はじ

めに

独立行政法人森林総合研究所「平成 21 年版研究成果選集」をお届けいたします。
森林総合研究所が百周年（平成 17 年）を迎えたのを機に、長期的な方針として、ミッションステートメントとしてそのミッション・ビジョン・タスクを公表いたし
ま し た が、 こ れ を 実 現 す る た め の 研 究 開 発 ロ ー ド マ ッ プ「2050 年 の 森」 * を 平 成
20 年 11 月に公開しました。
また、研究成果の社会還元、産学官連携の一層の推進をはかる足掛りとして、21
年１月に産学官連携推進室を設置し、4 月にはホームページを立ち上げました。
第 2 期の中期計画（平成 18-22 年）* では、より一層の開発研究の重点化とともに、わが国の科学技術の発展と技術立国への貢献として、 基礎研究の分野も明確に設定しました。
開発研究においては、「地球温暖化対策に向けた研究」「森林と木材による安全・安心・快適な生活環境の創出に向けた研究」「社会情勢変化に対応した新たな林業・ 木材利用に関する研究」の 3 つの重点分野をとりあげ、川上から川下までを一貫する方向で問題解決に向けた体系としています。
基礎研究は、「新素材開発に向けた森林生物資源の機能解明」「森林生態系の構造と機能の解明」の２つの重点分野からなっております。
これら５つの重点分野の下には、さらに 12 の重点課題を設定しました。
研究所においては、毎年実施する重点課題推進会議において各重点課題の進捗状
況を点検し、 重点課題評価会議において外部評価委員による評価を受けたうえで、
主 要 な 成 果 を 抽 出 し、 研 究 成 果 選 集 と し て と り ま と め て お り ま す。 今 回 は 平 成 21
年 3 月までの、 中期計画 3 年目の研究成果をとりまとめ、 平成 21 年版として発行しました。 目次には表題と概要を掲載するとともに、 研究成果ごとに見開き 1 ページで概要を解説いたしております。 専門用語につきましては、 巻末に用語解説としてとりまとめております。 できるだけ簡潔な言葉を用いる ように努めましたが、 ある程度は専門的な表現も用いました。皆様の参考になれば幸いと存じます。
2009 年 7 月
独立行政法人森林総合研究所

理事長

鈴木和夫

* 詳細は森林総合研究所 HP http://www.ffpri.affrc.go.jp/index-j.html で御覧いただけます。

森林総合研究所
重点分野

アア

平成 21 年版
目 次

研究成果選集地球温暖化対策に向けた研究

アアａ 森林への温暖化影響予測及び二酸化炭素吸収源の評価・活用技術の開発

日本の竹林のバイオマス炭素蓄積量、吸収量の算定手法の開発………………………………………… ４
森林計画データを活用して全国の竹林のバイオマス炭素蓄積量と吸収量を推定する手法を開発しました。

森林の炭素固定量の変動予測に向けたシミュレーションモデルの開発 …………………………………６
温暖化などの気象要因と間伐施業などの森林管理の違いが、人工林の炭素固定能に及ぼす影響を評価する
ため、スギ・ヒノキの収穫試験地での実測データを分析し、炭素固定量の変動予測のためのモデルを開発しました。

CDM 植林が熱帯の生物多様性に与える影響〜植林で熱帯林の豊かな生物は回復するか？〜… ８

森林が失われている熱帯で人工林を作ると生物多様性はどうなるのか？ CDM 植林を想定し、インドネシ
アの東カリマンタンで植林地における生き物の回復状況を調べました。

アアｂ 木質バイオマスの変換・利用技術及び地域利用システムの開発

酸素漂白導入による木質バイオエタノール製造効率の向上…………………………………………… 10
アルカリ前処理した木質バイオマス中に残存するリグニンを酸素漂白処理により除去することでセルロースを分解する酵素が作用しやすくなり、エタノール収率増加と分解時間短縮という成果を得ました。

2050 年までの木材利用による CO2 削減効果シミュレーション………………………………………… 12
木材は「炭素貯蔵効果」、「省エネ効果」、「化石燃料代替効果」という３つの働きで二酸化炭素削減に貢献します。本研究では木材の積極的な活用により 2050 年までにどのぐらいの削減効果が得られるかをシミュレー
ションしました。

木質ペレットの燃えやすさを見極める …………………………………………………………………… 14
地球環境に優しい木質バイオマス燃料として木質ペレットが注目されています。コーンカロリーメーターという装置を用いることで、木質ペレットの品質と燃えやすさとの関わりを見極められることがわかりました。

重点分野 アイ 森林と木材による安全・安心・快適な生活環境の創出に向けた研究
アイａ 生物多様性保全技術及び野生生物等による被害対策技術の開発
環境収容力にもとづくシカの個体数管理と森林再生……………………………………………………… 16
シカの個体数が増加して森林衰退が著しい大台ケ原の森林を再生するために、シカの目標密度 ( ＝環境収容力 ) に応じた下層植生の管理手法を提案しました。

鳥類の多様性は海外における土地利用の変化も反映している………………………………………… 18
鳥の多様性は日本全体の森林の変化だけでなく、東南アジアにおける変化の影響も受けていることがわかりました。

特定国内希少野生動植物種レブンアツモリソウの有効な保全対策とは？ …………………………… 20

絶滅危惧種レブンアツモリソウをモデルとして、培養個体の販売を通じて保全を行える特定国内野生希少野
生動植物種について、培養技術の確立、販売による保全施策の有効性、自生地での保全の現状と対策を検討しました。

マツノザイセンチュウの DNA 情報を利用した簡易なマツ材線虫病診断法の開発……………………… 22
専門的な知識や技術を必要としない簡単なマツ材線虫病診断法を開発しました。枯れたマツの材内に存在す
るマツノザイセンチュウの DNA を検出することによって診断する方法です。

1

アイｂ 水土保全機能の評価及び災害予測・被害軽減技術の開発
岩塊同士の衝突が岩盤崩落・落石の流下距離を抑制する………………………………………………… 24
大きな災害をもたらす山地の岩盤崩落、落石の到達距離予測のために、岩塊群の崩落現象について物理実験と数値実験を行ない、岩塊個数が多いほど岩塊同士の衝突のために運動エネルギーが多く失われて、流下距
離が短くなることを明らかにしました。

立木材積の変化から水流出の長期的な変動を再現する ………………………………………………… 26
森林の水源かん養機能をより発揮させる管理方法を確立するため、森林の変遷に伴う長期的な水流出の変動を定量的に評価する手法を開発しました。

アイｃ 森林の保健・レクリエーション機能等の活用技術の開発
森林浴が働く女性の免疫機能を高め、ストレスホルモンを低下させた ……………………………… 28

都会で働く女性看護師に２日間の森林浴をしてもらい、がん細胞などを殺傷する NK( ナチュラル・キラー）細胞活性を測ったところ、旅行後１週間経っても 33％高いなど、森林浴が健康維持に役立つことが分かりました。

里山資源の積極的利用で、健康な次世代里山を再生する………………………………………………… 30
里山林の健全性が低下しており、放置すると次世代の森林が育たない恐れがあります。地域社会で木質資源を循環利用しつつ、里山林を健康に持続させる整備手法について、行政機関や NPO・ボランティア団体、市民に提案します。

アイｄ 安全で快適な住環境の創出に向けた木質資源利用技術の開発
世界初の実大木橋の破壊実験―壊してわかった既存木橋の残存強度―…………………………… 32

木橋が安全であるかどうかを、壊して確かめることはできません。世界で初めて、実際に使われていた木橋を壊して、その強度を確かめることができました。

木質材料は「4VOC 基準適合」建材…………………………………………………………………………… 34
シックハウス対策のため、4 種類の VOC（揮発性有機化合物）について業界団体の自主基準が制定されました。
木質材料はこの基準に適合することが分かり、「4VOC 基準適合」建材として認められました。

重点分野 アウ 社会情勢変化に対応した新たな林業・木材利用に関する研究
アウａ 林業の活力向上に向けた新たな生産技術の開発
大面積皆伐の対策はどうあるべきか？ …………………………………………………………………… 36
大面積皆伐の発生要因、皆伐後の植生回復、災害発生ポテンシャルの調査・分析の結果を基に、皆伐地の把握、作業計画の提出、改善計画の提案、低コスト育林への助成、環境に配慮した伐出の奨励の５項目を骨子とする大面積皆伐対策のガイドラインを作成しました。

スギ花粉はどこから飛んでくるのか？
～首都圏に影響を及ぼすスギ花粉発生源の特定手法を開発～ ………………………………………… 38
スギ花粉飛散予報モデルを改良することによって、首都圏に多量の花粉を供給するスギ花粉発生源を特定する手法を開発しました。これにより、花粉発生源対策の効果を効率的に発揮させることが可能になると期待されます。

アウｂ 消費動向に対応したスギ材等林産物の高度利用技術の開発
木製のガードレールや遮音壁のための耐久設計・維持管理指針案 ……………………………………… 40
木製道路施設の問題点であるシロアリや腐朽菌による生物劣化の防止や退色防止等の美観保持のため、環境に配慮した耐久設計・処理法と非破壊検査による劣化度評価手法を開発し、木製道路施設の設置に必要不可
欠な耐久設計・維持管理指針案を示しました。

木質系廃棄物を利用した軽量な屋上緑化法の開発 ……………………………………………………… 42
木質系廃棄物を原料として吸水力を大きく向上させた保水資材を製造し、マット植物と組み合わせた軽量な緑化法を開発しました。この軽量緑化法の開発により既存建築物の緑化が簡単にできるようになりました。
2

重点分野 イア 新素材開発に向けた森林生物資源の機能解明
イアａ 森林生物の生命現象の解明
ポプラの環境ストレス応答性遺伝子の網羅的発現解析 …………………………………………………44
DNA マイクロアレイを用いて、ポプラの環境ストレス応答性遺伝子を 2,214 種類同定しました。これらの遺伝子群は、環境保全に貢献する高環境ストレス耐性遺伝子組換え樹木の開発に役立ちます。

放射線は樹木にどのような影響を及ぼすのか？……………………………………………………………46
樹木への放射線の影響を明らかにするため、ポプラに放射線を照射した後におこる様々な異常について調べました。また、放射線の照射によって働く DNA 修復酵素遺伝子を明らかにしました。

アジア産マツタケの DNA 原産国判別法……………………………………………………………………48
レトロトランスポゾンと呼ばれるマツタケの進化に深く関わった DNA 配列を指標にして、アジア産マツタ
ケの原産国を判別する方法を開発しました。

イアｂ 木質系資源の機能及び特性の解明
効率的・効果的なマイクロ波減圧水蒸気蒸留法の開発– スギ葉の精油成分の利活用に向けて –… 50

樹木精油の効率的・効果的な採取方法として減圧条件下でマイクロ波を熱源にした水蒸気蒸留装置を開発しました。本法によれば、揮発しやすく嗜好性の優れたモノテルペンの割合が高い精油が短時間で採取できます。

木材の中の DNA はどこに多く残っているのか？………………………………………………………… 52
木材からの DNA 抽出効率は心材化や伐採後の時間の経過に伴って低下します。しかし、長期間保存された木材中にも DNA が残存していることがわかり、木材製品の樹種の識別に DNA 分析が適用できる可能性を示しました。

重点分野 イイ 森林生態系の構造と機能の解明
イイａ 森林生態系における物質動態の解明
降水と渓流水の水質データベース「FASC-DB」を公開 ………………………………………………… 54
全国７地域の森林流域でこれまで観測してきた降水および渓流水の水質モニタリング結果をデータベー
ス化し、森林総合研究所のウェブサイトを通じて公開しました。

小さくても丈夫が取り柄、埋めて使える CO2 濃度センサー……………………………………………… 56
土壌中の CO2 濃度を長期測定するために、土壌埋設用の小型で頑丈な CO2 濃度計を開発し、その性能を評価しました。その結果、野外実験によって十分な性能をもっていることを確認しました。

森林の炭素貯留機能に貢献する切り捨て間伐木 ………………………………………………………… 58
15 の道府県で我が国の主要な植栽樹種の切り捨て間伐木が分解する速さを測定しました。寒い地域では暖かい地域よりも分解する速さが遅く、炭素の貯留時間が平均して約２倍ほど長くなることが分かりました。

イイｂ 森林生態系における生物群集の動態の解明
枯れ枝に巣をつくるドロバチを守る用心棒ダニ…………………………………………………………… 60
アトボシキタドロバチのアカリナリウム（ダニポケット）に入って新しい巣へ運ばれてゆくダニは、ドロバ
チ幼虫が弱らない程度に血を吸いますが、いざという時ハチの天敵を退治する、用心棒であることがわかりました。

壊さず測るドングリの化学成分 …………………………………………………………………………… 62
コナラのドングリに含まれるタンニンの含有率を、近赤外分光法を用いて非破壊的に測定する方法を開発しました。

チシマザサの生育域を気候条件から予測する……………………………………………………………… 64
日本の冷温帯・亜高山帯林の林床優占種の一つであるチシマザサについて、分布に大きな影響を与える気候
要因とその閾値を明らかにするモデルを構築して、現在と 100 年後の生育可能な地域（潜在生育域）を明らかにしました。

3森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集日本の竹林のバイオマス炭素蓄積量、吸収量の算定手法の開発
温暖化対応推進拠点
四国支所		
関西支所		
株式会社パスコ清野 嘉之、竹内 学
鳥居 厚志、奥田 史郎
野田 巌
金森 匡彦

背景と目的
森林の炭素吸収のはたらきが注目されています。竹林も森林の一つで、近年は放置竹林の拡大が問題になっています。しかし、竹林の炭素の蓄積量や吸収量はよく分かっていませんでした。その一番の問題は、竹の地下茎や根の量がよく分かっていない点にあります。このため、福島県から鹿児島県までの 18 府県 21 地点で竹の稈直径やバイオマスを調べ、森林計
画データを活用して全国の竹林のバイオマス炭素蓄積量を推定する手法を開発しました。この手法をもちいると、森林計画データを利用して全国の竹林バイオマス炭素吸収量をもとめることができます。

成 果
竹林の稈断面積合計とバイオマスの関係
竹林の胸高（地上 1.3m）の稈（竹の幹）断面積合計と地上部バイオマス、地下部バイオマスとの間にはそれぞれ正の相関関係がありました（図１左）。ただ、地上部に比べ、地下部の増加には頭打ちの傾向が見られます。このため、地下部／地上部バイオマス比は、胸高稈断面積
合計が大きい竹林では小さくなりました（図１右）。
単位面積当たりの竹林バイオマス
全国で系統的に実施されている森林資源モニタリング
調査の結果から、竹林の定義（平成 18 年度末森林資源
現況調査 *）を参考に、植被率（土地面積に対して植物が被覆している面積の割合）と優占樹種にもとづいて、竹林と見なされる 163 林分を選んでバイオマスを推定しました。単位面積当たりの竹林バイオマスは 245.8±
149.3 Mg（Mg は重さの単位で、トンと等しい）ha-1（平均値と標準偏差）でした。細かく見ると、放置竹林（図２左）は管理竹林（図２右）よりもバイオマスが大きく、また、タケの種類によってもバイオマスが異なり、モウ
ソウチク林はマダケ林やハチク林よりも大きいことが分
かりました。

4

竹林のバイオマス炭素蓄積量、吸収量の算定
この単位面積当たりの竹林バイオマスに、森林資源現況調査などで抽出された都道府県別の竹林の面積をかけ合わせ、さらに炭素係数をかけることで、都道府県別に竹林のバイオマス炭素蓄積量を推定できます（図４赤枠内）。また、吸収量は、森林資源現況調査などの竹林面積が更新されるので、異なる時点の炭素蓄積量との差を求めて推定できます。
算定精度の向上のために
竹林バイオマスは竹林の管理状態（放置、管理）やタ
ケの種類によって異なることから、炭素蓄積量や吸収量の算定精度の向上には、そうした竹林の情報が必要です。
また、森林簿の竹林面積より、写真判読で得られた竹林面積の方が大きい（野田ら 2008）という報告もあることから、竹林面積の把握精度の改善も必要です。
* 森林簿など、地域森林計画等の策定時の資料にもとづいて集計されています。
本研究は、林野庁の「森林吸収源インベントリ情報整備事業」、および農林水産省の新たな農林水産政策を推進する実用開発事業「タケ資源の持続的利用を目的とした管理技術の開発」による成果です。

R = 0.3414
バ

R2 = 0.3414

0

0

0

50
100
胸高桿断面積合計 (m 2 ha-1 )0

地下部／地上部バイオマス比バイオマス （Mg ha-1 ) ｙ

1.42501.2

y = 3.4873 x0.8816

200

1.0

地上部

0.8150y = 1.1928e-0.0113
R 2 = 0.4303

0.6

地下部

100

0.4

y = 12.444x0.4449
R2 = 0.3414

0.2 500.0
000

地下部／地上部バイオマス比 ｙ

FFPRI

1.4
1.2

1.0

0.6
0.4
0.2

0.0

50

100
50
100
2
-1
2
胸高桿断面積合計(m ha
胸高稈断面積合計(m ) ha-1 ) ｘ

図１

図１
1.4

y = 1.1928e-0.0113X
R2 = 0.4303

0.8

0

50
胸高稈断面積合計 (m 2 ha-1 )100
ｘ

竹林の胸高稈断面積合計とバイオマスの関係

地上部（奥田ら 2007）、地下部バイオマスとの関係（左）、竹林の胸高稈断面積合計とバイオマスの関係
地下部／地上部バイオマス比との関係（右）地下部／地上部バイオマス比 ｙ

地上部（奥田ら 2007）、地下部バイオマスとの関係（左）、地下部／地上部バイオマ
1.2

ス比との関係（右）1.0

y = 1.1928e-0.0113X
R2 = 0.4303

0.8
0.6

図２

放置竹林（左）と管理竹林（右）図３

地下部バイオマス調査

0.4
0.2

0.0
0

50
胸高桿断面積合計 (m 2 ha-1 )100ｘ断面積合計とバイオマスの関係

図２ 放置竹林（左）と管理竹林（右）マスとの関係（左）、地下部／地上部バイオマ

右）

50
100
胸高桿断面積合計 (m 2 ha-1 ) ｘ

図３

根切りチェンソーを使い、土ごと
さいの目に切って地下部を掘り
地下部バイオマス調査出す。

根切りチェンソーを使い、土ごと
さいの目に切って地下部を掘り出す。
竹林の抽出と都道府県別面積の算出↓ ←竹林のバイオマス、炭素係数など（竹林汎用、及び竹林のタイプ別）
都道府県別竹林バイオマス炭素蓄積量の算出↓↓↓
プロセスモデル（Century j-fos）を利用↓した、枯死木・リター・土壌の炭素蓄積量
↓
変化の算出
↓
↓
都道府県別竹林炭素蓄積量の算定
図３
地下部バイオマス調査

