすることが望ましい。しかし、今のところ、かった。

気温以外の要因（湿度・日射等）の将来変化とそれ（ウ）温暖化によるリスク評価

による穂温の変化を高い確度で予測することは困難得られた日最高気温と受精率との関係式を用いて、 である。本研究では気温から直接的に将来の不稔率― 40 ―

を予測したが、CO2濃度の増加を考慮した場合、穂温件下において、水稲が群落を形成しているため、気は、更に高くなるため、不稔率も本結果より高くな温が同じでもポットに比べて（群落の蒸散等の影響ることが予想される。一方で、今回作成した気温とによって）穂温は低い。すなわち、予測される不稔

受精率の関係式はTGC内でのポット実験の結果に基率も本結果より低いかもしれない。いずれにしても、づいており、実際の自然条件下において気温と穂温

今後これらの影響を定量的に評価する必要があるだの関係が異なると考えられる。一般的には、自然条

ろう。
表1212-1 関係式のパラメータ値の品
種間差
T0.5 (℃)

品種

気温の場合

穂温の場合

コシヒカリ

37.8

36.5

あきたこまち

38.8

38.2

ヒノヒカリ

38.0

36.4

西海250号

35.3

33.7

日本晴

37.0

36.7

ひとめぼれ

36.8

36.1

IR24

39.1

36.9

IR36

39.5

37.0

図1212-7 穂温と花粉の充実率の関係
不稔率 2030年代

2060年代2090年代10%5%0%

図1212-8 日最高気温による温暖化時の水稲の不稔率の予測値（※品種：コシヒカリ、出穂期：８月上旬）
オ

今後の課題

カ 要約

将来の気候変動について、今回は平均的な気温（10

水稲の出穂開花期の高温障害について、大気湿度が

年間平均値、月平均値）の場合を対象としたが、よ穂温の違いを通じて受精率に影響を与えることを明り現実的な不受精発生のリスク評価を行うためには、 らかにした。
水稲８品種についてTGCでの実験結果を
暑夏年・冷夏年等の年次間変動、あるいは、月中のもとに、開花期の日最高気温及び日最高穂温と受精

毎日の変動を何らかの手法によって考慮する必要が率の関係式を作成した。将来の温暖化時におけるコある。

シヒカリの平均的な不稔率の地理的分布を予測した。

― 41 ―

キ 引用文献

し、各種気候変動シナリオに従った畜肉生産に対す

金ら 1996．高温・高CO2濃度環境が水稲の生育・る影響予測を行う。

収量に及ぼす影響．日作記．65:634-651.
Matsui 1997. High temperature-induced spikelet steril-

イ 研究方法ity of Japonica rice at flowering in relation to air tem-（ア）地球温暖化が我が国の肉用鶏の産肉性に及perature, humidity and wind velocity conditions. Jpn. J.
Crop. Sci. 66: 449-455.

ぼす影響評価と予測技術の開発
４週齢の肉用鶏144羽を環境制御室において６週

Nishiyama et al. 1981. temperature inside the flower of

齢まで飼養し、環境温度３水準：23、28、33℃、相rice plant. Jpn. J. Crop. Sci.50: 54-58.

対湿度（RH）３水準：40、60、80％が飼料摂取量、

Osada et al. 1973. Abnormal occurrence of empty grains

増体日量、飼料効率、産肉量に及ぼす影響を評価しof Indica rice plants in the dry, hot season in Thailand.

た。その結果から、地球温暖化が肉用鶏の産肉量にProc. Crop Sci. Soc. Jpn. 42: 103-109.

及ぼす影響を我が国の地域ごとに予測した。すなわ

Satake and Yoshida 1978. High temperature induced

ち、気候予測データベースである「気候変化メッシュ

sterility in Indica rices at flowering. Jpn. J. Crop. Sci.

データ」(Yokozawaら、2003)を用いて、全国約4,500ヶ

47: 6-17.

所の2020、 2040及び2060年代の５から10月までの各

Yokozawa et al. 2003. Mesh climate change data for

月の平均気温予測値を推定し、上記の実験で得られevaluation climate change impacts in Japan under gradu-

た環境温度と産肉量との関係と照らし合わせ、我がally increasing atmospheric CO2 concentration.J. Agric.

国における温暖化による気温上昇が産肉量に及ぼすMeteorol. 59: 117-130.

影響を検討した。

Yoshimoto et al. 2005. Energy balance and water use（イ）地球温暖化が我が国の豚肉の産肉性に及ぼ

efficiency of rice canopies under free-air CO2 enrichment. Agric. Forest Meteorol. 133: 226-246.

す影響評価と予測技術の開発
12週齢の育成豚21頭を環境制御室において３週間飼養し、環境温度（４水準：23、28、30、33℃、RH60％）＊

研究担当者（丸山篤志 、大場和彦、Weerakon W.M.W）

が飼料摂取量、増体日量、飼料効率等の生産性に及ぼす影響を評価した。

(3) 地球温暖化が我が国の畜肉生産に及ぼす影響評（ウ）地球温暖化が我が国の牛肉の産肉性に及ぼ価と予測技術の開発

す影響評価と予測技術の開発

ア 研究目的

ホルスタイン種育成牛12頭（４頭×３回）を環境

家畜生産は温室効果ガスの発生に対して大きな位

温度20、28及び33℃の３水準に順次２週間ずつ負荷置を占めており、我が国からのメタン発生量に占めし、増体日量等の生産性に及ぼす温度と湿度(RH60％

る家畜生産に由来するものの割合は32％に、一酸化と70～80％)、体重(250kgと400kg)の影響を評価した。

二窒素は６％に達することが報告されている。このまた、夏期の平均気温上昇(33℃２週間)が育成牛のため、発生源としての研究は早くから取り組まれてその後の増体に及ぼす影響を評価した。さらに、黒いる。

毛和種肥育牛の増体に及ぼす夏期高温の影響を野外

一方、家畜生産は環境温度の影響を受け、我が国実験（２年間）の結果から評価した。

の気候条件であれば、温暖化による生産性の低下は逃れられないものと考えられる。また、アジアを視

ウ 研究結果野に入れた場合、家畜生産における肉用牛、豚、鶏（ア）地球温暖化が我が国の肉用鶏の産肉性に及などの食肉、食鳥生産の分野の比重が大きく、さらぼす影響評価と予測技術の開発に、生産性の低下とともに、品質の低下も予想され

山崎ら（2006）の研究において、飼料摂取量、増るにもかかわらず、この分野ではほとんど地球温暖体日量はいずれのRHでも環境温度が高いほど低下し化の影響評価に関する研究が実施されていない。こた。産肉量はいずれの環境温湿度においてもRHの影のため、地球温暖化が畜肉生産に及ぼす影響を検討

響が小さく環境温湿度の上昇により減少し、23℃の― 42 ―

値を100％とすると28℃では93％、33℃では69％と影響が大きい可能性が示された。東日本の８月におなった。

いては、現在と比べて温暖化により産肉が低下する

代謝体重当たりの熱発生量は、いずれのRHにおい

地域が広くなると予想されるのに対し、西日本ではても、環境温度の上昇とともに減少した。また、熱温暖化の影響がない地域はほとんどなくなり、2060

発生量は、いずれの環境温度においても、RH60％に

年以降には15％以上低下する地域も現れ、影響がよ

比べて80％で約20kcal高い値を示した(表1213-1)

り明確であることが示され、温暖化により60年後に平均気温は、年代の経過とともに上昇し、2060年

は８割以上の地域において生産性低下の可能性が示には６月から９月まで東北以南の広い範囲で産肉量された(図1213-1、図1213-2)。

への影響が示唆された。特に、温暖な沿岸部でその表1213-1 肉用鶏の生産性に及ぼす温湿度の影響

８月
現在

東日本８月

２０６０年

西日本８月
100%

100%
15%以上の低下
5～15%の低下
0～5%の低下
影響なし

50%

50%

低下率
0%

0%

'00

'20

'40

'60

'00

'20

'40

'60

影響なし 0-5％ 5-15％ 15％＞

図1213-1 将来の気候温暖化により鶏の産肉低下が表れる地域の割合

図1213-2 将来の気候温暖化に現れる地域の割合により鶏の産肉低下が現れる地域マップ図（イ）地球温暖化が我が国の豚の産肉性に及ぼす影響評価と予測技術の開発
高田ら（2006）らの研究で、飼料摂取量（g/d）は23℃に対して28℃では10％、30℃では11％、33℃区
では48％の減少であり（図1213-3）、増体日量（g/d）
は23℃に対して28℃では17％、30℃では28％、33℃
では52％の減少であった（図1213-4）。飼料効率（増体/摂取量）は23℃に対して28℃では８％、30℃では20％、33℃では９％の低下であった（図1213-5）。
― 43 ―

相対値（飼料効率：%）120
相対値(増体量：%)

相対値（飼料摂取量：%）

120
100
80
60
40
20

100
80
60
40
20

0

0

23

28

30

温

33

23

28

度

温

図1213-3 豚の飼料摂取量に

30

23

33

度

図1213-4 豚の増体量に及ぼす及ぼす温度の影響

120
100
80
60
40
20
0
30

温

度

33

図1213-5 豚の飼料効率に温度の影響（ウ）地球温暖化が我が国の肉用牛の産肉性に及28

及ぼす温度の影響

体重400kg程度のホルスタイン種育成牛の増体をぼす影響評価と予測技術の開発

環境制御室内と野外データを比較したところ、月平

野中ら(2003、2004a、2004b、2005)の研究におい

均気温が27.3℃、設定体重0.7kgの場合、増体に及ぼて、体重250kg程度の育成牛に対する高温の影響は、

す暑熱の影響は、ほとんど認められなかった（図28℃では呼吸数増、体温上昇のみに現れ、33℃では

1213-8）が、体重600kgの黒毛和種肥育牛、月平均気増体日量が20℃の値と比較して８％低下した。体重

温28.0℃の場合、増体の低下が若干認められた（図が400kg程度の場合、28℃から増体日量は低下し始め、 1213-7）。また、夏の平均気温が33℃まで上昇すると33℃では20℃の値と比較して74％低下した。RH80％

体重400kg程度のホルスタイン種育成牛の体重回復の高湿度の場合、28℃では20℃の値と比較して増体は現状より遅れるが、長期的には追いつくことが明

日量が16％低下し、33℃では湿度の影響が更に大きらかになった（図1213-8）。

くなることが明らかとなった（図1213-6）
800

35
黒毛和種牛
設定体重
月平均気温

600

30

1.2
BW250kg、RH80%
BW430kg、RH60%
BW250kg、RH60%

1.0

25

15

増体日量、kg

400

気温、℃

10

200

0
10月

1月

4月

7月

1年目

10月

20℃

45 0

600

30

550

30

25

500

25

20
日 平均気温試験牛設定(DG0.8k g)

7/ 3

8 /2

9 /1

1 0/1

図1213-7 黒毛和種肥育牛の増体成績

体重、kg

50 0

6/ 3

33℃

35

気温、℃

体重、kg

野 外

28℃

5/4

BW250kg、RH80%

28℃

２年目

環境 制御 室40 0

BW250kg、RH60%
BW430kg、RH60%

-0.4

1月

図1213-6 牛の増体量に及ぼす気温と湿度の影響

35 0
4 /4

0.2

-0.2

0
7月

55 0

0.4

0.0

5

60 0

0.6

野

450

15

400

10

350

20
日平均気温
一般牛
設定(DG0.7kg)
5/4

6/3

7/3

8/2

図1213-8 温暖化により夏季の気温が33℃になった場合の牛の増体成績― 44 ―

15
10

4/4

1 0/3 1

35

外

9/1

10/1

10/31

気温、℃

体重 、kg

0.8

20

エ

考 察

本研究は４から６週齢までの肉用鶏の２週間の飼（ア）地球温暖化が我が国の肉用鶏の産肉性に及ぼす影響評価と予測技術の開発

養試験の結果である。肉用鶏の暑熱に伴う生産性の低下は、加齢とともに大きくなることが示されてお単位体重当たりの腹腔内脂肪量は、環境温度の上昇とともに減少したが、既往の報告では、体脂肪蓄り、長期飼養での生産性への影響を調べる必要がある。

積は温度上昇とともに増加するとされてきた。しか（イ）地球温暖化が我が国の豚の産肉性に及ぼすし、本研究のように湿度一定に制御した場合、環境影響評価と予測技術の開発

温度の上昇に伴う飼料摂取量の減少がより大きく、

地球温暖化が肉質に及ぼす影響を検討する目的で体脂肪蓄積量も減少すると考えられた。今回示した

脂肪酸合成系酵素活性及び脂肪酸分解系酵素活性脂

将来の産肉量予測は、気温予測の変動幅が大きいこ肪を調べたものの、個体間の変動が大きく一定の傾となどから、精度的には十分とは言えないものの、向が認められなかった。今後、暑熱環境下での良質

現時点では妥当な予測であると考えられる。地球温肉の生産に向け、環境温度と蛋白質や脂肪の合成・暖化が我が国の鶏肉生産に及ぼす影響は小さくない分解との関係について検討し、栄養面からの温暖化ことから、安定した鶏肉の供給を図るためには、耐対策技術に結び付ける必要がある。

暑性育種や高温順化、制限給餌、給与飼料の改善な（ウ）地球温暖化が我が国の肉用牛の産肉性に及

どの高温環境下での飼養管理対策を検討する必要がぼす影響評価と予測技術の開発ある。

地球温暖化が我が国の肉畜生産へ及ぼす影響につ（イ）地球温暖化が我が国の豚の産肉性に及ぼす

いては、総合的に評価する必要がある。

影響評価と予測技術の開発
今回は体重が40kg前後の肥育豚で、わずか３週間

カ 要 約という比較的短い期間であったが、温暖化の影響は（ア）地球温暖化が我が国の肉用鶏の産肉性に及鶏と比べると豚の方が大きいことがわかった。しかぼす影響評価と予測技術の開発

し、肥育後期である体重70kg以降の豚では、恐らく相対湿度を40、60、80％で、環境温度23℃で測定

温暖化の影響はより顕著に表れることが推定される。 した産肉量を100とした場合、それぞれの湿度におけ
湿度に関しては今回の実験では１水準（60％）でし

る28℃と33℃の産肉量の相対値を求め以下の式を得

かできなかったが、湿度の影響が豚に対して、どのた 。 (y=-0.3239X2+15.04X-74.632:

ような影響を及ぼすかも明らかにする必要がある。

100とした場合の産肉量、X:気温) この式から、肉用（ウ）地球温暖化が我が国の肉用牛の産肉性に及鶏の産肉量が５％低下する気温は27.2℃、15％低下

ぼす影響評価と予測技術の開発

y=23 ℃ の 時 をする気温は30℃と求められた。気候シナリオに基づ

短期間、過酷な実験室での暑熱試験においては、き求めた平均的な気温上昇速度（0.37℃/10年）から、体重は大きくなるほど、湿度は高くなるほど生産性

夏季（７、８、９月）の産肉量は年代の経過とともの低下が大きく認められ、飼料給与法等の暑熱対策に減少し、西日本において産肉量が大幅に低下するが必要であると考えられた。また、一般管理牛舎でことが予測された。

飼育している400kg程度の牛の場合、夏季には増体の（イ）地球温暖化が我が国の豚の産肉性に及ぼす停滞が認められるものの長期的には回復しているこ

影響評価と予測技術の開発とが明らかとなった。しかし、出荷時期が夏季に重12週齢の育成豚21頭を環境制御室において３週間なる牛については出荷の遅延、また、繁殖牛につい飼養し、環境温度（４水準：23、28、30、33℃、RH60％）ては受胎率の低下等が考えられるので、それらの対が飼料摂取量、増体日量、飼料効率等の生産性に及策を考える必要がある。

ぼす影響を評価し、飼料摂取量(g/d)は23℃に対して28℃では10％、30℃では11％、33℃では48％の減少、

オ

今後の課題

増体日量（g/d）は23℃に対して28℃では17％、30℃（ア）地球温暖化が我が国の肉用鶏の産肉性に及ぼす影響評価と予測技術の開発では28％、33℃では52％の減少、飼料効率(増体/摂取量)は23℃に対して28℃では８％、30℃では20％、― 45 ―

33℃では９％低下であった。

温暖化による豚の生産性に及ぼす影響―将来予測.

（ウ）地球温暖化が我が国の肉用牛の産肉性に及ぼす影響評価と予測技術の開発

第86回日本養豚学会(予定）山崎

体重の異なる育成牛への高温（28及び33℃）の影
響は、体重250kg程度の場合33℃から採食量への影響が現れるが、体重400kg程度の場合28℃から体温・呼吸数の増加、採食量・増体日量の低下が現れたこと

信・村上斉・中島一喜・阿部啓之・杉浦

俊 彦 ・ 横 沢 正 幸 ・ 栗 原 光 規 2006. 日 本 畜 産 学 会
報.77:231-235.
Yokozawa M, Goto S, Hayashi Y, Seino H. (2003)
Journal of Agricultural Meteorology 59:117-130.

から、体格が大きくなるほど飼料給与法に工夫が必要であると考えられた。また、相対湿度が中庸な場

研究担当者（野中最子、樋口浩二、田鎖直澄、藪合（RH60％）、28℃では効率的に熱放散を行い、体温

元悠介、永西修＊、高田良三、勝俣昌也、石田藍子、

上昇・飼料摂取量の低下はほとんどないが、33℃で

山崎信、中島一喜、阿部啓之、甫立京子、林征幸)

は熱放散機能の亢進では体温の上昇を抑制できず、
飼料摂取量が低下した。相対湿度が高い場合（RH70(4) 果樹農業に対する地球温暖化の影響予測モデル～80％）、28℃でも体温上昇を抑制するような熱放散の開発とその影響評価を行うことができず、飼料摂取量及び増体日量の低ア 研究目的下が起こり、33℃では、更に体温上昇、摂取量及び果樹は気候に対する適応範囲が狭く、北日本のリンゴや暖地のカンキツのように栽培適地は明確に分増体日量の低下が顕著に現れた。

化している。このことは果樹生産の気候変動に対す
キ 引用文献る脆弱性を端的に示している。また、青森、長野の

Itoko Nonaka ・ Naozumi Takusari ・ Kiyoshi Tajima ・リンゴのように地域ブランドが確立しており、気候

Tomoyuki Suzuki・Mitsunori Kurihara 2004b. Effect of

変動があっても容易に作目を変えられないため、こenvironmental temperature on physiolosical and nutri-の問題を放置すれば地域経済が重大な影響を受ける

tionalheif-

ことが懸念されている。そこで、適地移動など温暖ers.Asian-Australasian Association of Animal Production

化の影響の概要を把握する。さらに、果実生育期のSocieties 11th. The Animal Scinece Congress 3.

高温は品質低下を起こし、休眠期の低温不足は、自520-522.

発休眠覚醒が不十分となるため開花不良を発生させstatuson

prepubertal

Holstein

栗原優佳子・野中最子・樋口浩二・田島清・田鎖る。そこで、果実生育期及び休眠期の両方に顕著な

直澄・栗原光規2005.高温環境が育成牛の生理状態お気温の影響が現れると考えられるリンゴにおいて、

よ び 生 産 性 に 及 ぼ す 影 響 . 日 本 畜 産 学 会 104 回 大樹を人工環境下で栽培することにより、自発休眠覚

会.52.

醒や果実品質と高温との関係を明らかにするととも

Mitsunori Kurihara・Shigeru Shioya 2003. Extentionに、これらの関係のモデル化を行い、温暖化による影響評価を行う。

Bulletin of Food and Fertilizer technology center
野中最子・栗原光規・林英明・田鎖直澄・鈴木知之・中島一喜・柾木茂彦・寺田文典2003.暑熱負荷がイ 研究方法

育成雌牛のエネルギー出納および免疫機能に及ぼす（ア）栽培適地の移動推定

影響.日本畜産学会101回大会.47.

温暖化の影響を把握するため、リンゴは「果樹農

野中最子・田鎖直澄・田島清・鈴木知之・栗原光

業振興基本方針」(農水省、2000)に示されている６

規2004a.気候温暖化が育成牛の生理生産反応に及ぼ～14℃及び現在の主産地の温度により近い７～13℃、す影響.日本畜産学会103回大会.71.

ウンシュウミカンは15～18℃を栽培適地の年平均気野中最子・樋口浩二・田島清・田鎖直澄・竹中昭

温として解析した。気候予測値は、「気候変化メッ

雄・栗原光規2005.高温・高湿環境が育成牛の生産反

シュデータ」(Yokozawaら、2003)を、現在の値は「メッ

応に及ぼす影響.日本畜産学会105回大会.28.

シュ気候値2000」(気象庁、2002)を用いた。データ

高田良三・大塚誠・勝俣昌也・村上斉2006、地球

ベース内の気温の値から各メッシュ、年代ごとに４― 46 ―

つの気候モデルによる値を平均し、かつ、12か月のその後、６℃を1,152時間処理した。処理後、人工気値を平均した。この計算値から所定の温度域に該当

象室に配置し、15℃処理を展葉するまで行った。

するメッシュを抽出し、地図上に図示するプログラ
ムを作成し、解析した。

ｄ

これまでのデータを基にリンゴの自発休眠覚

醒モデルを開発し、温暖化の影響評価を行った。併（イ）果実生育期の影響せて、既成のナシ自発休眠覚醒モデルにより、ナシ

リンゴ‘さんさ'ポット栽培樹を人工気象室に搬入に関する影響評価を行った。

し、果実生育の初期（４月下旬－５月下旬）、中期（６月上旬－７月上旬）及び後期（７月上旬から収穫期)

ウ 研究結果において温度処理を行った。カラーチャートを用い（ア）栽培適地の移動推定て果実の着色を経時的に測定した。また、収穫期にリンゴ栽培に適する年平均気温６～14℃の地域は、果実のデンプン指数及び糖度（Brix）を調査した。

徐々に北上し、2020年代に北海道の平野部全域がこの実験は３年間行った。

６℃以上となる一方、2040年代には東北南部の平野（ウ）休眠期の影響部が、2060年代には東北中部の平野部が14℃以上とａ

休眠期の高温と自発休眠覚醒阻害による展なった（図1214-1）。上記、温度域は、現在のリンゴ

葉・開花不良との関係を明らかにするため、リンゴの主産地よりもかなり広いと考えられたため、より‘ふじ’のポット栽培樹について、低温室で低温

狭い温度域である７～13℃についても検討した。こ（６℃）を処理した。低温処理時間は720、984、1,200、の温度域は、道南～北関東等で、現在の主産地と概1,416、1,752時間とした。低温処理後、直ちに人工ね一致していたが、2060年代には東北地方の平野部

気象室に配置し、25℃恒温の加温処理を開花するまのほぼ全域が13℃以上となり、現在の主産地の多くで行った。全ての花芽にラベルを付け、発芽、展葉、が、暖地リンゴの産地と同程度の気温になる可能性

開花調査を毎日行った。

が示された。ウンシュウミカン栽培に適する年平均ｂ

リンゴ‘さんさ’のポット栽培樹に、10月末

気温15～18℃は西南暖地の沿岸部が主に該当し、現から６℃を合計で2,520時間処理し、その処理中に在の主産地と概ね一致しているが、2020年代に山陰

15℃処理を336時間挿入した。15℃処理の時期の違い

地方等の日本海沿岸が、2040年代に関東及び北陸のによる効果の差を調べるため、低温処理を中断した

平野部全域が15℃以上となり、2060年代には南東北

時間を処理区により前後させた。以上の処理後、人の沿岸部まで広がった（図1214-2）。一方、18℃以上

工気象室に配置し、15℃恒温処理を展葉するまでの地域は現在、南西諸島と九州の南端部のみである

行った。

が、2060年代には現在の主産地の多くが18℃以上とｃなり、中晩柑の産地と同等か、より高温になるもの

リンゴ‘ふじ’のポット栽培樹に、10月末から低温（０、３、６、９、12、15℃）を1,368時間、と考えられた（杉浦・横沢、2004）。

― 47 ―

2060 年代

現 在

図1214-1 リンゴ栽培に適する年平均気温（６～14℃）の分布の移動黒色:適地。
白色:より低温の地域。灰色:より高温の地域。現在の値は1971～2000年の平年値。

2060 年代

現 在

図1214-2 ウンシュウミカン栽培に適する年平均気温（15～18℃）の分布の移動黒色:適地。
白色:より低温の地域。灰色:より高温の地域。現在の値は1971～2000年の平年値。
（イ）果実生育期の影響

高温は地色の進行を抑制した。高温は生育初期の地

果実の果皮色の変化を表1214－１に示した。数字

色・果皮色の進行を促すが、中期は地色を、後期はが大きいほど地色の上に乗った赤色が濃くなってい

果皮色の進行を強く抑制することが示された。生育ることを示す。生育初期の温度処理は高温で生育が初期の温度処理では、高温で果実の食味を左右する進んだが、地色の緑色が減少し始め、果皮の色が付

デンプンの消失も早まる傾向にあった。糖度についき始める直前の６月上旬からの温度処理では低温のては明確な影響はなかった。しかし、後期の温度処方が地色も果皮色も進行が早くなった。地色がほぼ理では、デンプンの消失は高温ほど遅くなり、糖度黄色になり、果皮の着色が進む後期の温度処理ではの上昇も遅延した。

― 48 ―

表1214-1 果実表面色と温度処理。平均値と果皮色5以上の果実割合

対照
果皮色

8月10日
8月16日
8月30日
8月10日
8月16日
8月30日

（平均）

果皮5
（％）

4.3
4.9
5.3
50.0
62.5
75.0

前期処理
12℃

17℃

0.5
2.4

3.8
5.0

0.0
18.2

50.0
63.6

後期処理
17℃
5.3
5.3
5.3
100.0
75.0
66.7

22℃
2.5
2.5
5.1
0.0
0.0
71.4

27℃
0.5
0.8
2.8
0.0
0.0
0.0

注）前期温度処理中の対照（無処理）の平均気温19.1℃後期処理中は27.0℃していると推定された。この結果及びａの結果から、（ウ）休眠期の影響
ａ 低温処理時間が最も長い1,732時間の樹で、発自発休眠覚醒に必要な６℃は約1,500時間と判定さ芽、展葉、開花始が最も早く、発芽、展葉、開花率れた。

も最も高かった。1,416時間では発芽、開花率が劣る

ｃ

０～６℃は自発休眠覚醒の効果が高く、６℃ことから、自発休眠覚醒に必要な低温時間は、少な以上は12℃まで自発休眠覚醒の効果が低下し、12℃

くとも1,416時間以上、1,732時間以下であることが以上は効果がないと考えられた。
ｄ

示された。

ａ～ｃの結果をもとに、リンゴの自発休眠覚

ｂ ６℃中断時期が1,416時間よりも早いと、展葉醒モデルを発育速度モデルとして作成した（図までの時間が長くなった。このことは６℃処理が1214-3）。このモデルにより、リンゴの主産地（青森、

1,416時間では、まだ、自発休眠覚醒しておらず、15℃

長野、福島）と南限に近い産地（富山、鳥取）の自の効果がなかったことを示す。６℃中断時期が1,632

発休眠覚醒期のシミュレーションを行った（図時間より遅いと展葉までの時間が短縮したことから、 1214-4）。
６℃中断時期が1,632時間以上で自発休眠から覚醒

0.00061.2

0.000510.0004

0.8

DVI

DVR

0.00070.00030.4

0.0001

0.2

0

0

0

3 6 9
温度（℃）

12 15

1/27
青森03/04

0.6

0.0002

-6 -3

1/11

長野03/04

9月

10月

11月

12月

1月

図1214-4 気温の実測値によるシミュレーション
図1214-3 ‘ふじ’の自発休眠覚醒モデル

DVI（発育ステージを示す指数）が

DVRは発育速度

１の時、自発休眠覚醒。

その結果、主産地では１月中旬～下旬、南の産地

では開花が不十分で生産が難しいと考えられた。ナは２月上旬～中旬に自発休眠覚醒することがわかっ

シについても、2004～2005年の気温が３℃高いと仮た。2004～2005年の気温が３℃上昇したと仮定して、定して自発休眠覚醒期を求めると、主産地の茨城、

2005年の自発休眠覚醒をみると、気温が高く、自発

鳥取では遅れは20日以内となったが、リンゴと同様休眠覚醒が遅い地域ほど遅れがより大きく、最も遅に気温が高い地域ほど自発休眠覚醒がより大きく遅い鳥取では31日遅れて３月になることがわかった。

れ、南限に近い長崎では34日遅れとなり、開花率が自発休眠覚醒しても、開花率が十分高くなるまでに、十分高くなるには覚醒が遅すぎると考えられた。

さらに、低温が必要なことを考えると、３月の覚醒― 49 ―エ考察

は２月上旬～中旬に自発休眠覚醒することがわかっ

栽培適地の移動推定から、地球温暖化により21世た。気温が３℃上昇したと仮定すると、自発休眠覚

紀前半までにリンゴ及びウンシュウミカンの栽培適

醒が遅い地域ほど遅れがより大きく、最も遅い鳥取

地が北上し、現在の主な産地の多くが気候的に不利では30日以上遅れると考えられた。

になる可能性が予測された。リンゴについては、現在の適地が不適になる理由として、果実生育期の高キ 引用文献温及び休眠期の高温の２つの問題が示された。果実

杉浦俊彦・横沢正幸

2004．年平均気温の変動か生育期では、特に、生育後期の高温が果実着色とデら推定したリンゴおよびウンシュウミカンの栽培環

ンプン消失を阻害し、外観や食味を不良とする可能境に対する地球温暖化の影響．園学雑．73： 72-78．

性が示された。休眠期では、現在の栽培南限付近で、Yokozawa et al． 2003． Mesh climate change data

将来、発芽・開花不良を起こす可能性が示された。

for evaluating climate change impacts in Japan undergradually increasing atmospheric CO2 concentration. J.