図４

根切りチェンソーを使い、土ごと
図４ 竹林の炭素蓄積量の算定フロー
さいの目に切って地下部を掘り出す。
（赤枠内がバイオマス炭素蓄積量の算定フローを表わす。）

竹林の炭素蓄積量の算定フロー

赤枠内がバイオマス炭素蓄積量の算定フローを表わす。

5

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集森林の炭素固定量の変動予測に向けたシミュレーションモデルの開発
植物生態研究領域 物質生産研究室

千葉 幸弘、韓森林管理研究領域 領域長 		

家原 敏郎

資源解析研究室

慶民、川崎 達郎

細田 和男

東北支所 森林資源管理研究グループ

西園 朋広

関西支所 森林資源管理研究グループ

田中 邦宏

背景と目的
森林が固定する炭素量は光合成量と呼吸量の差し引きで決まりますが、光合成や呼吸の量は温度などの気象条件によって変化します。また光合成を担う葉の量によっても炭素固
定 * は変化しますが、森林の葉量は間伐の仕方で変化します。つまり森林による炭素固定量を知るためには、気象条件のほかに間伐など森林施業の影響も考慮する必要があります。
本研究では、スギとヒノキの人工林における炭素固定量に対する環境変化と森林施業の効果を区別して評価するため、森林の構造や成長のモデルに加えて、光合成などの生理的な環境応答を組み込んだ森林の炭素固定に関する評価モデルの開発を進めてきました。そして、森林が置かれている気象要因、土地条件、森林管理の仕方などの様々な要因を考慮して、成長調査データから、炭素固定量の変動を予測する手法を開発しました。

成 果
森林の成長と環境応答のモデル

各地の収穫試験地（66 ヶ所）を分析した結果、無間伐まスギやヒノキなどの人工林のバイオマス成長 * は、植栽

たは間伐が不十分の場合、より若い林齢でバイオマス収穫

密度や間伐パターンに左右されます。そのため、植栽密度

量が頭打ちになってしまうことが分かりました。バイオマ

や間伐パターンに応じて変化するバイオマス成長や葉量のス成長つまり炭素固定を促すためには、十分な間伐ができ垂直分布などの林分構造をシミュレートできる人工林成長ないのであれば短伐期で皆伐・更新を繰り返すこと、伐期モデルを開発しました（図１）。また気象条件の影響を受を延長するのであれば、弱度間伐を繰り返すことが有利とける光合成や木部器官の呼吸を推定するための生理的なプ考えられます。

ロセスをモデル化しました（図２）。これらのモデルにより各林齢における炭素収支を計算することができるようになりました。

森林の炭素固定能の変動予測に向けて本研究で開発された森林の炭素固定量に対する人為効果

森林のバイオマスが同じであったとしても、気象条件は( 間伐 ) と非人為効果 ( 環境変化 ) を区別して評価する手法

年々変動するので炭素収支も変化することになります。本を、今後、様々な立地条件の森林に応用できるように汎用研究で開発したモデルでは、間伐と気象条件による炭素固性を向上させる必要があります。そして長期調査データに

定への複合的な変化を評価することができます。

よる比較検証を進めながら、森林の炭素固定に対する間伐
施業の効果と環境要因による効果をさらに解明して、森林収穫調査が明らかにした森林の炭素固定間伐の比較試験が行われているスギやヒノキの収穫試験

による炭素固定能の推定精度の向上を図りながら、気候変動に伴う将来予測に向けて研究を進化させていきます。

地（17 ヶ所）で、30 ～ 71 年間のバイオマス成長量を計算しました。生立木のバイオマスは多い順に無間伐＞弱い

本研究は環境省地球環境研究推進費「環境変動と森林施

間伐＞強い間伐でした。過去の間伐量を加えたバイオマス

業に伴う針葉樹人工林の CO2 吸収量の変動評価に関する研収穫量では弱い間伐＞強い間伐＞無間伐林という傾向でし究」による成果です。

た（図３）。また、様々な間伐が行われ林齢も異なる本州
6FFPRI

図１ 人工林の成長と林分構造の
図 1 人工林の成長と林分構造のシミュレーション
シミュレーション
図 1 人工林の成長と林分構造のシミュレーション
Ａ：植栽密度や間伐パターンを入力することにより
Ａ：植栽密度や間伐パターンを入力することにより
Ａ：植栽密度や間伐パターンを入力することにバイオマス成長が予測できるバイオマス成長が予測できるよりバイオマス成長が予測できる
Ｂ：樹高や胸高直径の林分平均値の入力により
図 1 人工林の成長と林分構造のシミュレーション
Ｂ：樹高や胸高直径の林分平均値の入力により
Ｂ：樹高や胸高直径の林分平均値の入力により生産構造図が描画できる
生産構造図が描画できる
生産構造図が描画できる
Ａ：植栽密度や間伐パターンを入力することによりバイオマス成長が予測できる
Ｂ：樹高や胸高直径の林分平均値の入力により生産構造図が描画できる

図２

温暖化や乾燥化に伴って変化する
光合成生産量のシミュレーション（試算）

図 2 温暖化や乾燥化に伴って変化する
光合成生産量のシミュレーション（試算）

図 2 温暖化や乾燥化に伴って変化する
光合成生産量のシミュレーション（試算）
林 齢
21-56

無 間 伐区
弱度間伐区
弱度間伐区
林 齢 無 中度間伐区
間 伐区
中度間伐区
強度間伐区
21-56 弱度間伐区
強度間伐区
中度間伐区
林 齢強度間伐区
比 較 区
44-79 弱度間伐区
壮齢林 無 間 伐区
林 齢 比 中度間伐区
較 区
弱度間伐区
44-79
弱度間伐区
強度間伐区
中度間伐区
中度間伐区
強度間伐区
林 齢強度間伐区
無 間 伐区
77-112 弱度間伐区
高齢林 無 間 伐区
林 齢 無 中度間伐区
間 伐区
弱度間伐区
77-112 弱度間伐区
強度間伐区
中度間伐区
中度間伐区
強度間伐区
強度間伐区
若齢林 無 間 伐区

0

図３
図３

50

1000

生立木

図３

生立木
期間の間伐量期間の枯死量愛知県段戸国有林ヒノキ試験地における期間の間伐量生立木
最近
35 年間のバイオマス成長（一部）
期間の枯死量図 3 愛知県段戸国有林ヒノキ試験地における期間の間伐量最近 35 年間のバイオマス成長（一部）
齢級グループの調査期間(35 年間 ) における林齢は、期間の枯死量若齢林：21〜
56
年、壮齢林：44〜 79 年、高齢林：
齢級グループの調査期間(35 年間)における林齢
77は、若齢林：21〜56〜 112 年である。年、壮齢林：44〜79 年、
高齢林：77〜112 年である。

0

50

100

150

200

250

地上部バイオマス(ton/ha)
150
200
250
300
300
350

150 50 200 100250

300

350

350

地上部バイオマス(ton/ha)
最近35年間のバイオマス成長量(ton/ha)

愛知県段戸国有林ヒノキ試験地における最近35年間のバイオマス成長（一部）
愛知県段戸国有林ヒノキ試験地における最近35年間のバイオマス成長（一部）* については、巻末の用語解説をご覧ください。
7

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集CDM 植林が熱帯の生物多様性に与える影響〜植林で熱帯林の豊かな生物は回復するか？〜
森林昆虫研究領域 昆虫生態研究室長			松本 和馬

北海道支所 チーム長（生物多様性担当）		

上田 明良

北方林管理研究グループ			

高橋 正義

野生動物研究領域 チーム長（野生動物管理担当）
鳥獣生態研究室			

岡

輝樹

川上 和人

関西支所 森林生態研究グループ			

五十嵐 哲也

九州支所 森林動物研究グループ			

安田 雅俊

国際担当研究コーディネーター				

福山 研二

背景と目的
温 暖 化 問 題 を 解 決 す る た め の 一 つ の 方 法 と し て、 京 都 議 定 書 に は CDM（Clean
Development Mechanism）が盛込まれました。CDM は先進国が途上国で事業を実施することにより、その国の二酸化炭素排出量を減らすか、二酸化炭素吸収量を増やすかすることができた場合にそれを先進国の二酸化炭素排出量の削減と見なす代替システムです。植林（CDM植林）により二酸化炭素吸収量を増やす事業もこれに含まれます。しかし、CDM 事業では
環境影響も考慮しなければならないとされており、熱帯で人工林を作ることは生物多様性の保全上問題があるとの指摘もあります。そこで、CDM 植林を想定し、インドネシアの東カ
リマンタンにおいて、アカシアマンギウムの植林地における生き物の回復状況を調べました。

成 果
植林によって森林生物はかなり回復するが定住性が高いこともわかりました。人工林にはアカシ

東カリマンタンでは大きな森林火災が繰返されたため

アマンギウムのように早く生長する樹種が選ばれるた森林が著しく荒廃していますが、荒廃の程度は一様ではめ、速やかに林冠が鬱閉しますが、その結果林床には草なく、木がなくなって草原化してしまったところ（写真

原性の植物がなく、荒廃林の森林性植物は見られますが、１）、木は残っているが荒廃した林になっているところ

種子分散力の乏しい天然林の植物の移入はほとんど見ら（写真２）、火災を免れて残っている天然林（写真３）なれません（図３）。このことも天然林の昆虫の回復を遅どが見られ、人工林（写真４）は一度草原化したところらせているようです。人工林に回復しにくい天然林の生に森林被覆を回復する目的で植えられます。
調査の結果、 物を回復するには、人工林を作るだけでなく火災で荒廃
昆虫や鳥は人工林ができることにより荒廃草原よりも種した二次林をうまく回復させて行くことが大切だと考え数が増え、多様性も高まることが分かりました（図１、 られます。
２）。荒廃草原に対する植林はいわれているように生物多様性を損なうものではなく、CDM 植林は生物多様性を高めるプラスの効果をもたらすと考えられます。

人工林の配置鳥や哺乳動物は人工林を移動経路やかくれ場所として利用することがわかりました。各地に点在する荒廃二次人工林と天然林の生物相の違い

林の鳥は林の面積によって種数が変ることや、植物や昆

しかし、このように生物多様性はある程度回復するも虫は、樹木の生育状況だけでなく、天然林からの距離のの、天然林のレベルに達することはなく、また質的にが離れると減少することもわかりました（図４）。今後、も天然林と人工林の生物相はかなり異なることもわかり

人工林の適正配置を図ることと荒廃二次林の回復を促進ました。人工林に回復する昆虫類を調べてみると、そのすることが、過去の人為により生物多様性が低下した地

多くは広域分布種や生息環境の幅の広い種であり、天然域の多様性回復に繋がると考えられます。

林の奥深くに住むボルネオ島の固有種はなかなか回復し本研究は環境省地球環境研究推進費「CDM 植林が生ないことも分かりました（図２）。移動力の強い鳥でも物多様性に与える影響評価と予測技術の開発」による成天然林と人工林では種構成が異なる上、天然林の鳥の方

果です。

8

回復を促進することが、過去の人為により生物多様性が低下した地域の多様性回復に繋がると考えられます。
本研究は環境省地球環境研究推進費「CDM植林が生物多様性に与える影響評価と予測技術の開発」による成果です。
写真１ 荒廃草原
FFPRI

写真１ 荒廃草原

写真２ 火事で荒廃した二次林 写真３ 山火事を経験していない天然林

30
広分布写真３
種 山火事を経験していない
写真１ 荒廃草原
写真２25
火事で荒廃した二次林 写真３ 山火事を経験していない天然林
30
狭分布種
2025 30
広オ
分固
布有
種種
ボ
ル
ネ
1520 25
狭分布種
写真４ アカシアマンギウムの人工林
1015 20ボルネオ固有種
510 15
写真４ アカシアマンギウムの人工林
写真４ アカシアマンギウムの人工林
0 5 10
写真４ アカシアマンギウムの人工林
写真４ アカシアマンギウムの人工林
山火事を経験していない天然林
草原 若い人工林
成熟人工
未
林
火災天然林
0
5
図２ 草原、人工林、天然林のチョウの種数お
図１ 草原、人工林、天然林の鳥の多様度
0
図２
草原、人工林、天然林のチョウの種数
よび地理的分布に基づく種構成の比較
および地理的分布に基づく種構成の比較
指数の比較
草原
若い人工
成
林
熟人工
未
林
火災天然林

写真２ 火事で荒廃した二次林
写真１ 荒廃草原
真１ 荒廃草原

写真２

火事で荒廃した二次林

写真２ 火事で荒廃した二次林
写真３ 山火事を経験していない天然林
天然林

種数

広分布種
狭分布種

種数種数

種数

ボルネオ固有種

広分布種
狭分布種

成熟人工林
成熟人工林

未火災天然林
未火災天然林25

ボルネオ固有種

ボルネオ固有種

20
15

種数

種数

若い人工林
若い人工林

狭分布種

25

20

図２ 草原、人工林、天然林のチョウの種数

15

および地理的分布に基づく種構成の比較

10

10

5

5

0図１

草原
草原

広分布種

30

草原、人工林、天然林の鳥の多様度指数（シャ0

草原 若い人工林 成熟人工林

天然林

種数

30

草原 若い人工林 成熟人工林

60

天然林

種数

60
50
40
30
20
10
0

20

60
50
40
図３ 草原、人工林、火災による荒廃林、火30
災を経ていない天然林の植物の種数（16 ㎡あ20たり）の比較
10
荒廃草原人工林荒廃二次
未
林
火災天然林
0
図３
草原、人工林、火災による荒廃林、
荒廃
草原人工林荒廃二次
未林
火災天然図４
林 天然林からの距離に沿った寄生バチの種数
図３ 草原、人工林、火災による荒廃林、火
10

60

0

50

草原

荒廃林

未火災天然林

種数
種数

30
20
10

0

荒廃」草原
荒廃草原

人工林

人工林

40

種数

種数

50
ノン−ウィナーのH’；大きい値ほど多様）の比較
原、人工林、天然林の鳥の多様度
図１ 草原、人工林、天然林の鳥の40
図２ 草原、人工林、天然林のチョウの種数
図２ 草原、人工林、天然林のチョウの種数
図１
草原、人工林、天然林の鳥の多様度指数
多様度指数（シャノン−ウィナーの30較
H’ ；大きい値ほど多様）の比較
および地理的分布に基づく種構成の比較 天然林からの距離（m）の比較
および地理的分布に基づく種構成の比較

人工林
人工林

荒廃二次林
荒廃二次林

未火災天然林
未火災天然林火災を経ていない天然林の植物のの変化と衛星画像から解析した森林の状況
図４．天然林からの距離に沿った寄生バチの種数

図３ 草原、人工林、火災による荒廃林、火の変化と衛星画像から解析した森林の状況（青い荒廃林

未火災天然林

種数（16 ㎡あたり）の比較 ㎡あ
災を経ていない天然林の植物の種数（16たり）の比較

（青いところほど良好な森林）の対応

図４．天然林からの距離に沿った寄生バチの種数9ところほど良好な森林）の対応の変化と衛星画像から解析した森林の状況（青い図４．天然林からの距離に沿った寄生バチの種数

災を経ていない天然林の植物の種数（16 ㎡あ原、人工林、火災による荒廃林、火たり）の比較
ところほど良好な森林）の対応
図４．天然林からの距離に沿った寄生バチの種数いない天然林の植物の種数（16㎡あの変化と衛星画像から解析した森林の状況（青い森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集酸素漂白導入による木質バイオエタノール製造効率の向上
きのこ・微生物研究領域 微生物工学研究室

野尻 昌信、林バイオマス化学研究領域 木材化学研究室

池田徳子

努、眞柄 謙吾

背景と目的
バイオエタノールは、植物が大気中の二酸化炭素（CO2）を吸収して蓄積した植物体（バイオマス）から作られるので、化石燃料（ガソリンや石油など）と違って燃焼により放出される CO2 は再び植物に吸収され、大気中の CO2 濃度が変動しないカーボンニュートラルな燃料と考えられています。また、植物は再生可能なので、きちんと管理された森林から生産される木材を使ってバイオエタノールを作ることは、地球温暖化の原因とされる CO2 の排出抑制と持続的な燃料供給に効果があると期待されています。
しかし、木材から作るバイオエタノールの製造コストはまだまだ高く、市場に普及させる
ためには効率が良く安価なバイオエタノール製造法の開発が不可欠となっています。

成 果
木質バイオエタノールは、食物であるサトウキビやトウまた、分解に要する時間も従来の半分程度になり（図 3）、

モロコシのショ糖やデンプンを原料とするのではなく、食バイオエタノール製造効率は大幅に向上しました。これは物ではない木材から生産されます。食物を原料としないこ

アルカリ前処理後でも残っていたリグニンが酸素漂白によとは食糧需給の安定には大きなメリットですが、一方でバり除去されたことでセルロースへ酵素が接触しやすくな

イオエタノールへの変換は難しく、その製造効率は低いもり、分解性が改善したことが原因であると考えています。

のとなっています。

また、リグニンはタンパク質を吸着する性質がありますが、

これまで、木材を水酸化ナトリウムというアルカリ性の酸素漂白処理により、木材表面のリグニンが除かれたこと

薬剤で処理し、木材中のリグニンというエタノールになら

により、これまでリグニンに捕らえられて作用しなくなっない成分の 84％を除去した材料を使って木質バイオエタていた糖化酵素が分解作用に参加できたことも原因の一つ

ノールを作る方法を開発してきました。リグニンは、微生と考えられます。本成果は特許出願中です。

物の作る糖化酵素が、バイオエタノールの原料となるセル

このような木質バイオエタノール製造技術開発の成果をロースやヘミセルロースへ接触するのを妨害し、これらを活用し、平成 20 年度から林野庁の「森林資源活用型ニュ

分解しにくくしています。そのためアルカリ前処理によっービジネス創造対策事業」においてバイオエタノール製造てリグニンを除くことで木材からバイオエタノールが製造

実証事業がスタートしました。木質バイオエタノールの早可能になりました。しかし、それでも糖化酵素の作用効率期実用化を実現するため、北秋田市に建設する実証プラン

は低く、分解できずに残さとなってしまう割合が約 15％

トでは、生産規模でのコスト評価やプロセス開発を実施すもあり、エタノールの収率向上が課題となっていました。

る予定です。

そこで、パルプ漂白にならってアルカリ前処理後の木材に酸素を作用させ、木材中に残っていたリグニンを分解す

本研究は、農林水産省委託プロジェクト研究「実験プラることで糖化酵素の作用効率の向上を試みました ( 図 1)。 ントレベルでの木質バイオマスエタノール生産効率評価とその結果、分解できずに残っていた残さは図 2 のように副生成物のマテリアル原料としての有効利用技術の開発」

大きく減少し、10g のグルコースから得られるエタノール

および「セルラーゼ生産菌培養液を用いたバイオエタノーが 4.7g( 理論量に対する 91％ ) まで向上しました（図 3）。 ル生産技術の開発」による成果です。
10

FFPRI

チップ化

アルカリ前処理

酸素漂白処理による
脱リグニン

問題点
・糖化できない残渣が多い。
・酵素が残渣に吸着している。

木質バイオエタノール
製造効率の向上

図１

アルカリ処理アルカリ前処理試料に残存しているリグニンが影響している。

木質バイオエタノール製造効率の向上に向けた戦略

酸素漂白追加（糖化酵素はT.reesei培養液100gを使用）

5エタノール生産量 (g)

4

3

2

1

図２

酸素漂白処理によるバイオエタノール
製造残さの減少

酸素脱リグニン試料
アルカリ蒸解試料

0
0

50

100

150

反応時間

グルコース 10g を含む基質からのバイオエタノール生産（理論値では 5.1g のエタノールが得られる。）

図３

酸素漂白処理による反応時間の短縮とエタノール生産量の増加

11森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集2050 年までの木材利用による CO2 削減効果シミュレーション
構造利用研究領域 木質構造居住環境研究室

恒次 祐子

木材特性研究領域 領域長 			外崎 真理雄

背景と目的
地球温暖化防止のためには、大気中から二酸化炭素 (CO2) を取り除くこと、化石エネル
ギー由来の CO2 を排出しないことが必要です。木材には樹木が生長時に吸収した二酸化炭
素を蓄えて大気中に戻さない「炭素貯蔵効果」、他の材料に比較して製造・加工にかかるエネルギーが少ない「省エネ効果」、燃料として利用することにより化石エネルギーの使用を減らすことができる「化石燃料代替効果」という３つの CO2 削減効果があります。
日本は 2050 年までに CO2 排出量を現状の 60 ～ 80% 削減し、「低炭素社会」に移行しようとしています。本研究では 2050 年までに木材利用によってどのぐらいの CO2 削減効
果が得られるかをシミュレーションしました。

成 果
木材による炭素貯蔵効果

残材の利用による化石燃料代替効果

木造住宅の柱や梁などに使われている木材は、樹木と木材を大事に使った後バイオマス燃料として利用すれして吸収した CO2 をしっかりと蓄えています。もし木ば、その分化石エネルギー由来の炭素排出を減らすこと

造住宅が増えると、その分だけ CO2 貯蔵量が増加するができます。ここでは毎年解体される建築物や家具からので大気中から CO2 を取り除いたことになります。木

得られた木材を全て燃料利用した場合の効果を計算しま

造住宅以外の建築物や家具に使用されている木材、紙にした。建築物や家具を作るときに発生する残材も使うこ

ついても同じです。では日本全体でどのぐらいの炭素がととしています。

蓄えられているのでしょうか？
例えばある町に家が 10 軒あったとして、来年は２軒

もっと木材を！

建てて１軒壊すとしたら、来年末には 11 軒の住宅が存

2050 年に向けて建築物、家具、紙が全体的に減って在することになります。このような方法で建築物、家

いくことから、現状シナリオの場合は炭素貯蔵量が徐々

具、紙の存在量を毎年の生産量と廃棄量から計算するモに減少し、2016 年以降はマイナス、つまり排出になる

デルを組みました。今後の建築物、家具、紙の生産量はという結果となりました（図２左）。化石燃料代替効果

2050 年までの人口や経済の予測に基づき推測しました。 によりトータルとしては吸収になっていますが、それも徐々に排出側に向かって減っていきます。一方振興シナ
木造建築物が増えると・・？

リオでは、炭素貯蔵効果によって約 100 万トン（炭素同じ大きさの建築物でも木造では非木造の約 10 倍の換算、以下同様）、非木造建築物の代わりに木造建築物

木材が使われています。家具でも木製の場合にはより多を建てた省エネ効果で約 200 万トン、そして廃棄する

くの木材が使われています。つまり建築物や家具を木材

木材のエネルギー利用による化石燃料代替効果で約 250で作ることにより CO2 をたくさん貯蔵することができ

万トン、合計約 550 万トン～ 600 万トンの削減が得らるわけです。また同じ柱でも木材で作れば鉄やコンクリ

れることが分かりました。これは 2007 年度の日本の総ートよりもずっとエネルギーが少なくてすむので、木造

排出量の 1.5％程度にあたります。低炭素社会の実現の建築物を建てる方がエネルギーが少なくてすみます（省ために、循環型資源である木材を積極的に活用していく

エネ効果、表１）。現在は毎年作られる建築物や家具のことが重要です。

うち木造・木製は 35％ですが、この傾向が続く現状シ
ナリオと、2050 年までに木造・木製率が 70％になる
振興シナリオを比較しました（図１）。

本研究は環境省地球環境研究総合推進費「S-3 脱温暖化社会に向けた中長期的政策オプションの多面的かつ総合的な評価・予測・立案手法の確立に関する総合研究プ
ロジェクト」による成果です。

12

FFPRI

表１2

表 1 建築物建設のための資材生産エネルギー(炭素トン/m)
建築物建設のための資材生産エネルギー( 炭素トン /m2)
建築物建設のための資材生産エネルギー(炭素トン/m2)

表1

*

木造

表1

木造
0.059
0.059
木造

*

*

**

SRC 造
RC 造
S造
非木造
建築物建設のための資材生産エネルギー(炭素トン/m2)
SRC 造
RC 造
S造
非木造*
0.156
0.133
0.085
0.095

*
0.156
0.133
0.085
0.095
525-532、1997
出典：酒井寛二他、環境システム研究、25:525-532、1997
SRC 造 出典：酒井寛二他、環境システム研究、25:
RC 造
S造
非木造
*SRC：鉄骨鉄筋コンクリート、RC：鉄筋コンクリート、S：鉄骨*SRC：鉄骨鉄筋コンクリート，RC：鉄筋コンクリート，S：鉄骨
出典：酒井寛二他、環境システム研究、25: 525-532、1997** 各種非木造建築物の３階建て以下面積比で重み付けした平均値
0.156
0.1333 階建て以下面積比で重み付けした平均値
0.085
0.095
**各種非木造建築物の*各種非木造建築物の 3 階建て以下面積比で重み付けした平均値
出典：酒井寛二他、環境システム研究、25: 525-532、1997

0.059*各種非木造建築物の 3 階建て以下面積比で重み付けした平均値
300
300
250
250
300
200
200
250
150
150
200
100
100
150
50
50
100
00
1950
50
1950

1970
1970

1990
1990

2010
2010

2030
2030

合計
合計

合計
合計

非木造
非木造
合計
木造
木造
非木造

木造
木造
合計

木造
2050
2050 1950
1950

木造
非木造
非木造
1970
1970

1990
1990

2010
2010

2030
2030

図
図 11 2050
2050 年までの建築物着工面積のシナリオ
年までの建築物着工面積のシナリオ
0
1950
1970
1990
2010
2030
2050 1950
1970
1990
2010
2030
（左：現状シナリオ：木造建築物の着工量が全着工量の35%のまま推移する場合、

2050
(年)
2050 (年)
非木造
2050 (年)（左：現状シナリオ：木造建築物の着工量が全着工量の 35%のまま推移する場合、
図１ 2050 年までの建築物着工面積のシナリオ
図 1 2050 年までの建築物着工面積のシナリオ
右：振興シナリオ：木造建築物が2050
右：振興シナリオ：木造建築物が2050 年までに年までに 70%になる場合。
70%になる場合。
（左：現状シナリオ：木造建築物の着工量が全着工量の 35％のまま推移する場合、（左：現状シナリオ：木造建築物の着工量が全着工量の35%のまま推移する場合、どちらのシナリオでも総着工面積は人口・世帯数の減少に伴い減少していく）
どちらのシナリオでも総着工面積は人口・世帯数の減少に伴い減少していく）
右：振興シナリオ：木造建築物が2050 年までに 70％になる場合。
右：振興シナリオ：木造建築物が 2050 年までに 70%になる場合。
どちらのシナリオでも総着工面積は人口・世帯数の減少に伴い減少していく）
どちらのシナリオでも総着工面積は人口・世帯数の減少に伴い減少していく）
7
6
7
5
6
4
5
37
4
26
3
15
2
04
1
-1 3
0
-2 2
-1
1
-2
0
-1

合計
合計
化石燃料代替効果
合計
省エネ効果 化石燃料代替効果
炭素貯蔵効果省エネ効果
化石燃料代替効果
炭素貯蔵効果

化石燃料代替効果
化石燃料代替効果
合計
合計
化石燃料代替効果
炭素貯蔵効果
2010

2020

2010

2020

2030

2040
2050
炭素貯蔵効果
合計

2010

2020

図 22030
木材利用による
CO
2 削減効果（炭素換算）
2040
2050
2010
2020

省エネ効果
2030
2030

2040
2050 (年)
炭素貯蔵効果
2040

2050 (年)

炭素貯蔵効果（左：現状シナリオ：木造建築物、木製家具の生産量が全体生産量の35%のまま推移する場合、
図 22削減効果（炭素換算）
木材利用による CO2 削減効果（炭素換算）
図２-2 木材利用による CO
右：振興シナリオ：木造建築物、木製家具の生産量が2050 年までに70%になる場合。
2010
202035％のまま推移する場合、
2030
2040
2050 (年)20102020 ：木造建築物、
2030
2040
2050
（左：
現状シナリオ
木製家具の生産量が全体生産量の（左：現状シナリオ：木造建築物、木製家具の生産量が全体生産量の35%のまま推移する場合、
右：振興シナリオ：木造建築物、木製家具の生産量が2050
年までに 70％になる場合。
振興シナリオの「省エネ効果」は現状シナリオを0 としたときの値）
図 2 木材利用による CO2 削減効果（炭素換算）
右：振興シナリオ：木造建築物、木製家具の生産量が2050 年までに 70%になる場合。
振興シナリオの「省エネ効果」は現状シナリオを0 としたときの値）（左：現状シナリオ：木造建築物、木製家具の生産量が全体生産量の35%のまま推移する場合、振興シナリオの「省エネ効果」は現状シナリオを 0 としたときの値）

右：振興シナリオ：木造建築物、木製家具の生産量が 2050 年までに 70%になる場合。
振興シナリオの「省エネ効果」は現状シナリオを 0 としたときの値）

13森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集木質ペレットの燃えやすさを見極める
加工技術研究領域 木材乾燥研究室		

吉田 貴紘

木材改質研究領域 木材保存研究室		

上川 大輔

木材特性研究領域 組織材質研究室		

黒田 克史

バイオマス化学研究領域 木材化学研究室

久保 智史

多摩森林科学園 教育的資源研究グループ

井上 真理子背景と目的
木材（木質バイオマス）は、燃やして出る二酸化炭素を木を植えることにより吸収できる
ので、地球環境に優しいエネルギー源として注目されています。木質ペレット（写真１）はおがくずなどを小さな円柱状に圧縮して固めた燃料です。取り扱いが簡単なことから、暖房（ストーブ）や給湯（ボイラー）用として使われ始め、生産量はこの４年間で 10 倍に増えました。しかし流通している木質ペレットには「固くて燃えにくい」ものもあり、品質改善が必要です。そこで「コーンカロリーメーター」とよばれる装置で調べることで、木質ペレッ
ト品質と燃えやすさとの関わりを見極められることがわかりました。

成 果
コーンカロリーメーターとは
写真２にコーンカロリーメーターを示します。この右ペレットでは樹皮ペレットに比べて有炎燃焼時の発熱速度が大きいことも分かります。

側中央に円すい状のヒーターがあり、試料を上から強力に加熱させながら燃やしていきます。物が燃えるときに

木質ペレットの品質と燃え方の関係

酸素が消費されますが、この消費された酸素の量を測定

図２に火がつく時間（着火時間）と熱慣性との関係をして燃えるときの熱の発生の様子（発熱速度）を調べま示します。熱慣性とは物の温まりにくさを表す値で、密す。普段は建築材料の「燃えにくさ」を調べる（火災を度（体積当たりの重さ）と比例します。ペレットの密度防ぐ）ために使われていますが、今回は木質ペレットのが高いことはペレットが固いことを意味します。図で示「燃えやすさ」を調べるために用いました。木質ペレット

すように熱慣性が大きいほど着火時間が長くなる傾向がは原料とする木の部分により、木の皮（樹皮）を原料とわかります。すなわち密度が高い（＝固いペレット）ほする樹皮ペレット、樹皮を取り除いた部分を原料とする

ど燃え始めが遅い（＝燃えにくい）ことがわかりました。

木部ペレット、両方が混ざる全木ペレットに分類されま

次に原料の違いを比べてみました。図３は有炎燃焼期す。本研究では品質の異なる樹皮、木部、全木ペレット

間に出る発熱量の割合を示したものです。図１の結果かを用意し、測定方法を工夫しながら燃え方を調べた結果、 らも予想できるように、この期間の発熱量はスギ樹皮で木質ペレットの品質と燃え方との関係がわかりました。

は他に比べて小さいことがわかります。一方、図１右側の総発熱量の結果が示すように、完全に燃え尽きた後の木質ペレットの燃え方
図１に加熱開始から完全に燃え尽きるまでのスギの樹
皮ペレット、木部ペレットの燃え方を示します。加熱開発熱量は原料にかかわらずほぼ同じでした。すなわち最後まで燃やしたときのエネルギーは同じでも、途中の燃え方が異なる場合があることがわかります。

始後 35 秒から 70 秒で火がつき（着火）、炎を出して燃えます（有炎燃焼）。その後５分程度で炎が消え、数十分

このようにコーンカロリーメーターを用いることで木間赤くなりながら燃え続け（炭が燃える状態、
無炎燃焼）、 質ペレットの燃え方が詳しくわかり、燃えやすいペレッ
最後には燃え尽きて灰となります。この図では燃えていトを見極められることがわかりました。今後はこの方法

る間に出る熱の量（発熱量）の変化も示しています。有を利用して、木質ペレットの品質改善に貢献する可能性

炎燃焼の間は発熱速度が大きく、無炎燃焼になってからがあります。

はだんだん小さくなっていくのがわかります。また木部14

FFPRI

写真２ コーンカロリーメーター
写真２ コーンカロリーメーター
コーンカロリーメーター
写真２
コーンカロリーメーター
写真２
コーンカロリーメーター
写真２

①測定開始
①測定開始
①測定開始
①測定開始

②有炎燃焼時②有炎燃焼時②有炎燃焼時②有炎燃焼時400

発熱速度[kW/㎡]
発熱速度
発熱速度 [kW/㎡][kW/㎡]
発熱速度 [kW/㎡]

400
400
400
300
300
300
300
200
200
200
200
100
100
100
100

③無炎燃焼時③無炎燃焼時③無炎燃焼時③無炎燃焼時

・発熱速度
スギ木部
スギ樹皮
・発熱速度
・発熱速度
・発熱速度
スギ木部
スギ木部
スギ木部
スギ樹皮
スギ樹皮
スギ樹皮

・総発熱量
スギ木部
スギ樹皮
・総発熱量
・総発熱量
・総発熱量
スギ木部
スギ木部
スギ木部
スギ樹皮
スギ樹皮
スギ樹皮

0

0
000
着火
000
着火
着火
着火

5
555

10

消炎
10
10
10
消炎
消炎
消炎

15
15
15
15

20
25
時間 [分]
20
25
20
25
20
25
時間
[分]
時間
[分]
時間 [分]

30
30
30
30

④終了後 灰分④終了後 灰分
灰分
④終了後
④終了後
灰分
200
200
200
200
150

総発熱量
[MJ/㎡]
総発熱量
総発熱量 [MJ/㎡][MJ/㎡]
総発熱量 [MJ/㎡]

写真１ 木質ペレット（スギ木部ペレット）
写真１
木質ペレット（スギ木部ペレット）
写真１
写真１ 木質ペレット（スギ木部ペレット）
木質ペレット（スギ木部ペレット）
写真１
木質ペレット（スギ木部ペレット）

150
150
150
100
100
100
100
50
50
50
50
0
35
40
45
000
燃え切り
35
40
45
35
40
45
35
40
45
燃え切り
燃え切り
燃え切り

図１ コーンカロリーメーターを用いた木質ペレットの燃え方の推移（写真はスギ樹皮ペレット）
図１
コーンカロリーメーターを用いた木質ペレットの燃え方の推移（写真はスギ樹皮ペレット）
図１
図１ コーンカロリーメーターを用いた木質ペレットの燃え方の推移（写真はスギ樹皮ペレット）
コーンカロリーメーターを用いた木質ペレットの燃え方の推移（写真はスギ樹皮ペレット）
図１
コーンカロリーメーターを用いた木質ペレットの燃え方の推移（写真はスギ樹皮ペレット）

図２

カラマツ全木カラマツ全木カラマツ全木スギ木部
カラマツ全木
スギ木部
スギ木部
スギ樹皮
スギ木部
スギ樹皮
スギ樹皮
スギ樹皮

板状木材の
kc
6
t  14.4 610
板状木材の
板状木材の
kcIcc3  8.64
kk
6 
場合の実験式t t ig14
板状木材の
14
.
4

10

.64
.
4

10

88.646場合の実験式 igt ig  14.4 10  I I3 33  8.64場合の実験式
場合の実験式 ig
I
0.2
0.4
0.6
0.8
0.2
0.4
0.6
0.8
0.2
0.4
0.8
2
4
2 0.6
熱慣性
0.2
0.4
0.6
0.8
ｋρ ｃ [ｋW
・ｓ／ｍ
・K
]
2
ｋρ ｃ [ｋW2・ｓ／ｍ・ｓ／ｍ4 44・K2]22]ｋρｋρ ｃｃ[ｋW[ｋW2・ｓ／ｍ・K・K ]熱慣性とペレット着火時間との関係（熱慣性＝熱伝導率×容積密度×比熱）
図２ 熱慣性とペレット着火時間との関係
図２
熱慣性(kc)とペレット着火時間との関係
c)とペレット着火時間との関係
図２
熱慣性(k（ペレットの容積密度が高いほど、着火時間が長く
図２
熱慣性(kc)とペレット着火時間との関係（熱慣性＝熱伝導率×容積密度×比熱）（k:熱伝導率、：密度、c：比熱）k:熱伝導率、（= （燃えにくく）なることがわかります）（k:熱伝導率、：密度、c：比熱）：密度、c：比熱）