オ

今後の課題

Agric. Meteorol． 59: 117-130.

人工環境下で果樹を栽培することにより、休眠期
及び果実生育期の果樹・果実に対する高温の影響を明らかにした。このうち、休眠期に関して、評価モ研究担当者（杉浦俊彦＊、朝倉利員、黒田治之、杉浦裕義）

デルの作成と、リンゴとナシについての定量的な温暖化の影響評価を行った。しかし、果実生育期の影(5) 高温ストレス応答機構の解析に基づく地球温暖

響は、実験を行い、定性的な評価はできたが、モデ化による野菜の生産力低下の影響評価

ル化に至らなかった。今後、果実生育期のモデルを

ア 研究目的作成し、影響評価のためのシミュレーションを行う。

野菜分野では、気象変動等に対応した定量的影響評価に関する研究が食用作物や果樹類に対して大きカ

く遅れている。そこで、高温下での栽培が難しく地

要約（ア）リンゴ栽培に適する年平均気温６～14℃の

球温暖化の影響を大きく受けるとされ、園芸生産上

地域は、徐々に北上し、2020年代に北海道の平野部問題となりつつあるホウレンソウとレタスを対象に、全域が適温域となる一方、2060年代には東北中部の

高温ストレスによる応答機構としての生態的反応の平野部が不適となる可能性が示された。ウンシュウ

定量的解析、さらに、高温影響評価モデルを作成し、ミカン栽培に適する年平均気温15～18℃は、2060年

地球温暖化が野菜の生産力低下にもたらす影響を評代には南東北の沿岸部まで広がる一方、現在の主産価することを目的とする。

地の多くが高温で不適になると考えられた。
（イ）高温はリンゴ果実生育初期の地色・果皮色の進行を促すが、中期は地色を、後期は果皮色の進イ 研究方法（ア）高温がホウレンソウの生育に及ぼす影響の評価

行を強く抑制することが示された。生育初期の温度
処理では、高温で果実の食味を左右するデンプンの供試品種は暖候期栽培向けの「おかめ」（タキイ種苗）とし、個体間の生育を揃えるため、栽培試験は消失も早まる傾向にあった。
（ウ）リンゴ‘ふじ’自発休眠覚醒に必要な低温

全てセル苗による移植栽培で行った。グロースチャ

時間は６℃では約1,500時間と判定された。温度別でンバー（PPFD：約280μmol/sec/m2；株直上）内で１は０～６℃は自発休眠覚醒の効果が高く、６℃以上/10000aホワイトポット、もしくは、プランタで、明は12℃まで自発休眠覚醒の効果が低下し、12℃以上

期／暗期温度試験と小型ガラス室で換気温度設定には効果がないと考えられた。

よる高温処理と組み合わせた作期移動試験（４/５播（エ）自発休眠覚醒モデルを作成し、シミュレー

種・４/21定植、４/28播種・５/12定植、５/27播種・ションを行うと、リンゴの主産地（青森、長野、福

６/10定植、６/22播種・７/13定植、７/28 播種・８島）では１月中旬～下旬、南の産地（富山、鳥取）/13定植、８/26播種・９/16定植）を実施した。生育― 50 ―

調査は地上部生体重・乾物重・鉛直投影面積・群落

供試品種には晩抽性の「Vレタス」（カネコ種苗）

透光率・抽台の有無・抽台長などについて適宜行っを用い、所内圃場で作期移動試験（定植日；2005年

た。鉛直投影面積はデジタルスチルカメラで個体直４/28、５/24、6.1、６/28、７/７、７/13、８/１、上から撮影した画像の画像処理により、群落透光率

８/17）を行い、器官別生体重・乾物重・葉面積・鉛

計測には感光性フィルム（オプトリーフ；（株）大成

直投影面積・抽台長などについて生育調査を行った。

イーアンドエル）を用いた。また、生育調査時ごと

また、ホウレンソウと同様に生育調査時ごとの乾物の乾物増加量をその期間中に植物体によって遮蔽さ増加量をその期間中に植物体によって遮蔽された日

れた日射の積算で除したものを日射利用率としたが、 射の積算で除したものを日射利用率とした。その際、群落透光率計測のない期間については、鉛直投影面

遮蔽日射量の計算には鉛直投影面積の直線補間値を積からの群落透光率推定式と鉛直投影面積の直線補用いたが、群落透光率はレタスの場合は0として計算間値を用いたほか、人工光下での試験データについした。その結果に基づいて、高温がレタスの生育にては、光強度を日射量に換算し、全ての解析を日射及ぼす影響を解析・評価する生育モデルを開発した。

量ベースで行うこととした。これらの結果に基づき、高温がホウレンソウの生育に及ぼす影響を解析・評

ウ 研究結果

価する生育モデルを開発した。

（ア）高温がホウレンソウの生育に及ぼす影響のまた、同じくグロースチャンバー内のプランタで評価

明期時間と明期／暗期温度を組み合わせて栽培を行

グロースキャビネット内の人工光下及び自然光のい、２～３日おきに実体顕微鏡下で花芽形成及び抽小型ガラス室内の試験結果から、温度関数としての台開始を確認した。さらに、ビニルハウス内で光源

日射利用率が得られた（図1215-1；岡田ら2003）。ま（蛍光灯）との距離による照度減衰を利用して、日た、温度と受光体勢の間に明らかな傾向は認められ出前・日入り後の薄明期のホウレンソウが明期としなかったので、日射利用率を日平均気温の関数とすて認識するための限界照度について検討した。

る生育モデルを開発したところ、実測値とよく一致（イ）高温がレタスの生育に及ぼす影響の評価

した（図1215-2、図1215-3；岡田ら、2003、2005）。
daily solar radiation

Leaf Area(LAI)

temperature

DIR

TopDW

RUE

ΔTopDW

図1215-2 ホウレンソウ高温影響評価モデル
LAI:葉面積指数、DIR：日日射遮蔽量
TopDW:地上部乾物重（Δは日増加量）
図1215-1 ホウレンソウの光利用率に及ぼす温度の影響― 51 ―

RUE:日射利用率

3.0

地上部乾物重 (g)
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
0.0
2004/4/5

2004/5/5

2004/6/4

2004/7/4

2004/8/3

2004/9/2

2004/10/2

図1215-3 ホウレンソウの高温影響評価モデルによる推定値と実測値
一方、花芽形成は13時間以下の明期条件では高温定式を作成し、自然光下の作期移送試験結果に適用

により、むしろ抑制されることが見出されたが、抽したが、実際の抽台開始日は推定値より遙かに早台開始はその条件下でも高温により促進され、かつ、

かった。また、ホウレンソウが明期として認識する

明期時間と高温による影響は独立していることが示

限界照度は日の出前では１ルックス程度で十分であ唆された（図1215-4；山崎ら2004）。そこで、明期時

るのに対し、日没後では10ルックス前後が閾値とな

間と日平均気温から抽台開始に至る日数を求める推ることによることが明らかとなった（山崎ら2005）。

図1215-4 ホウレンソウの花芽形成から抽台開始までに要する日数に明期時間及び生育温度が及ぼす影響（人工光条件）（イ）高温がレタスの生育に及ぼす影響の評価

受けていないことが示された。そこで、ホウレンソ

レタスについては、高温期栽培においても抽台す

ウの場合とは異なり、日射利用率を温度の関数とはるまでの日射利用率は、ほとんど低下していないほ

せずに一定値を取ることとしてモデル化（図か、乾物当たりの葉面積にも大きな違いはなく、レ

1215-5）・シミュレーションを行ったところ、実測値

タスの場合物質生産自体は高温によりほとんど影響とよく一致した（図1215-6）。

を受けておらず、また、葉面積増大も顕著な抑制を― 52 ―

図1215-5 レタス高温影響評価モデル
VPA:鉛直投影面積

daily solar radiation

temperature

VPA

DIR：日日射遮蔽量
TopDW:地上部乾物重(Δは日増加量)

Stem LengthNo

Bolting ?

RUE：日射利用率
DIR

Obliged endof simulation

温度はRUE、すなわち、物質生産には影響を与
RUE

Yes

えず、茎の伸長を介して早期抽台（Bolting）による生育打ち切り（たとえ未熟でも強制収穫）に

ΔTopDW

TopDW

影響を及ぼす

図1215-6 レタス地上部乾物重に対する高温影響評価モデルのシミュレーション値と実測値（矢印は推定抽台長が５cmとなった時期を示す）

また、抽台長と基準温度14℃での積算温度との間感度の違いによる自然日長下での日長時間推定誤差に作期間で共通の関係が得られており、抽台茎伸長では到底説明がつかない。人工光条件で長日・高温には温度が支配的であり、日長の寄与率は相対的に条件下でも抽台に至らなかったという場合があった

低いと考えられ、抽台長を基準温度14℃での積算温

ほか、長日条件下では生育が良好な適温域で抽台が度の関数とする推定式を作成した。

最も早かったなどなど、ホウレンソウの場合、抽台に栄養生長程度が大きく関係していることが思われエ

考 察るが、３要因の影響の定量的評価及び抽台開始時期（ア）高温がホウレンソウの生育に及ぼす影響の評価

及び抽台長の定量的推定法を得るには至らなかった。
そこで、＋３℃の温暖化シナリオの下での影響評価

高温が物質生産に及ぼす影響を定量的に評価するも地上部乾物重について行わざるを得なくなったが、モデルは開発されたが、もう一つの重要な生産制限

シミュレーションの結果、12～18％の生育量減少、要因である抽台については、推定値の適合度が極め

特に、高温時における減少程度が大きくなることがて低い。これは、明期の開始時・終了時の植物体の予測された（図1215-7）。

― 53 ―

図1215-7 ＋３℃温暖化シナリオの下でのホウレンソウへの影響評価シミュレーション（イ）高温がレタスの生育に及ぼす影響の評価なうとされる抽台長5cmに達する日数が５～８日早レタスの場合、ホウレンソウとは異なり、高温のまることが予想されたが、ホウレンソウの場合とは影響は生長そのものに対しては、ほとんどないが、異なり、元々経済栽培が成り立たない高温期より、不時抽台促進による生育期間短縮とそれに伴う減収

経済栽培成立条件周辺の時期に影響が大きいと予測と言う形で現れる。そこで、＋３℃の温暖化シナリされた（図1215-8）。

オの下での影響評価を行ったところ、商品価値を損

図1215-8 ＋３℃温暖化シナリオの下でのレタスへの影響評価シミュレーション
オ

今後の課題

ホウレンソウでは高温の影響が物質生産に直接的（ア）高温がホウレンソウの生育に及ぼす影響の評価に影響しており、＋３℃の温暖化シナリオでは12％～18％生長量の減少が予測された。また、商品価値

経済栽培を考える上で、重要な要因である抽台にに影響を及ぼす抽台茎伸長にも高温条件は影響して及ぼす高温の影響が日長・栄養状態との相互関係のいるが、日長・栄養状態も強く関係しており、高温中で明らかとなっておらず、今後、更に試験を実施の影響を定量的に評価するには至らなかった。

し、解析していく予定である。

（イ）高温がレタスの生育に及ぼす影響の評価（イ）高温がレタスの生育に及ぼす影響の評価

レタスの物質生産は高温に対しても余り影響を受

晩抽性の異なる品種における高温の影響の定量化について、引き続き取り組む予定である。

けないが、レタス球の商品価値に関係する抽台茎の伸長は気温の影響を強く受けており、14℃を基準温度とする積算温度により推定された。＋３℃の温暖カ

要 約化シナリオでは、生産性そのものは低下しないもの（ア）高温がホウレンソウの生育に及ぼす影響の
評価の、商品価値を損なうとされる抽台長５cmに達する
日数が５～８日早まることにより収量減となること― 54 ―

が予測された。

定量化するとともに、人工林の間伐効果を反映させるための林冠動態モデルを開発する。間伐強度を変キ 引用文献えた場合の林冠構造と個体サイズ分布等の関係を明

岡田邦彦・生駒泰基・村上健二 2003.ホウレンソ

らかにするため、航空機搭載のレーザープロファイ

ウの生育に対する高温影響評価モデルの開発

１．

ラで広域の森林構造を計測する。

高温処理が光利用率に及ぼす影響.園芸学会雑誌 72
別1、101.

（イ）スギ林冠内の光合成パラメータ等の季節変
化及び日変化を継続測定するとともに、環境制御実

岡田邦彦・山崎敬亮・村上健二・塚本証子 2005.

験によってこれらパラメータに影響する環境因子をホウレンソウの生育に対する高温影響評価モデルの明らかにして、光合成等の生理的諸過程を解明する。

開発

２．遮蔽日射量に基づく簡易生育モデルの開これらを定量的に明らかにした上で、林冠構造のモ

発と葉面積実測値を用いたシミュレーション.園芸

デルに光合成モデルを組み込んで、光合成生産、並学会雑誌 74別、322

びに、葉群の呼吸消費等の季節変化を森林スケール

山崎敬亮・岡田邦彦 2004.ホウレンソウの花芽分で算出する。

化および抽台に及ぼす適温長日条件と短日高温条件の影響.園芸学会雑誌 73別２、191

ウ 研究結果山崎敬亮・岡田邦彦 2005.ホウレンソウの抽台に（ア）林分の成長動態モデルの構成影響する明期開始および終了時の限界照度.農業環
境工学関連７学会2005年合同大会講演要旨、629

人工林における樹高、胸高直径、生枝下高等に一般的に認められる相互関係を定式化することによって、個体サイズ分布によって決まる林分構造を定量＊研究担当者（岡田邦彦 、今田成雄、山崎敬亮、浅沼伸吾）

的に記述した。十分に閉鎖した人工林では、個体サイズにほぼ無関係に生枝下高が一定と見なすことができる。また、葉群の空間分布を規定する個々の林

２

地球温暖化による森林生態系及び森林資源への影響評価と将来予測(1) 地球温暖化に伴う森林群落動態モデルの開発

木の樹冠長は林分密度に強く依存していた。林木の葉、枝、幹の３つの器官の樹形構造に基づいた定量的関係から、樹幹形を決定することにより、枝と葉

ア 研究目的の垂直分布が得られた。さらに、分枝モデルによる地球温暖化に伴う森林群落の炭素固定能を評価す

樹冠構造の定式化を行い、現実林分の構造的特徴をるためには、気温だけではなく、大気CO2濃度や窒素モデル化する見通しが得られた（図1221-1）。

等の養分環境にも支配される光合成活性等を解明し一方、人工林の樹高成長は林分密度などよりも立なければならない。また、森林における窒素・水分

地条件を反映していることが、既に知られており、

環 境 は 葉 群 中 の 窒 素 含有 量 に 影 響 し (Baldocchi &現存量の成長経過を再現するモデルを開発した。本Harley, 1995)、そうした生育環境の違いが個々の林木

モデルは、間伐によって変化する林分密度を反映しの成長条件に影響して林冠構造をも規定する。本研て林木個体の樹冠形が変化するようにより現実的な究では、気候変動に伴う森林生態系の変動機構を解モデルとなっており、間伐に伴う林分構造の変化を明するため、林木の成長から、林分構造、環境要因再現できる。バイオマスの推定は林木個体の樹形をにわたっての一連の相互作用を解明して、温暖化にベースにしており、間伐効果を反映した葉・枝・幹伴う森林の成長動態予測モデルを開発する。

のバイオマス成長を再現した。様々な間伐履歴を持つ人工林の実測データによってその妥当性を確認しイ 研究方法た（図1221-2）。

（ア）スギ林の個体サイズ分布及び葉群分布等を― 55 ―

図1221-1 樹形解析による個体サイズごとの図1221-2 林分構造モデルによる間伐に伴う葉の垂直分布の推定

バイオマス成長の推定（イ）航空機搭載レーザープロファイラを用いた
陽樹冠表面積の測定

陽樹冠表面積を計算するアルゴリズムを決定した。
光合成に寄与する陽樹冠表面積を推定した結果、そ光合成を担う葉群等の森林構造は、地形条件を含の頻度分布は間伐の影響を受け、強度間伐ほど陽樹

めた三次元構造として実現するものである。そのた

冠サイズが大きい方へシフトしていることが明らか

め、人工林では、間伐に伴う構造的変化に関しても、になり、間伐に伴う樹冠サイズの変化をレーザープ

森林域全体の構造を考慮して間伐効果を検討する必

ロファイラによって森林域全体で効率的に解析でき要がある。本研究では、航空機搭載レーザープロファ

ることが示された。樹冠表面積は葉群分布との強いイラによって、地形条件を加味した森林の３次元構

相関があるが、推定された樹冠表面積は強度間伐ほ造の抽出技術を開発した(図1221-3)。林木個体の樹

ど大きいことが示された。これにより、レーザープ

冠頂点を決定しwatershed法によって、間伐による林

ロファイラによって広域森林の光合成推定に必要な分密度の違いに左右されることなく、林内全個体の林冠構造の把握が可能となった(図1221-4)。

図1221-3 レーザープロファイラ

図1221-4 林冠内におけるレーザー光到達頻度の分析

による樹冠形状の抽出（ウ）純光合成速度及び剰余生産の季節変化なった。２月から４月では、光合成速度の変化は少高CO2濃度で栽培した苗木では、針葉の窒素含有率ない。図1221-5に示したように光合成モデルによるが３割程度減少し、窒素含有率に対する光合成能が計算値は実測値とほぼ対応しており、季節を通した低下した。栽培時のCO2濃度が異なっても、気孔コン

温度環境の変化に対するスギ針葉の光合成速度の応ダクタンスと光合成速度との関係に違いは認められ答をモデルによって概ね表現できることが確認されなかった。スギ当年生針葉の光合成速度は、５月、た。

６月に低い値を取り、９月から10月にかけて上昇す

スギ林における林冠内での当年生針葉の光合成パる傾向がみられた。10月から翌年１月にかけて光合

ラメータの季節性や林冠内位置による空間変動を定成速度は大きく低下し、冬季には夏季の約半分に量化した上で、スギ林冠レベルにおける光合成を推― 56 ―

定し、季節変動を明らかにした（図1221-6）。全天日

で最大となり、それ以上の高温環境では低下する傾射量の増加に対して林分の日純光合成速度は増加す向があった。これらの結果をもとに、2003年７月の-2-1

るが、15MJm day 以上では頭打ちとなる。林分の日気象データからスギ人工林の純光合成速度、並びに、

純光合成速度は増加するが、日平均気温が20℃付近

剰余生産の季節変化を試算した。

図1221-5 スギ成木当年生針葉の光合成速度の季節変化

図1221-6 スギ林冠における微気象及び剰余生産の季節変化
エ考 察

設定して、成長予測することが可能となった。しか地球温暖化等の環境変化が森林群落の成長過程やも、航空機搭載レーザー計測による実証的な解析（平炭素固定能に及ぼす影響を評価する試みが、多くの田 2005）により、林分構造、特に光合成を担う葉群研究者によって試みられ、リモートセンシングによの空間分布を再現することも可能となった（千葉る炭素固定能のマッピングを視野に、陸域生態系ス

2005）
。

ケールの評価モデルが開発されている。このような光合成プロセスモデルのパラメータについて、環広域生態系を対象とした森林の炭素固定能と温暖化境制御実験や季節変化の継続測定に基づいて、林冠

影響の評価においては、群落スケールの詳細なフ

光合成をシミュレートする条件を整え（Shigenagaら

ラックスや森林動態までも考慮することは、農林水2005）、林冠モデルとリンクさせることによって、ス

産業というレベルで環境変化の影響を明らかにする

ギ若齢林の光合成生産が推定できた。間伐によってために不可欠である。また、徐々に効果をもたらす

変化する林冠構造、光合成等の生理的応答機構に基

環境変化の影響を検出するためには、広域スケール

づいたモデルの統合によって、人工林の環境変化にでの対応は現実的ではない（Baldocchi & Harley 1995）。 対する、より現実的なシミュレーションが可能と
本研究では、間伐等の森林施業によって木材生産なった。

を目的とする人工林を対象に、森林の動態、生産速度、林分構造、地形条件等を考慮して、炭素固定に

オ 今後の課題

密接に関与する現象の解明を進め、炭素固定能の評

スギ林動態モデルを改良して、地形条件などの立価モデルの開発を行った（千葉 2004）。従来の経験地環境が生育に大きな影響を及ぼすことから、間伐的な林分成長モデルは、様々な間伐施業に対して再効果と立地環境を組み合わせることにより、現実的現性が乏しく、今回開発した林木の樹形モデルを組

な広域森林の炭素固定モデルへの改良が望まれる。

み込んだモデルでは、間伐強度や間伐時期を任意にまた、呼吸によるCO2放出プロセスを組み込むことは― 57 ―

必須である。これらが達成されれば、当該林分の立地、並びに、気象環境を変数とした林分の環境応答モデルが得られ、地域スケールの炭素固定機能の評価が可能になる。

千葉幸弘

2004.CO2収支評価における森林構造と動態,地球環境 9:213-220.
千葉幸弘

2005.間伐施業に伴って変化する樹冠と樹幹.第56回日本林学会関東支部大会論文集、151-153.

カ

要 約

平田泰雅

2005.航空機レーザースキャナーを用

地球温暖化によって、森林のCO2固定能や成長そのいたスギ人工林計測におけるレーザー光の林冠透過ものが影響されるが、その影響の大きさは森林の状率と地上照射密度の影響.森林計画学会誌39: 81-95

態（間伐の強さや林齢等）によっても異なる。本研

Shigenaga, H., Matsumoto, Y., Taoda, H., and Taka-

究では、地球温暖化した場合の森林の成長を予測すhashi, M. 2005. The potential effect of climate change

るため、森林樹木の成長経過や森林の構造をモデル

on the transpiration of sugi (Cryptomeria japonica D.

化することにより、環境変化の影響を受ける森林光

Don) plantations in Japan. Journal of Agricultural Mete-

合成の予測ツールを開発した。

orology 60: 451-456

ヘリコプター搭載のレーザー計測機によって、森林域の地形、森林そのものの３次元構造、林木の抽研究担当者（千葉幸弘＊、平田泰雅、重永英年）

出技術が開発され、樹冠形状や林冠内の透過光等を評価する手法が確立した。さらに、樹形モデルを森(2) 地球温暖化とその対応が森林・林業・林産業に林全体に適用して、葉、枝、幹などの成長に対する与える影響の予測と評価

間伐効果やCO2 固定量への変動を予測する手法が開ア 研究目的

発され、レーザー計測による成果と併せて、間伐に

地球温暖化は、その環境変化により森林及び森林

よる人工林の構造変化と成長変動の予測が可能とな資源へ影響を直接及ぼすものであるが、そればかりり、光合成モデルを搭載するための葉群構造を再現

でなく国際的・国内的な温暖化防止の対応施策を通できるようになった。

して、間接的には森林・林業・林産業にも影響が及

若齢スギ林における林冠内での当年生針葉の光合ぶことが推測される。このことは、実際の森林資源

成パラメータの季節性や林冠内位置による空間変動

状況を背景に実際の森林管理を担う地域レベルにおを明らかにした。また、制御環境下でのスギ苗木をいて、より具体的な形で現れるだろう。

用いて、窒素・水ストレス処理した場合の光合成反本研究は、温暖化防止に対応した施策や森林計画

応、さらに、高CO2条件下での光合成速度の応答を解が我が国の森林・林業・林産業に及ぼす影響を長期明し、個葉レベルの生化学光合成モデルに必要なパ的に予測するためのモデルを構築し、地域レベル、

ラメータ・セットを整備した。

あるいは、国レベルの森林計画や政策シナリオが森以上の結果から、光合成プロセスに基づく環境応

林・林業・林産業に与える影響を評価するとともに、答モデルとスギ林の林冠動態モデルを用いて、調査

どのような森林計画や政策が炭素吸収・貯留のため対象スギ人工林における2003年７月の気象データかに望ましいかを明らかにすることを目的とした。

ら、純光合成速度、並びに、剰余生産の季節変化が推定された。今回開発したモデルにより、林分構造

イ 研究方法と環境要因を反映したスギ人工林の動態・炭素固定（ア）影響予測モデルの構築と活用手法の開発能を評価することが可能となった。

森林による炭素蓄積変化と、住宅による炭素蓄積変化を対象とし、温暖化防止に対応した施策や、森キ 引用文献林計画が我が国の森林・林業・林産業に及ぼす影響

Baldocchi D.D. & Harley P.C. 1995. Scaling carbon

を長期的に予測するための影響予測モデルを構築しdioxide and water vapour exchange from leaf to canopy

た。本モデルは全国的な森林資源と木材需給、住宅

in a deciduous forest. II. Model testing and application.

着工数などを考慮した全国一括の炭素収支予測を行Plant, Cell and Environment 18: 1157-1173.