70 70
70
70
70
60 60
60
60
60
50 50
50
50
50
40 40
40
40
40
30 30
30
30
30
20 20
20
20
20
10 10
10
10
10
0 0
000 1.01.0
1.0
1.0
1.0

有炎発熱量/総発熱量[%]
有炎発熱量/総発熱量
有炎発熱量/総発熱量[%][%]
有炎発熱量/総発熱量 [%]有炎発熱量/総発熱量 [%]

着火時間
[s]
着火時間
着火時間 [s][s]
着火時間 [s]

100
100
100
100
80
80
80
80
60
60
60
60
40
40
40
40
20
20
20
20
0
000 0
000

図３

カラマツ全木カラマツ全木カラマツ全木カラマツ全木スギ木部
スギ木部
カラマツ全木
スギ木部
スギ木部
スギ樹皮
スギ樹皮
スギ木部
スギ樹皮
スギ樹皮
スギ樹皮

1.11.1
1.21.2
1.31.3
1.41.4
1.1
1.2
1.3
1.4
1.1
1.2
1.4
31.3
3
1.1
1.2
1.3
1.4
容積密度ρ
] ]
容積密度ρ [g/cm[g/cm
容積密度ρ [g/cm[g/cm3]33]]
容積密度ρ
容積密度ρ
[g/cm
ペレットの容積密度と有炎発熱量割合との関係
図３ ペレットの容積密度と有炎発熱量割合と図３（スギ樹皮ペレットは炎を出して燃える間の発熱量
ペレットの密度と有炎発熱量割合との関係
図３
ペレットの密度と有炎発熱量割合との関係
図３
ペレットの密度と有炎発熱量割合との関係の関係
が他に比べて低いことが分かります。）

15

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集環境収容力にもとづくシカの個体数管理と森林再生
関西支所 野生鳥獣類管理チーム長		日野 輝明

生物多様性グループ			

高橋 裕史

多摩森林科学園 生態管理情報担当チーム長

伊東 宏樹

背景と目的
奈良県南部の大台ケ原は吉野熊野国立公園特別保護区に指定されている名勝地ですが、近年個体数が増えたニホンジカに樹木実生や樹皮を食べられることによる森林の衰退が著しいことから、自然再生事業が行われています。天然更新によって後継樹の生育が可能となる状
態を目標に、シカの個体数調整が実施されていますが、環境収容力（すなわち、餌となる下層植生の年間生産量）を考慮することなしに効果的な森林再生は期待できません。なぜならば、シカの密度を目標レベルにまで減らすことができたとしても、環境収容力がそれを上回っていればシカの個体数は再び増加し、逆に環境収容力がそれを下回っていれば、植生の衰退を止めることはできないと予想されるからです。 本研究は、環境収容力にもとづくシカの個体数管理を実現するためにシカの目標密度に応じた下層植生の管理手法を提案します。

成 果
下層植生の採食量からシカの密度を推定する度なために実生の生存率が低い場所を優先）を決定する

大台ヶ原全域から上層木（トウヒ・ウラジロモミ・ブ

ことができると同時に、管理後の実生の生存率を推定すナなど）と下層植生（ミヤコザサ・スズタケ・ミヤマシることができます。たとえば、図２の右上に位置して実キミなど）の組み合わせによって植生タイプの異なる９生生存率が 0.3 以下と低いミヤコザサ区（No.1、2、3）

箇所の定点調査区を設定し、各地点に柵で囲って下層植とミヤマシキミ区（No.8）を最優先区として刈り取るこ生がシカに食べられない区画を設けました。１年の間にとで、シカの環境収容力を低下させ、かつ実生生存率を

この柵内外で生じた下層植生の現存量の差、すなわち年高める方向（すなわち図の左下）に変えることができま

間消失量は、シカが１年間に食べる量とおおまかに一致す。つぎに、上で開発した密度推定法で算定した植生タすると考えられます。この値をシカが１年間に排出する

イプごとのシカ密度指標と大台ヶ原における各植生タイ

糞塊の数や直接カウントによって推定した調査区周辺のプの分布と面積（環境省資料）とに基づき、大台ヶ原にシカ密度との関係を調べると、両者の間に有意な正の関おける密度分布図を作成しました（図３）。この分布図係が得られました（図１）。すなわち、シカの採食にとをもとに、下層植生刈り取り面積を決めることができる

もなう下層植生の消失量がシカの簡便な密度指標としてと同時に、刈り取り後のシカ密度を推定し、シカの目標

使えることが分かりました。

密度（= 環境収容力）に応じた下層植生の管理を行うことが可能になりました。この成果が大台ヶ原の自然再生

下層植生の管理によってシカの個体数を管理する事業に有効に活用されるように、事業推進計画評価委員

図２は、各調査区で調べた全樹木の実生の生存率を、 会において提言していく予定です。
シカの密度と下層植生の現存量とから説明するために作成したモデルです。このモデルを使うことで、森林の天

本研究は、文部科学省科学研究費「生物間相互作用に然更新が可能となるシカ密度を達成するためにどの下層基づくニホンジカ密度の推定法と広域的な森林生態系管

植生を刈り取るか（下層植生が密生してかつシカが高密理手法の開発」（No.18380097）による成果です。

16jhs'9Cv<
Mjh
jhs'9Cv<
Mjh

[\Z
[ZZ
bZ
`Z
^Z

*N'9?vIv< MeYf\V*N'9?vIv< MeYf\V

FFPRI

3

[\Z
[ZZ

2

bZ

5

^Z

有意な有意な
正の関係

1

2

5

`Z

3

7

1

7

正の関係
4 \Z8 4 8
\Z
6
6
9 Z 9
Z
ZX[ ZX\ ZX] ZX^ ZX_ ZX` ZXa ZXb ZXc
Z
Z
ZX[ ZX\ ZX] ZX^ ZX_ ZX` ZXa ZXb ZXc*NF 2Yf\
*NF 2Yf\
図１
各植生タイプの下層植生の消失量（=
採食排除柵内外の現存量の差）に基づく
シカ密度の推定g9Cv'9Cv<
MU0S/P7 vA!Mv(upkU%+v1"
図１
各植生タイプの下層植生の消失量（=
採食排除柵内外の現存量の差）に基づく
シカ密度の推定図１
各植生タイプの下層植生の消失量（=
採食排除柵内外の現存量の差）に基づくシカ密度の推定g9Cv'9Cv<

MU0S/P7

vA!Mv(upkU%+v1"
刈り取り
刈り取り
最優先区

jkq{jkq{#CC!@wn 最優先区

実生生存率の等値線
実生生存率の等値線
jkq{jkq{#CC!@wn

植生タイプごとの植生タイプごとの下
天然更新の評価
天然更新の評価 層
9Clsv

>43vK
9Clsv
>43vK

9Clsv
植生タイプごとの植生タイプごとのB$s%+
環境収容力とシカ密度
環境収容力とシカ密度
9Clsv

植
生
現
存
量
指
標

3
3
下
層
1
12
2
植
生
ミヤコザサ
ミヤコザサ
現
QuickTimeý
Ç²
QuickTimeý
Ç²TIFFÅiîÒà•èkÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
TIFFÅiîÒà•èkÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
77 ÅB
Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç
…ÇÕïKóvÇ-Ç•存Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç
…ÇÕïKóvÇ-Ç•
ÅB
量
5
5
指
標

B$s%+

4

4

ミヤマミヤマシキミシキミ8

8

QuickTimeý
Ç²
QuickTimeý
Ç²TIFFÅiîÒà•èkÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
TIFFÅiîÒà•èkÅj êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇ
žÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç•ÅB
Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇ
žÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç•
ÅB

スズタケ
スズタケ

6

69

9

シカ密度指標シカ密度指標図２ 図２
実生生存率（図中の値）におよぼすシカ密度と下層植生現存量との関係
実生生存率（図中の値）におよぼすシカ密度と下層植生現存量との関係
図２ 実生生存率（図中の値）におよぼすg#CC!@vui|yn%+s'9CA!MsvO
シカ密度と下層植生現存量との関係
=}nt}x'9C{=}n-J
g#CC!@vui|yn%+s'9CA!MsvO

=}nt}x'9C{=}n-J~~v Rv;"~~,v#CC!@v1"

~~
5 

刈り取りの優先順位の決定~~v Rv;"
刈り取りの優先順位の決定~~,v#CC!@v1"
刈り取り後の実生生存率の推定
刈り取り後の実生生存率の推定

~~
刈り取り
5  刈り取り

最優先区
最優先区

~~QEv;"~~,v%+v1"~~QEv;"~~,v%+v1"
QuickTimeý
Ç²
QuickTimeý
Ç²
êLí£ÉvÉçÉOÉâÉÄ
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Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç•ÅB
Ç™Ç±ÇÃÉsÉNÉ`ÉÉÇ¾å©ÇÈÇžÇ½Ç…ÇÕïKóvÇ-Ç•ÅB

刈り取り面積の決定
刈り取り面積の決定
刈り取り後のシカ密度の推定
vD:%+u.mo
刈り取り後のシカ密度の推定
B$uzr
'9C=}ngv9Cu{spkv%+ )[ZZfd[ZZfVX
vGw[Wv9Cu&.TGw H6L8

gv9Cu{spkv%+ )[ZZfd[ZZfVX
vGw[Wv9Cu&.TGw H6L8

図３

大台ヶ原の植生タイプにもとづくシカの密度分布（100mX100m メッシュ )メッシュの色は図２の植生タイプに対応
黄色はミヤコザサ草地（未調査）
図３ 図３
大台ヶ原の植生タイプにもとづくシカの密度分布（100mX100mメッシュ).
大台ヶ原の植生タイプにもとづくシカの密度分布（100mX100mメッシュ).
メッシュの色は図２の植生タイプに対応．黄色はミヤコザサ草地（未調査）．
メッシュの色は図２の植生タイプに対応．黄色はミヤコザサ草地（未調査）．

vD:%+u.mo
B$uzr
'9C=}n

シカの目標密度に応じた
シカの目標密度に応じた環境収容力にまで
環境収容力にまで下層植生を減らす
下層植生を減らす17

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集鳥類の多様性は海外における土地利用の変化も反映している
森林昆虫研究領域 昆虫多様性担当チーム長 		
（日本学術振興会特別研究員）
特別研究員（昆虫多様性チーム）
森林動物研究領域 領域長 				森林管理研究領域 資源解析研究室 主任研究員

岡部 貴美子
山浦 悠一
滝 久智
小泉 透
光田 靖

背景と目的
人類はこれまで地球上の陸地の 50％を利用してきたと言われます。農地化や宅地化といった土地利用の変化は、生物多様性に大きな影響を及ぼすことが様々な地域で明らかにされてきました。しかしこれまで行われたほとんどの研究は、狭い範囲でおこる変化に注
目しています。人間による土地利用面積が拡大した現在では、生物多様性が受ける影響は、より広い範囲、例えば国土全域や地球全体にまで波及するのかが大きな関心を集めてきました。
そこで本研究では、森林の変化が生物多様性に及ぼす影響を日本～アジアという大きなスケールで明らかにすることを目的としました。

成 果
変化を調べることが可能な生き物は何か

このような日本の森林の変化と東南アジアの森林の減

近年、日本を始め世界各国で生物多様性に関する調査

少から、70 年代と 90 年代を比較すると、幼齢期以降（＝モニタリング）が行われています。日本全土というの森林に生息する種のうち夏鳥の分布域は減少する一方スケールで森林の生物多様性の変化を調べることが可能

で、日本に留まる留鳥と漂鳥の分布域は増加しているとなモニタリングデータを探したところ、環境省の自然環

予測することができます。

境保全基礎調査が適当であることがわかりました。そこで 1970 年代と 90 年代に行われた鳥の分布調査結果を利用することにしました。

鳥の多様性はどう変化したのか
幼齢林に生息する種は夏鳥も留鳥・漂鳥も分布域が縮小していました。また幼齢期以降の森林に生息する種で森林はどのように変化したのか

は、夏鳥の分布域は縮小していましたが、留鳥・漂鳥で日本では 1970 年代以降皆伐面積の減少に伴い、林齢は分布域が拡大していました（図４）。したがって予測が 10 年に満たない幼齢期の森林（以下、幼齢林）が減は正しかったといえます。このことは、夏鳥の繁殖地で少しています（図１）。一方で、森林全体の面積がほとある日本だけの保全活動では渡り鳥を効果的に保全する

んど変化していないため、幼齢期以降の森林面積は増加ことができないことを示しています。土地利用の変化がしています（図２、３）。したがって幼齢林に生息する

生物多様性に及ぼす影響は国土全域にまで及び、さらに鳥の種は減少し、幼齢期以降の森林に生息する種は増加

国境を越えて波及すると考えられることから、生物多様していると予測されます。
また日本で繁殖する鳥類には、 性の保全には国際協力が不可欠といえます。
冬になると越冬のために南方へ渡りを行なう種（夏鳥）と、渡りを行なわない種（留鳥と漂鳥）がいます。日本

2010 年 に は 日 本 で 生 物 多 様 性 条 約 締 約 国 会 議の夏鳥の多くが越冬する東南アジアの森林は、農地開発 （COP10）* が開催され、2010 年目標 * 達成が評価さなどによって大きく減少しており、FAO の統計によるれます。さらに新たな目標が設定され、条約締約国が協と 1990 ～ 2000 年にかけて 11％（2790 万 ha）が消力して目標達成に努力することになります。本研究の成失しています。これはほぼ日本全体の森林面積に相当し果は 2010 年目標達成の評価や新目標達成のために活用ます。

することができます。

18

2,500,000

伐採面積
幼齢人工林（5年生以下）

面 2,000,000
2,500,000
積2,500,000
1,500,000
2,500,000
�h 面 2,000,000
面 2,000,000
a 積1,000,000
面積 2,000,000

FFPRI

幼齢天然林（10年生以下）

伐採面積
伐採面積
幼齢人工林（5年生以下）
伐採面積
幼齢人工林（5年生以下）
幼齢天然林（10年生以下）
幼齢人工林（5年生以下）
幼齢天然林（10年生以下）
幼齢天然林（10年生以下）

1,500,000� �積� 1,500,000
h 500,000
1,500,000
�ha h a1,000,000
1,000,000� a� 1,000,000
0� 500,000
500,000

500,000 1930

1940 1950 1960

1970 1980 1990

2000

0図１：日本の森林の伐採面積、若い林の変化
0
0
1930
1940
1950
1960
1970 1980
1990 2000
19301940
19401950
19501960
1960（林業センサス累年統計書、森林・林業統計要覧、林1930
19701970
19801980
1990 1990
2000 2000

業統計要覧より）25,000,000
面
積

20,000,000
25,000,000
25,000,000
25,000,000

20,000,000
面
面 20,000,000
20,000,000
� 15,000,000
面 積
h 積 積 15,000,000
� 15,000,000
a 10,000,000
�
15,000,000
h

�

� h
h a 10,000,000
a 10,000,000
a5,000,000
10,000,000
�� 5,000,000
�
5,000,000
5,000,0000

図１：日本の森林の伐採面積、若い林の変化
図１：日本の森林の伐採面積、若い林の変化
図１ 日本の森林の伐採面積、若い林の変化
図１：日本の森林の伐採面積、若い林の変化
1970年代以降日本では伐採面積が減少しています。
（林業センサス累年統計書、森林・林業統計要覧、林（林業センサス累年統計書、森林・林業統計要覧、林（林業センサス累年統計書、森林・林業統計要覧、林業統計要覧より）（林業センサス累年統計書、森林・林業統計要覧、林それにともない、幼齢林が大きく減少しました。
業統計要覧より）1970 年代以降日本では伐採面積が減少しています。それにともない、
業統計要覧より）
業統計要覧より）
幼齢林が大きく減少しました。
1970年代以降日本では伐採面積が減少しています。
1970年代以降日本では伐採面積が減少しています。
1970年代以降日本では伐採面積が減少しています。
それにともない、幼齢林が大きく減少しました。
それにともない、幼齢林が大きく減少しました。
それにともない、幼齢林が大きく減少しました。
材 2,500,000
人工林蓄積
積
天然林蓄積
材 2,500,000
2,000,000
2,500,000
人工林蓄積
人工林蓄積
材材2,500,000
人工林蓄積
積 �積
12,000,000
積
天然林蓄積
天然林蓄積
2,000,000
1,500,000
天然林蓄積
天然林� 0 �2,000,000
1 �1
人工林 0 011,500,000
天然林
1,500,000
天然林
1,000,000
天然林 0 0 0 1,500,000
人工林
人工林 01,000,000
人工林 0 0 0 1,000,000m 0 1,000,000
500,000
m 03 500,000

m 500,000
m 3 500,0000
0
3
��
0
1960
1970
1980
1990
2000
1990
2000
�
0 1960 19601970 19701980 1980
1990
2000
�
1960
1970
1980
1990
2000
3

0
1960 1960
0 1970 1970 1980
1980

0
1960
1970
1980
1960
1970
1980

1990
1990
1990
1990

2000
2000
2000
2000

図２：日本の森林面積の変化（林業センサス 図３：日本の森林の蓄積の変化（林業センサス
図３：日本の森林の蓄積の変化（林業センサス
図２：日本の森林面積の変化（林業センサス
図３ 日本の森林の蓄積の変化（林業センサス
図３：日本の森林の蓄積の変化（林業センサス
図２：日本の森林面積の変化（林業センサス
図２累年統計書より）
日本の森林面積の変化（林業センサス 累年統計書より）累年統計書より）
図３：日本の森林の蓄積の変化（林業センサス
累年統計書より）
図２：日本の森林面積の変化（林業センサス
累年統計書より）累年統計書より）累年統計書より）
森林面積は全体としてほとんど変化していな
累年統計書より）日本の森林の人工林率は増加していますが、累年統計書より）
森林面積は全体としてほとんど変化していな
森林面積は全体としてほとんど変化していない
累年統計書より）日本の森林の人工林率は増加していますが、森林面積は全体としてほとんど変化していな
いにもかかわらず、森林蓄積（森林に存在する
日本の森林の人工林率は増加していますが、日本の森林の人工林率は増加していますが、森林全体としての面積はほとんど変化していにもかかわらず、森林蓄積（森林に存在する木
森林面積は全体としてほとんど変化していな
いにもかかわらず、森林蓄積（森林に存在する
日本の森林の人工林率は増加していますが、森林全体としての面積はほとんど変化していいにもかかわらず、森林蓄積（森林に存在する
森林全体としての面積はほとんど変化していません。
森林全体としての面積はほとんど変化してい木材の量）が増えている、つまり森林が成熟し材の量）が増えている、つまり森林が成熟していにもかかわらず、森林蓄積（森林に存在するていることが分かります。
木材の量）が増えている、つまり森林が成熟しません。
森林全体としての面積はほとんど変化してい木材の量）が増えている、つまり森林が成熟し
ません。
ません。
いることが分かります。
木材の量）が増えている、つまり森林が成熟していることが分かります。
ません。
ていることが分かります。
2

21.5ていることが分かります。

2

拡大

2

変
1.5
化 1.5 11.5
変率
変 化 0.5 1
変化 率1 1
化率率
00.5
0.50.5 種

拡大
拡大
変化なし
縮小

変化なし拡大

変化なし

変化なし
縮小

む種
む
む種
む種
を好 0 林を好 降を好 降を好林
齢
幼齢 齢期以 齢期以
/幼
鳥/
種
種
幼種
幼種
夏鳥
/む
・漂0 0 鳥好/む を好む を好む
鳥
夏
を鳥
を好 鳥林
留
・漂
齢林 留齢
以降
以降

縮小
縮小

種
種
種
種
幼
期種
期
/種
/幼 好好
む
むむ
む種
む
む
齢む
好齢
好む
好
幼好
幼
漂鳥 林鳥
夏鳥 林林
/を
を/を好
を・を
を好
を
を
鳥
林
鳥
降
降
降
漂
夏
齢 幼幼
齢齢
齢留
以
・以
図４：4つのグループの分布面積の変化率（リビングプラネットインデックス）
期以
期
鳥
期
//
/幼/幼 鳥鳥
留
齢期
齢齢
幼齢
幼
幼
幼
漂
夏鳥 ・漂
/
/
夏鳥
・
/
/
1.0（太い横線）より下は90年代で減少、上は増加したことを示します。
鳥
鳥
鳥
留鳥
・漂鳥
漂
夏夏
留鳥
鳥鳥・
図４：4つのグループの分布面積の変化率（リビングプラネットインデックス）
留留

1.0（太い横線）より下は90年代で減少、上は増加したことを示します。

図４：4つのグループの分布面積の変化率（リビングプラネットインデックス）
図４：4つのグループの分布面積の変化率（リビングプラネットインデックス）
図４ ４つのグループの分布面積の変化率（リビングプラネットインデックス）
1.0（太い横線）より下は90年代で減少、上は増加したことを示します。
1.0（太い横線）より下は90年代で減少、上は増加したことを示します。
1.0（太い横線）より下は 90 年代で減少、上は増加したことを示します。
* については、巻末の用語解説をご覧ください。
19

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集特定国内希少野生動植物種レブンアツモリソウの有効な保全対策とは？
北海道支所				河原 孝行東北支所				八巻 一成関西支所				山下 直子北海道大学大学院農学研究院		

幸田 泰則、庄子

北海道大学 総合博物館		

高橋 英樹

熊本大学大学院 自然科学研究科

杉浦 直人

康

背景と目的
現在、
日本の高等植物のうち 1690 種は絶滅が心配される種に指定されています。環境省は、
特に園芸価値が高いことから盗掘にあって絶滅が心配される７種を特定国内希少野生動植物種（以下、特定種）に指定しています。これは人工培養で増殖したものを安く販売することで、販売目的で野生個体を掘り取る魅力をなくさせることを目的として制定されました。しかし、実際にこのような保護はどのように行うことにより可能となるのか、は検討されていません。
特定種に指定されているレブンアツモリソウ（以下レブン、写真１）をモデルとして、人工培養苗を育てる方法を開発し、この苗の販売が保全に有効かを調べる一方、野生集団の保全の現場で何が必要かを検討しました。

成 果
レブンの種子が野生で発芽するには共生菌というカビです。

の仲間が必要ですが、レブンの親株の根から単離した菌

レブンはニセハイイロマルハナバチ（以下ニセハイ）の１つを使って共生種子発芽（共生菌を感染させて発芽が唯一有効に花粉を運んでくれる昆虫であることがわかさせる）により人工培養する技術を完成させました（写りました。女王バチの発生が多い年は果実もよく付き、

真２）。

受粉がこのハチ頼りなのです。逆にいうと、このハチが一方、このような培養苗の販売による保全対策がよい

いなくなるとレブンは自然状態で子孫が残せないことにかどうかについてアンケート調査を行いました。その結なります。ニセハイが持続的に生活を営むためには他の果、監視活動やマナー向上の呼びかけなどの保全対策に植物の存在が欠かせません。レブンの保全にはハチとそ比べ、ずっと賛成意見が少ないことがわかりました（図れが利用する植物や環境をセットで保存することが重要

１）。今後、培養苗販売による保全方法をとる場合は十です。

分な説明や合意形成をしないといけないでしょう。
レブンの野生集団が増えているのかどうかを毎年の発

レブンの保護区内に、人為的に持ち込まれた疑いのある近縁種のカラフトアツモリソウと雑種ではないかと思生や死亡などを調べることで予測しました。その結果、 われる個体が数株生育しています。DNA 解析の結果で、６年間の平均での個体群増殖率は減少傾向にあることがこの株はレブンを母親、カラフトを父親とした雑種であわかりました（図２）。特に、実生の発生が少なく、小ることが確認されました（写真３）。このような交雑がさな個体の死亡率が高くなっており、集団が老齢化して進むとレブンの純粋な遺伝子プールが損なわれる危険性いました。現在の状態が続くならば、実生がうまく更新があります。

できる場所や環境を作ってやることが必要です。また、

このように、レブンの保全には、人工培養苗を使った

酵素タンパク質を使って集団の遺伝的多様性を調べる

保全も、現地での保全も、それぞれに重要な課題が残さと、個体数が非常に少なくなっている南部では遺伝的多れていることがわかりました。今後これまでの知見を活様性の一部が失われ始めていることがわかりました（図かしながら、生態系や人の活動に配慮しつつ、失われた３）。遺伝的違いのわずかな北部の集団から移植により自生地を復元したり衰えつつある生育地を修復するため

南部集団の遺伝的多様性を回復させることの検討も必要の研究を進めていきます。

20

FFPRI

写真１

絶滅危惧種レブンアツモリソウ

写真１．レブンアツモリソウ

写真２

共生菌を用いた種子発芽による無菌培養
白い粒が発芽個体、糸状のものが共生菌

繁栄傾向
1
個体群増殖率

衰退傾向

写真2

0.6
‘02

図２

図１

保全政策に人工培養苗を用いることのアンケート調査

’03

’04

’05

’06

’07

’08

レブンアツモリソウの個体群増殖率の推移
1 より大きければ繁栄、小さければ衰退傾向を示します衰退傾向に拍車がかかっています

図２

平均対立遺伝子数

2 図１

1

0

図３

船
泊
�
北
部
中
集
団
�

鉄
府
�
北
部
大
集
団
�

南
部
�
小
集
団
�

レブンアツモリソウの遺伝的多様性の地域差（平均対立遺伝子数が少ないと遺伝的
図３
多様性が失われる）

写真３

DNA 解析により実証されたレブン（母）とカラフト（父）の雑種

21森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集マツノザイセンチュウの DNA 情報を利用した
簡易なマツ材線虫病診断法の開発
東北支所 生物被害研究グループ		

相川 拓也

森林微生物研究領域 森林病理研究室		

菊地 泰生

背景と目的
マツ材線虫病は日本の森林に最も甚大な被害をもたらしている森林病害です。本病の診断のためには、枯れたマツから病原体であるマツノザイセンチュウを検出する必要があります。これまでの一般的な検出法は、枯死したマツから材片を採取し、その材片を水に浸して材内にいる線虫類を分離した後、顕微鏡下でマツノザイセンチュウの存在を確認するという方法です。しかし、この方法では線虫の形態に関する詳しい知識や、顕微鏡などの特殊な機器が不可欠であることから、これまで本病の診断はこれらの人材や機器を備えた専門研究機関でしか行われてきませんでした。そこで私たちは、本病の専門家以外の人た
ちでも診断ができるよう簡易な診断法を開発しました。

成 果
新しい診断法ではマツノザイセンチュウの DNA 情虫病の診断を行います。すなわち、液体が緑色の蛍光報を利用します。すなわち、枯死したマツの材内に存色を示していれば陽性（材片の中にマツノザイセンチ

在するマツノザイセンチュウの DNA を検出すること

ュウの DNA が存在した）、液体の色が反応前と全く変でマツ材線虫病と診断する方法です（DNA 診断法）
。 わらず無色であれば陰性（材片の中にマツノザイセン
この DNA 診断法は以下の３つのステップで完結しま

チュウの DNA は存在しなかった）を意味します（写

す。

真６）
。

1. マツ材片からの DNA の抽出

DNA 診断法の特徴

まず、枯死木から材片を採取し（写真１）持ち帰り

既往の方法で約２日間要していた診断が約 90 分でます（写真２）。その材片の一部を DNA 抽出液の入っ完了します。よって、これまでよりも大幅に診断時間たチューブに入れ（写真３）、約 55℃で 20 分間、次を短縮することができます。また、マツノザイセンチ

いで 94℃以上で 10 分間保温します。この操作により、 ュウの DNA 以外には反応しないので近縁な他の線虫材片の中に存在する様々な生物（マツノザイセンチュ

種を誤同定する心配がありません。さらに、液体の色

ウだけでなくその他の線虫、カビ、バクテリアなど） で陽性あるいは陰性を判定できるので誰でも一目で結の DNA が抽出液中に溶け出します。

果を知ることができます。このように、本診断法は専門的な知識や技術を一切必要としないことから、人を

2. マツノザイセンチュウの DNA の検出

選ばない操作性に優れた手法と言えます。今後、各現1. で得られた DNA 抽出液の一部（写真４）を、マ場での診断が可能になれば、これまでよりもより迅速

ツノザイセンチュウ DNA の検出液が入ったチューブ

な防除対策の展開が期待できます。この DNA 診断法に加え（写真５）、約 63℃で 60 分間保温します。こは現在特許出願中であり、（株）ニッポンジーンから “マの操作により、様々な生物由来の DNA の中からマツ

ツ材線虫病診断キット” として平成 21 年中に発売さノザイセンチュウの DNA だけを特異的に検出するこれる予定です。

とができます。
本研究は森林総合研究所交付金プロジェクト「マツ3. 目視による判定
2. の処理を終えたチューブ内の液体の色でマツ材線22

材線虫病北限未侵入地域における被害拡大危険度予測の高精度化と対応戦略の策定」の成果です。

FFPRI

DNA診断法の概要

1. 枯死したマツから材片を取る

2. 材片を袋に入れて持ち帰る

約55℃で20分間、
次いで94℃以上で10分間保温する

4. DNA抽出液の一部を吸い取る

3. DNA抽出液の中に材片を入れる

約63℃で60分間保温する

陽性
5. マツノザイセンチュウ
DNA検出液に4.の液を加える

陰性
6. 判定する23

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集岩塊同士の衝突が岩盤崩落・落石の流下距離を抑制する
水土保全研究領域 治山研究室		

岡田 康彦

背景と目的
わが国では、集中豪雨や地震の発生に伴い多くの岩盤崩落、落石が発生します。しかし、崩れた岩や石がそれほど動かない場合と、かなり遠くまで流下する場合があります。岩や石が遠くまで流下すると民家など人間の生活圏にまでその影響が及び大きな災害となります。このため、どのようなときに岩や石が遠くまで流下するかが重要な問題ですが、これまで明確な答えがみつかっていませんでした。
そこで、岩盤崩落、落石の到達範囲を明らかにするため、人為的に岩塊群を斜面上に流下させる物理実験と計算技術を用いた数値実験を行ない、岩塊群の流下挙動、とくに岩塊の個数と流下距離の関係を明らかにしました。

成 果
岩塊の個数と流下距離の関係
実際の岩盤崩落、落石現場の調査データから、崩れる
岩や石が多く体積が大きいほど遠くまで流下するといわ今回の研究で実施した程度の岩塊群の大きさであれば、岩塊個数が多い実験で運動エネルギーが早く失われて、流下距離が減少することがとわかりました。

れてきました。これに関して多くの仮説が提案されているものの、そのメカニズムまで完全に理解されてきたわ

岩盤崩落、落石の到達距離予測研究の進展に向けてけではありません。ここでは、こうした知見を実験的に岩盤崩落、落石の到達範囲に関する研究では、物理実検証することを目的に、異なる個数の角形岩塊を積み上

験による現象の理解のほか、数値シミュレーションによげた供試体（図１）を実際に斜面上を流下させました。 る予測研究の進展が欠かせません（図４）。ただし、水実験では同じサイズの岩塊を使用したため、岩塊の個数の効果を数値的に扱うのは困難のため、数値実験では乾が多いほど岩塊群の体積が大きくなります。図２のよう

燥条件のみ再現しました。

に、岩塊の個数と流下距離の関係を調べました。

その結果、数値実験においても、岩塊の個数が多い実実験は、乾燥した条件と水で飽和した条件で実施しま験ほど流下距離が短くなるという、実際の物理実験と同したが、どちらにおいても、岩塊の個数が多くなると流様の結果となりました（図３）。用いた数値実験におい下距離が減少することがわかりました（図３）。この事ても反発係数を 0.4 に設定して計算を実施しており、岩実は、岩盤崩落、落石に関して従来いわれてきたことと塊個数の多い数値実験では、流下中に岩塊が周囲と衝突

逆の結果を示しており、その原因解明が必要となりまし

する回数が大きく、早く運動エネルギーが失われるためた。そこで、岩塊同士、あるいは、岩塊と斜面を形成し流下距離が短くなるという結果が得られました。

ている岩板との衝突実験を行なって反発係数を求め、衝突によって運動エネルギーが失われる程度を調べました

今回得られた知見は、従来の岩盤崩落、落石に関する（岩塊を岩盤に衝突させる場合、反発係数が１のときは研究で認識されてきた結果とは異なるものであり、岩や衝突によって岩塊の運動エネルギーは失われませんが、 石の到達範囲予測研究の進展に貢献するものです。物理一方、反発係数がゼロになると、岩塊の運動エネルギー

実験では、供試体の大きさなどの制限がありますが、数がすべて失われます）。その結果、岩塊の反発係数は平値計算では計算機の性能範囲であれば制限無く実験を繰

均的には 0.4 程度となり１よりも相当小さく、つまり、 り返すことができます。今後、多様な条件下でさらに多岩塊が他の岩塊や底面と衝突すると運動エネルギーが大くの数値実験を繰り返すことにより、到達距離予測の研きく失われることがわかりました。このことは、岩塊が究が進展するものと考えられます。

流下する過程で衝突回数が多いほど岩塊の運動エネルギ
ーが早く失われることを意味します。

本研究は、科学研究費補助金・若手 A「崩落岩塊群の岩塊の個数が多い実験では、斜面上を流下する際に岩長距離運動機構の解明と数値モデルの構築」の成果で塊同士間の距離が短く、ある程度塊状を呈して運動してす。詳しくは、岡田ほか（2009）地すべり学会誌 46(1)いました。このことから、ある岩塊はその周囲の岩塊と9-18 をご覧ください。

頻繁に衝突を繰り返したものと考えられます。
その結果、
24

FFPRI

図１

図１

岩塊崩落実験用の試料の様子

岩塊崩落実験用の試料の様子

図２

岩塊崩落実験における流下距離計測の模式図

図２

岩塊崩落実験における流下距離計測の模式図

図３

図３

物理実験ならびに数値実験で得られた岩塊個
数と流下距離の関係

物理実験ならびに数値実験で得られた岩塊個数と流下距離の関係

図４

岩塊崩落数値実験中に岩塊群が流下する様子

25
図４

岩塊崩落数値実験中に岩塊群が流下する様子

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集立木材積の変化から水流出の長期的な変動を再現する
関西支所 森林水循環担当チーム長

細田 育広

背景と目的
間伐などにより森林の状態が変化すると、その流域からの水流出量は変化します。水源
かん養機能をより発揮させることのできる森林管理の方法を確立するためには、森林の変化の状況と流出水量との関係を明らかにすることが必要です。ただし、森林の樹木は長い年月をかけて成長するため、間伐などによる一時的な変化と合わせて長期間の変化の影響を知ることが重要です。そこで、1930 年代から流出水量をモニタリングしている森林総合研究所の試験流域のひとつ、竜ノ口山森林理水試験地の北谷と南谷（岡山県岡山市）を対象に、60 年以上におよぶ流出水量の長期的な変動に与えた森林の影響を評価する方法を開発しました。

成 果
森林影響の定量化における空中写真の画像データから GIS ソフト * によある森林流域からの流出水量は、年単位でみれば概り地表面標高格子データ（DSM）を生成し、立木幹材

ね降水量と蒸発散量の差で求めることができます。森

積を推定しました。森林域の DSM は林冠面の標高を林は、主に樹木の蒸散と樹冠遮断 * を通じて流域の蒸表すので、地形面標高格子データ（DTM）との差を計発散に影響するので、森林状態に対応した蒸発散量を算し、林冠高格子データ（DCHM）としました。現地知ることができれば、流出水量に及ぼす森林の影響を

調査の材積値と、調査地付近の DCHM 平均値の関係

定量化できます。しかし蒸発散量は、毎年の気象条件式を作成し（図２）、流域平均 DCHM から各撮影年のによっても大きく変動します。このため、流出水量に

立木幹材積を推定しました。

及ぼす森林の影響を抽出するためには、蒸発散量から気象条件の影響を除かなければなりません。そこで本立木幹材積と蒸発散の関係研究では、一般に森林の蒸発散量が草地よりも多いこ

流域平均 DCHM から推定された立木幹材積と、対応とに着目し、与えられた気象条件で生じうる草地の蒸する年の加算蒸発散率の関係は、決定係数 0.7 を超え発散量を推定して森林流域の蒸発散量との差を年単位るシグモイド曲線 * で近似することがわかりました（図で求めました。森林と草地の年蒸発散量の差は、森林

３）。このことは、森林状態に応じた平均的な流出水量が繁茂するほど大きくなるはずなので、これを加算蒸を、立木幹材積から流域単位・年単位で概ね推定でき

発散量と呼ぶことにしました。なお、対象期間におけることを示しています（図４）。ただし、図３の関係はる年降水量には約 1000mm の変動幅があり、年降水

樹種構成や施業履歴によって変わると考えられるため、量が少ないほど年蒸発散量も少ない傾向があるため、 さらに多くの流域でデータを収集し、汎用性を確認す
年降水量に対する百分率（加算蒸発散率）で経年変動ることが今後の課題です。また本研究では流出水量のを検討しました（図１）。加算蒸発散率は観測初期の年間総量を対象にしました。今後はさらに、洪水や渇マツ枯れで大きく低下した後、北谷では概ね増加傾向、 水などの流況と森林状態との対応関係も定量的に明ら
南谷ではマツ枯れや山火事に際して低下し、植林後にかにしたいと考えています。