う全国サブモデルと、地域の森林資源を考慮した森― 58 ―

林計画に基づく炭素収支予測を行う地域サブモデル

ウ 研究結果から構成するものとし、これらの関係を活かした全（ア）影響予測モデルの構築と活用手法の開発

体モデルの活用手法を開発した。

森林と住宅が主要な炭素プールとなっている我が（イ）全国サブモデルの構築と予測手法の開発

国の状況を踏まえ、影響予測モデルを全国サブモデ

我が国では、これまで森林部門、住宅部門で別々

ルと地域サブモデルで構成した。全国モデルはシスに炭素量を計算した例はあるものの、両者を統合す

テムダイナミクスモデルであり、地域サブモデルはる試みは十分になされてこなかった。これを受け、LPをベースにしたモデルである。

京都議定書の枠組みにとらわれず、森林・住宅両部

影響評価モデルのフレームワーク及び、それを踏門を合わせた炭素吸収量を対象とし、林業施策及びまえてモデルの活用手順を図1222-1にとりまとめた。

住宅施策が森林・住宅両部門の炭素収支に与える影

その手順は以下の通りである。①まず、政策シナリ

響を国レベルで長期的に評価することを試みた。

オを設定し、②全国モデルにより森林・林業・住宅（ウ）地域サブモデルの構築と予測手法の開発に係わる推定値を求める。③それを地域モデルに受IPCCで示されている木材伐採を即CO2 排出とする

け渡し、④制約条件の一つとして取扱い、⑤線形計

枠組みにおいて両者はトレードオフ関係にあり、温画による解を求める。⑥その解と全国モデルの推定

暖化対策と地域林業振興の両目標をともに目指す立値を比較し、その実行可能性の判定と解釈を行う。

場からは、森林蓄積増加と木材伐採の量的関係を長⑦結果によっては、全国モデルにフィードバックし期的視野の下で地域の森林実態に即して把握するこてシナリオや条件を変更して再推定を行い、⑧最終とが必要である。そのため、具体的な地域として群的に得られた推定結果によって、炭素吸収量やその馬県桐生市を対象として林業経営モデルを作成し、条件を明らかにする。このフレームワークの適用結線形計画法を用いて長期的な森林蓄積増加と木材伐果については、全国サブモデル、地域サブモデルの採の量的関係を明らかにするとともに、全国森林モ成果を紹介したのちに、具体的に示す。

デルのシミュレーション結果を地域に対応させる方法を検討した。

図1222-1 影響予測モデルの構造と推定手順（イ）全国サブモデルの構築と予測手法の開発

測で用いられているものであり、人工林を対象とし

全国サブモデルは、さらに、森林サブモデルと住丸太価格を媒介として国産材の需給量の均衡を図る

宅サブモデルからなり、共通する外生因子である「住もので、供給量は減反率を通じて、需要量は構造方

宅木造率」を媒介として連携する構造とした。

程式を通じてそれぞれ計算される。IPCC（2004）の

森林サブモデルは、木材需給均衡モデルを基礎に手法に基づき、これに炭素算出の機能を加え、炭素構築するものとした。このモデルは林野庁の長期予蓄積は人工林蓄積から拡大係数（松本 2001）、容積― 59 ―

密度（林業試験場 1982）、炭素含有率デフォルト値

る住宅残存量予測モデル（２）式、住宅蓄積量モデ

0.50（IPCC 2004）を乗ずることにより、また、炭素

ル（３）式からなり、T年の住宅炭素蓄積量、吸収量

吸収量は炭素蓄積の２時点の差を取る蓄積変化法にを推定する。ここで、木材量を炭素量へ換算する際より求めた。当モデルでは、木材生産の主体となっは、新設住宅の床面積に占める木造率を仮定した上ている人工林を対象とし、天然林は炭素量計算の対で 、 木 材 使 用 量 （ 木 造 ： 0.2m3/m2

象外とした。

0.04m3/m2）、比重（0.45t/m3）、炭素含有率0.50を乗住宅サブモデルは、鄭・天野（1999）による年間
新設住宅量予測モデル（１）式、有馬（1992）によ⎛146.76 ⎞⎟⎟ (1)
Y = Exp⎜⎜ 9.9161 −
G
P
(
/
)
⎠
⎝

St = Y ×

非木造：

ずることにより炭素蓄積を、その２時期間の差を取ることにより炭素吸収量を求めた。

Exp (− r (t − a ) )1 + Exp(− r (t − a ) )∞HS T = ∑ S T + Y T

(2)

t =1

t

(3)

Y：年間新設着工延べ床面積、G：年間国民支出総額、P：総人口数、S：新設着工住宅残存数、
t：着工後年経過年、r：相対残存率、a：住宅の平均耐久年数、HS：住宅蓄積量、T：予測年
森林サブモデルと住宅サブモデルの接続は、両モ

住宅耐久年数を現行の40年から50年、60年に延長す

デルに共通する外生因子である「新設住宅着工床面

る３つのシナリオを用意した。なお、住宅耐久年数

積木造率」を媒介として行う。森林サブモデルではとして住宅の年齢ごとの滅失率を考慮した修正値を伐採された木材を排出炭素と見なされるが、住宅サ用いた。

ブモデルにおける炭素吸収量を加味することにより、施策シナリオごとに推定された結果を図1222-2、伐採木材が住宅資材として利用し、炭素が固定し続３に示した。これを踏まえて、施策が炭素吸収量にける効果を間接的に評価することができる。

与える影響を表1222-1にまとめた。炭素吸収量にの

このように開発した全国サブモデルを用い、いくみ注目すれば、森林・住宅を合わせた総炭素吸収量

つかの施策シナリオを作成して今後50年間の炭素吸を増加させる上で効果的な施策は、林業施策では伐収量の予測を行った。林業施策に関しては、すう勢、採抑制及び複層林推進、住宅施策では耐久年数向上

伐採推進（林業振興）、伐採抑制、複層林推進といっであると言える。なお、ここでは木材の炭素を評価た４つシナリオを、住宅施策として住宅木造率が現しない現状の京都議定書上のルールには沿っていな

行の４割から５割、６割に上がる３つのシナリオと、いことに注意したい。

*

25

炭素量（百万t-C/年）

12

20

10
8

15

6

10

4

素材量（百万m3）

14

すう勢
伐採推進
伐採抑制
複層林推進

5

2
0

0
2000 2005 2010 2015 2020 2025 2030 2035 2040
年度

図1222-2 各林業施策による炭素量の予測― 60 ―

1616[m3/m3/40yr]

経済林率２０％の場合

住宅耐久年数40年 50年 60年

炭素吸収量（百万t-C/年）

1414
1212

蓄
期
積
首
増
蓄 0.008
加
積
量
に
の
対
年
す
平
る
均
0.004

1010
88
66

住宅

44
森林

22

0.012

00

最適解

最悪解

対象地域における実現範囲0.000

2000
2000 2005
20052010
20102015
2015 202020202025
2025 2030
20302035
20352040
2040
年度

全国：
すう勢

0.004

0.008

期首蓄積に対する総伐採量の年平均 [m3/m3/40yr]

図1222-3 住宅耐久年数の向上と効果

図1222-4 地域モデルによる実行可能性の判定（ウ）地域サブモデルの構築と予測手法の開発

積増加量の関係図上にプロットすることにより、そ

具体的な地域の林業経営モデルとして、群馬県桐の実行可能性を評価する手法を開発した。図1222-4

生市の民有人工林5,200haを対象とする40年間の伐で示す関係図上では最適解と最悪解に挟まれる領域

採計画問題を想定し、2003年森林簿に基づき樹種・が両者の実現範囲を表わす。全国モデルでの推定値

地位・齢級で区分した各森林グループについて各分を林道からの距離に注目して、当該地域に割り当て

期の伐採面積を決定する線形計画問題として定式化た推定値をプロットし、実現可能範囲との位置関係した。この地域モデルを用い、いくつかの経営方針を示すことにより、実行可能性を判定するという評の下で計画期末の立木蓄積最大化を目的関数とする

価手法を開発した。

伐採計画問題を伐採量水準を変えながら解き、期末

先の全国サブモデルの森林に係わる施策シナリオ

蓄積増加量と期間中伐採量の関係を把握するとともについて、図1222-1で示した影響評価モデルのフに、外部的な経営環境変化を想定してその影響を検

レームワークの手順により判定したところ、すう討した。また、全国モデルとの対応について、前提

勢・伐採推進・伐採抑制いずれのシナリオでも全国となる伐採対象範囲の整合性及び比較方法を検討の結果の総伐採量・蓄積増加量は地域での実現範囲の上、期末蓄積増加量と期間中伐採量を地域モデルのわずかに外側に位置していた（図1222-4）。これによ解と比較検討した。

り、当該地域においては最適解に従った伐採計画を

地域レベルの影響予測モデルとして、伐採に関する線形計画問題を基礎とするモデルを構築するとと実行すれば、全国モデルの推定値に近い値は得られると解釈できた。

もに、全国モデルによる推定値を総伐採量と期末蓄
表1222-1 各種施策が炭素吸収量に与える影響
施策内容
林業施策
伐採推進
伐採抑制
複層林推進
住宅施策

森林による 住宅による 森林と住宅による炭素吸収量 炭素吸収量
炭素吸収量
－－
＋＋
＋＋

（＋）
（－）
（ｎ）

（－）
（＋）
（＋ ＋）

木造率増加
－
＋
ｎ
耐久年数向上（＋）＋＋（＋ ＋）
注 1) ＋：炭素吸収量増加、－：炭素吸収量減少、n：変化無し。
2) 記号が多いほど影響大。
3) ( )は間接的に見込まれる影響を表す。

― 61 ―

エ

造率を媒介として連携する影響予測モデルを開発し考 察（ア）影響予測モデルにより、従来試みられていた。これを用いて、今後50年間の推移を推定したとなかった森林・住宅を合わせた総炭素吸収量を増加

ころ、炭素吸収量にのみ注目すれば、林業施策ではさせる施策を評価できるようになった。それによれ

伐採抑制及び複層林推進、住宅施策では耐久年数向ば、炭素吸収量を増加させるために効果的な施策は、上であることを明らかにした。

林業施策では伐採抑制及び複層林推進、住宅施策で一方、地域レベルの影響予測モデルとして、伐採は耐久年数向上である。しかしながら、この結果はに関する線形計画問題を基礎とするモデルを構築し、森林と木材による炭素量変化のみに注目したもので全国モデルによる推定値を総伐採量と期末蓄積増加

あり、木材利用による化石燃料の代替効果を考慮し量の関係図上にプロットすることにより、その実行ていないことに注意したい。また、伐採抑制は森林可能性を評価する手法を開発した。

からの排出を抑制するものの、その反面木材を生産開発した全国モデルと地域モデルの関係をフレー

したいことから木材利用による代替効果をも抑制す

ムワークとしてとりまとめた。これは、全国モデル

る恐れもある。このような一面的な評価を避け、森で得られた推定値を、具体的な地域に受け渡して、林・林業・木材の温暖化緩和への貢献を総合的に評

その実行性を判定し、その結果によっては全国モデ価するため、さらに、木材利用による代替効果を正ルにフィードバックして再推定を行うというもので当に評価する手法を考案する必要がある。

ある。先の施策シナリオについて、群馬県桐生市を（イ）森林の炭素吸収量についての評価は、これ対象としてこの手順により判定したところ、いずれまで全国的なものと地域的なものと、別個に扱われのシナリオも全国モデルの推定値に近い値は得られてきたが、本研究で開発した影響予測モデルでは、ると解釈できた。

それらを関連づけるとともに整合性を取るフレーム（ウ）問題点と残された課題

ワークを提示した。このような試みは初めてのこと

森林と木材製品がより緊密な関係を持ったモデルであり、必ずしも完成されたものを提示するには至の開発や、物質代替・エネルギー代替の評価といっらなかったが、全国の評価とともに、地域での施策

た新たな課題について取り組む必要がある。

や実効性の評価は考慮すべきものであることを強調
キ 引用文献したい。

有馬考禮1992.住宅生産におけるCO2排出と木材利
オ

今後の課題

用による炭素貯蔵.森林文化研究.13:109-119．

本研究の発展として、森林と住宅の関係性につい広嶋卓也・天野正博2000.森林セクター炭素収支モて、より緊密な関係性を持ったモデルの開発、住宅

デルの開発.天野正博編,人為活動による森林・木材以外の木材製品の考慮とそれによる物質代替・エネ

分野の炭素収支変動評価.森林総合研究所.24-28．

ルギー代替の評価といった新たな課題について取り組む必要がある。

IPCC 2004.Good Practice Guidance for Land use andLand-use change and Forestry.IGES.
松本光朗2001.林業統計を利用した炭素蓄積量推カ

要 約

定手法の改善.天野正博・山形与志樹編,「陸域生態（ア）目的

系の吸収源機能に関する科学的評価についての研究

森林と木材による温暖化防止機能に注目し、温暖の現状」国際ワークショップ報告書.地球環境研究セ化施策が我が国の森林・林業・林産業に及ぼす影響

ンター／国立環境研究所.71-80．

を長期的に予測するための影響予測モデルを構築し、林業試験場1982.木材工業ハンドブック.丸善.

地域レベルと国レベルの両面から影響評価とともに、

鄭躍軍・天野正博1999.住宅ライフサイクルにおけ

望ましい森林計画・政策を明らかにすることを目的

る炭素固定機能に関する分析．環境情報科とした。

学.28(2):45-55．

（イ）成果
全国レベルの影響予測モデルとして、木材の需給均衡モデルを基礎とする森林サブモデルと、新設住研究担当者（松本光朗＊、田村和也、鹿又秀聡、広嶋卓也、鄭躍軍）

宅量と残存量の予測による住宅サブモデルが住宅木― 62 ―

第２編 水域系
第１章 地球温暖化のモニタリング及び将来予測
１

地球温暖化のモニタリング（イ）海洋構造及び低次生態系の季節変動解析(1) 親潮域・混合域における低次生態系モニタリン

過去の長期データ及びA-lineモニタリングによっグて得られたデータを用いて、季節変動の解析を行っ

ア 研究目的た。

親潮域・混合域は、高い生産力により、サンマ・（ウ）海洋構造・低次生態系の経年変動及びトレ

いわし類などの浮魚類の未成魚・成魚の索餌場とンド解析なっている。これは、北太平洋亜寒帯域が偏西風の

過去の長期データ及びA-lineモニタリングによっ

北側に位置し、低気圧回転の風応力が海面にかかり、て得られたデータを用いて、経年変動の解析を行っ湧昇流が発生し、光の届いていない深層から未使用た。また、長期トレンドを抜き出し、親潮域・混合の栄養塩を豊富に含む海水が亜表層に、もたらされ域の低次生態系に既に現れている地球温暖化の影響るためである。さらに、冬季の大気からの強い冷却を考察した。

によって、海洋上層に密度不安定な対流現象が発生
し、鉛直一様に混合された混合層が深く形成される

ウ 研究結果ことにより、栄養塩豊富な亜表層水を有光層に汲み（ア）低次生態系モニタリング体制の設計と実施上げる機能が存在するためである。地球温暖化に

水産総合研究センターが実施してきた親潮域・混よって、海洋上の気候が変化し、上記の効率的な栄合域のモニタリング線として２線あったものを、モ

養塩供給システムが減速されることが危惧されるが、 ニタリングの質と精度を向上させるために、北海道
海洋の物理構造と生態系の構造は複雑であり、単純

区水産研究所が実施していたA-line（図2111-1）に両に温暖化によってどのような変化が起きるかを予測

研究所の勢力を集中し、かつ、A-lineを混合域に達すすることは難しい。このため、本研究では、親潮域・るよう北緯38度まで延ばし、実施することとした。

混合域において、周年にわたり総合的なモニタリン

このことによって、調査船若鷹丸と新船北光丸の２グ観測を実施し、同海域における物理・化学・生物隻の調査船を導入することができた（伊藤・A-line,

要素の季節・経年変動の特性を把握し、低次生態系

2005）
。

の構造を解明することを目的とした。この研究成果

また、観測項目及び観測層の見直しを図るとともによって、将来進行する地球温暖化に対する海洋生に、観測手法の統一化を図るために、マニュアルの態系の応答が推測可能となる。また、モニタリング

整備を行った。整備されたマニュアルは、表2111-1の測定精度を向上させ、地球温暖化の影響検出が可の通りである。さらに、精度向上のために、最新鋭

能な精度のモニタリング体制を整えることを目的との観測・分析機器を導入した。これによって、0.0015

した。

～0.0043psuの範囲にばらついていた塩分の精度が0.002psu以下に縮小され、WOCE（世界海洋循環実

イ 研究方法験）基準をクリアできた。また、溶存酸素の測定精（ア）低次生態系モニタリング体制の設計と実施度が、0.04～0.47ml/lの範囲から0.10ml/l以下に縮1987年から北海道区水産研究所が実施してきた小された。栄養塩については、国内外の機関が参加

北海道厚岸沖定線（A-line）における観測を基盤としたIntercomparison Excercise for Reference Material

し、温暖化影響を検出可能な親潮域・混合域におけfor Nutrients in Seawater in a seawater matrix 2003に参る低次生態系モニタリング体制の設計を行った。そ加し、分析精度が世界的に見ても高いレベルにあるの再設計した体制に基づいて、モニタリングを実施

ことを検証した。さらに、冷凍保存による珪酸塩分した。

析値への影響について調べ、解凍直後の分析値は― 63 ―

10％程度（最大20％）過小評価となるため（図2111-2）、 をプラットフォームとして公開し、大学等の他研究
解凍後、数日おいてから再分析する必要があること

機関の研究者が観測に参加できるよう呼びかけた。

を明らかにした。

さらに、解析を促進するために、ホームページ上でそして、より多くの観測項目を測定し、親潮域・モ ニ タ リ ン グ の 実 施 状 況 と デ ー タ

混合域の低次生態系の解明を促進するために、A-line（http://www.hnf.affrc.jp/a-line/）の公開を行った。

46

表2111-1 整備されたマニュアル一覧
酸素測定マニュアル採水篇
酸素測定マニュアル測定篇
酸素ビン容量測定マニュアル44

蛍光法によるクロロフィル分析マニュアル

Hokkaido

Akkeshi43

海洋観測生物化学項目採水分析マニュアル

A1

42

60

A5

50

41

40

Dif feren ce μ( M)

Latitude (degree N)

45

A10

Honshu

A15

39

A17

40
30
20
10
0

38
140

-10

141

142

143

144

145

146

147

0

50

100

150

200

Si(OH)4 (μM)

Longitude (degree E)
図2111-1 A-lineモニタリング測点

図2111-2 珪酸塩の解凍直後の測定値と解凍後２－４日後の測定値の差（イ）海洋構造及び低次生態系の季節変動解析

ら秋季にかけて出現、４）夏季・秋季に出現するグ

海洋構造の季節変動として、親潮の流量が冬季にループに分類された。渦鞭毛藻は主要３種が春季に最大、秋季に最小となることが明らかとなった。100m

増えることが明らかにされた（図2111-4）。

深水温５℃以下の水域が一般的に親潮域と呼ばれてさらに、0.2－2μmという非常に小さなピコプラン

いるが、その中には上流から直接流れ込む南西流域

クトンの季節変動を明らかにした。春季ブルーム時とリターンフローとなる北東流域が存在している。

には珪藻などの大型プランクトンが優占するが、他

その南西流域の南端緯度と親潮域の南端緯度を比較の季節においては、ピコプランクトンの占める割合

した結果、南西流域は地理的に非常に安定しているが40～70％となり無視できないことが明らかにされことが明らかとなった（図2111-3）。

た 。 そ し て 、 Synechococcus が 夏 季 ・ 秋 季 に 、植物プランクトンの顕微鏡による同定・計数を行Ultraeukaryaotesが春季・冬季に優占することが明らい、珪藻と渦鞭毛藻の季節変動を明らかにした。珪かとなった。さらに、Synechococcusが水温と正相関、藻は108種が出現し、１）冬季中心で春季にかけて出珪藻類の分布量と負相関を示し、Ultraeukaryaotesが現、２）春季ブルーム期間のみに出現、３）春季か高水温、低栄養塩環境下で減少することを示した。

― 64 ―

Abundance (cells l-1)

42.5
42.0
41.5

SWlat

41.0

T100lat

40.5
40.0
1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

図2111-3 親潮域の南端緯度（青線）と親潮南西100,000
10,0001,000

Ceratium spp.
Gymnodiniaceae

100

Prorocentrum minimum

10
1

J

F

M

A

M

J

J

A

S O

図2111-4 渦鞭毛藻優占３種の季節変動

流域の南端緯度（赤線）の季節変化（ウ）海洋構造・低次生態系の経年変動及びトレ
ンド解析に伴う混合層の浅化に原因があると推定されたが、A-lineにおける混合層の変化を調べた結果、1994年を親潮域での長期データの解析から、栄養塩濃度、

境に、さらに、浅化が進んでいることが示された（図溶存酸素濃度に20年スケールの長期変動が存在する

2111-6）。この浅化・低塩化トレンドを詳しく調べたことが示された。また、冬季栄養塩濃度に減少トレ

ところ、親潮南下流域よりもリターンフローとなる

ンドがあることが示された（Ono et al., 2002）。20年

北東流域の方が顕著に浅化・低塩化していることがスケール変動は春季に、トレンドは冬季に顕著で示された。この浅化・低塩化に対応する長期トレンあった。これらの結果、春季と冬季の栄養塩濃度のドを調べた結果、親潮が日本沿岸で強く南に張り出差から推測される春季ブルームの基礎生産量も、長す親潮第１分枝の先端緯度の季節的南下時期が２－期変動とトレンドを示した（図2111-5）。

３月から４－５月に遅れていることがわかった（図冬季の栄養塩減少は、親潮域における表層低塩化

2111-7）。

図2111-5 冬季栄養塩（青）、春季栄養塩

図2111-6 A-line上における1990年から2004年の（緑）、冬季から春季への栄養

冬季混合層深度。寒色ほど浅い深度を塩減少（赤）の長期変動示す（白抜きは欠測）。

― 65 ―

42

オホー
ツク海

latitude

41.5
41Jan-trend
Feb-trend

40.5

Mar-trend
Apr-trend

親潮

May-trend
Jun-trend40

東カムチャッカ海流

低温・低塩化Jul-trend
Aug-trend

39.5

Sep-trend
Oct-trend
Nov-trend

39

熱・塩供給
→減少

Dec-trend

混合域

38.5

黒潮続流
38
1960

1970

1980

1990

2000

year

図2111-7 親潮第１分枝南限緯度の月別トレンドエ

図2111-8 水平混合仮説の模式図

考 察

正確な温暖化影響評価を行う必要がある。特に、親（ア）海洋構造及び低次生態系の季節変動解析

潮域・混合域は、温暖化に伴い表層が低温化してい現状の親潮域においては、春季以外は小型のピコる特殊な海域であり、かつ、生物生産の高い海域でプランクトンの現存量が多いことが明らかとなり、あるため、地球規模の影響を考える意味でも重要と温暖化の進行とともに、その重要度が増すことが推なる。さらに、長期変動が顕著な海域であるため、測された。また、ピコプランクトンの中でも、長期トレンドとともに、長期変動の解析を同時に行

Ultraeukaryaotesなどは高水温に逆に弱いことも示さう必要がある。特に、冬季栄養塩には線形トレンド

れ、温暖化影響下での低次生態系の応答を推定するが顕著であったのに対し、20年周期の長期変動は春ための、基礎的な知見が集約された。さらに、季節季に顕著であったので、両者の変動メカニズムは全変動の多くの知見は、本研究で開発した低次生態系

く異なる可能性がある。このため、過去の高水温期モデルに取り入れられている。

に起こっていた現象が、地球温暖化期に起こるとい（イ）海洋構造・低次生態系の経年変動及びトレ
ンド解析

う単純な予測は成り立たない可能性がある。今後は、本研究で整備した動物プランクトンのデータも含め、親潮域での冬季の栄養塩減少とそれに伴う春季ブより総合的かつ詳細な解析が必要となる。

ルーム基礎生産の低下は、基本的に表層の低塩化を起因とする混合層の浅化が原因と推定された。さらカ 要 約に、その浅化傾向は、上流の影響を受ける南下流域

地球温暖化影響検出可能なモニタリング体制を確よりもリターンフローとなる北東流域で顕著であっ立し、モニタリングを実施した。そのデータを用いた。このことから、混合域で黒潮系暖水から水平渦て、物理環境、植物プランクトンのサイズ・種別の拡散などによって供給される塩分が減少しているこ

変動等、基礎的な季節変動が明らかとされた。また、とが推測される。親潮第１分枝の南下時期が、２－

物理、化学環境及び生物の長期変動及び長期トレン

３月中心から４－５月に遅れていることと併せて考ドが示され、親潮域では表層の低塩化に伴い、冬季

えると、南下時期が冬季から春季に変化したために、混合層の浅化、冬季表層栄養塩の減少、春季基礎生

冬季に黒潮暖水と接する面積が減少し、水平渦拡散産の低下が起きていることが示唆された。その原因などによる塩分供給が減少したとする「水平混合仮として、親潮の南下の季節的な遅れに伴い、冬季に説」が提唱される。

黒潮系暖水から水平混合によって供給される塩分が減少するという、「水平混合仮説」が提唱された。

オ

今後の課題

本研究で確立された温暖化影響検出可能なモニタリング体制を維持し、長期のデータを蓄積し、より

キ 引用文献Ono T. et al. 2002. Multi-decadal change of net― 66 ―

community production in western subarctic North Pa-

た観測データ、及び既存の黒潮域の観測データも用

cific.

いて低次生態系の構造とその季節、経年変動を解析

GeophysicalResearch

Letter,29,

10.1029/2001GL014332.

した。

伊藤進一・A-lineチーム. 2005. 北西太平洋亜寒帯（ウ）マイワシやサンマなどの小型浮魚類の資源域を中心とした海洋環境変動と低次生態系変動. 水

変動に対して重要な海域である冬季の黒潮続流域

産海洋研究, 69, 47-49.

(Noto and Yasuda, 1999)において、2003/4年冬季から３カ年にわたり海面高度観測衛星の軌道下に観測ラ＊

研究担当者（伊藤進一 、小埜恒夫、川崎康寛、日下彰、葛西広海、清水勇吾、筧茂穂、齊藤宏明、桑インを設定し、冬季の黒潮続流域の海洋環境と小型浮魚類の仔稚魚の分布に関する調査を実施した。

田晃、高橋一生、杉崎宏哉、岡崎雄二、舘澤みゆき、
鹿島基彦)

ウ 研究結果（ア）2002年５月に御前崎沖観測ライン（図2112-1)(2) 黒潮域における低次生態系モニタリング

での低次生態系モニタリング観測を開始し、2006年

ア 研究目的１月までの間に16航海の御前崎沖定線調査を実施しサンマ・いわし類などの産卵域、稚魚の成育域とた。北緯34度から30度までの緯度30分毎の観測点配なっている黒潮域（黒潮及び黒潮続流周辺海域）に置を基本とし、時間的に余裕のある場合には北緯30おいて、既存の黒潮を横切るモニタリングラインを度から27度までの間で物理観測を主体とした観測を拡充強化するとともに、黒潮続流域にもモニタリン

行った（図2112-2）。緯度30分毎の観測定点の総数はグ観測を設定し、低次生態系を構成する物理、化学

194点であった。海洋物理観測データ及び栄養塩、ク

環境及び動植物プランクトンの調査を定期的に行う。 ロロフィル測定データについては、国際的に使用さこれにより、品質の高い低次生態系データベースをれている海洋観測データ処理ソフトであるOcean

構築し、黒潮域の魚類の餌料環境をコントロールす

DataViewでの閲覧を可能とするデータフォーマット

る低次生態系の構造を把握すること、及び季節・経にて整理した。

年変動の実態を明らかにすることを目的とした。

（イ）御前崎沖の海洋環境は、沖合を東流する黒潮を境にして岸側の内側域と沖側の外側域に分けら

イ 研究方法れる。黒潮の流路は2002年から2004年夏季までは岸（ア）御前崎沖の海域において、黒潮を横切る南に沿う直進流路、2004年秋季から2005年夏季までは、

北観測定線を設定し、季節毎に海洋環境から低次生

岸から大きく離れる大蛇行流路となっていた（図産までのモニタリングを継続実施した。観測点を東2112-2)。本研究では黒潮流路の変化の影響を除くた

経138度線上の黒潮を横切る北緯34度から30度まで

め、1999年４月から2002年１月までの間に行われたの区間に緯度30分間隔で配置した。観測項目は海洋観測のデータも含めて、黒潮流軸（300m水温15℃）

物理（CTD-DOによる水温・塩分・溶存酸素と採水にを基準にした季節毎の合成図を作成し、御前崎沖のよる酸素・塩分測定）、海洋化学（栄養塩：硝酸・亜海洋構造の季節変化を解析した。本州南方の海洋表

硝酸・燐酸・珪酸・アンモニア）、生物（クロロフィ層は、春季から夏季にかけて昇温期となり、海面かル－ａ（Chl.a）、植物プランクトン組成、動物プラ

ら高温となる。秋季から冬季には、海面からの冷却

ンクトン量、動物プランクトン組成）である。黒潮と風によるかき混ぜの強化により降温するとともに、の北側（内側域）の北緯34度、黒潮流軸位置、黒潮

一様な水温・塩分を持った混合層が発達する。表面の南側（外側域）の北緯30度では基礎生産の観測点

水温から0.5℃低下する深度を混合層の厚さとするを設け、漂流系を用いた現場法により黒潮域の基礎

定義（Monterey and Levitus, 1997）を用いて黒潮外測生産力を把握する観測を行った。なお、動物プラン

域での混合層の平均値を求めると、11月では混合層

クトン採集用のノルパックネットの目合は通常の水温が24.5℃、混合層厚が89m、１月にはそれぞれ335μmよりも細かい100μmとした。

20.3℃、179mとなった。内側域の平均値は、11月が（イ）定線モニタリングにより定期的に取得され21.8℃、42m、１月が16.1℃、109mであった。内側域― 67 ―

は表層と亜表層の間の密度差が亜熱帯海域に比べてることになる。夏季の表層の低塩分水の影響は、秋

大きく、混合層が発達しにくいことを反映している。

の表層混合層の発達とともに表層全体に及ぶ。冬季

冬季の混合層水温及び厚さの年々の変化を見ると、には季節風の吹き出しによる海面からの蒸発のため、2003年１月、2004年１月、2005年１月の平均の水温

表層混合層内の塩分濃度は回復し、春季に表層に高と厚さは20.5℃、169mで年毎のばらつきは小さいが、塩分水が分布する構造となる。

2006年１月には19.8℃、208mとなり、250mを超える

本研究で取得された外側域の北緯30度点で観測さ厚さの混合層も観測された。寒冬となった2005/2006

れ た 水 温 プ ロ フ ァ イ ル を World Ocean Atlas

冬季の厳しい気象の影響を受けたものと考えられた。 2001(Conkright et al. 2002)による気候学的なプロ
表層の塩分構造の季節変化は、梅雨や台風により降ファイルと比較した結果、2002年以降に亜表層にお水過多となる夏季に表層が低塩分化することを特徴