増加する変動を示しました。
本研究は、交付金プロジェクト「水流出に及ぼす間
過去の森林状態の指標化
過去の森林状態を表す指標として、立木幹材積を用いました。本研究では、1947 ～ 2007 年（11 時期）
26

伐影響と長期変動の評価手法の開発」による成果です。

FFPRI

草地蒸発散量の計算に用いた岡山地方気象台の観測値は気象庁ホームページ気象統計情報の公表値、空中写真は米軍撮影（1947 年）
・国土地理院撮影（1961・1964・1971・1975・1980・1985・1990・1995・2002 年）
・近畿中国森林管理局
撮影（2007 年）の画像データ、DTM は国土地理院発行 1/25000 地形図に基づく北海道地図 GISMAP Terrain（平 18 総使、第 294-71 号）、立木幹材積の実測値は「後藤ら（2006）森林総研研究報告 5: 215-225.」をそれぞれ使用しました。

* については、巻末の用語解説をご覧ください。
27

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集森林浴が働く女性の免疫機能を高め、ストレスホルモンを低下させた
森林管理研究領域 環境計画研究室 		香川 隆英、高山 範理

日本医科大学衛生学公衆衛生学講座

李		

卿、川田 智之

バイオマス化学研究領域 樹木抽出成分研究室 大平 辰郎
千葉大学環境健康フィールド科学センター

宮崎 良文

背景と目的
現在日本人は、日常生活の多くの時間を人工環境下で過ごしているため、様々なストレスにさらされています。こうしたストレスが高まってくると、人々の身体をウイルスなどの外敵から守ってくれる免疫系の働きが弱まってしまい、その結果、がんやウイルスに対する抵抗力が低くなったり、風邪にかかりやすい身体になってしまいます。最近になって、森林浴が東京で働く中高年サラリーマンなどのストレスを軽減したり、免疫機能を高める効果があることが分かってきました。しかし、ホルモンの分泌などが男性と異なる女性にも、森林浴の効果があるかは分かりませんでした。そのため、都会で働く女性看護師に２泊３日の森林
浴をしてもらい、その医学的効果を解明しました。

成 果
森林浴で働く女性の抗がん免疫機能が上がるとが分かりました（図２）。NK 細胞内のパーフォリン

森林浴による免疫機能への効果を明らかにするため、 などの抗がんタンパク質も、２日間の森林浴で高まり、東京都内の大学付属病院に勤める女性看護師 13 名に、 １週間維持され１ヶ月後もある程度効果が持続すること
長野県信濃町にある森林セラピー基地「癒しの森」に滞が分かりました。一方、女性ホルモン及びその他の要因

在し、ブナやミズナラの落葉広葉樹林やスギの人工林なによる NK 活性への影響は認められませんでした。人がどのセラピーロードを、２日間森のガイドと一緒にゆっ

リラックス状態にあると減少するといわれている、尿中

くり散策してもらいました（写真１、２）。森林浴の翌のアドレナリン濃度については、森林浴１日目で 57％

日の朝８時に採血して NK 細胞の活性や NK 細胞が放出低下し、２日目では 68％も低下しました（図３）。森林するパーフォリン、グラニューライシン、グランザイム

浴でストレスホルモンが３分の１に減少したのです。

A と B といった抗がんタンパク質の量などを測りました。NK 細胞とは、白血球内のリンパ球の一種であるナ

森林浴で健康な身体を作る

チュラル・キラー細胞のことで、がん細胞やウイルスを森林浴は女性の NK 活性や細胞数、抗がんタンパクを攻撃して殺傷する役割を持ちます（図１）。一方、女性上昇させ、この効果は最低１週間、１ヶ月後もある程度は男性と異なりプロゲステロンやエストラジオールの女は持続することから、がんや風邪などの予防効果が期待

性ホルモンが NK 活性に影響を与えるため、これらの濃されます。そのため、ストレス過多の都市住民に全国の度も測りました。また、副腎から分泌されるホルモンで、 森林地域で森林浴滞在をしていただき、免疫機能を上
血圧や心拍数を上昇させるアドレナリンなどの尿中濃度

げ、ストレスホルモンを減少させ健康を維持していくこを測定しました。さらに、森林浴の持続効果を調べるたとで、森林の利活用や地域振興・医療費の増大抑制に繋めに、森林浴から東京に帰って１週間後と１ヵ月後にもがることが期待されます。

同じように免疫機能などを測りました。
その結果、２日間の森林浴で、NK 活性が東京にいる

詳しくは、Qing Li et al.,(2008) Journal of Biological

ときより 38％も高まり、１週間後は 33％高いまま持続

Regulations & Homeostatic Agents 22(1):45-55 をごし、１ヶ月後でも 10％高く免疫機能が持続しているこ

覧下さい。

28

FFPRI

写真１ 長野県信濃町での森林浴の様子

30

25

20

写真２ 長野県信濃町の森林浴コースにある滝

NK活性（％）

野県信濃町での森林浴の様子

写真１
長野県信濃町での森林浴の様子
30
写真１
長野県信濃町での森林浴の様子
写真１ 長野県信濃町での森林浴の様子

15

写真２
写真２ 長野県信濃町の森林浴コースにある滝
長野県信濃町の森林浴コースにある滝
10

25

20

NK活性（％）

25

0
森林浴前

血液(血球)15

リンパ球

血小板

マクロファージ(単球)

5

森林浴１日

2日

森林浴後7日

30日

20

NK活性（％）

顆粒球

20

NK活性（％）

白血球 10

5

25

NK（ナチュラル・キラー）細胞について

赤血球

写真２ 長野県信濃町の森林浴コースにある滝

30
30

15

図２ 森林浴が女性の NK 活性を上昇させ、効果が持続する
15

10

10

尿中アドレナリン
10

NK細胞

T細胞
・キラー）細胞について

(血球)

B細胞

5

0

NK（ナチュラル・キラー）細胞について
森林浴前
森林浴１日

9

5

8 2日
0

NK（ナチュラル・キラー）細胞について
図１
NK 細胞は白血球に含まれる
図１ NK細胞は白血球に含まれるリンパ球の一種
血液(血球)

森林浴後7日
森林浴前

7

30日

森林浴１日

2日

森林浴後7日

30日

赤血球

ンパ球

マクロファージ(単球)
顆粒球
赤血球
白血球

白血球

リンパ球血小板
マクロファージ(単球)

T細胞

リンパ球

2日

森林浴後7日30日

4

尿中アドレナリン

10

NK細胞

B細胞
マクロファージ(単球)99 2

図１ NK 細胞は白血球に含まれるリンパ球の一種
B細胞
7

7

T細胞
NK細胞
球に含まれるリンパ球の一種

9
8

6

5
図１ NK 細胞は白血球に含まれるリンパ球の一種
ug/g クレアチニン
クレアチニン
ug/g

7

4
3
2

6

尿中アドレナリン

8 1

10

8

ug/g クレアチニン

森林浴１日

尿中アドレナリン
310顆粒球B細胞

森林浴前効果が持続する
5
図２ 森林浴が女性の NK 活性を上昇させ、効果が持続する

血小板

ug/g クレアチニン

血小板血液(血球)ug/g クレアチニン

図２ 森林浴が女性の NK 活性を上昇させ、効果が持続する
0
リンパ球の一種
図２
森林浴が女性のNK
森林浴が女性のNK 活性を上昇させ、効果が持続する
森林浴前
森林浴１日
2日活性を上昇させ、森林浴後7日
30日
6 図２

血球

細胞

写真２ 長野県信濃町の森林浴コースにある滝

0
森林浴前

6
5

森林浴前

森林浴１日

森林浴後7日

30日

3
2

5
1

4

0
森林浴前

1

森林浴１日

2日

森林浴後7日30日

図３ 森林浴が女性のストレスホルモンを減少させる

2

0

2日

図３ 森林浴が女性のストレスホルモンを減少させる

4

3

1

森林浴１日

2日

森林浴後7日30日

0
図３図３森林浴が女性のストレスホルモンを減少させる
森林浴が女性のストレスホルモンを減少させる
森林浴前

森林浴１日

2日

森林浴後7日30日

図３ 森林浴が女性のストレスホルモンを減少させる
29

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集里山資源の積極的利用で、健康な次世代里山を再生する
関西支所 地域研究監

黒田 慶子

森林生態研究グループ

大住 克博

森林資源管理研究グループ

奥生物被害研究グループ

衣浦 晴生、高畑 義啓

敬一

多摩森林科学園 生態管理情報担当チーム長

伊東 宏樹

森林昆虫研究領域 昆虫生態研究室長

松本 和馬

背景と目的
自然に関わりのある文化を見直したり、温暖化防止などの環境保全機能への期待から、
里山林（雑木林、二次林）の保全活動が活発になっています。しかし、里山林の機能を十分に引き出すための具体的方策は、科学的に追求されてきませんでした。そのため、環境を守りたいという活動者の動機が必ずしも森林の保全に結びついていません。また最近では、ナラ類の集団枯死（伝染病、ナラ枯れとも呼ぶ）の被害地が毎年拡大しており、里山の変容と不健康化が顕在化してきました。本研究では、自然科学および社会科学的観点か
ら里山の現状の解析を行い、里山林を健康に持続させる整備手法について、行政機関や保全活動者に提案することを目指しました。

成 果
里山は放置してはいけない

イク状にあるため、生物多様性が豊かだったのです。

ナラ枯れ（写真１）の病原菌を運ぶ甲虫（カシノナガ
キクイムシ）は、大径木で繁殖効率が良くなります。元

現代版里山整備

来、多くの里山は 15 〜 30 年程度の周期で伐採され、薪日本の森林面積の約３割を占める里山林を公共事業的

炭や緑肥に利用されていましたが、1950 年代からの燃に整備するのは困難です。その一方で、住民を主体とす

料革命でその利用が無くなり（図１）、大径木が増えたこる保全活動では、地域が保全に関わる必然性が明確でなとが 1990 年代以降のナラ枯れ増加につながったと考え

く、伐採木を放置して資源を無駄にしている例も目立ちられます。
「伐らなければ、森林はあるべき姿に遷移してます。里山林を長期的に維持するには、住民が森林資源いき、その結果、自然に維持されていく」と考えられがを利用する動機づけになるような、現代的価値の付加がちですが、実はそうではありません（写真２）。長期にわ重要と考えています。例えば、木質資源を薪・ペレット

たって人手が加えられてきた里山林を維持するには、将ストーブなどに利用し、それを新しいライフスタイルと来を見据えた管理が必要です。

して楽しみつつ、里山の資源循環を行うことです。行政や所有者を含む地域コミュニティで森林再生を見守ると

里山林の現状いう、社会のシステムを創出していく必要があります。

ナラ枯れの進んだ林では、次世代の樹木は低木〜亜高木種が多くなり、高木種が育ちにくいことがわかりまし小冊子「里山に入る前に考えること」

た（図２）。また、コナラは樹齢が高くなると萌芽（切株地方自治体や里山整備に関わる人々を対象として、「現からの芽生え）能力が落ち、
次世代が育たなくなります（図代版里山管理」の必要性と手法、木質資源の活用につい３）。旧薪炭林はナラ枯れが起こる前に積極的に資源として解説した小冊子を作成しました (http://www.fsm.affrc.

て利用し、若い林に戻すことが健康回復につながります。 go.jp/Nenpou/other/satoyama3_200906.pdf)。整備方
近年の里山整備では、樹木を抜き切りして本数を減ら

針は、それぞれの地域特性に合わせて決める必要がありし、下生えを刈る公園型整備が主流ですが、これは薪炭ますが、その指針となることがらをまとめています。

林としては高齢のナラ類を残すため、ナラ枯れの危険性が高くなります。また、この方法では生物の多様性が適

本研究は、交付金プロジェクト「人と自然のふれあい

切に維持されないことがわかりました。薪炭林として、 機能向上を目的とした里山の保全・利活用技術の開発」
定期的に伐採している場所では、様々な樹齢の林がモザ30による成果です。

FFPRI

写真１

ナラ枯れ（ナラ類の集団枯死）
赤く見える部分（矢印）は当年に枯死したミズナラ。
滋賀県大津市、2008 年 8 月 12 日撮影。

写真２

図２

図１

滋賀県高島市朽木のナラ類集団枯損
被害林分に見られる樹種。低木～亜高木が多数を占める

薪炭その他の林産物生産量の年次変化
出典 :「日本の長期統計系列 第７章 農林水産業」
（総務省統計局）、「農林省累年統計表」（農水省）「林業統計要覧」「森林・林業統計要覧」「特用林産基礎資料」（林野庁）等

写真３
図３

林床にアズマネザサや低木が繁茂して次世代の更新が阻害され、遷移が進まないと予想される放置里山林、東京都八王子市。

伐り株の直径と萌芽能力●コナラ ●ナラガシワ

●クヌギ

●アベマキ

里山施業指針のマニュアル
地方自治体、NPO 等の里山保全活動者を
対象に作成
31

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集

世界初の実大木橋の破壊実験―壊してわかった既存木橋の残存強度―
構造利用研究領域 チーム長（接合性能評価担当）

軽部 正彦

木質構造・居住環境研究室		

青木 謙治

複合材料研究領域 積層接着研究室			新藤 健太

広島県立総合技術研究所 林業技術センター		

藤田 和彦、山本健

背景と目的1980 年代に国内各地に数多く架けられた木橋は、30 年近くの年月を経て、ところどころに傷みが出てきているものがあります。悪くなった場所を直して、安全に使い続けようとするためには、木橋の残存強度を正しく知ることが大切です。壊さずに残存強度を推し量る技術は、随分と進んできましたが、予想した残存強度が正確かどうか、確かめるチャン
スはありませんでした。
今回、実際に現場で使われ架け替えで不要となった木橋を用いて、壊さずに測る非破壊検査と、実際に壊す世界初の実大木橋の破壊実験を比較して、木橋の残存強度を確かめた結果、木橋の安全性を推定できることがわかりました。

成 果
広島県下の自然公園内歩道橋として 1990 年５月に架設が生じていると指摘された箇所で、載荷実験直前にも部材された下路式木造単純トラス橋は、木材の腐朽などの傷みの割れが拡大しているようだと注目していた部分でした（写から、13 年後の 2003 年 12 月に解体撤去されました（写真４）。最終破壊した位置は、部材上面中央に入った乾燥割

真１）。安全性が問題視されたこの橋は、残存強度が十分にれが V 溝状の腐朽に進展した箇所でした（写真５）。

判らないままに鉄橋に架け替えられましたが、関係者の協実験後に部材を切断してみると、破壊した箇所がひどく力により全ての部材と接合部品を回収することができまし傷んでいた一方で、同じ期間使ってきたはずなのに全く健た。現役を退いたこの木橋の第１径間 (36.3m) を、2007 年

全な箇所があることが確認できました。傷んだ部位は含水

３月に実験場に再組立して、各種非破壊調査を行いながら率が高く、健全な部位は低いことから、腐朽した箇所につ継続的に観察してきました。こうしたデータを踏まえて、 いて耐荷能力のある木材断面が推定可能であることが判り
2008 年６月に、破壊するまで土嚢を積載する載荷実験を実施しました。
（写真２）

ました（写真６）。
これらの結果は、国内各地にある木橋の安全性を確認す

土嚢は、実験場にある土砂（約 320kg）を袋に詰め、クるための非破壊調査結果を使った残存強度推定技術の精度

レーンで木橋の上に載せていきました（写真３）。26 袋向上に活用され、ひいては木造住宅など、木材を使った構（94.4kN）を積載したところで、上流側下弦材が千切れ、木造物全般の維持保全に活用されます。

橋が傾きました。さらに載せて行くと、53 袋（189.7kN）
で下流側上弦材が長手方向から押し潰されて、木橋が着地しました。
最初の破壊位置は、自然公園内にあった 2000 年に腐朽
32

本研究は「予算区分：運営費交付金プロジェクト研究、課題名：既存木橋の構造安全性を維持するための残存強度評価技術開発（アイｄ１１２）」による成果です。

FFPRI

写真１

写真２

写真４

解体前の木橋（2003/11/06 撮影）

写真３

土嚢積載により破壊した木造単純トラス橋

上流側下弦材の破断（最初の破壊）

写真５クレーンで土嚢を載せる

下流側上弦材の圧壊（最終破壊）

写真６ 部材の断面内含水率分布と切断面
左から最初の破壊箇所、最終破壊箇所、健全部材
参考文献「13 年の供用履歴を持つ既存木橋の載荷破壊実験 : 軽部正彦、林 知行、加藤英雄、宮武 敦、新藤健太、
青木謙治、藤田和彦 : 土木学会、第７回木橋技術に関するシンポジウム論文報告集、pp. 129-134, 2008/08」

33

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集木質材料は「4VOC 基準適合」建材
複合材料研究領域 積層接着研究室

井上 明生、宮本 康太

木材接着担当チーム長
加工技術研究領域 木材乾燥研究室

塔村 真一郎
石川 敦子

バイオマス化学研究領域 樹木抽出成分研究室長 大平 辰朗

背景と目的建築基準法によるシックハウス対策規制によって、平成 15 年からホルムアルデヒド発
散建築材料の使用制限が行われています。その後、ホルムアルデヒド以外の VOC（揮発性有機化合物）についても、安全性に関する表示制度の確立を望む声が多く寄せられてきました。平成 20 年４月１日に、（財）建材試験センターが主催する「建材からの VOC 放散速度基準化研究会」において「建材からの VOC 放散速度基準」が制定され、トルエン、
キシレン、エチルベンゼン及びスチレン（以下 4VOC）の放散速度基準値が示されました。
そこで、木質建材に関する VOC 放散データを解析し、「4VOC 基準」に対する適合性について検討を行い、同基準に適合するとの結果を得ました。

成 果
4VOC 基準への適合性を判定するには、木材自体と木 フローリング：20 体、パーティクルボード：40 体、ミ質材料に用いられる接着剤について調べる必要がありま ディアムデンシティファイバーボード（MDF）：５体、す。

インシュレーションボード：１体、ハードボード：１体）
について、4VOC 放散基準に対する適合性を解析したと木材（無垢材）の 4VOC 基準適合性

ころ、これらの木質建材は 4VOC 基準に適合するもの

木材（無垢材）については、標準法である小形チャン と判断されました。
バー法（JIS A 1901）による測定において 4VOC がほとんど検出されないこと、また、木材成分の生合成経路か

これらの成果は、「木質建材からの VOC 証明・表示研

ら判断して 4VOC が生成される可能性がないことなど 究会」報告書（（財）日本住宅・木材技術センター）とから建材からの 4VOC 基準（表１）に適合するものと して取りまとめられました。この報告書は、（社）日本判断されました。

建材・住宅設備産業協会が平成 20 年 10 月１日より開始した「化粧板等の VOC 放散に関する自主表示（トル

木材用接着剤の 4VOC 基準適合性

エン・キシレン・エチルベンゼン・スチレン）制度」（業

主な木質材料用接着剤（ユリア樹脂、メラミン・ユリ 界団体による自主制度）の根拠として活用されています。
ア共縮合樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、レゾル 同制度において、上記の木質建材は「4VOC が基準値以シノール樹脂及び水性高分子－イソシネート系樹脂接着 下であることが確認されている資材」として認められる剤）からは 4VOC の放散はほとんど認められず、これ こととなりました（表２）。
らの接着剤は 4VOC 基準に適合するものと判断されました。

詳しくは：化粧板等の VOC 放散に関する自主表示制
度 web ペ ー ジ http://www.kensankyo.org/kensan/

木質建材の 4VOC 基準適合性
７品目 95 体の木質建材（合板：14 体、集成材：14 体、
34

kankyo/ 4voc/4voc_ top.htm をご覧下さい。

FFPRI表
1．4VOCの放散速度基準値（(財)建材試験センター）表
1．4VOCの放散速度基準値（(財)建材試験センター）
表１
4VOCの放散速度基準値（( 財 ) 建材試験センター）
対象VOC
トルエン
キシレン
エチルベンゼン
対象VOC
トルエン
キシレン
エチルベンゼン
略記号
Ｔ
Ｘ
略記号
Ｔ
Ｘ
ＥＥ
放散速度基準値
放散速度基準値
38 38120120550550
2 2h）
g/m
h）
（μ（μ
g/m

スチレン
スチレン
ＳＳ
32 32

表２．4VOCが基準値以下であることが確認されている資材（(社)日本建材・住宅設備産業協会）
表２ 4VOCが基準値以下であることが確認されている資材（( 社 ) 日本建材・住宅設備産業協会）
表２．4VOCが基準値以下であることが確認されている資材（(社)日本建材・住宅設備産業協会）
材料名称
材料名称

写真
写真

要件
要件

合板
合板

ユリア樹脂接着剤、メラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤、メラミ
ユリア樹脂接着剤、メラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤、メラミ
ン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール樹
ン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール樹
脂接着剤またはこれらを共縮合または混合した接着剤を用い脂接着剤またはこれらを共縮合または混合した接着剤を用いた製品。但し、水性高分子・イソシアネート系接着剤を用いたた製品。但し、水性高分子・イソシアネート系接着剤を用いた合板については国内産に限る。
合板については国内産に限る。

集成材
集成材

ユリア樹脂接着剤、メラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤、メラミ
ユリア樹脂接着剤、メラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤、メラミ
ン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール樹
ン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール樹
脂接着剤またはこれらを共縮合または混合した接着剤を用い脂接着剤またはこれらを共縮合または混合した接着剤を用いた製品。但し、水性高分子・イソシアネート系接着剤を用いたた製品。但し、水性高分子・イソシアネート系接着剤を用いた集成材については、その接着剤が日本接着剤工業会の4VOC
集成材については、その接着剤が日本接着剤工業会の4VOC基準適合製品又は放散速度基準値以下であることを証明した
基準適合製品又は放散速度基準値以下であることを証明した製品であること。
製品であること。

単板積層材
単板積層材
（ＬＶＬ）
（ＬＶＬ）

ユリア樹脂接着剤、メラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤、メラミ
ユリア樹脂接着剤、メラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤、メラミ
ン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール樹
ン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール樹
脂接着剤またはこれらを共縮合または混合した接着剤を用い脂接着剤またはこれらを共縮合または混合した接着剤を用いた製品。但し、水性高分子・イソシアネート系接着剤を用いたた製品。但し、水性高分子・イソシアネート系接着剤を用いた単板積層材については国内産に限る。
単板積層材については国内産に限る。

フローリングフローリングパーティクルボード
パーティクルボード

ＭＤＦ
ＭＤＦ

備考
備考

ユリア樹脂接着剤、メラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤、メラミ
ユリア樹脂接着剤、メラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤、メラミ
ン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール樹
ン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール樹
脂接着剤またはこれらを共縮合または混合した接着剤を用い脂接着剤またはこれらを共縮合または混合した接着剤を用いた製品。但し、水性高分子・イソシアネート系接着剤を用いたた製品。但し、水性高分子・イソシアネート系接着剤を用いた
フローリングについては、その接着剤が日本接着剤工業会のフローリングについては、その接着剤が日本接着剤工業会の「木質建材からの4VOC基準適合製品又は放散速度基準値以下であることを「木質建材からの4VOC基準適合製品又は放散速度基準値以下であることをVOC
証明・表示研証明した製品であること。なお、いずれの製品であっても塗装
VOC
証明・表示研証明した製品であること。なお、いずれの製品であっても塗装究会」報告書（平成等の処理を全く行っていない製品に限る。
究会」報告書（平成等の処理を全く行っていない製品に限る。
20 20
年8年8
月1月1
日日
(財)(財)
ユリア樹脂接着剤、メラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤、メラミ 日本住宅・木材技
ユリア樹脂接着剤、メラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤、メラミ
日本住宅・木材技
ン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール樹 術センター）による
ン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール樹術センター）による
脂接着剤またはこれらを共縮合または混合した接着剤を用い脂接着剤またはこれらを共縮合または混合した接着剤を用いた製品。但し、イソシアネート系接着剤を用いたパーティクル
た製品。但し、イソシアネート系接着剤を用いたパーティクル
ボードについては、その接着剤が日本接着剤工業会の4VOC
ボードについては、その接着剤が日本接着剤工業会の4VOC基準適合製品又は放散速度基準値以下であることを証明した
基準適合製品又は放散速度基準値以下であることを証明した製品であること。
製品であること。
ユリア樹脂接着剤、メラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤、メラミ
ユリア樹脂接着剤、メラミン・ユリア共縮合樹脂接着剤、メラミ
ン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール樹
ン樹脂接着剤、フェノール樹脂接着剤、及びレゾルシノール樹
脂接着剤またはこれらを共縮合または混合した接着剤を用い脂接着剤またはこれらを共縮合または混合した接着剤を用いた製品。但し、イソシアネート系接着剤を用いたMDFについてた製品。但し、イソシアネート系接着剤を用いたMDFについては、その接着剤が日本接着剤工業会の4VOC基準適合製品は、その接着剤が日本接着剤工業会の4VOC基準適合製品又は放散速度基準値以下であることを証明した製品であるこ又は放散速度基準値以下であることを証明した製品であること。と。

ｲﾝｼｭﾚｰｼｮﾝﾎﾞｰﾄﾞ
ｲﾝｼｭﾚｰｼｮﾝﾎﾞｰﾄﾞ（接着剤を使わないため要件はなし）（接着剤を使わないため要件はなし）

ハードボードハードボード（接着剤を使わないため要件はなし）（接着剤を使わないため要件はなし）

35

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集大面積皆伐の対策はどうあるべきか？
九州支所 森林資源管理研究グループ

鹿又 秀聡

森林生態系研究グループ

野宮 治人

山地防災研究グループ

宮縁 育夫

背景と目的
森林所有者の林業に対する関心は、木材価格の低迷・林業採算性の悪化により、低下しつつあります。一方、国産材価格の下落、人工林資源の成熟化を背景に、大規模な国産材加工施設を持った製材工場が増えています。
この結果、南九州では木材の搬出コストを抑えるために、大型機械を使用して一度に広い面積の森林を伐採するケースが増えています。また、伐採後の植林には多額の費用がかかるため、植林を行わない事例（皆伐未植栽地）が多く見られます。皆伐未植栽地は、持続可能な林業経営や資源の再生を止めるだけでなく、森林の多面的機能が低下する恐れもあります。そのため公的関与を含めた伐採跡地の整備及び伐採に対する規制が緊急の検討課題となっています。そこで、私たちは大面積皆伐対策のあり方について研究を行いました。

成 果
大面積皆伐と土砂流出の関係とが、明らかとなりました。

森林の公益的機能には、土砂流出防止機能があります。
そのため、「大規模な皆伐は大規模な土砂災害を起こすのでは？」という不安を周辺に住む住民が持ったとして対策方法は？
大面積皆伐の後の再造林放棄や伐採地での災害発生等も不思議ではありません。そこで、球磨川流域を中心に、 に対して、自然科学的な側面からの分析に加えて、林業
大規模伐採と土砂流の関係について調査を行いました。 経営を巡る社会経済的状況を制度面から分析して総合的
その結果、現時点では、大規模伐採が原因による大規模に対策を講じる必要があります。例えば、熊本県では、な崩壊は認められませんでした。伐採面積の規模ではな

植林が放棄された更新困難地の一部に森林環境税を投入

く、粗雑な計画で作られた高密な作業路が原因による土

して、土砂流出対策の工事や広葉樹植林を行っています

砂流出が多く見られました。こうした場所では小規模な( 図３)。大規模な皆伐が行われる前に、行政が作業道の土砂流出が長期に渡って続くこともあります。

開設計画や伐採後の更新計画に問題がないかチェック
し、適切な対応を行う仕組みがあれば、こうした税の負再び森林に戻るのか？

担を少なくできると考えられます。しかし、熊本県の球植林を放棄された伐採地はどうなるのでしょうか？シ

磨川流域にある 10ha 以上の皆伐未植栽地を調査したと

イ ･ カシ類を中心とした自然に近い森林へ速やかに再生

ころ、約８割が法律で定められている伐採の届出をしてすることを期待しますが、現実にはなかなかうまくいきいませんでした。今後、森林所有者に届出を出すことをません。皆伐後の森林再生には前生稚樹の存在が重要で周知徹底するとともに、公益的機能が高く、伐採後更新す。しかし、シカが高密度に生息する地域では、シイ ･が困難な森林に対しては、森林環境税による林地購入もカシ類の実生更新は期待できないことが分かりました。 検討すべきと思われます。森林所有者が植林を行わない
また、南九州において標高が 700m を超える地域では要因は、木材価格が低迷していることはもちろんですが、皆伐後にススキ型植生になる可能性が高いことも分かり植林にかかるコストが高額であることも挙げられます。

ました（図２）。自然植生を利用した植生回復を期待す

今後、低コストで森を作る技術の開発を進めていくこと

るならば、主伐時に前生稚樹を損なわない工夫が必要でも重要な課題となるでしょう。

あるとともに、人工林内に前生稚樹を蓄積するような森
林管理を行う必要があること、場所によっては、シカ対策を十分に施さない限り、森林への回復が困難であるこ36

本研究は、交付金プロジェクト「大面積皆伐対策についてのガイドラインの策定」による成果です。

FFPRI

図１ 皆伐後５年が経過した大規模皆伐地の状況（赤く囲った場所では現在でも作業道の崩壊が見られる）
図１ 皆伐後 5 年が経過した大規模皆伐地の状況（赤く囲った場所では現在でも作業道の崩壊が見られる）不明

前生稚樹ありｽｽｷ型

100%

図 3 森林環境税による土砂流出対策工事と

80%

60%

40%

20%

0%
200

300

400

500

600

700

800

900

1000 1100

標高 m
図２

標高クラス別に抽出した皆伐地の図 2 標高クラス別に抽出した皆伐地の抽出地点数と植生タイプ比率
抽出地点数と植生タイプ比率

図３

森林環境税による土砂流出対策工事（上）と広葉樹植林（下）図 3 森林環境税による土砂流出対策工事と広葉樹植林

37

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集スギ花粉はどこから飛んでくるのか？
～首都圏に影響を及ぼすスギ花粉発生源の特定手法を開発～
森林植生研究領域 群落動態研究室

金指 達郎

生物工学研究領域 領域長		

篠原 健司

背景と目的
スギ花粉症対策の一環として、スギ林における花粉生産量の削減が強く求められています。しかし、約 450 万 ha にも及ぶ広大なスギ林に対し、発生源対策を実施することは非常に困難です。特定の人口集中地域、例えば首都圏に飛来する花粉がどこから飛んで来るのかを明らかにできれば、効率的な対策が実施でき、その効果も早く発揮できることになります。そこで、森林総合研究所では「スギ花粉飛散予報モデル」を改良し、首都圏に飛来する花粉の発生源を特定する手法を開発しました。

成 果
首都圏に飛来する花粉の発生源推定手法であることがわかります（図１）。

主要な発生源の推定には、
文部科学省プロジェクト「ス

人口集中地域の事例として、首都圏（東京駅を中心とギ花粉症克服に向けた総合研究」（H9 ～ H14 年度）でした東西約 50km、南北約 40km、図中の青線）に居住作成された「スギ花粉飛散予報モデル」を改良して用いする人々が浴びる花粉がおもにどこから飛来したかを、ました。このモデルは、任意の地点における花粉濃度を2008 年の花粉飛散最盛期を対象に推定しました（図２）。

時間単位で予測するために開発されたものです。各地のその結果、スギ林の多い埼玉県や東京都西部の影響が高発生源から雄花量や開花のすすみ具合に応じた量の模擬

いことがわかりました。また、これらの地域に比べると花粉（スギ花粉に見立てた粒子）をモデル内で放出させ、 スギ林がやや少ない神奈川県西部や房総半島中北部からその飛散動態を気象データなどから計算します。そのたの影響も高いことがわかりました。これらの地域に、伐め、模擬花粉に発生源の座標を与えておくことで、特定採や植え替えなどの花粉発生源対策を優先することで、の地点に到達した模擬花粉を発生源ごとに集計すること対策の効果を早めることができます。

が可能になります。

ただし、この推定結果は年によって異なる可能性があ

ただし、特定の地点に多量の花粉が飛来したとしても、 ります。各発生源の影響の強さは、風向など気象条件やそこに人が住んでいなければ花粉症対策上は特に問題は各地での雄花生産量によって大きく影響されるからで生じません。そのため、人口密度を考慮することで、「地す。そのため、花粉発生源対策を優先させる地域の選定

域内に居住する人々が浴びる花粉が主にどこから飛んでにあたっては、数年間の結果を集計して決定する必要がきたのか」を推定することにしました。

あります。

首都圏を対象とした事例

本研究の一部は、農林水産政策を推進する実用技術開本州中部で 26 年生以上のスギ林の分布を調べると、 発事業「スギ雄花形成の機構解明と抑制技術の高度化にスギ林が特に多い地域は、茨城、福島、栃木の県境付近、 関する研究」による成果です。また、（財）気象業務支
栃木県西部、埼玉県西部、東京都西部、静岡県西部など
38

援センターとの共同研究によるものです。

FFPRI

図１本州中部域におけるスギ花粉発生源（26本州中部域におけるスギ花粉発生源（26年生以上のスギ林）の分布
年生以上のスギ林）の分布
図１
本州中部域におけるスギ花粉発生源（26
年生以上のスギ林）の分布
図１
赤や黄色がスギ林の多い地域。
赤や黄色がスギ林の多い地域。
赤や黄色がスギ林の多い地域。

図２

図２

首都圏に居住する人々が浴びる花粉の主要な発生源地域の分布
赤や黄色の地域が首都圏（青線で囲んだ部分）へ強い影響を及ぼす
赤や黄色の地域が首都圏（青線で囲んだ部分）へ強い影響を及ぼす発生源（2008 年の花粉飛散最盛期の結果）。

首都圏に居住する人々が浴びる花粉の主要な発生源地域の分布
発生源（2008 年の花粉飛散最盛期の結果）。

39

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集木製のガードレールや遮音壁のための耐久設計・維持管理指針案
木材改質研究領域		

木口実、原田 寿郎、大村 和香子、西村

				

桃原 郁夫

構造利用研究領域		

長尾 博文、加藤 英雄、井道 裕史、原田 真樹、末吉 修三、森川				

青井 秀樹、青木 謙治、宇京 斉一郎、杉本 健一、軽部 正彦

木材特性研究領域		

久保島 吉貴複合材料研究領域		

渋沢 龍也

研究コーディネータ		

神谷 文夫

宮崎県木材利用技術センター

有馬 孝禮、飯村

長野県林業総合センター

柴田 直明、吉野 安里

群馬県林業試験場		

小黒 正次、町田 初男

和光コンクリート工業 ( 株 )金丸 和生、張豊、上杉健、松永 浩史、片岡

厚、
岳、

基

日紅

背景と目的
平成 10 年に防護柵設置基準が改正され、それまで不可能であった木製防護柵の設置が可能となり、現在では林道などを中心に全国で延べ 50km を超える道路に設置されています ( 写真１)。木製遮音壁についても、高速道路や幹線道路などで試行的に設置され、各高速道路会社や都道府県などで受け入れ態勢が進んでいます（写真２）。このような木製道
路施設は、安全性や遮音性はもとより、景観にマッチしたアメニティ効果や環境負荷低減
といった新しい特徴を持つことから、国産材の需要拡大や間伐材利用対策等において今後
非常に大きな需要が期待されています。しかしながら、木製道路施設はシロアリや腐朽菌による生物劣化や美観保持などが問題となっており、木製道路施設の維持管理基準の策定が強く求められています。

成 果
以下の研究成果を用いて木製道路施設の維持管理基準を策定しました。

することで腐朽しやすい辺材部全面に薬剤が行き渡ることが確認できました（写真４)。

①木製防護柵の目視判定による劣化度と破壊荷重との⑥美観の保持には塗装処理が重要であり ( 写真５)、

関係を解明した結果、劣化度１～２程度では実車衝突性

塗装の耐候性は銅系保存薬剤の注入処理との組み合わせ能確認試験でも十分な衝突抵抗性能をもっていましたによって塗り替え期間が大幅に延長できることが分かり（写真３、図１）。

ました。

②木製防護柵の非破壊劣化度判定手法として、目視評

以上の知見と開発した手法を基に、既存の道路施設管価の他ピン打ち込み深さ、超音波あるいは応力波伝播速理指針等の調査結果を踏まえて、新しい「木製道路施設

度、固有振動数を検討し、劣化状態と強度との関係を明の耐久設計・維持管理指針案」を策定しました。これにらかにしました。

よって、木製道路施設の耐久設計と維持管理に対する信③設置後５～８年を経過した木製遮音壁は、コンクリ

頼性が高まり、簡易な日常点検により維持管理が適切にート製遮音壁と同水準の遮音性能がありました。また、 行えるようになります。木製道路施設の開発・設置を検20 年以上経過した木製遮音壁は部材自体に問題はあり討している都道府県・市町村に本指針案を提供することませんでしたが、隙間の発生により遮音性能の低下があによって、木製道路施設の使用が一層促進されることがりました。これについては設計の工夫による防止方法を期待されます。