いて水温躍層位置が深くなっている傾向が認められとする。表層の高水温と併せて成層構造が強化された。

図2112-1 御前崎沖観測ラインの基本的な配置。

図2112-2 東経138度線の観測点の時間・緯度

東経138度線に沿い、緯度30分毎に配置した。

配置、●の濃淡は深度300mの水温値

背景は海底地形。

に対応する。曲線は黒潮流路のおおよその位置を示す。

（ウ）海洋の基礎生産を担う植物プランクトンにり、植物プランクトンの現存量が冬季に最大、夏季

ついては表層200mまでの採水とGF/Fフィルター濾過に最小となることが推測された。植物プランクトン

によるChl.aの測定、採水サンプルによる種組成の分の種組成の分析から、季節的な植物プランクトンの析と漂流系を用いた基礎生産量の測定実験により実現存量変動は、主として５μ以下の微小な植物プラ態把握を進めた。東経138度線の黒潮外側域（北緯30ンクトンの増減に依存することが示唆された。なお、

度から32度）における表層に成層構造が発達（図亜熱帯海域の北緯30度点と内測域の北緯34度点での2112-3)する春季、夏季のChl.a濃度の深度分布（図

基礎生産量測定実験の結果は、それぞれの海域での2112-4)の特徴は、亜表層の50-100mにChl.aの極大が基礎生産量は春季と冬季に高い値が見られる傾向に形成されることであり、表層混合層が発達しつつああることを示したが、春季、冬季に観測された最大る秋季にも、この分布形は維持される。表層の混合

値は内側域も外側域も400～500mgC/m2/dayの範囲にが進んだ冬季には、表層混合層中でChl.aが鉛直に一あり、同じ季節、同じ海域でも得られる値は大きく様な分布を示すようになる。御前崎沖の外側域でのばらつき、海域による差や冬春季の差は不明瞭で3200mまでの平均のChl.a濃度は春季が0.18mg/m 、夏季
3

3

3

が0.13mg/m 、秋季が0.15mg/m 、冬季が0.22mg/m となあった。観測の継続と海洋物理・化学環境、光の条
件との詳細な解析が必要である。

― 68 ―

図2112-3 黒潮外側域の各季節の表層水温の鉛直分布

図2112-4 黒潮外側域のクロロフィル－ａの鉛直分布（エ）黒潮域の動物プランクトンの分析により、存量は植物プランクトン現存量の約１/２であり、現黒潮域での重要な餌料生物である小型カイアシ類に存量比は、北太平洋亜寒帯水域（Taniguchi,1999)について、小型カイアシ類が周年で優先すること、そ比べて小さく、亜熱帯海域でメソ動物プランクトンの種組成の季節変化は小さいことが明らかになった。 の割合が小さいことを反映した結果となった。
また、大型カイアシ類のバイオマスが冬季～春季に亜熱帯海域のカイアシ類群集現存量の経年変動は増加する傾向を持つことなどの季節変化も明らかに主として頭胸部長0.8mm以下の小型カイアシ類の変なった。亜熱帯海域での栄養塩の流れの一端を担う動に依存し（図2112-5）、冬季に水温が低い年の春季

微生物ループの構成要素については、バクテリアがに小型カイアシ類のバイオマスが多くなるという関

夏と冬に多いこと、これを利用する渦鞭毛虫類が春係（図2112-6）が示唆された。この結果は黒潮流域

季に多く冬季に少ないという解析結果が得られた。

の長期にわたる既往資料を基にした解析結果（Nakata

なお、御前崎沖の亜熱帯水域の動物プランクトン現and Hidaka,2003)と基本的に同じ関係である。

図2112-5 黒潮外側域のカイアシ類現存量の変化

図2112-6 黒潮外測域の春季の小型カイアシ類
現存量と冬季の表層水温の関係（オ）黒潮続流域の調査を2003/4冬季は４航海、環境を把握し、さらに混合層前線がクロロフィルフ

2004/5冬季は２航海実施し、2005/6冬季は東京大学

ロントになっていること、サンマの稚魚やイセエビ

海洋研究所の実施する調査に参加し実施した。これの幼生の分布が海洋の物理的な前線構造を境界としにより、黒潮続流前線及びその南に存在する混合層ていることを示す結果を得た。

前線域の海洋構造と冬季の黒潮続流再循環域の海洋― 69 ―エ

考 察（イ）御前崎沖の観測定線での季節毎の観測態勢（ア）本研究により小型浮魚類の餌料生物としてを整えたこと、また、黒潮続流域の冬季の総合的な重要な外側域の小型カイアシ類の春季のバイオマス

生態系調査を３冬季連続で実施した意義は大きい。

が、冬季の表層水温と明瞭な相関関係を持つことが貴重な観測資料の整理、解析を進めることと併せて、明らかになった。亜熱帯海域においては、冬季の表

データベースとして公開することが今後の課題であ層水温と混合層の厚さの間に負の相関関係があり、る。

表層混合層がより深く発達する冬季には、表層がよ
くかき混ぜられ表層水温が低下する。このため、表カ 要 約

層水温が低い冬季には、下層からより多くの栄養塩

多獲性の小型浮魚類の産卵域、稚魚の成育域とが供給されることとなり、表層の基礎生産が増大すなっている黒潮域における魚類の餌料環境をコントると考えられる。一方、小型カイアシ類は産卵が始ロールする低次生態系の構造と変動を把握するため、まる餌濃度、産卵速度が飽和に達する餌濃度ととも御前崎沖に黒潮を横切るモニタリングラインを設定に大型種に比較して低く（Runge,1988)、バイオマス

し、年４回の低次生態系調査を実施する体制を整えが基礎生産の増加に敏感に反応する可能性があるこた。モニタリング調査により得られたデータを用いとから（中田,2004)、春季の小型カイアシ類のバイて物理環境、動植物プランクトンの季節変動を把握

オマスの多寡が冬季の表層のかき混ぜの強弱に対応するとともに、物理環境と餌料生物として重要な小して現れるものと推測された。この関係からは、温型カイアシ類の経年変動の関係を把握した。小型浮暖化の進行に伴い表層のかき混ぜが弱化することに魚類の長期変動に重要な海域である冬季の黒潮続流

なれば、小型浮魚類の餌料環境が悪化することが示域について2003/4冬季から３冬季にわたり冬季調査

唆される。

を実施し低次生態系から仔稚魚の分布に関するデー（イ）御前崎沖の亜熱帯観測点の中層水温が気候タを取得した。

値に比べ高温化し、躍層の深化が起こっていると推測された。東経137度線の気象庁の観測データにもそ

キ 引用文献の傾向が見られ、同海域の亜表層を占める亜熱帯

Conkright, M.E., R. A. Locarnini, H.E. Garcia, T.D.

モード水の分布・特性の長期的な変化が躍層の深化

O’Brien, T.P. Boyer, C. Stephens, J.I. Antonov, 2002.

に反映されているものと思われる。実際に、東経137

World Ocean Atlas 2001: Objective Analyses, Data Sta-度線の亜熱帯モード水は黒潮流量変化の影響が受け、 tistics, and Figures, CD-ROM Documentation. National
長期的に高温化しているとされている（気象Oceanographic Data Center, Silver Spring, MD, 17 pp.

庁,2005）。温暖化による風系の変化が亜熱帯循環を

気象庁,2005. 異常気象レポート2005, 383pp.

強化し、黒潮の流量を増大させるとともに、暖冬傾

Monterey, G. and Levitus, S., 1997. Seasonal Vari-

向を維持し表層水温の高温化をもたらすこととなれ
ば、その結果として、暖かい亜熱帯モード水の形成量が増大し、亜熱帯海域での海洋表層の厚みが増加

ability of Mixed Layer Depth for the World Ocean.
NOAA Atlas NESDIS 14, U.S. Gov. Printing Office,Wash., D.C., 96 pp. 87 figs.
中田 薫, 2004. 黒潮域のマイワシ餌料プランク

している可能性がある。

ト ン 変 動 , 「 海 流 と 生 物 資 源 」（ 杉 本 隆 成 編 ） ,オ

201-207.

今後の課題（ア）黒潮外側域での小型カイアシ類バイオマス

Nakata, K. and Hidaka K. 2003. Decadal scale vari-の変動と表層水温の相関関係のメカニズムを追求し、 ability in the Kuroshio Marine ecosystem in winter. Fish.
温暖化に伴う海洋環境変化が亜熱帯海域での小型浮

Oceanogr., 12, 234-244.

魚類の餌料生物のバイオマスに及ぼす影響の評価に

Noto, M. and Yasuda, I. 1999. Population decline of

つなげること、内測域における海洋環境と低次生態

the Japanese sardine, Sardinops melanostictus, in rela-

系の関係を把握し、その変動特性を明らかにするこ

tion to sea surface temperature in the Kuroshio Exten-とが温暖化の影響解明のため重要である。

tion. Can. J. Fish. Aquat. Sci., 56, 973-983.
― 70 ―

Runge. J. A. 1988. Should we expect a relationship－タベ－ス（1972～2005年：延べ約2400測点）を作

between primary production and fisheries? The role of成した。

copepod dynamics as a filter of trophic variability. Hy-N
42°drobiologia 167/168, 61-71.
Taniguchi, A. 1999. Differences in the structure of the40lower trophic levels of pelagic ecosystems in the eastern

気象庁PMライン

38

and western subarctic Pacific. Prog. Oceanogr., 43,

１９７２～

285-319.

36
34

研究担当者（渡邊朝生＊、中田 薫、塩本明弘、広１９７０～１９９３

江 豊、小松幸生、日高清隆、豊川雅哉、市川忠史）

32

気象庁Aライン
西海水研CKライン

２００２～

30

(3) 対馬暖流域における低次生態系モニタリング
ア 研究目的28

対馬暖流域のマサバ・マアジ・スイルメイカ等の水産資源は東シナ海を産卵場、日本海を生育場とし

気象庁PNライン

１９６５～

26
120 122 124 126 128 130 132 134 136 138 140°Eており、対馬暖流域の温暖化の進行に伴う水産資源
変動予測手法の開発には、東シナ海対馬暖流源流域

図2113-1 東シナ海及び日本海の観測線図

及び日本海中部海域の低次生態系の構造を解明する必要がある。このため、両海域において海洋物理・（イ）年・季節変動特性と長江起源水の東シナ海

化学環境から動・植物プランクトンを含む総合的な低次生態系に及ぼす影響

モニタリング観測を実施し、低次生態系の構造解明

今回作成した西水研デ－タベース、気象庁デ－タに資する高品質なデータベースを構築する。また、

ベ－ス、並びに、JODCデ－タ等を利用し、水温・塩

これにより低次生態系の季節・年変動の特性と長江

分・栄養塩・クロロフィルa（Chl.a)などの年・季節の影響を強く受ける東シナ海陸棚域の特徴を把握す

変動特性を解析するとともに、長江起源水の東シナることを目的とする。

海低次生態系に及ぼす影響を検討した。
（ウ）東シナ海と日本海における動物プランクト
ンの長期変動イ 研究方法PN線（黒潮系水域）とPM線（対馬暖流域）におけ（ア）データベ－スの作成
東シナ海・日本海においては気象庁により、日本

る動物プランクトン湿重量と水温、Chl.a量の長期変

海中部のPMライン、東シナ海中南部のPNラインにお動特性を明らかにした。また、得られた結果から、ける調査が1972年から開始され、現在に至るまで年

環境要因と湿重量の関係及び日本海と東シナ海の湿４回程度海洋観測が継続されている（図2113-1）。ま重量変動の関連について検討を行った。
（エ）日本海における動物プランクトン種組成のた、1996年以前には、気象庁では東シナ海北部大陸

年変化

棚上の 32ﾟNライン（Aライン）においても調査を実施しており、これら日本周辺海域における気象庁海動物プランクトン種組成の年変化について明らか

洋観測データのうち、1965年以降のデータについてにするため、気象庁PM線（沿岸から沖合に向けPM１

はデータベースが整備・公開されている。一方、西～９）試料のうち2002～2004年春季（４月18日～５海区水産研究所では1973～1992年に31ﾟ30'Nライン

月１日）動物プランクトン種組成についてクラスを中心に東シナ海・黄海の海洋観測デ－タが蓄積さ

ター解析、指標種分析、種多様度指数の計算を行っれており、これらを補完するために本研究では2002た。

年以降31ﾟ45'Nライン（CKライン：図2113-1）における定線観測を開始し、従来のデータを合わせてデ― 71 ―

ウ 研究結果

含めて解析し（1965～2005年）、冬季の水温、夏季の（ア）水温・塩分の長期変動特性

塩分の長期変動を図2113-2に示した。東シナ海陸棚

対馬暖流域で最も長期間にわたり多数のデ－タが沿岸域においては冬季に昇温傾向（127ﾟE以西）、夏得られている31ﾟN～32ﾟNの表面（０～５m）水中の季に低塩分化傾向（126ﾟE以西）が認められた。

水温・塩分の長期変動を本研究で得られたデ－タを

冬季表面水温（℃）

25

125°E

25

126°E

25

127°E

25

20

20

20

20

15

15

15

15

10

10

10

10

+0.6℃ /40 years+2.6℃ /40 years

5
1965 1975 1985 1995 2005

+1.4℃ /40 years

5
1965 1975 1985 1995 2005

51965 1975 1985 1995 2005

夏季表面塩分

5
1965 1975 1985 1995 2005

128°E

図2113-2 31～32ﾟNにおける経度別の冬季水温（１～３月、上段）と夏季塩分（７～９月、下段）の長期変動

Chl.a（μg/L）

Sal.

Chl.a（μg/L）

Sal.

図2113-3 約20年間（1973～1992年）の西水研観測結果を用いた東シナ海・黄海表層における春季（上段）と夏季（下段）のChl.a、塩分の平均値の分布― 72 ―

（イ）季節変動特性と長江起源水の東シナ海低次
生態系に及ぼす影響

東シナ海の黒潮系水域における動物プランクトン
湿重量は５年程度の周期的な増減を繰り返しつつ減気象庁PNライン（図2113-1）の５～10月の観測デ

少傾向にあり、Chl.a量の変動と約半年遅れのタイム－タ（長崎海洋気象台，1990～2000年）を用い観測

ラグで有意な正の相関が認められた（Chl.a量は1986

月の長江月平均流量（大通）と各観測点の表層塩分

年から急激に減少し、1988年に極小となった後、近との関係を解析した結果、月平均流量と各観測点の年まで低水準で推移していた）。

表層塩分には黒潮流域のPN３と大陸棚中部域のPN

一方、日本海の対馬暖流域における動物プランク

７を除いて有意な直線関係が認められた（田中トン湿重量は1977～1992年まで低水準で推移した後、ら,2005）。図2113-3に約20年間（1973～1992年）の1990年代中旬に顕著なピークを示し、表層水温と有西海区水産研究所観測結果を用いた東シナ海・黄海

意な負の相関を示した（表層水温は1977～1988年のの春季と夏季の表層のChl.aと塩分の平均的分布状況

間は低水準、その後は増減を繰り返した）。これらのを示した。長江流量の増大する夏季とともに、春のことは、日本海域の動物プランクトン群集の生物量

ブルーム期においても長江河口域を中心に低塩分のが対馬暖流の影響の弱い時に増加することを示唆し

大陸棚沿岸域で最も高いChl.a濃度を示した。

ている。

（ウ）動物プランクトン湿重量の長期変動と環境（エ）日本海における動物プランクトン種組成の要因との関連年変化と環境要因との関連

東シナ海の黒潮系水域と日本海の対馬暖流域にお動物プランクトン種組成は３つのクラスターに分ける動物プランクトン湿重量の長期変動に明確な関かれ（図2113-5）、クラスター１の指標種は Evadne

連は見出せなかったが、それぞれの海域において湿nordmanni、Eucalanus attenuatusといった沿岸暖水性

重量の変動と環境要因との関連が示された（図種 、 ク ラ ス タ ー ３ は Neocalanus cristatus 、 Primno

2113-4）。

abyssalisといった大型の冷水性種が指標種であった。
年変化についてPM４～PM６で見ると、2002年はクラスター２であったのに対して、2003年はクラスター
２～３、2004年はクラスター１と同じ定点でも属す
るクラスターは年により変化していた。動物プラン
クトンの個体数密度と種多様性指数は、クラスター
１では高く、クラスター３では低い傾向が見られ、
種多様性指数は水温と関連が強かった（図2113-6）。
また、2004年は沖合域までクラスター１が見られた。

図2113-4

東シナ海（上図）及び日本海（下図）における動物プランクトン湿重量とChl.a量、水温の経年変動― 73 ―

図2113-5 日本海PM線における春季動物

図2113-6 日本海PM線における2002～2004年春

プランクトン種組成のクラス

季動物プランクトン個体数密度と50m

ター解析

深水温（上図）及び多様指数（下図）エ

よる強い成層は、春季から夏季の日射により、さら考 察

東シナ海大陸棚沿岸域の冬季の昇温傾向（図に、高温・低密度化した表層水を形成し、地球温暖2113-2：0.6～2.6℃/40年）については、韓国沿岸域化による水温上昇と生態系の変動にも深い関係が予においても1968年～2004年の37年間に約0.9℃の平想される。

均水温の昇温傾向が報告されている（Jeong et al.,

東シナ海の黒潮系水域におけるChl.a量と湿重量の2005）。その原因としては温暖化による冬季の冷却のタイムラグを有した正の相関関係は過去の餌料環境減少が考えられるが、詳細については今後の検討課

が動物プランクトン生物量に影響することを意味し、題である。

東シナ海の黒潮系水域の動物プランクトン群集がボ

長江からは、流量の増大する夏季を中心に豊富なトムアップ制限を受けていることを示唆している。

栄養塩が海域に運ばれるが、CKラインと気象庁Aラ

一方、日本海の対馬暖流域における水温と湿重量のインの大陸棚沿岸域では溶存態無機窒素（DIN)濃度

負の相関は、対馬暖流の影響が弱い時（すなわち、の高い長江起源水の影響により、出水年に広範囲に低水温）には日本海固有水由来の大型動物プランク

リン制限（DIN過剰）の水域が形成された。また、春トンが表層に出現し、生物量が増加することを示唆

季・夏季の平均Chl.a、塩分分布（図2113-3）からもしている（図2113-4）。さらに、日本海PM線の動物プ

夏季及び春季ブルームにおける植物プランクトン分

ランクトン種組成も水温の影響を強く受けており布に及ぼす長江からの低塩分水の影響が非常に大き（図2113-5）、群集構造の変化がPM線動物プランクト

いことが明らかとなった。地球温暖化により洪水のン湿重量の長期変動の要因であることを支持してい発生頻度が高くなる危険性が指摘されているがた。2004年には沖合域まで沿岸暖水性種を指標種と（IPCC, 1995)、長江においても1995年から1999年のするクラスター１が見られたが（図2113-6）、その年５年間に４回の大洪水が発生した（皆川, 2003）。この冬季（１～３月）の日本海西部水温は非常に高くれらの影響は大陸棚沿岸域の夏季の低塩分化傾向（加藤ら, 2006）、この影響によるものと推定される。

（図2113-2）とともに異常低塩分水の観測例として、

本研究の結果から、東シナ海の黒潮系水域においしばしば九州近海や対馬海峡にまで及んでいる（木ては、低次生態系の変動が動物プランクトン生物量

谷,1998）。一方、長江では三峡ダムの建設により、に影響し、日本海においては、水塊構造の変化が生

人為的な流量調節の東シナ海への影響についても評

物量に影響していると考えられる。従って、長期的価する必要がある。低塩分・低密度の長江起源水にな動物プランクトンの変動機構解明のためには、群― 74 ―

集構造の解析及び、水塊構造との関連についての解

Korea/Tsushima Strait. Proc. of Workshop on the ma-

析が必要となる。

rine environment in the east Asian marginal seas. Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu Univer-

オ

今後の課題

sity, 84-93.

今後も海洋環境及び低次生態系のモニタリングを加藤ら2006. 沿岸・沖合定線観測データから示さ

継続的に行い、温暖化の影響評価予測モデルの開発れる日本海及び対馬海峡における水温の長期変動．

する必要がある。また、東シナ海データベースにつ沿岸海洋研究, 44, 19-24.

いてはホームページ等を利用して公表する。さらに、
基礎生産構造を解析し、東シナ海域での炭素循環過木谷浩三 1998. 陽光丸が東シナ海で観測した異常
低塩分水. 西水研ニュース, 95, 9-11.

程の理解を深める。一方、長江における三峡ダムの皆川昌幸 2003.中国大陸における近年の降水量及建設による人為的な流量調節が東シナ海の低次生態

び長江の流量について.「長江大洪水と東シナ海の海系に及ぼす影響についても評価する必要がある。

洋環境」. 西水研, 1-31.
田中勝久ら

カ

要 約

2005.

長江の流量変動と東シナ海

表層水の関係－地球温暖化との関連について－.

(1) 東シナ海温暖化観測線（CKライン）及び東シ

西水研ニュース, 111, 7-8.

ナ海における西海区水産研究所既往データの物理・
化学環境と動物プランクトンを含む総合的なデータ

研究担当者（田中勝久＊ 、西内

ベースを作成し、季節・年変動特性を明らかにした

横内克巳、清本容子、岡村和麿、長田（1972～2005年、延べ約2400測点）。

徹、塚本洋一、佐々千由紀、森本晴之、加藤 修）

耕、井口直樹、宏、長谷川(2) 東シナ海陸棚沿岸域及び日本海西部において、冬季に昇温傾向、東シナ海陸棚沿岸域において夏季

２

地球温暖化の影響及びリスクの解明に低塩分化傾向が認められた。

(1) 温暖化がプランクトン生態系に及ぼす影響の評
価と予測技術の開発(3) 本研究で作成した総合データベース及び気象庁海洋観測資料による東シナ海デ－タ を解析し、長ア 研究目的江起源水が塩分・Chl.a分布に及ぼす影響を明らかに

地球温暖化は海洋の鉛直成層構造を変化させ、水した。

温、光、海洋上層への栄養添加条件への影響を通じ(4) 東シナ海のPN線黒潮影響域の動物プランクトて、魚類生産と密接に関わる基礎生産力とプランク

ン湿重量の長期変動はクロロフィル量と有意な相関

トン生態系構造に影響するものと予想される。本研（湿重量が半年遅れる正の相関）が認められ、本海

究は、温暖化に伴う環境要因の変化が亜熱帯から亜域の動物プランクトンが餌料となる植物プランクト

寒帯にわたる日本周辺海域のプランクトン生態系構

ンに影響されるボトムアップ制限を受けていること

造と浮魚類の餌料環境に及ぼす影響予測が可能な生が示された。

態系モデルを開発することを目的とした。合わせて、(5) 日本海中部の気象庁PM線における動物プラン
クトン群集と水温の関係から、表層水温の変化によ開発されたモデルを用いて水温上昇がプランクトン
生態系構造へ及ぼす影響予測を試みた。

る動物プランクトン群集の変化が動物プランクトン
現存量の変動に強く影響していることがわかった。

イ 研究方法（ア）既往の亜寒帯海域適応型低次生態系モデル

キ 引用文献NEMUROを改良し、亜寒帯・亜熱帯汎用低次生態系モ

IPPC 1995. Impacts, Adaptations and Mitigation ofデルを開発する。

Climate: Scientific Technical Analyses, R. T. Watoson（イ）既往の大循環モデルを改良し、日本周辺のet al. eds., Cambridge Univ. Press.

海洋構造を高精度で表現可能な物理モデルを開発す

Jeong H-D. et al. 2005. Long-term physical and bio-る。開発された物理モデルと生態系モデルを結合し、chemical investigations around the western channel of

生態系モデルの三次元化を図る。

― 75 ―

（ウ）現場観測を行うとともに、過去に蓄積され亜寒帯海域適応型低次生態系モデルNEMUROを基礎た試料の解析やデータを利用して、生態系モデルのにして、亜熱帯・亜寒帯汎用の拡張版低次生態系モ

パラメータのチューニングと妥当性検証のためのデ ル eNEMUROを 開 発 した 。 具 体 的 に は 、 従 来 の

データセットを作成する。

NEMUROで、それぞれ２つ及び３つであった植物と（エ）既往のモデルを改良し、衛星データを利用

動物のコンパートメントを eNEMUROでは４つに増した日本周辺海域の植物プランクトン

加させ、亜熱帯海域で卓越すると考えられる微生物の分布と生産力変動を再現できる衛星モデルを開発

環をモデルの中に見える形で組み込む構造としたする。開発されたモデル用いて、日本周辺海域の植（図2121-1）。これにより、亜熱帯海域で周年見られ物プランクトン量及び生産力データベースを作成す

る微小生物の卓越を再現すると同時に、亜寒帯海域

る。

における中心目珪藻による春季増殖とそれに続く微小生物の卓越、並びに秋季ブルーミングを再現した。

ウ 研究結果（ア）亜熱帯亜寒帯汎用低次生態系モデルの開発

図2121-1 eNEMUROの概念図（イ）高精度三次元物理モデルの開発と生態系モ

流によって下層へと輸送されるという、これまでの観測事実を再現した (Komatsu and Watanabe, 2004)。

デルとの結合ネスティング法を用いることなく、北太平洋全域（ウ）eNEMUROの妥当性評価のためのデータセッoを対象としながらも日本周辺海域を１/16 で解像可

トの作成能で、かつ、黒潮流路を１ヶ月先まで、ほぼ再現で

eNEMUROの再現性評価に必要ながら、これまで

きる海況予測システムを構築した。このシステムにデータ蓄積がなかった、バクテリアや微小植物の主亜熱帯海域生態系用にパラメータを調整した従来の要栄養源である溶存態有機炭素濃度と亜熱帯海域の“NEMURO”と結合し、生態系モデルの三次元化を

アンモニア濃度の季節変化を把握した。亜寒帯海域図った。このモデルを用いた数値実験により、続流

では植物プランクトンの春季増殖の後に、水柱内のの蛇行の峰の上流側では上昇流によってプランクト

溶存態有機炭素濃度が上昇すること、亜熱帯海域でンが表層へと輸送され、逆に、峰の下流側では下降

は、春から夏にかけてアンモニア濃度が高く、秋か― 76 ―

ら冬にかけて低くなる(図2121-2)ことが明らかと明らかとなった。さらに、西部北太平洋の基礎生産なった。また、過去に蓄積された試料を観察し、多を推定するモデルを作成し（Kameda and Ishizaka,

獲性浮魚類の主産卵期における黒潮域の餌料生物量

2005）、日本周辺の植物プランクトン量と基礎生産力について、約30年間分のデータセットを作成した。

のデータベース化を行うとともに、得られたデータ

この解析により、黒潮域の餌料生物量の長期変動が、を用いて1998～2004年の亜寒帯海域並びに亜熱帯海

主として大型カイアシ類のCalanus sinicusと、小型カ域の基礎生産量の経年変動を明らかにした（図イアシ類のParacalanus及び Oncaea科カイアシ類の変

2121-3）。

動によって起こる (Nakata and Hidaka, 2003)ことが

図2121-2 亜熱帯海域におけるアンモニア濃度(μM)の季節変化

図2121-3 衛星データを利用して見積もった
黒潮域並びに亜寒帯海域における基礎生産力アノマリの経年変動（エ）eNEMUROの再現性
亜寒帯海域、並びに、亜熱帯海域の現場観測で得られた現場観測値でパラメータのチューニングを行い、両海域の低次生態系構造の季節変化が、ほぼ再現できるようになった（図2121-4）。また、eNEMURO
を三次元化した3D-eNEMUROについて、モデルの全4
種類の植物プランクトン現存量の総和から算出した
クロロフィル量と衛星SeaWiFSのクロロフィル量とを比較したところ、モデルはクロロフィル量の時空間変動を良く再現した（図2121-5）。

図2121-4― 77 ―eNEMUROで再現した亜寒帯海域と亜熱帯
海域の栄養塩濃度、動植物プラン クトン
生物量、動物プランクトン生物量の季節変化(線はモデル計算値、点は観測値)

図2121-5 2005年４月22日の海色衛星SeaWifs（左）と3D-eNEMURO（中：eNEMUROによる再現値をC:chla比=50として算出）による海面クロロフィルの分布、並びに海況図（右）（オ）eNEMUROによる温暖化実験

ンクトンの応答について調べた。その結果、亜寒帯

eNEMUROを用い、水温・日射量・混合層水深・混で優占する種類から亜熱帯に優占する種類へと、季合層以下の栄養塩濃度等の境界条件を亜寒帯域のも節的に両者が共存しながら、徐々に切り替わっていのから亜熱帯域のものに徐々に変化させ、植物プラ

くことが示された（図2121-6）。

図2121-6 物理・化学的な環境要因を亜寒帯的なものから亜熱帯的なものへと変化させた
場合の植物プランクトンの応答。水温の季節変化無し（左）とありの場合（右）エ考 察の卓越や、亜熱帯海域における小型・中型植物プラ（ア）eNEMURO及び三次元eNEMUROの再現性

ンクトンの卓越などそれぞれの海域の季節変化のパ

温暖化に伴う低次生態系の変化を再現するモデル

ターンが再現された。さらに、現場観測で得られたの妥当性の評価に当たり、重要視されるのは現状のデータでパラメータのチューニングを行うことによ

再現性である。従来の亜寒帯適応型低次生態系モデり、定性的な季節変化のパターンだけでなく、栄養

ルNEMUROで亜熱帯海域の低次生態系の季節変動を塩濃度と動植物プランクトンの現存量水準を良く再再現した場合、大型植物プランクトン量が不自然に現できるようになった。

大きく算出されるなどの不都合があった。これに対eNEMUROの三次元化に採用した物理モデルは、単し、微生物環をメインに扱う形のeNEMUROは、亜寒一格子のモデルで取り扱いが簡便であり、境界壁で帯海域と亜熱帯海域で同一の生理パラメータを用いの不自然な擾乱が発生しないなどの利点がある（小ても、亜寒帯海域の春季ブルーミング時の大型珪藻

松ら，2004)。モデル結果は植物プランクトンの分布― 78 ―

について、黒潮を挟んで沿岸側の高濃度域と沖合側の予測技術の開発の低濃度域、黒潮強流域並びに冷水塊内部と暖水塊

温暖化がプランクトン生態系に及ぼす影響を予測

周辺の高濃度域、親潮・混合域のパッチ状分布を良するモデルとして、亜寒帯・亜熱帯汎用生態系モデく再現した（図2121-5）。このことは、植物プランクル（eNEMURO）を開発した。現場観測データを用い

トンの空間分布が中規模物理構造に規定されることてパラメータのチューニングを行い、両海域におけを示す。eNEMUROは各植物プランクトンコンパート

るプランクトン生態系の季節変化を再現できるよう

メント別の現存量を算出するので、物理場を適切にになった。また、1/16°の解像度で日本周辺の物理再現することで、中規模スケールの現象に対応した現象を再現できる高精度物理モデルを開発し、生態

植物プランクトン組成の変化も十分再現可能である系モデルの三次元化を図った。

と考えられる。

（イ）生態系モデルによる温暖化数値実験（イ）温暖化が植物プランクトン群集構造へ及ぼす影響

eNEMUROによる数値実験で、水温等の環境条件の変化に対する植物プランクトンの応答について調べ

eNEMUROを用い、モデルへ与える物理的・化学的た。その結果、水温上昇に伴い、亜寒帯で優占するな境界条件を様々に変え、気候帯毎に海洋生態系が種類から亜熱帯に優占する種類へと、季節的に両者どのように棲み分けしているかについて調べ、亜寒が共存しながら、徐々に切り替わっていくことが示帯と亜熱帯の間に、植物プランクトン群がはっきりされた。

とした棲み分けの境界を示さず、非常になだらかに棲み分けることがわかった（図2121-6）。これは、水キ 引用文献温が季節的に変化することにより、例えば、亜寒帯

小松幸生、渡部朝生、広江豊、2004. 中央ブロッ域においても夏には亜熱帯に近い環境に、亜熱帯域

ク低次生態系予測モデルの開発.黒潮の資源海洋研においても冬には亜寒帯に近い環境になるためであ究．中央水産研究所．9:1-12.

る。得られた結果は、温暖化によって現在の亜寒帯

Komatsu, K and T. Watanabe, 2004. Size dependent

海域が亜熱帯的な環境に変わる時、または、亜熱帯

4D structures of phyto- and zooplankton biomasses due

的な環境の海域の面積が増加する時の海洋生態系のto advective processes in the Kuroshio region. Eos.

変化を予想することにつながる。さらに、水温上昇

Trans. AGU, 85 (47): Fall Meeting Supplement Abstract.

の影響の程度が海域によって異なり、とりわけ年平

OS51A-1291.

均水温が10℃並びに18℃付近の海域では、１～２℃

Kameda, T. and J. Ishizaka,2004 Size-fractionatedの水温上昇が植物プランクトン組成に大きく影響すprimary production estimated by the two-phytoplankton

ることが数値実験の結果から示唆された。

community model applicable to ocean color remotesensing. J. Oceanogr. 61: 663-672.

オ

今後の課題

Nakata, K. and K. Hidaka, 2003. Decadal-scale vari-（ア）モデルの高度化

ability in the Kuroshio marine ecosystem in winter. Fish.

魚類成長モデルNEMURO.FISHを導入し、高次生態

Oceanogr. 12:234-244.

系モデルへと展開する。
研究担当者（中田 薫＊、日高清隆、小松幸生、塩（イ）温暖化の影響予測
温暖化シナリオに基づいて粗格子の３次元生態系

本明弘、葛西広海、亀田卓彦、山中康裕、吉江直樹）

モデルで得られた予測値を境界条件として、温暖化に伴う日本周辺海域の海況変動を予測し、これによ(2) 温暖化が藻場に及ぼす影響の評価と予測技術のる餌料動物プランクトンと魚類生産への影響を予察

開発

する。

ア 研究目的藻場は、多種多様な海洋生物が生息し、水産有用カ

魚介類の産卵、発育、摂餌などの場として、極めて

要 約（ア）温暖化がプランクトン生態系に及ぼす影響重要である。本研究では、日本を代表する特徴的な― 79 ―

藻場（寒流影響域におけるコンブ類の藻場、暖流影

実態及び海藻と藻食性動物の水温・流動反応特性等

響域におけるクロメ類の藻場、内海・内湾域におけを明らかにした。

るホンダワラ類の藻場）において、物理環境から生（ウ）藻場衰退予測モデルを開発し、藻場の衰退物まで含めたモニタリング調査を実施するとともに、 事例を解析するとともに、温暖化が藻場に及ぼす影室内実験によって主要な対象海藻・動物の水温及び響の評価を行った。

流動反応特性を把握する。これら本研究で収集された情報を活用した影響評価モデルを構築し、温暖化

ウ 研究結果が我が国沿岸域の代表的な藻場に及ぼす影響の評価（ア）主要な海藻類10種、海草類４種、藻食性動と予測技術を開発する。

物６種、及び造礁性サンゴ１種の現状分布における北限と南限が、気象庁の８月と２月の現状海表面水イ 研究方法温に対する1.0℃(短期）、1.4℃（中期、気象庁シナ（ア）既存資料の解析から、水温上昇シナリオにリオによる2100年までの上昇値）、2.9℃上昇（長期、基づいた主要海藻草類と藻食性動物等の本邦全域にIPCCシナリオによる2100年までの上昇値）下で、いおける分布域の変動過程を予測した。

ずれも北方へシフトすることが予測された(図（イ）現地実測及び室内実験等から、藻場の変動

2122-1）。

図2122-1 水温上昇に伴う海藻分布域の変動予測例（カジメ）
左：分布北限、右：分布南限
黒実線：現状、青線：短期予測、緑線：中期
点線：長期（イ）暖流影響域において、藻食性魚類の海藻に害によるクロメの衰退例が確認された。内海域では対する食害が秋季の深所で顕著に発生するなどの諸アカモク現存量が水温上昇によって減少する傾向が特徴（図2122-2）が明らかになり、高水温と魚の食定量的に示された（図2122-3）。

― 80 ―

100%

現存量（ｇ湿重/㎡）

8000

50%
0%
2

4

6

8

11

13

100%
50%
0%
2

4

6

8

11

2003
6000
4000
2005

13

食害軽度

2002
0
21.5

水深(m)
健全

2004

2000

食害顕著

22

22.5

23

23.5

平均水温（℃）

図2122-2 藻食性魚類のクロメ（１歳以上）に対する

図2122-3 広島湾の伸長期（11月下～12月上）

食害の水深帯・月別の発生状況（上：10月、のアカモク現存量と６月～11月の下：12月)

平均水温との関係（ウ）内海域のアカモク（図2122-4）と寒流影響域のナガコンブ（図2122-5）で、光・水温－生産量

水温上昇に伴う生産力はより低下することが判明した。

関係が定量的に評価され、深所等の弱光条件下での

図2122-4 アカモクのステージ別の温度・光条件と図2122-5 異なる水深（光条件）における成長との関係。異なる温度・光条件下でナガコンブ群落の１日当たりのの培養時の成長率に基づく。

純正産量（推定値）と温度との関係（エ）アイゴの大型褐藻類に対する明瞭な採食選択性（図2122-6）と水温‐採食量との関係（図2122-7）が明らかとなり、高度な温暖化影響予測には藻食性魚類の影響評価が不可欠なことが示された。

― 81 ―

図2122-6 大型褐藻類11種に対するアイゴの採食頻度。

図2122-7 アイゴのアラメとヤツマタモク

箱の中央線は中央値、箱の上下端は四分位に対する採食量と水温との関係

数、○は外れ値。ジョロモクの外れ値は図外で値は252。
（オ）本州東北部太平洋岸等で適応可能な、水温・モデルを構築し、実用性が実証された（図2122-8）。

波浪データからウニ‐アラメ分布水深帯を予測する
入射波高は外洋域との相対値で、四角、丸、三角は、それぞれ入射波高の100、75、50％で入射すると仮定。青：鮫浦湾での1995～2004年の平均水温、赤：平年値＋1.0℃、沖波：1999年11月から１年間の宮城県江ノ島沿岸毎時観測データ、潮位：同期間の宮城県女川での推算潮位。

図2122-8 水温上昇に伴う藻場衰退のモデル予測例エ考 察

伴う藻場の変動過程をより細かく予測することが可（ア）藻食性魚類の採食活動が、藻場の主要な構能であろう。

成種及び水温上昇によって採食量の増大することが（ウ）ウニの採食によって、アラメの分布域が制明らかとなったことは、知見の少なかった、これら

限されている海域において、水温上昇の影響予測モ

魚類の藻場に与える影響を評価する上で貴重な知見

デルが構築され、水温上昇に伴う藻場の衰退は、採である。個体差や季節性などの解明に向けて、今後食の妨げとなる流動の弱い内湾域から強い外洋域へ、の更なる検討が必要である。

または、水深の深い方から浅い方へ進行することが（イ）異なる光条件下で水温がナガコンブとアカ実証された。

モクの成長に及ぼす影響が解明され、温暖化の影響（オ）以上より、地先ごとの藻場は、数℃の海水による藻場の消滅は、光環境の厳しい深所や海藻群

温上昇により、短期的には垂直分布構造の変化が生落の中心などから始まることが予測された。同様のじ、長期的には主要な構成種が変化するという定性

検討を様々な海藻種で行うことによって、温暖化に的な概略評価が得られ、ウニ優占域のアラメ場にお― 82 ―

いては水温と流動の累積的効果を考慮できる水温上

Laminariales from the eastern Pacific coast of Hokkaido.

昇の影響予測モデルが開発された。

Jpn.J.Phycol. 52: 33-39.
坂西芳彦・飯泉 仁 2004. 北海道根室半島沿岸の

オ

今後の課題

水中光量子量－コンブ目藻類の生育限界水深との関藻食性魚類については、その採食活動が藻場に大係－.藻類, 52:141-148.

きな影響を与えることが明らかになったが、選択性や採食量には地先や季節、個体による差異が大きい

寺脇利信・吉村 拓・井関和夫 2004. 魚の食害対策について.漁港, 46: 16-21.

という複雑な一面が明らかになり、より詳細な検討

野田幹雄・北山和仁・新井章吾2002. 響灘蓋井島が必要と考えられた。さらに、多くの海藻草類と藻の秋季と春季における成魚期のアイゴの食性.水産

食性動物を対象に、光・水温・栄養塩・波浪などの工学, 39:5-13.

外的環境要因に対する生理・生態的特性や採食行動

野田幹雄・長谷川千恵・久野孝章 2002. 水槽内の特性を把握し、モデルに取り込むことによって、よア イ ゴ Siganus fuscescens 成 魚 に よ る ア ラ メ Eisenia

り汎用的で精度の高いモデル開発に繋がるであろう。 bicyclisの特異な採食行動. 水大校研報, 50:151-159.
カ

研究担当者（吉村 拓＊、坂西芳彦、野田幹雄、川要 約（ア）主要な海藻・藻食動物計21種の現状分布域の北限・南限が、気象庁の現状海表面水温（夏と冬）俣茂、吉田吾郎、桑原久実、村瀬昇、樽谷賢治、山田秀秋）

に対する1.0℃、1.4℃（気象庁シナリオ）、2.9℃上昇（IPCCシナリオ）下で、いずれも北方へシフトす(3) 温暖化が魚類の養殖業生産に及ぼす影響の評価と予測技術の開発ることを予測。

ア 研究目的（イ）暖流影響域において、高水温と魚の採食圧増加によるクロメの衰退や、暖海性海藻種の侵入が近年の国内海産養殖魚の生産金額は2,136億円で確認され、内海域ではアカモク現存量が水温上昇にあり、国内沿岸漁業生産額（約5,900億円）の半分近

よって減少する傾向が定量的に示された。

くを占める重要な産業である（H15年度）。近年、国（ウ）寒流影響域のナガコンブと内海域のアカモ

内養殖漁場において地球温暖化によると考えられる

クで光・水温-生産量関係が定量的に評価され、深所高水温化が観測されはじめ、今後の高水温化の影響

等の弱光条件下でこれらの生産力は水温上昇により予測や対応策の確立が望まれている。そこで、本研低下することが判明した。

究では、海産養殖対象種の成長特性や繁殖特性に与（エ）水温上昇に伴う海藻の物質収支の変化から、える水温上昇の影響を評価し、養殖魚類の生産過程

深所コンブ目のモニタリングやアカモクの含有炭素に与える地球温暖化の影響を予測するとともに高温量の把握が、温暖化の影響の早期発見に有効である化対策技術の検討を行った。モデル種として国内養ことが示された。

殖生産金額が500億円以上であるマダイを選択した。

（オ）アイゴの大型褐藻類に対する明瞭な採食選
択性と水温-採食量との関係が明らかとなり、高度なイ 研究方法

温暖化影響予測には藻食性魚類の影響評価が不可欠（ア）精密水温制御下における成長と水温の関係（実験１）

なことが示された。
（カ）本州東北部太平洋岸等で適応可能な、水温・水温が異なる５水槽（21.0、24.0、27.0、29.0、

波浪データからウニ-アラメ分布水深帯を予測する

30.5℃、各±0.4℃以下）において、近大系マダイのモデルを構築し、実用性が実証された。

稚魚を飼育密度を２kg/m3以下、１日１回の飽食給餌をとして、厳密な温度管理下において３週間飼育し、キ 引用文献成長速度、餌料転換効率、血漿インスリン様成長因

Sakanishi, Y., Ito, H. and Iizumi, H. 2004. Photosyn-子-I（IGF-I）濃度を比較した。なお、IGF-I濃度は新thetic light-response curves in cold water species of規に開発した時間分解蛍光免疫測定法により測定し― 83 ―

た（安藤、2005；Andoh、 2005 ）。

刺激ホルモン放出ホルモンのmRNA量、生殖腺刺激ホ（イ）加温沿岸水の成長特性に与える影響評価（実験２）ルモン放出ホルモン受容体量、エストロジェン）を比較した。なお、各実験区にはそれぞれ２水槽を設現場実証型実験として、夏期（７月下旬から９月

定し、10日目と19日目に１水槽内の全数サンプリン

上旬）に三重県の沿岸水を加温して近大系マダイのグを実施し、生理的マーカーの測定に供した。また、稚魚を６週間飼育し、温暖化の成長特性に与える影

各水槽には十分に成熟した雄３個体と雌５個体を収

響を評価した。加温段階は＋０℃（原海水）、＋２℃、

容し、毎日の産卵量は各水槽から排出される卵の湿3、７＋４℃、密度段階をそれぞれ２kg/m （低密度区）

重量を測定することにより行った。

3

kg/m （高密度区）、１日１回の飽食給餌とした。成長
速度、摂餌率、餌料転換効率、生残率、タンパク質

近大系マダイ：30年以上にわたり近畿大学水産実

含量、脂質含量を実験群間で比較した。設定した密験所が選抜育種しているマダイの系統。養殖用マダ度は実際の養殖現場で行われ、飼育密度の概ね上限

イの系統として養殖業者間で最も多く使用されていと下限にあたる。

る。

（ウ）高水温化によって消費される体成分の解析（実験３）

ウ 研究結果（イ）と同様に三重県沿岸水を加温して近大系マ（ア）マダイの高温側の成長限界温度

ダイを無給餌で２週間飼育し、高温化による体重減

成長速度は、水温の上昇に伴い高くなり、29℃区

少率、タンパク質含量、脂質含量の変動を実験群間が最も高く、30.5℃区は最も低い成長速度を示したで比較した。

（図2123-1）。餌料転換効率は24℃区が最も高く、（エ）成熟や産卵に与える水温上昇の影響（実験４）

27℃以上では低下し、30.5℃区は最も低かった（図2123-2）。IGF-Iは一部の実験区間で有意差が認められ

成熟マダイを17℃（自然水温）で飼育した後、一たが、水温変化との関係は認められなかった（図日に１度ずつ24℃まで上昇させる群（24℃区）と、

2123-3）。特に、30.5℃区は、成長速度が最も低いに対照群（17℃区）との間で、毎日の産卵量や成熟にも関わらず、IGF-I濃度が24－29℃と同等の高さを示関係する生理的マーカー（生殖腺重量指数、生殖腺

した。
4

1.2

餌料転換効率（％）

日間成長量(m m )

1.0
0.8
0.6
0.4

3

2

1
0.2
0

21

24

27

29

0

30.5

21

24

27

29

30.5

実験区

実験区

図2123-1 日間成長量と水温の関係

図2123-2 餌料転換効率と水温の関係― 84 ―

Plasama IGF-I level (ng/ml)

105

70

35

0

21

24

27

29

30.5

実験区

図2123-3 血漿中IGF-I濃度と水温の関係（イ）加温夏期沿岸水の成長特性に与える影響

差に与える影響は大きかった。胴体部タンパク質含

原海水は馴致期間後、22～27℃の間で推移したの

量、胴体部脂質に実験区間で有意差は認められなに対し、＋２℃区は26～28℃、＋４℃区は28～30℃

かった。生残率は、原海水区では100％であったが、であった。成長速度は＋４℃の低及び高密度区が最＋２℃区及び＋４℃区では85～95％であり、＋４℃

も高く、原海水の低及び高密度区が最も低かった（図高密度区が最も低かった（図2123-5）。＋４℃の高密2123-4）。平均日間摂餌率は水温の上昇と共に上昇す

度区においては、個体間闘争のためと考えられる体る傾向を示し、餌料転換効率は、逆に、低下する傾側部のスレが多くの個体に観察された（図2123-6）。

向が認められた。密度よりも温度の違いの方が成長
2.9

120

2.7

100
生残率（％）

2.5

％

2.3
2.1
1.9

80
60
40

1.5

30
尾
海
水
1
+2 0尾
℃
30
尾
+2
℃
10
尾
+4
℃
30
+4
尾
℃
10
尾

0

試験区

試験区

原

原
海

海
水
原

水
30
原
尾
海
水
1
+2 0尾
℃
30
尾
+2
℃
10
尾
+4
℃
30
+4
尾
℃
10
尾

20

1.7

図2123-4 使用した沿岸水の加温の程度、

図2123-5 使用した沿岸水の加温の程度

飼育密度と日間成長率の関係と生残率の関係― 85 ―

図2123-6 マダイ体側部のスレの発生状況（ウ）高水温化によって消費される体成分の解析（エ）成熟特性及び産卵に与える水温上昇の影響

体重減少率は高水温ほど上昇する傾向が認められ、24℃区では10日以内に生殖腺重量指数、生殖腺刺体全体に占める脂肪の割合が高水温ほど低下するこ激ホルモン放出ホルモンのmRNA量、生殖腺刺激ホルとが認められた（図2123-7）。しかし、実験群間で胴モン放出ホルモン受容体量、エストロジェンのいず

体部脂質含量及び胴体部タンパク質含量に変化は認れもが有意に減少し、生殖腺の退縮が認められ、産められなかった。

卵が停止した（図2123-8）。対照区では少なくとも19日目まで産卵に良好な状態を維持した。

3.5
3.0
2.5

%

2.0
1.5
0.1
0.5

+4
℃
区

+2
℃
区

海
水
原

初

期
サ

ン
プ
ル

0

図2123-7 絶食２週間後の体脂肪率
250

24℃(10 days)
24℃(19 days)
17℃(10 days)
17℃(19 days)

産卵量（ ｇ ）

200
150
100
50
0
0

2

4

6

8

10

12

14

16

日数（日）
日数（
図2123-8 飼育水温と産卵量の関係― 86 ―

18

エ

考 察

このことは、海水温の上昇が養殖の生産効率に負の（ア）マダイの高温耐性影響を与えることを示唆する。

マダイの成長と温度の関係に関する報告は多くが実験４において産卵期の高水温化が産卵を停止さ断片的であり、厳密に温度などの飼育条件を管理しせる現象が確認され、水温上昇が成熟にストレスをた条件下での飼育実験は今回のものが初めてのもの与えることがわかった。マダイの産卵は冬～春にかと考えられる。従って、これまで、経験や勘に基づ

けての低水温期に行われる。従って、冬期の高水温

く温度管理を行ってきたマダイ養殖において、一定化は種苗生産には負の影響を及ぼすことが予想されの管理基準に使用されうる結果を得たことは非常にる。

重要である。

（ウ）マダイにおいて高水温化による影響を最小

実験１において、マダイの成長速度は水温上昇と限にするための対策

ともに、29℃まで高くなることが示された。マダイ

実験３において、高温化により胴体部脂質は減少の天然の生息域の水温は15～24℃程度と一般的に言しないが、体全体の脂質割合が減少することが認めわれている。そのため、24℃付近で最高成長を示すられた。マダイは胴体部以外に内臓脂肪を脂肪の蓄ことが予想されたが、今回の実験では、この予想を積器官として利用しており、この脂質割合の減少は５℃も上回った。このことは、マダイが高い高温耐

内臓脂肪の減少によるものと判断できる。このこと性を有することを示している。国内において、マダは、高水温時のエネルギー蓄積器官として内臓脂肪

イ養殖が可能な海域における夏期の最高水温は概ねが重要な役割を果たしており、マダイにおいて高水

28℃以下であり、29℃までは成長速度のみに関して温耐性の獲得に内臓脂肪を蓄積させることが有効では若干の余裕があると考えられる。特に、夏期の加あることを示唆している。

温沿岸水を使用した実験２では、＋４℃区が飼育密

種苗生産のための冬期の高水温化対策としては、度に関わらず最も成長速度が高かったことは、一定

マダイは一個体の雌から数十万個の卵が得られるこ水温に限らず、養殖現場における海水温の上昇が起とから必要最低限の親魚数に絞った陸上水槽におけ

こっても成長速度における悪影響は小さいことを示

る冷却飼育水の使用が最も現実的であろう。

唆する。
（イ）海水温上昇がマダイ養殖に与える影響

オ 今後の課題

実験２において飼育水温を上昇させても、マダイ

寒海性海産魚類の養殖は、北日本の漁協や地方自の体成分に変化は認められなかった。しかし、餌料

治体の切実な要望からようやく近年可能になりつつ転換効率は実験１で高水温ほど低下する傾向が認めあるが、現在確立されている飼育技術は海水温が上られ、特に、30.5℃区は約30％低下することが示さ

昇しないという仮定に基づいている。従って、各海

れ、29℃以上の高水温は成長速度及び飼育コストの域における海水温上昇の程度の将来予測とともに、両面に負の影響を与えることが示唆された。さらに、

寒海性魚類についても温帯性魚類と同等の温暖化に

マダイの市場価格は月毎に大きく変化するため、適よる影響評価を行い、さらに、対策技術を確立する

切な売値が期待できる月に出荷することが重要であことが重要である。

ることから、成長速度を制御できることがマダイ養殖を成り立たせる上で必要なポイントになる。高水カ 要 約

温化は成長速度に対して正の影響を及ぼすが、出荷（ア）マダイの高温側の成長限界温度は29℃であ時期を調節する上では、必ずしも正の効果を与えるることが明らかになった。この温度は現在マダイ養とは言えない。

殖が行われている多くの海域における夏期最高水温

さらに、実験２において高密度、高水温ほど体側よりも２～３℃高いため、地球温暖化による海水温部のスレが増加し、実験中の死亡個体数が増加するの上昇は成長速度には正の影響を与えると予測され傾向が認められた。マダイは排他的個体間闘争が激る。その一方、制御しにくい成長速度の加速化は出しい魚種として知られており、高水温化に伴う行動

荷時期調整を困難にするため、健全な漁家経営にはの活発化が、この現象を引き起こしたと考えられる。

負の影響を及ぼす。

― 87 ―

（イ）高水温耐性をマダイに獲得させる上で内臓脂肪の重要性が明らかになった。夏期高水温化の程度予測とともに、夏期前の飼育方法の改善による内地衡流と吹送流に回遊を考慮した卵稚仔輸送・回遊モデルを構築、実験した。
（イ）冬季黒潮続流域・南側再循環域環境とマイ

臓脂肪蓄積が高水温化対策に重要である。

ワシ生残（ウ）冬期の高水温化は育成に正の影響を及ぼす

マイワシやサンマの仔稚魚の回遊経路に相当するが、種苗生産は負の影響を及ぼすことが明らかにと考えられる黒潮続流域・南側再循環域において、なった。必要親魚数を調整し、冷却可能な陸上水槽

冬季の前線構造や混合層の観測をするとともに、同における成熟誘導が種苗生産には重要である。

海域での冬季混合層深度とマイワシ死亡係数の関係を調べた。さらに、低次生態系モデルを用いてマイキ 引用文献

ワシ仔稚魚の生残と餌料プランクトンの関係を考察

Andoh、T. 2005. Development of non-radioisotopic

した。

immunoassay systems for measuring flounder IGF-I.

（ウ）餌料・水温が浮魚類資源変動の魚種間差異

Zool. Sci. 22、1023-1030.

に及ぼす影響

安藤忠2005. 特許出願 魚類IGF-I濃度の測定法及びその方法に用いる測定キット 特願2005-78307.

沖合域（黒潮･親潮移行域）で採集したマイワシ、
カタクチイワシ、サバ属、サンマ仔稚魚の摂餌器官、
消化管内容物及びそのサイズを調べた。沿岸域（土＊研究担当者（安藤 忠 、奥 宏海、奥澤 公一、伊藤 文成、阿保 勝之、徳田 雅治、坂見知子）

佐湾）で同時に採集したカタクチイワシ、マイワシ、
ウルメイワシの消化管内容物を比較した。カタクチ
イワシ及びマイワシの初期生活史における成長速度(4) 温暖化が魚類の漁業生産に及ぼす影響の評価とと水温の関係を調べ、魚種間で比較した。太平洋岸

予測技術の開発での卵稚仔調査の長期蓄積データから産卵嗜好水温

ア 研究目的を求め、魚種間で比較した。

温暖化による漁場環境の変化は、餌料プランクト（エ）NEMURO.FISHモデルによるサンマ成長経年

ン組成の変化や環境ストレスをもたらし、漁業生産

変動解析へ影響することが懸念される。本研究では、温暖化

低次生態系モデルNEMUROから拡張したサンマ成が漁業に及ぼす影響を評価・予測するために、小型

長モデルNEMURO.FISH（Ito et al. 2004）のパラメー

浮魚類において、餌料選択過程モデル、温暖化に伴

タを自動チューニングする方法を確立した。全球低

う資源の変動過程モデルを構築し、資源の消長過程

次 生 態 系 モ デ ル NEMURO の 出 力 結 果 を 用 い て 、と回遊経路変化過程の予測を目指す。一般に、浮魚NEMURO.FISHによるサンマ成長の経年変動数値実類の卵・仔魚は海流によって輸送され、あるいは発験を行い、サンマ湿重量の経年変動に影響を及ぼす育に従って回遊し、そこで、遭遇した環境の良否に海域・環境要因を特定した。

よって生残が決定する。本研究では、この一連の過ウ 研究結果程を追った。

（ア）マイワシ輸送・回遊モデルの開発と実験
海面高度計データを用いて海流場を再現して卵稚

イ 研究方法（ア）マイワシ輸送・回遊モデルの開発と実験

仔輸送数値実験を行った結果、1987年と1988年の2年

マイワシ加入と冬季黒潮続流域・南側再循環域の間とも春季に黒潮続流域にマイワシが輸送されるこ海面水温変動の関係を調べるために、衛星海面高度とが示された。1997～2000年における80日間の輸送計データと風応力データを利用した卵稚仔輸送モデ

回遊モデル実験からは、単純に海流に受動的に流さルを構築し、マイワシ加入量が大きかった1987年とれると仮定した場合の粒子の軌跡に対して、40日後小さかった1988年について実験した。衛星海面高度に北上回遊すると仮定した場合の方が比較的北東沖。80日後（推計データと漂流ブイデータの統合データセットから、 に移送される傾向があった（図2124-1）
1997～2000年２月に産卵されたマイワシ卵について、 定５月４日）の粒子の分布は、５～６月のトロール― 88 ―

調査の仔稚魚分布と良く対応していた。また、年に果、黒潮親潮移行域に比較的多く到達していた（図よる粒子の到着分布域の違いは、1997年、1998年は2124-2）。

黒潮続流域に、1999年、2000年は、輸送・回遊の結図2124-1 ２月産卵場から80日間の図2124-2 モデル粒子の到着海域とその数

粒子の軌跡

SE:移行域南西部 KE:黒潮続流域（イ）冬季黒潮続流域・南側再循環域環境とマイワシの生残関係を調べた結果、冬季混合層深度が臨界深度より浅くなれば、植物プランクトン発生時期が早期化す

黒潮続流域・南側再循環域の冬季混合層深度とマることが示された（図2124-4）。冬季混合層深度が大イワシの死亡係数との間に有意な負の相関が認めらきい年は、深層からの栄養塩供給によって、４月のれた（図2124-3）。衛星画像の解析からは、黒潮続流

植物プランクトン、５月の動物プランクトンが約３域における春季のクロロフィルａと最大混合層厚と割増加しており、マイワシ生残が良好な年に一致し正の相関が認められた。低次生態系モデルを用いてていた。

植物プランクトンの変動を推定して混合層深度との図2124-3 黒潮続流域３月混合層深度

図2124-4 １～７月植物プランクトン経年変動とマイワシ死亡係数

３MLD:３月混合層深度― 89 ―

（ウ）餌料・水温が浮魚類資源変動の魚種間差異に及ぼす影響

イワシ仔魚の成長速度はともに水温に対してドーム型の関係を示し、成長速度最適水温はカタクチイワ

黒潮・親潮移行域において採集されたマイワシ、シ仔魚で22.0℃（Takasuka and Aoki 2006）、マイワシ

カタクチイワシ、サバ属、サンマ仔稚魚の食性の変仔魚で16.2℃と推定された（図2124-6）。卵・仔魚の化を整理した結果、捕食可能最大餌料サイズは咽頭出現有無から産卵嗜好水温を調べた結果、高温性か径によって制限されていた。また、カタクチイワシ

つ広温性のカタクチイワシと低温性かつ狭温性のマとマイワシ仔稚魚の消化管内容物組成に顕著な差はイワシの産卵水温特性が明瞭に描出された（図なかった。土佐湾で同時に採集されたマイワシ、カ

2124-6）。産卵嗜好水温帯は、カタクチイワシで15～

タクチイワシ、ウルメイワシでも、消化管内容物組

28℃、マイワシで13～20℃（16℃に明瞭なピーク）

成には魚種間で明瞭な差は見られず、季節変動の方であった。

が大きかった（図2124-5）。カタクチイワシ仔魚とマ

図2124-5 カタクチイワシ、マイワシ、ウル

図2124-6 カタクチイワシとマイワシ

メイワシ仔稚魚の消化管内容物の初期成長速度最適水温と産卵水温様式（エ）NEMURO.FISHモデルによるサンマ成長経年変動解析

域の表面水温、動物プランクトン密度では、肉食系
動物プランクトン密度、特に混合域のものが大きな

全球低次生態系モデルNEMUROの出力結果を用い影響を及ぼしていた（図2124-7）。過去50年間の実験て、NEMURO.FISHによるサンマ成長の経年変動数値

結果では湿重量減少傾向が見られたが、これは表面実験を行った結果、サンマ成長にいくつかのギャッ

水温と餌密度の影響が重なって増幅された結果としプが生じた。これらを生じさせた海域・環境要因をて現れていた。

18のケース実験から調べた結果、表面水温では親潮― 90 ―

図2124-7 NEMURO.FISHモデルによるサンマ成長経年変動解析各種ケース実験エ考 察

食性の差よりも、仔稚魚と餌料生物の発生の時空間（ア）マイワシ輸送・回遊モデルの開発と実験的一致・不一致の方が重要である可能性が示唆され黒潮続流域・南側再循環域は、冬季表面水温とマた。カタクチイワシとマイワシとの間での、初期生イワシ死亡係数間で負の相関があり、水温長期変動

活史における成長速度最適水温及び産卵嗜好水温のと資源変動の関係が示された海域である（Noto and違いは、高水温期にカタクチイワシが、低水温期にYasuda 2003）。卵稚仔輸送モデル実験の結果、実際マイワシが繁栄してきた浮魚類資源変動の魚種間差に1987年及び1988年ともに、卵・仔魚は、この海域異の一因であると考えられた。両魚種の産卵水温特まで輸送され得ることが示された。回遊経路上の環性の関係はカリフォルニア海流域とは対照的であり、境変化がマイワシの生残率に影響を及ぼすと考えら

太平洋の東西で水温レジームが逆であったにもかかれる。一方、1997～2000年では年によって到達海域

わらず浮魚類の資源変動が同期してきた現象に理論が異なり、回遊生態や黒潮の変動の影響により、マ上の解を与えると考えられる。

イワシ卵稚仔の移送経路が大きく変化する可能性が（エ）NEMURO.FISHモデルによるサンマ成長経年示唆された。

変動解析（イ）冬季黒潮続流域・南側再循環域環境とマイ
ワシの生残

サンマの成長の経年変動には、親潮域の表面水温と混合域の肉食系動物プランクトン密度の影響が大

冬季黒潮続流域・南側再循環域における混合層深きいことが示され、サンマの成長変動を引き起こす度とマイワシの生残の関係を見出すとともに、混合海域を特定すると同時に、海域によって影響する要層深度と植物プランクトン生産時期の関係を明らか

因が異なることが示された。

にした。冬季混合層深度が大きい場合は、春季プラ（オ）総合考察ンクトン生産量が増大してマイワシの生残に有利で

本研究では、小型浮魚類の輸送・回遊経路、資源あると考えられ、黒潮続流水温が低い年にマイワシ変動に影響する海域を特定するとともに、遭遇したの生残が良いという先行研究と整合的である。逆に、環境がどのように仔稚魚の生残に影響を及ぼすかを

混合層深度が浅化した場合は生物生産が冬季に活発明らかにした。すなわち、混合層深度、輸送経路、化してサンマに有利であると考えられる。

遭遇する餌料環境、水温といった環境要因の変動と（ウ）餌料・水温が浮魚類資源変動の魚種間差異に及ぼす影響

浮魚類発生との時空間的な一致・不一致が資源変動において支配的であり、環境要因に対する応答の魚

沿岸域でも沖合域でも小型浮魚類仔稚魚の消化管内容物には魚種間で顕著な差は見られなかったこと

種間差異によって資源変動の魚種間差異が生じると結論できる。

から、浮魚類資源変動の魚種間差の要因としては、― 91 ―

オ

今後の課題

プランクトン密度が大きく影響していることが示さ

最近年蓄積・整備されつつある現場観測・衛星観れた。

測データによって、輸送・回遊モデルや海洋生態系

好適な物理・生物環境と浮魚類発生との時空間的モデルの高精度化を図り、過去に起こった現象の再な一致・不一致が資源変動に影響を及ぼし、環境に現性を向上させ、定量的精度を吟味・検証する。さ対する応答の魚種間差異が資源変動の魚種間差異をらに、温暖化が漁業生産量全体に及ぼす影響を議論生じさせると考えられる。

するため、高精度な生物パラメータを得た上で、複数魚種に対応したモデルを開発する必要がある。

キ 引用文献Ito, S. et al. 2004. Initial design for a fish bioenerget-カ

要 約

ics model of Pacific saury coupled to a lower trophic

マイワシ卵稚仔の輸送・回遊モデルを構築した。

ecosystem model. Fish. Oceanogr.13(Suppl. 1).111-124.

回遊生態や黒潮の変動に伴って卵稚仔の輸送経路がNoto, M. and Yasuda, I. 2003. Empirical biomass

大きく移動することがマイワシ生残の成否に影響をmodel for the Japanese sardine, Sardinops melanostictus,

及ぼすことが示された。

with sea surface temperature in the Kuroshio Extension.

黒潮続流域及び南側再循環域の冬季混合層深度・Fish. Oceanogr.12.1-9.

水温とマイワシの死亡係数間に負の相関が認められ、Takasuka, A. and Aoki, I. 2006. Environmental deter-

この海域の混合層深度・水温が資源変動の指標とな

minants of growth rates for larval Japanese anchovy in

ることが示唆された。

different waters. Fish. Oceanog.15:139-149.

マイワシ、カタクチイワシ仔稚魚の消化管内容物

安田一郎 2005. 気候・海洋のレジームシフトと資に明瞭な差は認められず、むしろ季節間差が大き

源変動. 海洋生命系のダイナミクス第４巻 海の生物かった。カタクチイワシとマイワシとの間では仔魚資源. 東海大学出版会. 225-240.

期の成長速度最適水温及び産卵嗜好水温が異なって研究担当者（髙須賀明典＊、大関芳沖、久保田洋、

おり、資源変動の魚種間差異の一因と考えられた。
NEMURO.FISHによる数値実験から、サンマ成長の齊藤宏明、伊藤進一、能登正幸、安田一郎)

経年変動には、親潮域の表面水温と混合域の肉食系― 92 ―

第３編 対策系
第１章 温室効果ガスの排出削減・吸収・固定化技術の開発
１

地球温暖化対策技術の開発（ウ）十勝の畑圃場における土壌管理法の違いが(1) 栽培管理技術及び土壌保全技術を利用した温室

GHG発生量に及ぼす影響

効果ガスの合理的排出削減技術の開発

北農研畑作研究部試験圃場（十勝畑圃場）におい

ア 研究目的て、耕起処理、堆肥施用、作物残さ処理を組み合わ

農地は温室効果ガス（GHG）である二酸化炭素

せて春小麦、てん菜、ばれいしょ、大豆を輪作によ、メタン（CH4）及び一酸化二窒素（N2O）の（CO2）り栽培し、収穫物の収量や残さの発生量を測定した。

排出源として重要であることから、既存の栽培管理

CH4 及びN2Oフラックスを週１回の割合で通年測定技術や土壌保全技術の改善や適切な導入によりGHG

するとともに、毎年６月上旬に採取した土壌（０-５、発生量を削減することが求められている。そこで、５-10、10-20、20-30cm）について、全炭素濃度及び田畑輪換と保全的耕耘技術の有効性について、地球

容積重から土壌全炭素量を計算し、その変化量から温暖化ポテンシャル（GWP）を用いて温暖化影響を土壌由来のCO2発生量を算出した。

総合的に定量評価し、合理的な発生削減技術を開発
ウ 研究結果する。

（ア）田畑輪換がGHG発生量に及ぼす影響
水田と転換畑からのGHGフラックスの推移を図

イ 研究方法（ア）田畑輪換がGHG発生量に及ぼす影響

3111-1に示す。CO2については、作物の光合成による

農環研の温室効果ガス発生制御施設（水田圃場、吸収と非栽培期間における耕起等に伴う発生量の増

灰色低地土）において、３種類の作付体系で作物栽加が顕著であり、水田では若干の土壌への炭素の吸培を行った。2002～2003年には、水稲単作（PR区）

収が示されたのに対して、転換畑からは有意に土壌及び２種類の転換畑栽培（陸稲単作（UR区）及び大炭素が放出されていることが示された。一方、水稲

豆-小麦二毛作（SW区））を、2004～2005年には、全単作区での水稲栽培期間中のCH4 発生と転換畑栽培ての区において水稲栽培を行った。自動連続測定シ

区での夏期と小麦の開花～登熟期のN2O発生が認め

ステムを用いて、水田及び転換畑におけるCO2、CH4、られた。水田と転換畑におけるCH4及びN2O総発生量

N2Oフラックスを通年で測定した。

のGWP換算値は、同程度の場合が多かったが、水田（イ）不耕起栽培がGHG発生量に及ぼす影響

において中干しが遅れた場合には、顕著に高い値と農環研の枠圃場（淡色黒ボク土）において、2001なった。

年から夏作大豆、冬作大麦の作物体系にて不耕起試

転換畑から復元後の水田において、連作水田と比験区及び慣行耕起区を設置し、試験を行った。通気

べてCH4 発生が顕著に抑制されることが明らかに式チャンバー法にて連続的にCO2フラックス（土壌呼なった（図3111-2）。その割合は、連作水田に比べて、吸）を、閉鎖式チャンバー法にて１週間に１度CH4復元１年目は陸稲前歴区及び大豆－小麦前歴区で、及びN2Oフラックスを、それぞれ測定した。

それぞれ８％及び47％であったのに対し、復元２年
目はそれぞれ87％及び23％であった。４年間のCH4、N2O総発生量GWP換算値は、２種類の転換畑区（UR区、SW区）とともに連作水田区（PR区）の１/２以下であった（表3111-1）。

― 93 ―

図3111-1 水田と転換畑からのCO2、CH4

図3111-2 連絡水田及び復元田からのCH4フラッ

及びN2Oフラックスの経日変化

クスの経日変化（2003年１月～12月）
表3111-1 田畑輪換栽培試験圃場からのCH4及びN2O発生量

PR区：連作水田区、UR区：陸稲転換畑区、SW区：大豆－小麦転換畑区
カッコ内の数値は、GWP [gCO2m-2] 換算値を示す。
（イ）不耕起栽培がGHG発生量に及ぼす影響（表3111-2）。2003年についてのみ、不耕起区での土不耕起区及び慣行耕起区におけるGHGフラックス

壌呼吸量は慣行耕起区と同等であり、不耕起栽培にの推移（2004年の例）を図3111-3に示す。不耕起区

よるCO2発生量の削減効果は見られなかった。この年と比べて、慣行耕起区ではCO2及びN2Oフラックスがは記録的冷夏で夏の休耕期間の降水量が多かったた

耕起後１ヶ月程度の間、大きな値を示した。一方、め、表層に蓄積している不耕起区の有機物が比較的

CH4吸収量は慣行耕起区の方が大きかった。４年間の分解しやすかったことが関係していると推測される。

観測データを集計すると、不耕起区でのCO2フラック

N2O発生量は、土壌呼吸量と同様に不耕起栽培によっス（土壌呼吸量）は、慣行耕起区よりも22％低い値て抑制された(約45％)。CH4の吸収量は、不耕起栽培-2であり、不耕起栽培によって４年間で1800gCO2m 程により約30％減少した。

度、CO2発生量が削減できることが明らかになった― 94 ―

ただし， 全体的な変化 を 見やすくするため ，平滑化を行 っ ている。
600
400

200
オオムギ
0
100
150

ダイズ
200

250

300

オオムギ
350

最大230

50

40

不耕起栽培区
慣行栽培区

4

(b)

30

20
ダイ ズ
オオムギ

10

0

オオムギ
10 0
15 0

doy (2004)

CH4フラックス (μg m-2 h-1 )

800

(a)

不耕起栽培区
慣行栽培区

N2Oフラックス (μg m- 2 h - 1 )土壌呼吸 (mg m -2 h -1)

1000

250

300

350

(c)

0
-2
-4
-6
-8

200

不耕起栽培区
慣行栽培区

2

オオムギ
10 0
150

doy (2004)

ダイズ
200

250

300

オオムギ
350

doy ( 2004)

図3111-3 不耕起区及び慣行耕起区におけるGHGフラックスの推移（2004年）(a) CO2、(b) N2O、(c) CH4
表3111-2 慣行耕起栽培区及び不耕起栽培区からのGHG発生量

CO2発生量は、土壌呼吸量を示す。カッコ内の数値は、GWP [g CO2m-2] 換算値を示す。
（ウ）十勝の畑圃場における土壌管理法の違いが土壌管理法によって大きく異なり、CN区で最も大き
く （ 4.1tCha-1y-1 ）、 RM 区 で 最 も 小 さ か っ た

GHG発生量に及ぼす影響
牛ふん堆肥の施用により、作物収量及び収穫残さ（0.7tCha-1y-1）（図3111-4）。CO2換算した総温室効の乾物生産量は増加し、簡易耕起（RT）処理は春小

果ガス発生量（土壌全炭素の減少が、全てCO2として麦及びばれいしょの収量を増加させた。N2O発生量は、 大気へ放出されたと仮定）のほとんどが土壌全炭素
収穫残さの還元により増加し、牛ふん堆肥施用によの減少による土壌由来のCO2発生に由来していた（図り、さらに、増加した（表3111-3）。起源別のN2O発

3111-5）。十勝地域の一般的な土壌管理法であるCR

生係数については、化学肥料よりも作物残さや牛ふ区において総温室効果ガス発生量は13.4tCO2ha-1y-1

ん堆肥において高かった。土壌全炭素の減少量は、であったが、RM区はCR区のそれを79％削減できた。

表3111-3 異なる土壌管理法におけるN2O発生量及びCH4吸収量― 95 ―

図3111-5
図3111-4

各土壌処理における１年当たりの土壌Ｃ

各土壌処理における１年当たりの総温室効果ガス発生量

減少量及び収穫残さ、牛ふん堆肥からのCO2：４作物、2003～2005年までの３年間の平均値

Ｃ投入量、2004年（春小麦）の平均
N2O、CH4：2003（てん菜 ）４作物、2003～2005までの３年間の平均値）

値。地球温暖化係数（GWP；N2O296倍、CH423

ＣＴ：慣行耕起（収穫後に約25cmの深耕）倍）を用いてCO2換算。なお、CO2に比べて

ＲＴ：簡易耕起（春の整地のみ）

極めて発生量が小さい。
ＲＴ：簡易耕起（春の整地のみ）エ（Koizumi，2000）。その減少を抑制するための土壌管考察

つくばにおける田畑輪換試験（水稲連作、転換畑

理法として、不耕起や簡易耕起などの保全型耕起法

栽培→復元田）と不耕起栽培試験（慣行耕起栽培及や有機肥料の施用が知られているが（Paustianら，

び不耕起栽培）、十勝畑圃場における簡易耕起栽培試

1997）、つくば及び十勝地域の畑作土壌においても、

験（栽培耕起法、堆肥施用、作物残さ処理の組み合

保全的耕耘技術の有効性が確認された。特に、十勝

わせ）を３～４年間行った。それぞれの圃場においでは簡易耕起と牛ふん堆肥の施用を組み合わせた土て、CO2、CH4及びN2Oフラックス及び炭素収支等を壌管理法において、土壌からのCO2発生量が大きく削通年で測定し、データの取りまとめを行った結果、減され、実用的な技術の有効性が確認された。十勝

田畑輪換栽培、不耕起・簡易耕起栽培によるGHG発におけるN2O発生の総温室効果ガス発生量に対する生量削減の可能性が定量的に評価された。

寄与は小さかったが、これは今回の測定で得られた

田畑輪換は、我が国の水田の約30％に適用されてN2O排出係数（投入窒素に対するN2O態窒素の割合）

おり（農林水産省，2003）、本研究の結果は、日本国が小さいことに由来する。同じ黒ボク土壌のつくば

温室効果ガス発生インベントリー等におけるデータにおいても、N2O排出係数は小さくなる傾向にあり、の改訂に寄与するものである。特に、水田と転換畑

黒ボク土壌を主体とする畑圃場では、N2O発生の寄与

におけるCH4 とN2O発生のトレードオフや復元田には比較的小さいと考えられた。

おけるCH4発生の低下を定量的に明らかにできたことは新しい知見である。しかし、転換畑における特オ 今後の課題

徴的なN2O発生や復元田におけるCH4 発生低下のメ

本研究で、これまでに得られた結果に加えて、(1)

カニズムには未解明の部分が残されている。さらに、

転換畑、復元田、不耕起及び簡易栽培圃場等におけ

土壌炭素量の変動に伴うCO2発生量の評価を加える

る、GHG発生メカニズムとその制御要因、(2) 農耕ことも必要である。

地における長期的な炭素動態・収支、(3) 気候や土

我が国の農耕地における一般的な土壌管理体系で壌環境の異なる圃場での温室効果ガスの動態等を解は、土壌全炭素量の急激な減少によるCO2発生が最大明するための研究を行うことにより、更に研究の発の温室効果ガスの発生源となっていると考えられる

展が見込まれる。

― 96 ―

カ要約

効果を評価し、費用対効果の高い総合的環境保全技

温室効果ガス発生制御施設での試験では、CH4、術体系の確立を目途とし、特に、処理量の多い、堆N2O総発生量GWP換算値が、２年間の転換畑栽培及び積型堆肥化処理からの温室効果ガス発生抑制についそれに引き続く２年間の水稲栽培（復元田）によって発生源単位と削減技術の効果を、大型チャンバーて１/２以下に削減されることが示された。不耕起栽を用いて検証した。

培試験圃場での試験では、不耕起栽培によって４年間でCO2 発生量が1,800gCO2m-2 程度削減されるととイ 研究方法もに、N2O発生量についても、約45％削減されること（ア）堆積型堆肥化処理からの温室効果ガス発生が示された。簡易耕起栽培試験では、簡易耕起と堆と制御

肥施用とを組み合わせた管理体系が、総GHG発生量を削減する上で最も有効であることが示された。

各処理の開始時から終了までの全期間を評価対象として、開始時の含有有機物量（VS-kg当たり）、または、含有全窒素（TN-kg当たり）で発生率を比較し

キ 引用文献て削減効果を検討した。試験は大型のチャンバーをKoizumi, H. 2000. Carbon cycling in croplands. In用いた測定システムを採用、主要畜種のふん尿１m3‘Structure and function in agroecosystem design and以上を標準的な処理条件に合わせて管理した。各ふmanagement’, CRC Press LLC, p. 207-226

ん尿処理の開始時から終了時まで、10分程度のイン農林水産省2003. 統計情報部，平成14年度耕地及ターバルで当該ガスの発生を連続測定した（図3112-1）。

び作付面積統計
Paustian, K. et al. 1997. Agricultural soils as a sink to

最も環境負荷ガス発生量が大きいと推定される堆

mitigate greenhouse gas emissions. Soil Use Manage. 13,

積堆肥化について、１m3程度の各畜種ふん尿を用い

230-244て試験を行った。副資材の添加量を増加させることでの含水率低下や、下部からの通気（搾乳牛ふん）＊

研究担当者（八木一行 、西村誠一、米村正一郎、
野内 勇、古賀伸久）のもたらす温室効果ガス削減効果を検討した。また、
鶏ふんについては、天日乾燥処理からの発生について検討を行った。

(2) 畜産業における温室効果ガス排出削減技術の開（イ）搾乳牛のスラリー貯留からの温室効果ガス

発

発生と制御

ア 研究目的

搾乳牛のスラリー貯留時の発生について、200kg

家畜のふん尿は資源であると同時に、不適切な取（300L、円筒形容器）の牛ふんと尿を混合して作成

り扱いによっては重大な公害問題を引き起こす産業

した試料を用いて試験を行った。パーラー排水の浄廃棄物である。日本国内における年間発生量は9,000

化処理空の温室効果ガス発生量を検討した。

万トンを超える膨大な量であり、国内最大の有機性（ウ）鶏ふん乾燥処理施設からの温室効果ガス発廃棄物でもあり、近年、「家畜排せつ物の管理の適正生と制御化及び利用の促進に関する法律」によって、法規制が強化されている。

鶏ふんの乾燥処理からの発生と脱臭施設からの発生について、190kg/日の採卵鶏ふん乾燥処理施設を

しかし、これに加え、酸性雨原因物質としてアン用いて検討した。

モニア、地球温暖化の原因物質としてメタンと一酸（エ）堆積型堆肥化処理からの温室効果ガス発生

化二窒素が、新たに畜産系からの環境負荷として対抑制手法の実規模試験による検証策が求められている。

大型チャンバー内で搾乳牛ふんの初期含水率低下

本研究では、家畜排せつ物処理からの温室効果ガ
ス発生を抑制する手法の検討と削減技術の開発をによる温室効果ガス発生削減効果を10m3規模で検証した。

行った。また、各処理技術の総合的な環境負荷軽減― 97 ―

図3112-1 温室効果ガス測定システムの概要
ウ 研究結果された。初発堆積物の含水率を57％程度に調整する（ア）堆積型堆肥化処理からの温室効果ガス発生ことで、CH4の42％、N2Oの26％を削減できることがわかった（表3112-1）。

と制御
ａ

堆肥化期間中の当該ガス発生速度には大きなｄ

肥育豚のふん尿堆肥化からの発生は、アンモ変動が認められる。全ての畜種の堆肥化で、アンモ

ニア、一酸化二窒素及びメタンが、それぞれ

ニアとメタンは堆肥化初期に高く、一酸化二窒素で236-254gN/kgN 、 12-37gN/kgN 、 1.5-1.6gCH4/kgVS

は堆肥化中期（１−２ヶ月）以降に発生の極大が見らであり、比較的一酸化二窒素発生が顕著であった。

れる。

特に冬期の処理からの大きな一酸化二窒素発生が確
搾乳牛のふん尿堆肥化からの発生は、アンモ認された。初発堆積物の含水率を60％程度に調整す

ニア、一酸化二窒素及びメタンが、それぞれることで、CH4の39％を削減できる。しかし、N2Oに44-91gN/kgN、6-16gN/kgN、36-40gCH4/kgVSと算定

ついては、含水率の調整によって、発生量が増大すされた。比較的メタン発生が顕著であったが、過去

ることがわかった（表3112-1）。

ｂの報告事例ほどの大きな発生がないことが確認されｅ

採卵鶏のふん尿堆肥化からの発生は、アンモた。初発堆積物の含水率を78％程度に調整すること

ニア、一酸化二窒素及びメタンが、それぞれで、CH4 の90％、N2Oの59％を削減できることがわ

268-366gN/kgN 、 0-0.7gN/kgN 、 1.2-1.5gCH4/kgVS

かった（表3112-1）。

であり、一酸化二窒素発生が極めて小さいことが確ｃ

肥育牛のふん尿堆肥化からの発生は、アンモ認された。初発堆積物の含水率を55％程度に調整す

ニア、一酸化二窒素及びメタンが、それぞれることで、CH4の29％、N2Oの15％を削減できること

11-36gN/kgN、13-16gN/kgN、0.4-2gCH4/kgVSと算定がわかった（表3112-1）。

― 98 ―

表3112-1 主要４畜種ふんの堆積堆肥化から発生するアンモニア、メタン、及び一酸化二窒素とその抑制技術適応による削減効果（イ）搾乳牛のスラリー貯留からの温室効果ガス

肥化に比べて低かったが、排出ガスを脱臭施設で処理した場合、温室効果ガスが微増する可能性が示さ発生と制御
搾乳牛スラリーの貯留からは試験規模が小さく、れた（表3112-3）。
（エ）堆積型堆肥化処理からの温室効果ガス発生

比較するガス濃度が検出限界に近いため追試が必要

抑制手法の実規模試験による検証

であるが、単純な貯留時の温室効果ガス発生は比較

搾乳牛ふん(含水率約80％)の大型堆肥化試験での的小さいと推定される。また、稀釈による温室効果

ガス発生削減効果は小さいと考えられた（表3112-2）。 発生は、アンモニア、一酸化二窒素及びメタンが、（ウ）鶏ふん乾燥処理施設からの温室効果ガス発それぞれ73gN/kgN、45gN/kgN、26gCH4/kgVSであり、一酸化二窒素発生が想定より大きかった。初発堆積

生と制御
鶏ふん乾燥時の環境負荷ガス発生率は、アンモニ
ア、一酸化二窒素及びメタンが、それぞれ135gN/kgN、物の含水率を74％程度に調整することで、CH4の73％、N2Oの45％を削減できることがわかった。

0.34gN/kgN、0.83gCH4/kgVSであり、鶏ふん堆積堆
表3112-2 搾乳牛のスラリー貯留から発生するアンモニア、メタン、及び一酸化二窒素と対象スラリー稀釈による削減効果― 99 ―

表3112-3 鶏ふん乾燥処理施設から発生するアンモニア、メタン、及び一酸化二窒素とその脱臭施設適応によ
る削減効果

エ

日間変動なども認められることがわかった。これら

考 察（ア）家畜排せつ物は、一般に、含水率が高く、の事実は、温室効果ガスのインベントリーの精微化

易分解性の有機物に富んでいるためメタンの放出がを進める上で貴重な知見と考えられる（図3112-2）。

懸念された。特に、混合堆積物の含水率が80％を超（イ）本研究で行った初発堆積物の水分調整を技える搾乳牛の堆肥化過程からは多量のメタン放出が術適応することによって、日本の家畜排せつ物の主。しかし、初発あると算定された（36-40gCH4/kgVS）

要な処理システムである堆積型堆肥化処理と乾燥処

堆積物の含水率を低下させることで大きな削減効果

理から発生するCH4の89％、N2Oの26％を削減できるがあることが確認された。また、含水率の低減効果

可能性があることがわかった（図3112-3）。

は豚を除く３畜種ふんの堆肥化過程で一酸化二窒素

また、本成果によって、家畜ふん中の窒素と強熱の発生抑制にも効果が認められた。さらに、堆肥化

減量から堆積型堆肥化処理を行った際の各ガス発生

期間中のガス発生を連続的に測定する中で、これら量（NH3、CH4、N2O）を算出できる。

のガス発生が堆肥化の進行とともに大きく変動し、

図3112-2 搾乳牛ふんの堆積堆肥化過程から発生する温室効果ガスの消長（低水分排気の両物質濃度はBGとほぼ同じであり重なっている、表3112-1の搾乳牛ふんの含水率を麦旱添加で78.8％に調整したケース）

図3112-3 本研究で開発された削減技術を適応した場合の削減効果― 100 ―

オ

研究担当者（長田隆＊、田村忠、白石誠、石橋誠、

今後の課題

家畜排せつ物処理のうち、堆肥化、乾燥処理など

森和彦、福本泰之）

については、初発含水率の調整で大幅に削減できる
ことがわかった。この削減手法の実規模での確認を(3) 空気膜構造による太陽エネルギー利用ハウスの行うとともに、さらに、削減効果が高いと思われる

開発と栽培実証

強制通気型の処理からの温室効果ガス発生量を実施

ア 研究目的設で測定する必要がある。また、一酸化二窒素発生

花きや野菜の施設栽培では、冬季において、投入の大きい汚水処理からの発生抑制が期待される間欠エネルギーの80％が暖房用である。暖房のための化曝気法を検討する必要がある。

石燃料使用量節減は、二酸化炭素発生削減のために、
さらに、ランニングコスト低減の経営的な面からもカ

要 約

重要な課題である。化石エネルギーに依存した現在

家畜排せつ物処理のうち、広範に採用されているの施設園芸を見直し、太陽エネルギー等の自然エネ

堆積型堆肥化処理からの環境負荷ガス発生を、ふんルギーを利用するために、ハウスの構造、太陽熱の尿堆積物中の窒素及び有機物（VS、強熱減量）をベー

集熱、蓄熱、放熱、環境制御、建設コストのそれぞスに算出、その削減効果を評価した。アンモニア発れの技術を再構築してシステム化を図り、石油暖房

生は肥育豚と採卵鶏から顕著（236～366gNH3-N/kgN）を大幅に削減することを目的とする。

で あ り 、 メ タ ン は 搾 乳 牛 で 発 生 が 大 き く （ 36 ～40gCH4/kgVS ）、 一 酸 化 二 窒 素 は 豚 で 高 く

イ 研究方法（12-37gN2O-N/kgN）、鶏で低い（0～0.7gN2O-N/kgN）。

（ア）太陽エネルギー利用の基本構造は図3113-1

堆肥化、乾燥処理などについては初発含水率の調整に示すように、ハウスの被覆として軽量で強度的にで大幅に削減できることがわかった、本研究の目的

優れた空気膜構造を用いる。その構造は３枚の透明である温室効果ガスの削減について、初発堆積物のプラスチックフィルムから構成され、上層空間は加水分調整によって、日本の家畜排せつ物の堆肥化処

圧空気により構造的な強度を支える役割を果たし、理と乾燥処理で発生するCH4の89％、N2Oの26％を削

下層の隙間は流水によって太陽熱の集熱を行う。日減できる可能性があることがわかった。

中、ハウス内の温度が上昇した時に、ポンプアップ
した膜内の流水は暖められ、それを地下に埋設した

キ 引用文献ポリエチレンチューブに送水することによって、地財団法人畜産環境整備機構（1997）家畜ふん尿処

中に蓄熱される。夜間、ハウス内温度が低下すると、

理・利用の手引き

再び地中の熱を取り出して、空気膜内に流水させて

日射

温
外気

天空

伝熱

熱

放射

露

潜

結

結

凝

対流

換気

熱
水蒸気

伝熱

気温

対流

蒸発散

蒸発潜 熱

湿度

放射

暖房するものである（島地、2004）。

地中伝熱図3113-1 太陽熱利用ハウスの基本構造
屋根面の流水で太陽熱の集熱、夜間の放熱、２段の埋設パイプ
により地中蓄熱。現在の蓄熱方法は、地下水槽方式としている。
― 101 ―

（イ）太陽エネルギーを利用する機能を有して、ウ 研究結果周年的に利用可能な栽培ハウスの基本性能、すなわ（ア）空気膜ハウスの設計試作

ち、採光性や換気性能など栽培環境を調節できるこフェンロータイプを基本に設計を行った（図とと、耐風性などを配慮した設計と試作を行う。特

3113-2）。これは、規格化が容易であるために、小規に、建設コスト低減を考慮した設計を行う。

模なハウスからから大規模まで対応できる。

（ウ）太陽熱利用のエネルギーフローの計測及び空気膜は、流水機構を含んだ３ｍ×2.1ｍのパネル

シミュレーションによる解析を行い、補助暖房の必化したユニットをハウスの鉄骨に直接取り付ける方

要エネルギーの算出を行い、集熱・蓄熱・放熱等の式として、施工費の低減を図っている。ハウスの構効率化技術の開発を行う。また、太陽熱の不足分を造体についても、張弦梁構造として、ハウスの鉄骨

補うヒートポンプ等の補助暖房導入方式の検討を行を減らし、そのために影が少なく（約20％減）、採光う。

性の高いハウスとなった。空気膜構造ハウスは温度が上昇しやすいために夏季の高温対策として、大型換気窓と細霧冷房の対策を行い、夏季においても外気温程度にハウス内温度を維持でき、周年栽培のニーズに対応できる。その外観を、写真3113-1に示す。

図3113-2 試作ハウスの特徴

写真3113-1 試作ハウスの外観
屋根面（天窓も含む）や側面は３×2.1ｍの空気膜パネルで構成。チドリに配置した大型天窓。

― 102 ―

（イ）太陽エネルギーの利用しない。蒸発散がない場合は、気温の上昇に伴って、本システムは、太陽エネルギーの日中の集熱と蓄換気温度に達すると換気窓が早く開くことになる。

熱、夜間の放熱を行う。

流水温度Twが低い時には、室内温度との温度差が大集熱のメカニズムは、図3113-3に示すとおりであ

きいことと、膜面に結露し集熱効率が高くなる。一る。フィルムを透過した日射エネルギーは、植物や方、膜流水の集熱は、外部への放熱を差し引いた分

地中蓄熱を経由して、ハウス内の気温を上昇させる。

だけとなり、実験データからは、ハウス内に入射し蒸発散が多い場合は、気温の上昇は抑えられるが、た太陽エネルギーの約60～70％集熱することができ湿度が上昇して、隙間換気を考慮しなければ、ハウた。

ス内空気のエンタルピーは、蒸発散に関わらず変化

図3113-3 集熱のメカニズム
Tin，Xin，iinは、それぞれ内部の温度、絶対湿度、エ

図3113-4 本システムの温度変化

ンタルピー。Tout，ioutは外部。Twは流水温度。

及び熱エネルギー収支

蓄熱槽は、180L/㎡あり、冬の晴天日では約３～

エネ率が70％程度を確保できる。しかし、これ以上４℃の温度上昇がある。地中への伝熱蓄熱を含めるに温度を上昇させる補助暖房は、流水に吸収されると、約1,000kcal/㎡以上の蓄熱容量があると算定され熱量が多く、流水が冷房となってしまう。この冬のる。

厳冬においては、夜間の蓄熱温度が獲得した熱量よ

ハウス内の温度変化、熱エネルギー収支の変化のりも、放熱する熱量の方が多く、徐々に蓄熱温度が計測例を図3113-4に示す。曇天日（１/16）は、日中低下する傾向にあった（12～８℃）。本ハウスでは、でも放熱量が上回り蓄熱水温度は徐々に低下する。

内部カーテンを有しないが、この冬のような状況、

一方、晴天日（１/17、１/18）は、日中に蓄熱水温

あるいは、寒冷地では、補助暖房稼働率が高く、効度が上昇して、蓄熱されている。膜流水の入口と出率を良くするためには内部カーテンは必ず必要であ

口温度の差と流量を乗じると、集熱・放熱熱量を計る。

測することができる。

補助暖房機としてヒートポンプの実験を行った。

（ウ）暖房効果

ヒートポンプは、投入エネルギー（電力）に対して

夜間の暖房については、流水温度より３～５℃低暖房効果が３～４倍（COP＝成績係数）あるために、くなる。これは、ハウス表面の30％以上が流水して熱源があれば非常に省エネ効果は高い。蓄熱水、あいないために、そこからの放熱で室内温度が低下す

るいは、地下水を熱源とした。

る。その分、補助暖房によって補うことになる。補（エ）寒冷地を想定したシミュレーション

助暖房を用いた時、流水温度より＋２℃以内が、効実験で得られたエネルギーフローのデータから、率的な補助暖房の効率で、この範囲内であれば、省

比較的寒冷地（宇都宮）の気象データに適用して、― 103 ―

本システムの効率を解析した。太陽熱の収集効率は、維持、改善しないと普及技術にはならないと考えた。

20～35％である。

空気膜は複数枚のフィルムのために光透過率が減少

補助暖房は、流水水温以上にハウス内温度を上げする。しかし、フッ素フィルムという長期に渡ってると極端に暖房負荷がかかる。図3113-4では、70％（15年）透明性と耐久性を維持するフィルムを使用程度の省エネになったものの、12℃にするためにはしたことと、鉄骨を減らした設計によって、日影率

一時的にかなりの暖房が必要である。

を減らし、採光性は確保できた。

2005～2006年にかけての冬は予想以上の寒さで、空気膜ハウスでは、保温性が高いために日中温度

つくば市は例年の宇都宮と同等である。宇都宮市のが上がりやすく、本システムでは太陽熱集熱という気象データを用いて検討を行った。ハウス内温度は機能を実現させている一方、夏季には温度が上昇し集熱以上に放熱が多く蓄熱水温は７℃まで低下し、やすく、高温回避の対策が必要である。その対策と図3113-5に示すように12℃まで温度を上げるには多して、写真3113-1に示すような大型換気窓を設計に大な暖房エネルギーを必要とする。未実施ではある取り入れた。空気膜は軽量であるために、基本パネ

が、内部カーテンを設置することをシミュレーショ

ルユニットのサイズ（３×２m）の大型化が実現可能

ンによって算定した。この結果、取得した熱量（図である。ただし、大型であるために、強風による破3113-5上）と、内部カーテン設置時の補助暖房熱量壊が危惧されるために、風速計と連動した緊急閉機のバランスがとれ、この熱源を利用すると、ヒート能が必須である。また、開閉による温度調節においポンプによる暖房が効果的に生かされることがわても、従来の換気制御方法では精密な温度調節は問かった。

題があり、比例積分方式の調節方法が必要である。
さらに、細霧冷房による高温抑制方法を取り入れる
ことによって、ハウス内気温を外気温程度に制御することが可能であった。これは、大型換気窓の換気能力が大きいことが細霧冷房効果を高めていると考えられる。
普及させるための大きな課題は、低コスト化である。太陽熱利用等の複雑な機能を有しているために、
そのメリットでコスト高を相殺する必要ある。ここでは、鉄骨の軽量化を考えたことと、空気膜のパネル化による施工コストの削減を配慮した。実際に商品化する時には、更に部材等の細かな検討が必要である。
（イ）太陽エネルギー利用による省エネ
太陽エネルギーについて本システムは、集熱、蓄熱、放熱の３過程からなる。熱媒体として水を用いている。ハウスの被覆材資材と兼用している集熱部
は、可能な限りハウス全面を覆うことが理想であったが、全体の70％であった。これによる、太陽エネ

図3113-5 寒冷地を想定したシミュレーション

ルギーの集熱効率は20～35％である。外気温が低いと集熱効率が低下し、また、膜流水の温度が低くいエ考 察と、効率は上昇する。

（ア）空気膜ハウスの設計試作

地下蓄熱槽を用いた蓄熱方式を行った。蓄熱槽の空気膜構造という技術を用いて従来のハウス構造

容量及び、地中伝熱蓄熱に関してはデータ解析をの改良を試みた。省エネルギーという本来の目的が行っているが、おおよそ２～３日程度の蓄熱容量とあるものの、作物栽培をするという基本的な機能を見込まれる。

― 104 ―

研究担当者（島地英夫＊）

膜流水によって暖房を行うのが基本であるが、東海・南関東の比較的暖地では、暖房温度を12℃に維持するために、おおよそ70％の省エネが可能である(4) 二酸化炭素吸収能向上のための森林施業システ

が、北関東やその以北では、蓄熱水が７℃まで低下

ムの開発

し、省エネを70％に維持して補助暖房を行うと、ハア 研究目的

ウス内気温が、７～８℃にしかならない。補助暖房

最近の人工林施業は変貌しつつあり、森林・林業を行うことを前提とするならば、内部カーテンが必

基本計画（平成13年）では、皆伐・新植といった画要で、図3113-5に示すように80％程度の省エネが可一的な施業から長伐期化、育成複層林への誘導、さ能になると見込まれる。

らに、高性能林業機械の導入や林道網の整備が推進

補助暖房としてヒートポンプを用いると、さらに、されている。また、間伐が推進される一方で、価格省エネ効果があり、投入エネルギー削減と二酸化炭の低迷から間伐木の林内放置が増加している状況で素排出量は20％以下になると算定された。

ある。そのため、長伐期林や複層林の炭素固定能、
林内放置された間伐木の炭素貯留能、伐出システム、オ

路網開設によるCO2放出量を評価し、CO2収支向上の今後の課題（ア）普及可能なハウスの開発ための森林施業システムを開発することを目的とす

ハウスの普及を行うためには、機能に見合ったコる。

ストパフォーマンスが得られることで、低コスト化が必要であり、メーカーとの連携による商品化開発

イ 研究方法を行う必要がある。

（ア）多様な育林システムの炭素固定能の評価
ａ 長伐期林（高齢林）の炭素固定能の評価（イ）太陽エネルギーの効率的利用
太陽エネルギーを有効利用するとともに、作物栽

近年、高齢人工林の材積が従来の収穫表を上回る

培の安定生産のために、省エネ的な環境調節技術の例（大住ら, 2000など）が報告されており、これを併用が必要である。石油が高値安定している今日、個体の成長から確認するため、長伐期林８林分で標ヒートポンプ等の省エネ技術、また、地下水が利用

本木の樹幹解析を行った。調査林分は、奈良県川上できる地域では、自然エネルギー利用も大きな課題

村民有林の林齢101～223年生の８林分（間伐林分）

である。

で、間伐木から樹幹解析のサンプルを採取した。また、高齢林の樹高調査、樹幹解析をもとに、最近修カ正された長野県民有林の地位別樹高曲線（古川,要 約

空気膜構造による省エネハウスを開発した。花き2002）を用いて、一般的な密度管理における100年伐や野菜を生産するための基本性能である、採光性、期の地上部の炭素固定量を推定し、従来の地位別樹

保温性、換気性能の高い周年栽培可能なハウスを新

高曲線を用いた場合と比較した。幹材積から炭素量たに設計試作した。太陽エネルギーの収集効率は20の推定は、福田ら（2000）の方法を用いた。
ｂ 複層林の炭素固定能の評価～35％で、これを蓄熱して暖房に利用するが、地域
気象条件や暖房温度にもよるが50～80％の石油削減

複層林施業では、下木の成長が著しく抑制されるになる。また、計測データをもとにシミュレーショ

ことが問題になることから、下木の成長に適した上ンした結果、このシステムにヒートポンプや内部木の伐採方法を検討した。茨城県高萩のヒノキ二段

カーテンを設置することにより80％以上の投入エネ

林誘導試験地（1913年植栽、80～81年冬誘導伐、A区：

ルギー削減効果があることを示した。

群状伐採区、B区：上層木点状伐採区、C区：下層間
伐区）において、上木の伐採方法と下木の2004年現在の光環境、並びに、成長量の調査を行った。この島地英夫ら 2004．屋根用空気膜 特許第3534861

調査から下木の光環境（散光透過率）と樹高成長、号

キ 引用文献材積成長の関係を求めるとともに、任意の上木の配置に対応した林内光環境のシミュレーションモデル
― 105 ―

を開発し、上木を点状伐採と群状伐採した場合の下

燃料消費量とCO2排出量の関係式を用いて、各システ

木の成長（炭素固定量）をシミュレートした。

ムの時間当たりCO2排出量を算定した。また、集材距（イ）間伐放置材の炭素貯留機能の評価

離を変数にしたシステム生産性（m3/時）から、単位ａ

間伐放置材の分解速度の評価と環境要因の材積生産当たりのCO2排出量を求めた。
ｂ 林道開設に伴うCO2放出量の評価

解明
雨量の異なる四国８地域（太平洋側と瀬戸内側）

路網の開設に伴うCO2排出量を、設計書と実測によのスギ、ヒノキ林で材・葉の分解試験を行った。葉り求めた。直接排出源として建設機械の燃料消費、はリターバックを設置し、半年置きに回収して重量

また、間接的な排出源として、擁壁など製品の製造を測定した。材は直径５-15cm、長さ50cmの幹サンプ

過程、建設機械の減価償却分を考慮した。実際は建ルを林内に設置して、毎年、それぞれの試験地から設機械の製造過程で排出されるものだが、機械損料10個のサンプルを回収して容積重を求めた。さらに、分の排出量を当該工事に伴うものとした。環境負荷

四国のヒノキ林３地域で間伐率を変えて、材の分解

原単位データには、物質・材料研究機構HPの「予備試験を行った。サンプリングの方法は８地域の試験

的LCAのための4000品目の環境負荷」を用いた。

と同じである。
ｂ

ウ 研究結果密度管理と間伐放置木の炭素貯留能の評価

林内に放置された間伐木の炭素貯留量量を、異な（ア）多様な育林システムの炭素固定能の評価
ａ 長伐期林の炭素固定能の評価

る密度管理を想定して比較した。スギ間伐材の分解速度は、重量半減期で10.1年（中村ら，1990）と12.1

スギ高齢林８林分の伐倒調査の結果、101～228年

年（稲垣ら, 2002）の報告があり、ここでは、両者

生の林分でも８-11cm／年の樹高成長があることがの平均を取り半減期11年とし、伐採t年後の重量残存明らかになった。また、樹幹解析の結果、高齢林分率（y）の関係をy=exp（-0.063･t）として算出した。

でも大きい個体ほど直径成長量が大きい傾向があり、収穫予測には、北関東・東山地方スギ林分密度管理

樹齢が200年に達し胸高直径が１m以上になっても年図（林野庁，1999）と北関東・阿武隈地方スギ林分

間数mmの肥大成長が確認された。一方、長野県民有収穫表（林野庁・林業試験場, 1959）地位２等の樹

林ヒノキの修正前後の地位別樹高曲線の中位（中心高曲線を用いた。密度管理は収量比数Ryが0.7を越え線）を用い、一般的な密度管理で炭素固定速度を比た時に、Ry0.6まで間伐する場合（中庸仕立て）と較した結果、50年間の平均では修正前2.54Ct/ha/yr

Ry0.55まで間伐する場合（疎仕立て）の２通りを想＞修正後2.31Ct/ha/yrであるが、100年間では修正後定し、40年と80年伐期について主林木と間伐放置木

1.31Ct/ha/yr＜修正前1.54Ct/ha/yrと逆転することの炭素量を算出した。１回目の間伐は100％放置とし、 が明らかになった（図3114-1）。
ｂ 複層林の炭素固定能の評価

２回目以降は20％放置（80％利用）と100％放置（０％利用）の２通りとした。炭素量の推定は福田ら（2000）

年15-20cm以上の樹高成長を行っている下木の散の方法を用いたが、地下部の推定は行わずに、主林

光透過率は20～30％以上であり、10％以下では枯死木については幹＋枝葉の炭素量、間伐木についてはする個体が見られた。下木の樹幹解析から、群状伐

幹の炭素量のみを推定した。

採区では顕著な成長量の増加、上層木点状伐採区で（ウ）生産過程におけるCO2放出量の評価

は伐採に伴う成長の好転が確認された。これに対し

ａ 伐出系作業システムのCO2放出量の比較て、下層間伐区では間伐後の成長増加が、ほとんど

我が国に急速に普及しつつある高性能林業機械6認められなかった。これらの結果をもとに、上木の種125事例を対象に、事業地における機械運転時間と伐採法を変え、下木の光環境と樹高成長をシミュ

燃料補給量のデータから時間当たり燃料消費量を求レートした結果、点状伐採ではかなり強度な伐採をめた。そして、代表的な６タイプの伐出システムを行っても光環境の悪化が早く、下木の導入には樹高対象に、伐木、集材、造材、椪積の各工程における幅以上の群状や列状伐採が適している結果となった

機械の燃料消費量（㍑/時）から、建設機械における（図3114-2）。

― 106 ―

新2015

散光透過率（％）

樹高（ｍ）

25

旧

10
5
0
0

20

50

40

40

30

30

20

20

10

10

0

0

100

25

25

従来の樹高成長曲線による

20

40

60

80

5

16.2mGap4

下木の炭素量（kg/本）

炭素固定速度 tC/yr

50

3
新しい樹高成長曲線による
2
1
0
20

40

60

80

100

Ry 0.549.0mGap
15

Ry 0.65155.4mGap

10

10

5

5

0
0

5

10

15

20

0

伐採（植栽）後の年数

林齢（年）

長野県ヒノキ人工林の地位中における新

図3114-2

5

10

15

20

伐採（植栽）後の年数

ヒノキ複層林における上木の伐採方法と旧の樹高成長曲線（古川 2002）と炭素固

下木の成長（炭素固定量）のシミュレー

定速度の比較

ション結果（イ）間伐放置材の炭素貯留機能の評価
ａ

20

0

0

図3114-1

Ry 0.33

12.6mGap

積量は、40年伐期で1.9（20％放置）～4.4（100％放間伐放置材の分解速度の評価と環境要因の置）Mg/ha/年、80年伐期で2.3（20％放置）～7.9（100％解明

放置）Mg/ha/年と見積もられた。林分の平均炭素固

スギ、ヒノキ間伐材の林内放置試験による２-４年

定速度（炭素蓄積量／伐期年）を見ると、40年まで間の葉、幹の重量残存率は、両者ともに太平洋側（年は、この期間に間伐木が増加するため、間伐放置木

降水量2710～4030mm）と瀬戸内側（1350-1736mm）でが固定量にプラスに寄与し、特に、密度管理を中庸

差は見い出されなかった。また、３地域のヒノキ林仕立てとし間伐回数を多くした方が（例えば、収量において、間伐率（０～75％）を変えた林分間にお比数Ry0.7→0.6で管理）、放置木が連続的に増加する

いても、４年間の幹の重量残存率に差は見られていため固定量は大きくなった（図3114-3）。一方、41年ない。

生以降（80年伐期）では、累積した間伐放置木の分ｂ

密度管理と間伐放置材の炭素貯留能の評価

解が進行し分解量が供給量を上回るため、間伐放置

スギ人工林で、利用間伐を推進した場合（間伐木

木による炭素固定はマイナスに転じることが明らかの20％を放置）と切り捨て間伐を推進した場合（間になった。

伐木100％を放置）の林内の間伐放置木の平均炭素蓄
160

160

炭素蓄積量（Mg）

140

140

主 林木
＋ 間伐放置木120

主林木＋間伐放置 木

120

100

100

80

80

60

60

40

40

20

20
0

20

40

60

80

林齢（ 年）02040
林齢（ 年）

60

80

図3114-3 スギ人工林において間伐材を搬出した場合と林内放置した場合の炭素蓄積量の比較
収量比数0.7～0.6になるように間伐を実施した場合を示す。左：間伐１回目は間伐材を100％
放置、２回目以降は80％を搬出した場合、右：すべての間伐において間伐材を100％放置した場合。
― 107 ―

（ウ）生産過程におけるCO2放出量の評価

ｂ 林道開設に伴うCO2放出量の評価

ａ 伐出系作業システムのCO2放出量の比較

林道開設による排出量の内訳を見ると、間接排出

高性能林業機械の燃料消費量は、機械の種類や出量が92％を占め、中でも製品の製造過程で排出され力によって大きく異なり、時間・機械出力当たり燃る量が全体の85％と特に多いことが明らかとなった。

料消費量は、ハーベスタ＞フェラーバンチャ＞ス

機械の燃料消費による直接排出量は開設コストが高

キッダ＞プロセッサ＞タワーヤーダ＞フォワーダでくなるほど排出量も多くなっており、１級林道ではあった。システム別に比較した場合、小馬力で工程

作業道の約5.6倍の216.8kg/mの排出量となっていた。

数やシステムの機械台数が少ない、ハーベスタ＋

また、作業道では直接排出量は43％となり、林道とフォワーダ＋グラップルローダ（No5）やチェンソー

比較して間接排出の占める割合が小さいことが明ら＋林内作業車＋小型グラップルローダ（No6）が燃料かとなった。開設延長21,655mの広域基幹林道の事例

消費、CO2排出量が少ない結果が得られた。単位材積

では、開設工事に伴い合計5,507tのCO2排出と試算さ

生産当たりのCO2排出量は、集材距離の増加に比例しれ、排出量が多い工種は、簡易鋼製土留壁が用いらて直線的な増大傾向があった。また、各システムのれている法面保護・土羽工と、コンクリートブロッ

生産性との関係をみた場合、生産性の増加に伴い累ク及び現場打ちコンクリートが用いられている擁壁

乗的な減少傾向が示された（図3114-4）。

工であった（図3114-5）。

No.1 ﾌｪﾗｰﾊﾞﾝﾁｬ＋ｽｷｯﾀﾞ＋ﾌﾟﾛｾｯｻ＋ｸﾞﾗｯﾌﾟﾙﾛｰﾀﾞ
No.2 ﾁｪｰﾝｿｰ＋ﾄﾗｸﾀ＋ﾌﾟﾛｾｯｻ＋ｸﾞﾗｯﾌﾟﾙﾛｰﾀﾞ
No.3 ﾁｪｰﾝｿｰ＋ﾀﾜｰﾔｰﾀﾞ＋ﾌﾟﾛｾｯｻ
No.4 ﾁｪｰﾝｿｰ＋集材機＋ﾌﾟﾛｾｯｻ＋ｸﾞﾗｯﾌﾟﾙﾛｰﾀﾞ
No.5 ﾊｰﾍﾞｽﾀ＋ﾌｫﾜｰﾀﾞ
No.6 ﾁｪｰﾝｿｰ＋林内作業車＋ｸﾞﾗｯﾌﾟﾙﾛｰﾀﾞ（小型）切盛工
路面工
法面保護・土羽工（kg/ｍ 3 ）

15

擁壁工

No1

橋梁工

No2

10

防護施設工

No3

No4
CO 2 排出量

排水施設工

開設延長21,655m 幅員5.0m

伐開工
路肩工

5

No6

No5

0

500

1000

1500

2000

二酸化炭素排出量(t)
0
1

2

3

4

図3114-5 ある広域基幹林道の開設による

5

システム生産性 （ｍ 3 /時）

CO2排出量の試算

図3114-4 伐出システム別の生産性とCO2排出量
の関係
エ

考 察

一の密度管理を行っても樹高成長によって、林分材（ア）多様な育林システムの炭素固定能の評価

積成長量や、それをもとにした炭素固定速度は変ａ 長伐期林の炭素固定能の評価わってくるからである。そのため、現在、各地方で高齢林の林分材積が従来の収穫表の予測を上回る

地位指数曲線や地位別の樹高曲線が見直され、収穫ことは、消極的な間伐の結果など本数密度が高めに表も修正され始めている。京都議定書では、2008年推移することによっても、あり得ることである。し

から５カ年（第一約束期間）の森林の二酸化炭素吸

かし、高齢林の樹高成長が従来の予測を上回ってい収量を報告することを義務付けているが、我が国のることは、長伐期化した場合の成長量の予測、すな

場合、その算定に森林統計情報を用いることが最もわち、炭素固定量の予測を見直す必要があることを現実的である。現在の森林統計情報は収穫表が基礎示している。一般的な収穫予測に用いられている林になっているので、新しい収穫表の早急な普及が望

分成長モデルは樹高成長を基礎にしているため、同まれる。

― 108 ―

ｂ

で、かつ、生産性の高いシステムが有効であること

複層林の炭素固定能の評価

従来、上木の点状伐採による複層林の造成が一般がわかった。また、生産性は集材距離の増加に伴い的であったが、本研究の結果から、複層林の下木の減少するため、CO2排出量を少なくするには、集材距

導入には樹高幅以上の群状や列状伐採が適している

離を短くするため路網整備が不可欠となる。

ことが明らかである（図3114-2）。頻繁な伐採により

ｂ 林道開設に伴うCO2放出量の評価

集約的な光環境管理が行るならば、点状伐採による林道開設に伴うCO2排出量は、開設コストが高い高複層林の造成も可能であるが、林業経営的に極めて級林道ほど多く、作業道以外の林道は、製品製造過困難であろう。林野庁では平成13年度より「長期育程の排出が９割近くを占めることが明らかになった。

成循環施業の導入事業」を推進しているが、この事これらの結果から、CO2排出量の削減には、路網を可業においては樹高幅の２倍程度までを上木伐採の限

能な限り作業道等、低コストな林道にすること、コ

度として認めており、これを活用した複層林化が望ンクリートを可能な限り使わずに間伐材等を用いた

ましいと考えられる。

擁壁の普及が効果的であると考えられる。

（イ）間伐放置材の炭素貯留量の評価
ａ

オ 今後の課題

間伐放置材の分解速度の評価と環境要因の（ア）多様な育林システムの炭素固定能の評価

解明
スギ、ヒノキの幹材の分解速度に関するこれまで

人工林の混交林化（広葉樹の導入）や造林放棄にの報告と、本研究で四国各地で行った４年間の間伐よる天然林化が徐々に進んでおり、これらのタイプ

材の分解試験の結果から重量半減期の範囲を求めるの森林の炭素固定量の評価の課題が残されている。

と、スギ10.1～14.6年(n=10)、ヒノキ7.6～11.5年（イ）間伐放置材の炭素貯留機能の評価（n=19）となり、スギとヒノキの分解速度は重なっ

間伐材分解試験を継続し、さらに、長期的な観測ているものの、スギの方が半減期の平均値や中央値にもとづいて、分解速度に及ぼす環境要因の影響をは若干長くなっている。これらの分解速度に及ぼす、解明する必要がある、マラケシュ合意により、第一

降雨量や標高、さらに、間伐率の影響は現時点（３-

約束期間においても、林内の枯死材の炭素量の変化４年間）では見い出されていない。環境要因のレン（あるいは、枯死材が放出源でないこと）を報告す

ジが狭いのかも知れないが、材の分解速度は温度やる義務が課せられたため、枯死材の炭素蓄積量の全

水分条件の影響を受けることが知られているため、国的な把握を進めていく必要がある。
（ウ）生産過程におけるCO2放出量の評価

今後も観測を続ける必要がある。
密度管理と間伐放置材の炭素貯留能の評価

伐出機械作業や林道開設による土壌攪乱が原因とスギ人工林で、利用間伐と切り捨て間伐を推進しなるCO2放出量の評価については、未解明であり、今ｂた場合の間伐放置木の平均炭素蓄積量は、40年伐期

後の課題として残された。

で1.9-4.4Mg/ha/年、80年伐期で2.3-7.9Mg/ha/年の差があるが、いずれも主林木の10％以下である。平

カ 要 約

成12年度民有林間伐実施林30.4万ha、間伐材利用量（ア）多様な育林システムの炭素固定能の評価

274万m3の統計から推定すると50％以上が放置されて

ａ 長伐期林の炭素固定能の評価いる可能性があり、我が国全体で数十万Ct/年レベル

高齢人工林の樹高・直径成長が予想以上に継続しの貯留があると考えられる。今回の試算では、利用ていることを明らかにし、従来の収穫予想システム

間伐材の貯留は考慮しなかったが、今後、利用間伐

では高齢林の炭素固定量を過小評価する場合がある

材の耐用年数を明らかにし、放置間伐材の分解速度ことを示した。

と比較する必要がある。

ｂ 複層林の炭素固定能の評価（ウ）生産過程におけるCO2放出量の評価

上木を点状に伐採した複層林では光環境の悪化が

ａ 伐出系作業システムのCO2放出量の比較

早く、下木の炭素固定の促進には、上木の幅以上の本研究の結果から、CO2排出量を削減するには、小群または帯状に伐採した複層林が適していることを型機械（低出力）・少工程（少機械台数）のシステム明らかにした。

― 109 ―

田史郎、酒井武、川崎達郎、酒井佳美、岩本宏二郎、（イ）間伐放置材の炭素貯留量の評価
ａ

間伐放置材の分解速度の評価と環境要因の

岡勝、梅田修史、陣川雅樹、鈴木秀典）

解明
スギ・ヒノキ枯死材の４年間の分解速度と気象条(5) 地球温暖化に伴う高潮災害による農地海岸への件、間伐率との間には明確な関係は見られなかった。

影響評価と対策技術の開発

間伐木の重量半減期は、スギ10.1～14.6年(n=10)、

ア 研究目的ヒノキ7.6～11.5年（n=19）であった。

IPCCでは地球温暖化に伴い、2100年までに海面が密度管理と間伐放置材の炭素貯留能の評価

48cm上昇すると試算している。海面上昇による影響

スギ人工林で、利用間伐と切り捨て間伐を推進しには高潮被害の増大などが懸念されるが、これまでた場合の間伐放置木の平均炭素蓄積量を比較した結温暖化シナリオにおける高潮被害は、平均海面の変果、40年伐期で1.9（20％放置）～4.4（100％放置）化で論じられてきた。本研究では、農地海岸＊1の多Mg/ha/年、80年伐期で2.3（20％放置）～7.9（100％い有明海を中心に、台風の規模を考慮した被害推定

放置）Mg/ha/年で、いずれも主林木の10％以下であっの精度向上を目的とする。この結果を踏まえ、今また。

での高潮海岸対策として検討されてきた堤防の増強ｂ（ウ）生産過程におけるCO2放出量の評価

以外に、干潟の再生、堤防内農地の排水悪化の補償

ａ 伐出系作業システムのCO2放出量の比較などに対する対策を想定し、これに必要な費用の算

CO2排出量の少ない伐出機械システムは、小馬力で出を目的とする。

工程数の少ない車両系システムであり、木材生産性も高いことを明らかにした。

イ 研究方法ｂ 林道開設に伴うCO2放出量の評価（ア）地球温暖化による高潮危険度の変化

林道開設によるCO2排出は、擁壁や橋梁などの製品

過去の台風資料を元にモデル台風を作成し、高潮の製造過程によるものが大きく、これらの使用を抑シミュレーションにより地球温暖化前後の高潮災害

えることがCO2 の削減に効果的であることを明らかの危険度を比較する。高潮災害の危険度の変化は、にした。

地球温暖化前後の高潮に伴う潮位偏差＊2の増加量で評価した。
（イ）高潮氾濫モデルによる沿岸農地の高潮被害

キ 引用文献推定

稲垣善之ら 2002. 林内における枯死材分解速度のａ

推定. 森林総合研究所四国支所 四国情報 29:5-6
Fukuda, M. et al. 2003. Carbon stock estimates forsugi and hinoki forests in Japan,Forest ecology andを越水した高潮が農地に浸入する現象を正確に予測する高潮氾濫モデルを構築する。
ｂmanagement 184:1-16
古川仁 2002. 高齢ヒノキの樹高成長. 中部森林研

高潮に伴う農地の被害推定を行うため、堤防

農地に浸入した海水の排除及び被害の軽減策のシナリオを作成し、農地の被害量推定モデルを構築する。

究50:17-18
中村ら1990. 林地内に放置された間伐木の腐朽・（ウ）有明海における高潮災害対策費の試算
ａ分解. 奈良県林試木材加工資料19:15-19
大住克博ら2000. 秋田地方で記録された高齢なス

整備水準毎の費用を算出し、その効果を比較する。
ｂ

ギ人工林の成長経過. 日林誌 82:179-187
林野庁（監修）1999. 林分密度管理図 全22図（復排水施設の整備や堤防の増強など高潮対策の対策技術として最も費用を要する海岸堤防の整備について、整備を要する海岸線の延長を試算する。

刻）. 日本林業技術協会
林野庁・林業試験場1955. 北関東・阿武隈地方ス

ウ 研究結果ギ林分収穫表調整説明書（ア）地球温暖化による高潮危険度の変化＊

研究担当者（石塚森吉 、竹内郁雄、稲垣善之、奥過去に日本に影響を及ぼした台風から有明海を中― 110 ―

心に高潮の被害が想定される２つのモデル台風を作

20％強くなることが予想されている（吉村2002）。こ成した。モデル台風の経路は、図3115-1のとおりでのため、本研究では、地球温暖化後の台風では勢力ある。このうち、モデル１は、有明海の西側を北北が15％強くなると想定し、２つのモデル台風を用い東方向に通過するもので、日本に接近する一般的なて有明海全域を対象に地球温暖化に伴い台風の勢力＊

台風に近く、1999年の台風18号 3の経度をシフトさが変化した場合のシミュレーションを行った。シせて有明海内部の高潮による潮位偏差が最大となる

ミュレーションで得られた地球温暖化前後におけるものである。一方、モデル２は1942年の台風16号（周高潮による潮位偏差の変化量を示したのが図3115-2

防灘台風）を基本とし、有明海湾奥部においても潮である。この結果から、有明海では、地球温暖化に

位偏差が大きくなると考えられるものである。

より高潮時には潮位偏差が25～50cm程度大きくなる

地球温暖化後の台風は、これまでの研究では、経ことが明らかになった（桐ら2004a）。

路の変化は明らかにはなっていないが、勢力が10～＊

１：農地海岸とは、海岸の背後に農地が広がっている海岸のうち、農林水産省が管轄するものをいい、
日本の海岸線は、農地海岸の他に所管省庁別に建設海岸、港湾、漁港に分類される。

＊

２：潮位偏差とは、月の引力やその他の影響からあらかじめ予測された潮位（天文潮位）と実際の潮位との差である。実際の潮位は、気圧や風の吹き寄せなどで変化する。

＊

３：1999年台風18号では、九州から山口県にかけて高潮が発生し、八代海沿岸で12名の犠牲者を出すな
ど多くの被害をもたらした（久保田ら2002，滝川2000）。
モデル１
モデル２

図3115-2
図3115-1 モデル台風の経路

有明海における地球温暖化に伴う高潮時の潮位増加量（単位：m）（イ）高潮氾濫モデルによる沿岸農地の高潮被害の推定いた。本研究では、解析領域を排水路と道路、堤防で囲まれた領域に分割し、水路を一次元、氾濫域を沿岸農地における高潮被害の被害推定には、数値二次元でモデル化する高潮氾濫モデルを構築した

シミュレーションによることが多いが、従来の解析（桐ら2004b）。開発したモデルの概要を図3115-3にモデルでは、海岸堤防を越水する状況しか解析でき示す。本モデルは、氾濫域と水路、道路などを異ななかった。しかし、これまでの高潮被害の状況を精るレイヤーとして扱うことが可能なため、地理情報

査すると、高潮による海水の浸入は河川や水路を遡システム（GIS）とのデータの交換が容易で、シミュ上して越水する場合が多く（Kiri et al.2005）、これら

レーション結果を速やかにマップ化できる。本モデの被害を予測できる解析モデルの開発が求められてルの検証のため、1999年の台風18号に伴う高潮によ― 111 ―

る八代海沿岸域の農地の湛水域を解析した。現地調ションした。図3115-4は、八代海を対象としたシミュ査結果との比較により、本モデルにより沿岸農地のレーション結果であり、この地区では、海岸堤防の

高潮浸水被害の算出が可能となった。

適切な維持管理と河川堤防高の低位部を改修するこ

高潮による農地・農業水利施設への被害を分類し、とにより、浸水量が約40％低減できると推定された。

各種の高潮対策を行った場合の被害量をシミュレー
25000

3

Volume (10 m3)

20000
現 況

15000
10000
海岸堤防の補修＋
河川堤防低位部の改良

5000

海岸堤防の補修

0
11

12

13

14

15

16

Time (h)図3115-4
図3115-3 高潮氾濫モデルのイメージ

八代海沿岸農地における災害対策別の海
水浸入量の変化（ウ）有明海における高潮対策費の試算

防延長／当該地区の堤防延長、％）が変化した場合

有明海全域において各省庁が管轄する海岸線デー

の危険海岸線延長を整理し（図3115-5）、台風の変化タと三次元航空測量の結果から、高潮発生時に危険に伴い海岸堤防の防護基準が見直された場合に、早が想定される海岸堤防のデータベースを構築した。

急に改修しなければならない海岸堤防の延長は最大

本データベースをもとに試算した結果、地球温暖化で約90㎞であることがわかった。この海岸堤防の改後の台風に伴う高潮で海岸堤防の余裕高がなくなる

修に要する費用は、概算で945億円と見積もられ、海岸線の延長（危険海岸線延長）は63.7km（全海岸

2003年度に高潮対策補助として投入された事業費の線延長の約14.5％）であることがわかった。

1.64倍に相当する。

一方、海岸堤防の沈下量毎に沈下率（沈下した堤

95

沈下率

20%
40%
60%
80%

危険海岸線延長(km)

90
85
80
75
70
65
60
0

0.2

0.4
堤防沈下量（ｍ）

0.6

0.8

図3115-5 海岸堤防が不等沈下した場合の危険海岸線延長― 112 ―

エ

考 察

吉村

地球温暖化による沿岸域への影響は海面上昇が予

純. 2002. 地球温暖化に伴う台風の発生数と強度の変化. 自然災害科学. No.21-2. 104-108.

想されているが、台風が変化することによる高潮のKiri H., Tanji H. and Nakaya T. 2005. Characteris-

危険性の増大は、海面上昇量に匹敵することがわ

tics of storm surge disaster due to typhoon 9918 in

かった。台風の常襲地帯で干拓による地盤標高の低

farmlands in the Yatsushiro Sea coastal area. Journal ofい有明海沿岸の農地では、その影響は深刻であるが、Agricultural Meteorology, vol.60 No.5.

その対策は、海岸堤防の増強以外に河川堤防の低位

桐

博英・丹治

肇・中矢哲郎 2004a. 地球温暖部の改修など比較的容易に行るものでも効果が高い

化後の台風に伴う高潮潮位偏差の変化. 海岸工学論

ことがわかった。

文集. 第51巻. 241-245.
桐

オ

今後の課題

博英・久保田富次郎・登坂宣好・丹治

肇・

中矢哲郎 2004b. 有限要素法による小水路を考慮し本研究の成果により、高潮に伴う被害の推計と対策技術を評価する手法が開発できたので、具体的なた農地氾濫モデル, 応用力学論文集, 土木学会,
Vol.7 No.1, pp.423-430.

地区を選定し、被害推計マップの作成が求められる。
研究担当者（丹治 肇、桐 博英＊、中矢哲郎 ）カ

要 約(6) 農林水産業分野における温暖化影響に関する総（ア）地球温暖化による高潮危険度の変化

合評価手法の開発

過去の台風記録から作成した２つのモデル台風をもとに、地球温暖化後に台風の勢力が15％強くなる

ア 研究目的と想定して有明海の高潮による潮位偏差の変化量を温暖化などの地球環境変化により、日本の農林水シミュレーションした。その結果、有明海では地球

産業の姿は大きく変貌することが予想される。この温暖化により高潮による潮位偏差が25～50cm程度大農林水産分野に現れる影響には多種多様なものが考きくなることが明らかになった。

えられるが、従来の研究では、個々の現象、あるい（イ）高潮氾濫モデルによる沿岸農地の高潮被害は、そのプロセスの解明に主眼が置かれたものが多く、いくつかの現象やプロセスから成り立つシステの推定
河川などを遡上して氾濫する高潮を解析できる高

ムが、どのような影響を受けるのかを総合的に解明

潮氾濫モデルを構築し、八代海沿岸農地における高するための研究が行われていない。また、温暖化シ

潮災害を再現した。本モデルを用いることにより、ナリオの構築技術が進むにつれて、温暖化予測値の沿岸農地の高潮浸水被害の算出が可能となった。

持つ不確実性を考慮した影響評価が求められている（ウ）有明海における高潮対策費の試算のが現状である。そこで、本研究では、温暖化予測

有明海全域の海岸堤防データと高潮シミュレー

や影響評価の過程で生じる不確実性の取扱いも含め、ションの結果から、地球温暖化により高潮時に海岸

20年～30年後の農林水産分野に現れる多様な影響を堤防の余裕高がなくなる海岸線が63.7㎞に及ぶこと

総合的に評価するための手法を開発する。

がわかった。また、堤防の沈下量を考慮すると約90㎞の海岸線が改修を早期に行う必要があり、その対イ 研究方法

策費は概算で945億円にのぼる。

（ア）農林水産業分野に不確実性を取り入れた総合的評価手法を適用する際に生じる問題点を、安全キ 引用文献性評価やリスク管理など他分野の事例を参考にして

久保田富次郎・大場和彦・山田正雄 2002. 台風9918

検討しながら、総合的評価に適用可能な手法を選定

号による干拓地の高潮災害と作付への影響.農業土した。
（イ）不確実性を取り入れた総合的評価手法とし木学会誌.70巻５号. 49-52.
滝川 清. 2000. 台風9918号による不知火海高潮災
害 その残したもの. 土木学会誌. Vol.85. 41-45.

て、イベントツリーを用いた評価フレームを選定し、対策効果の経済的影響を考慮しながら、イネ生産の― 113 ―

温暖化影響・対策に関する総合的な評価を行った。

農家は平年並みの粗収入を得る。

また、この評価過程で今後の対策研究の戦略的、効シナリオ１：20～30年後（高温障害発生・無対策）

果的推進のための課題などを明らかにした。

移植は５月上旬。温暖化の影響を受け、登熟期の気温が上昇し、収量と品質は低下したため、農家のウ 研究結果

粗収入は減少する。

（ア）影響を及ぼす要因とその大きさに不確実性

シナリオ1-1：20～30年後（対策実施：移植時期のがあることを前提に、温暖化による影響を総合的に変更）評価する手法として、その不確実性を表現できるこ

移植を５月中旬にすることで、登熟期をずらす。

と、影響評価プロセスの総合化・統合化が容易にで

シナリオ1-2：20～30年後（対策実施：品種転換）

きるという２つの特徴を持つ評価法が望ましい。ま移植は５月上旬。ただし、高温耐性品種を採用す

た、温暖化によって生じる影響の不確実性を表現する。

るためには、影響を受ける主体とその影響の内容を（ウ）自然的、生理的な事象の検討では、20～30

明確にするとともに、それに関するシナリオの記述

年後の気温として、MRI-CGCM232a（気候研究所大と、その出現確率の定量化が必要となる。そこで、

気海洋結合モデル232a）の出力結果から得られた

本研究では安全性評価などの分野で採用されている

2046～2065年の８月平均気温と出穂後40日平均気温

確率論的リスク評価の考え方とその手法の有効性にを用いた（図3116-2）。また、高温による収量への影着目し、様々な研究結果を総合化して影響評価を行

響は、林（2001）の方法を用いて算定した。ここで、うために、イベントツリーによる確率論的リスク評
Y/Rs = 1.28 - 0.0192 (t40-21.9)2

価フレームを構築した。図3116-1に日本のイネ生産
量の温暖化影響に関する、イベントツリーによる確

ただし、Yは水稲収量（kg/10a）、Rsは出穂後40日

率論的リスク評価フレームを示す。
（イ）この評価フレームを用いて、20～30年後のの積算日射量（MJ）、t40は出穂後40日の平均気温（℃）

新潟産コシヒカリにおける温暖化影響リスク及び対である。さらに、高温による品質への影響は、寺島策効果の評価を試みた。ここで、影響リスク及び対ら（2001）の推定法に従った。ここで、策効果の評価するために、下記の経済的影響評価対Q = 1.46×(taug - 25.5)2.30＋82

策シナリオを考えた。
シナリオ０：現在（2002年を基準とする）（高温障
害なし：コントロール）

ただし、Qは１等米比率、taugは８月の平均気温、移植は５月上旬。平年並みに天候が推移したとこ

また、２等米と３等米・規格外の比率は、山形県のろから、平年並みの収量と品質を得ることができ、自然的、生理的な事象

2004年実績より求めた。

人為的な事象（対策）

・・・・・

品種転換

移植期最適化

・・・・・

ＣＯ２濃度上昇

気温上昇

シナリオ1-1：対策（移植時期変更）による影響抑制

Yes
温暖化の
進展

経済的影響評価対象シナリオ

シナリオ1-2：対策（品種転換）による影響抑制

Yes
No
No

Yes

シナリオ1-3：対策（・・・）による影響抑制

No

シナリオ1：高温障害発生による収量、品質影響No

シナリオ0：現状

図3116-1 イベントツリーによる温暖化影響及び対策効果の記述― 114 ―

2046-2065年における気温発生頻度35%

出穂後40日平均気温(将来予測値）

現状の出穂後40日平均気温（26.1℃）

30%

８月平均気温（

〃

）

25%
20%
15%
10%
現状の８月
平均気温
（26.9℃）

5%
0%
～24.5

24.5～25.0 25.0～25.5 25.5～26.0 26.0～26.5 26.5～27.0 27.0～27.5 27.5～28.0 28.0～28.5 28.5～29.0 29.0～29.5 29.5～30.0

図3116-2

30.0～

（℃）

MRI-CGCM232aの出力結果から得られた20～30年後の８月平均気温と出穂後40日平均気温（2046～2065年）（エ）人為的な事象の検討では、それぞれの経済れで経済的リスクを算定した（図3116-3）。

的影響評価対策シナリオに関して、下図のような流現状（シナリオ0）

高温障害影響（シナリオ1）
販売量（収量影響
収量影響）

販売量

収量影響緩和××
単位米生産者価格対策効果（シナリオ1-1，1-2）

単位米生産者価格（品質影響
品質影響）

×

粗収入

・移植時期
・品種転換
・・・・

品質影響緩和 (ﾋｱﾘﾝｸﾞ情報活用)

市場メカニズム影響

対策費用

粗収入（経済的影響）

経済的影響（緩和）

図3116-3 経済的リスク算定のフロー（オ）シナリオ毎に算定した温暖化による米生産数（2002年を100とする）で示す（表3116-1）。

への影響とその対策の効果を、10a当たりの粗収入指表3116-1 10a当たりの粗収入指数（2002年を100とする）で示した温暖化による米生産への影響とその対策の効果
各シナリオにおける粗収入指数（2002年度における10a当たりの粗収入を100）（2002年度における10aあたりの粗収入を100）

粗収入指数（市場メカニズム未考慮）
収量寄与
係数

品質寄与
係数

市場メカニズム考慮

シナリオ1-1：移植時期
最適化による影響抑制

82

15

1

－

シナリオ1-2：+1℃高温
耐性品種転換による影響
抑制

95

3

1

－

シナリオ1-x：対策（・・）（シナリオオプション）

・・・

・・・

・・・

・・・

シナリオ1：高温障害発生による収量、品質影響

76

23

1

91

シナリオ 0：現状(2002年)

100

－

－

－

※寄与係数：収量減少、品質低下による粗収入低下への影響の割合を示したもの― 115 ―

（カ）各シナリオにおける経済的リスクに関して、するかしないかによって、米生産への影響とその対導入に係わる費用（開発費）とそれによる市場の形策の効果がどの様に変わるのかを図3116-4に示す。

成（価格形成など）など（市場メカニズム）を考慮

図3116-4 シナリオ毎に示された影響とその対策の効果（上図：市場メカニズムを考慮しないもの、下図：市場メカニズムを考慮したもの）（キ）今回、用いた気候予測値、収量・品質の推（イ）今回の解析では、温暖化時でも現在の市場

定方法、経済リスクの推定方法から、コメ生産の温メカニズムが働き、価格が形成されているというこ

暖化影響とその対策を経済リスクで評価したところ、 とを仮定したところ、図3116-4のように農家10a当た
2046～2065年の結果では、品種の改良が、最も効果

りの粗収入から見た影響が低く見積もられた。この的な対策技術であることがわかった。さらに、市場

様に、市場メカニズムの影響感度は、他の要因と比メカニズムを考慮すると、農家10a当たりの粗収入が較して大きく、2046～2065年の温暖化時に予測され２割減以内となる可能性が90％近くなり、その影響

る気温領域では、その調整機能の効果が大きい可能が軽減されることが推定された。

性が示唆された。この様に、温暖化時の評価を行う
ためには市場メカニズムの影響感度を無視できないエ考 察

ことから、今後は、温暖化影響に対する市場メカニ（ア）表3116-1で示されている影響の大きさを示
す10a当たりの粗収入指数のうち、収量寄与係数と品ズム効果の精査とモデル化が必要であると考えられる。

質寄与係数を比較すると、その大きさに大きな差がある。この差は、CGCMの出力結果を用いて収量と品オ 今後の課題

質の推定で用いた林（2001）、寺島ら（2001）それぞ

本研究は、自然的事象と社会・経済的事象に関すれの方法の気温感度、あるいは、収量低下・品質低る既存の研究成果の総合化・統合化を行い、影響か下による価格形成の違いから生じたものである。こら対策までを評価する手法の開発が目的であり、イ

れには、林（2001）、寺島ら（2001）それぞれの方法

ベントツリーを用いた評価方法は有効な手段と考えが温暖化時の生理的な反応を正しく評価しているか、 ることが明らかになった。しかしながら、収量・品
現在の収量低下・品質低下による価格形成が温暖化

質の推定、開発費や価格形成など、各イベントの算時にも適応できるかという問題を含んでいると考え定に適したデータやモデルが、ほとんどないこと、られる。

また、多数の仮定とモデルを用いるため、それから― 116 ―

得た結果の標準化・規格化などに数多くの問題があキ 引用文献り、今後、本評価方法で利用可能なデータの収集と林モデル開発が必要である。

陽生

2001．温暖化が日本の水稲栽培に及ぼす影響－研究の現状と展望．農業及び園芸．75：539
～544．

カ

要 約

寺島一男ら

不確実性を取り入れ、シナリオや全体プロセスの総合化・統合化を図るために、イベントツリーによ2001．1999年の夏期高温が水稲の登熟と米品質に及ぼした影響．日本作物学会紀事70：449～458．

る温暖化影響記述及び評価手法を採用し、温暖化影研究担当者（鳥谷 均＊、西森基貴、金 元植、三響の分析を行い、その有効性を明らかにした。

菱総合研究所地球環境研究本部サステナビリティ研
究部地球温暖化対策研究チーム）― 117 ―
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