提案しました。
④木製遮音壁上部に笠木を設置することで劣化を大幅に低減できることが明らかになりました。

本研究は、農林水産省農林水産技術会議事務局先端技術を活用した農林水産研究高度化事業（農林水産政策を⑤木製道路施設の耐久性を確保するには薬剤注入によ推進する実用技術開発事業）「木製道路施設の耐久設計・る保存処理が不可欠であり、薬剤は木材を適切に乾燥し維持管理指針策定のための技術開発」による成果です。

木材表層の平均含水率を 30％以下まで下げてから注入
40

FFPRI

写真１

宮崎県に設置されているスギ製木製防護柵
写真２

写真３

長野県に設置されているカラマツ製木製遮音壁（20 年経過後の部分と交換された部分（中央部分））

10 年経過した木製防護柵の大型貨物車
による実車衝突確認試験（目視劣化度が１～２程度ならば十分な衝突抵抗性能を維持しています）

図１

写真５

木製防護柵の劣化度（被害度）と曲げ強度との関係

木材保護塗料による遮音壁の美観維持効果（屋外暴露４年後）（左半分が５種類の木材保護塗料による塗装処理、右半分は無塗装）

写真４ 乾燥状態の違いによる保存薬剤注入性の違い（生材ではほとんど薬剤が注入されていない（左下３本）のに対して、表面の含水率を 30％以下にすることで腐朽しやすい辺材部全面に薬剤が注入されています（薬剤部が濃色に発色））
41

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集木質系廃棄物を利用した軽量な屋上緑化法の開発
複合材料研究領域 複合化研究室

高麗 秀昭、小林 正彦、凌

楠

領域長		

秦野 恭典

千葉県農林総合研究センター		柴田 忠裕

大建工業株式会社			

鳥羽 享二、中谷 盛仁、澤田 幸伸

背景と目的
ヒートアイランド現象の緩和等のために屋上緑化が進められていますが、既存建築物では屋根の荷重制限があり、軽量化が必要です。そこで木質系廃棄物から製造した保水資材とマット植物を組み合わせた軽量な緑化法を開発しました。マット植物とは土壌をあまり使用せず、根をマット状に栽培した植物の総称です。マット植物は土壌が少ないため軽量化できますが、水分を供給する保水資材が必要です。木質系廃棄物を原料としてインシュ
レーションボードを製造し、これの吸水力を大きく向上させ、軽量な保水資材としました。
マット植物の下に保水資材を敷き詰め、雨水などを貯水し、そこから水を供給するようにした軽量な屋上緑化法を実現しました。

成 果
保水資材の開発

法を開発しました（図２）。水が上方からマット植物に

屋上緑化の鍵となる保水資材はインシュレーションボ

給水されるとマット植物が吸水します。マット植物が吸ードをもとに開発しましたが、保水力はインシュレーシ

水しきれない水を保水資材が吸水し、その後、保水資材

ョンボードの製造時に界面活性剤を添加することによりからマット植物に水が供給されます。この緑化システム

大きく向上させることができました。図１の吸水時間とにより大幅に軽量化がなされました。緑化に芝生を使用

吸水量の関係から明らかなように、界面活性剤の添加にした場合、一般的に約 140 ～ 180kg/m2 の荷重が屋根より吸水量を大きく向上させました。また界面活性剤のにかかりますが、本緑化法では約 50kg/m2 以下になり添加量は微量であり、添加方法も簡単なので、価格が大ます。

きく上昇しませんでした。さらに界面活性剤が植物の生

写真４にタイムをマット植物として栽培した時に灌水長を阻害することもありませんでした。インシュレーシ

間隔がマット植物の生長へあたえる影響を示します。保ョンボードそのものの価格は安いため、開発した保水資

水資材がないと３日に１回の灌水ではマット植物は枯れ

材は他の緑化用の保水資材と比べて大幅に安くできましましたが、保水資材を利用することによりマット植物のた。インシュレーションボードは木質系廃棄物を原料に生長も良好でした。図３に夏季の１日の屋根温度の変化製造できるため木材のリサイクルにおいて重要です。一を示します。軽量な緑化法であるにも拘わらず屋根温度

般的には建築材料などに用いられてきましたが、保水が低いことも確認できました。

資材として利用することにより新たな需要が期待できます。

本研究で開発した軽量な屋上緑化方法は千葉県農林総合研究センター、大建工業株式会社と共同で特許出願中

軽量な屋上緑化法の開発です。本研究は農林水産省の「先端技術を活用した農林

写真１に開発した保水資材、写真２にツルマサキをマ

水産研究高度化事業」による成果です。詳しくは「高麗ット植物として栽培したもの、写真３にマット植物とし秀昭、小林正彦、凌楠、秦野恭典、柴田忠裕、鳥羽享二、て栽培したツルマサキのマット状の根を示します。これ

中谷盛仁、澤田幸伸（2009）木材工業 64(4):166-171」

らを組み合わせて緑化システムを作り、軽量な屋上緑化をご覧ください。

42

FFPRI

吸水量（g）
吸水量（g）
吸水量（g）
吸水量（g）
吸水量（g）
吸水量（g）
吸水量（g）

18
18
18
18
18 16
18
18 16
16
16
16 14
16
16 14
14
14
14 12
14
14 12
12
12
12 10
12
12 10
10
8
10 10
10 10
8
8 688
8 68
6 466
6 46
4 244
4 24
2 022
2 02
00 0
0
0 00 0000 0

界面活性剤あり
界面活性剤あり
界面活性剤あり
界面活性剤あり
界面活性剤あり
界面活性剤あり
界面活性剤あり

写真1．保水資材
写真１ 保水資材
写真1．保水資材
写真1．保水資材
写真1．保水資材
写真1．保水資材
写真1．保水資材
写真1．保水資材

界面活性剤なし
界面活性剤なし
界面活性剤なし
界面活性剤なし
界面活性剤なし
界面活性剤なし
界面活性剤なし

20
40
60
20
40
60
20
20
40
60
20 吸水時間（分）
40 40
60 60
20
20吸水時間（分）
40 40
60 60
吸水時間（分）
吸水時間（分）
吸水時間（分）
吸水時間（分）
吸水時間（分）図１ 図1．吸水時間と保水量の関係
吸水時間と保水量の関係
図1．吸水時間と保水量の関係
図1．吸水時間と保水量の関係
図1．吸水時間と保水量の関係
図1．吸水時間と保水量の関係
図1．吸水時間と保水量の関係
図1．吸水時間と保水量の関係

写真2．マット植物
写真2．マット植物
写真２
ツルマサキをマット
写真2．マット植物
写真2．マット植物
写真2．ツルマサキをマット植物
写真2．ツルマサキをマット植物
写真2．ツルマサキをマット植物
植物として栽培したもの
として栽培したものとして栽培したものとして栽培したもの

水 マット植物
水
水
マット植物
水
水
マット植物
水 マット植物水
水 マット植物
水水 水
保水資材 水マット植物
水水マット植物
保水資材
保水資材
保水資材
保水資材
図2．緑化システム
保水資材
保水資材
図2．緑化システム
図2．緑化システム
図2．緑化システム
図2．緑化システム
図２
緑化システム
図2．緑化システム
図2．緑化システム

温度（℃）
温度（℃）
温度（℃）
温度（℃）
温度（℃）
温度（℃）
温度（℃）

写真3．マット状にした根
写真3．マット状にした根
写真3．マット状にした根
写真3．マット状にした根写真３
マット植物として栽培
写真3．ツルマサキの写真3．マット植物として栽培
写真3．マット植物として栽培したツルマサキのマット状の根マット状の根したツルマサキのマット状の根毎日灌水50 したツルマサキのマット状の根
毎日灌水
毎日灌水
50
毎日灌水
50
毎日灌水
505045
毎日灌水
50
毎日灌水
50 45
45
45
45 40
45
45 40
40
40
40 35
40
40 35
35
35
35 30
35
35 30
30
保水資材あり30
30 25
市販の保水資材30
30 25
保水資材あり保水資材あり25
保水資材あり 市販の保水資材
25
保水資材あり25 20
市販の保水資材
市販の保水資材
保水資材あり 市販の保水資材
保水資材あり25
25 20
保水資材なし市販の保水資材20
市販の保水資材
20
気 温
20 15
20
20 15
保水資材なし保水資材なし気
保水資材なし15
保水資材なし
気
15
15 10
気温 温
温
気 緑化なし温保水資材なし保水資材なし15
15 10
気気 緑化なし
温 温
10
緑化なし
5
10
10
緑化なし
緑化あり
緑化なし
10 10
緑化なし
緑化なし
緑化あり
緑化あり
5 5 055
緑化あり
緑化あり
5 05
緑化あり
11 13 15 17 19 21 23
00 1 3 5 7 9緑化あり
00 0 1 13 35 57 79 911 1113151315
17191719212321
23 23
時間（時）
91311
13
15
17
19
21
23
1 3 1 5 3 7 5 9 711
1715
2119
1115
1317
1519
1721
1923
21 23
1 31 53 75 97 時間（時）119 13
時間（時）
時間（時）
時間（時）
3日に1回灌水時間（時）時間（時）
3日に1回灌水
3日に1回灌水
3日に1回灌水
3日に1回灌水図3．夏季の一日の屋根温度の変化
図３ 夏季の一日の屋根温度の変化
3日に1回灌水
3日に1回灌水図3．夏季の一日の屋根温度の変化
写真4．灌水間隔の違いによるマット植物の生長の様子 図3．夏季の一日の屋根温度の変化
図3．夏季の一日の屋根温度の変化
図3．夏季の一日の屋根温度の変化
図3．夏季の一日の屋根温度の変化
写真4．灌水間隔の違いによるマット植物の生長の様子
図3．夏季の一日の屋根温度の変化
写真4．灌水間隔の違いによるマット植物の生長の様子
写真４
タイムをマット植物として栽培した時に
写真4．タイムをマット植物として栽培した時に
写真4．灌水間隔の違いによるマット植物の生長の様子
写真4．タイムをマット植物として栽培した時に
写真4．タイムをマット植物として栽培した時に灌水間隔がマット植物の生長へあたえる影響
灌水間隔が生長へあたえる影響
灌水間隔がマット植物の生長へあたえる影響
灌水間隔が生長へあたえる影響

43

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集ポプラの環境ストレス応答性遺伝子の網羅的発現解析
生物工学研究領域 ストレス応答研究室 楠城 時彦、西口
領域長

満

篠原 健司

背景と目的
樹木の環境ストレス応答機構や耐性機構の解明は、持続的な環境保全を考える上で大変重要な課題です。本研究では、乾燥、高塩濃度や低温等の環境ストレスに対する樹木の分子応答機構を解析するために、DNA マイクロアレイによるポプラ遺伝子の網羅的発現解析を行いました。DNA マイクロアレイを使うと、数万種から数十万種におよぶ遺伝子の発現を一回の実験で解析することができます。本研究では、ポプラの DNA マイクロアレ
イを使って、環境ストレスを加えた時に発現が変動する遺伝子を２千種類以上同定しました。それらの遺伝子群には、高環境ストレス耐性組換え樹木の作出への応用が期待される有用遺伝子候補が多数含まれていました。

成 果
DNA マイクロアレイによる遺伝子発現 * の網羅的解析ものが 843 種でした（図１）。また、同一のストレス処

DNA マイクロアレイは、ガラスやプラスチックなど理でも処理時間（２、10 時間）により発現変動の上昇の基板の上に多数の DNA 断片や合成オリゴヌクレオチと下降が逆転するものが 11 種ありました。特に、ストドを貼り付けた実験器具で、DNA チップとも呼ばれま

レスによって発現レベルが上昇する、つまりストレス時

す。DNA マイクロアレイを使うと、数万種から数十万に積極的にタンパク質を合成する遺伝子の中には、オリ種におよぶ遺伝子の発現を一回の実験で解析することがゴ糖やアミノ酸の合成酵素遺伝子、転写因子やプロテイできます。本研究では、ポプラゲノム上にある遺伝子のンキナーゼなどストレスシグナルの伝達に関わる遺伝

ほとんどすべてを搭載した DNA マイクロアレイを用い子などが含まれていました（表１）。これらの遺伝子は、ました。

いずれも樹木の環境ストレス応答に深く関わっている可

ポプラ（セイヨウハコヤナギ、Populus nigra var.

能性があります。

italica ）の葉に、乾燥、高塩濃度、低温やアブシジン酸

本研究で得られた成果は、樹木の環境ストレス応答機（ABA）のストレス処理（０、２、10 時間）を加えまし

構解明の足がかりとなるだけでなく、樹木独自のストレ

た。ストレス処理前と処理後の本葉から抽出した RNA

ス誘導性プロモーターの開発、環境ストレス耐性遺伝子

を DNA マイクロアレイと反応させることにより、スト

組換え樹木の開発、さらに耐性品種の DNA 選抜マーカ

レスに応答して発現が変化する遺伝子を解析しました。

ーの開発にも役立ちます。

ポプラのストレス応答性遺伝子の特定
乾燥、高塩濃度、低温及びアブシジン酸いずれかの処

本研究は、森林総合研究所交付金プロジェクト「ポプラ等樹木の完全長 cDNA 塩基配列情報の充実」により、理によって、発現が有意に変動する遺伝子を 2,214 種 （独）理化学研究所植物科学研究センターとの共同研究
同定しました。それらのうち、ストレスにより発現レベ
ルが上昇するものが 1,382 種、発現レベルが下降する
44として推進しました。

FFPRI

乾燥
70
(14)

282
(124)
264
(191)

高塩濃度
490
(161)

乾燥
40
(4)

37
(21)

高塩濃度
533
(185)

20
(13)

49
56
12
13
(6)
(39)
(4)
(7)
乾燥
高塩濃度
乾燥
高塩濃度
282
37
低温
低温
70
490
40
533
(21)
61
25
(14) (124)
(161)
(4)
(185)
(12)
(1)
264
20
ABA
ABA
(191)
(13)
110
163
49
56
12
13
(6)
(39)
(4)
(7)
発現が上昇した遺伝子数（1,382）
発現が下降した遺伝子数（843）低温
低温
図１ ストレス処理により発現が変動したポプラの遺伝子数6125
図１．ストレス処理により発現が変動したポプラの遺伝子数
(12)
(1)
ABA
ABA

乾燥、高塩濃度、低温、アブシジン酸（ABA）の各処理により発現が変動した遺伝子数。左がスト乾燥、高塩濃度、低温、アブシジン酸（ABA）の各処理により発現が変動した遺伝子数。左がスト110
163
レス処理により発現が上昇した遺伝子グループ、右がストレス処理により発現が下降した遺伝子グレス処理により発現が上昇した遺伝子グループ、右がストレス処理により発現が下降した遺伝子グループ。括弧内は各処理区のうち
ABA 処理による発現変動が見られたもの（内数）を示します。
発現が上昇した遺伝子数（1,382）
発現が下降した遺伝子数（843）
ループ。括弧内は各処理区のうち
ABA 処理による発現変動が見られたもの（内数）を示します。

図１．ストレス処理により発現が変動したポプラの遺伝子数
タンパク質の機能
ストレス処理
オリゴ糖合成酵素
乾燥、高塩濃度、低温、アブシジン酸（ABA）
乾燥、高塩濃度、低温、アブシジン酸（ABA）の各処理により発現が変動した遺伝子数。左がストレス処理により発現が上昇した遺伝子グループ、右がストレス処理により発現が下降した遺伝子グ
チトクローム P450
乾燥、高塩濃度、低温、アブシジン酸（ABA）
ループ。括弧内は各処理区のうち
ABA 処理による発現変動が見られたもの（内数）を示します。
表１
ストレス処理により発現が上昇したポプラ遺伝子から推定したタンパク質の機能
プロテインキナーゼ
乾燥、高塩濃度、低温、アブシジン酸（ABA）
転写因子（DNA 結合タンパク質）
乾燥、高塩濃度、低温、アブシジン酸（ABA）
タンパク質の機能
ストレス処理水輸送タンパク質
乾燥、高塩濃度
オリゴ糖合成酵素
乾燥、高塩濃度、低温、アブシジン酸（ABA）
アブシジン酸合成酵素
乾燥
チトクローム P450
乾燥、高塩濃度、低温、アブシジン酸（ABA）
脂肪酸不飽和化酵素
低温
プロテインキナーゼ
乾燥、高塩濃度、低温、アブシジン酸（ABA）
イオン輸送タンパク質
高塩濃度
転写因子（DNA 結合タンパク質）
乾燥、高塩濃度、低温、アブシジン酸（ABA）
アミノ酸（プロリン）合成酵素
高塩濃度
水輸送タンパク質
乾燥、高塩濃度？）は？）
表１．ストレス処理により発現が上昇したポプラ遺伝子から推定したタンパク質の機能
アブシジン酸合成酵素
乾燥
脂肪酸不飽和化酵素
低温
補足説明
イオン輸送タンパク質
高塩濃度
遺伝子発現とは、DNAの情報が mRNA に転写され、さらにmRNA の情報をもとにタンパク質が合アミノ酸（プロリン）合成酵素
高塩濃度
？）は？）
成されるまでの一連の過程を意味する場合と、DNA から mRNA への転写段階のみを指す場合があり
表１．ストレス処理により発現が上昇したポプラ遺伝子から推定したタンパク質の機能ます。本稿では、後者すなわち遺伝子発現という語彙を狭義で用いています。また本研究では、DNA
マイクロアレイ解析の結果、ストレス処理前後の発現比（ストレス処理後／ストレス処理前）が1よ
補足説明
り大きかったものを「ストレスに応答して発現が上昇した」、1
より小さかったものを「ストレスに遺伝子発現とは、DNA の情報が mRNA に転写され、さらに mRNAの情報をもとにタンパク質が合応答して発現が下降した」とそれぞれ定義しています。
成されるまでの一連の過程を意味する場合と、DNA から mRNA への転写段階のみを指す場合があり* については、巻末の用語解説をご覧ください。
ます。本稿では、後者すなわち遺伝子発現という語彙を狭義で用いています。また本研究では、DNA
目次の要約
マイクロアレイ解析の結果、ストレス処理前後の発現比（ストレス処理後／ストレス処理前）が 1 よ 45
DNA マイクロアレイを用いて、ポプラの環境ストレス応答性遺伝子を 2,214 種類同定しました。こり大きかったものを「ストレスに応答して発現が上昇した」、1 より小さかったものを「ストレスにれらの遺伝子群は、環境保全に貢献する高環境ストレス耐性遺伝子組換え樹木の開発に役立ちます。
応答して発現が下降した」とそれぞれ定義しています。

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集放射線は樹木にどのような影響を及ぼすのか？
生物工学研究領域 ストレス応答研究室		

西口

樹木分子生物研究室		

満、楠城 時彦

吉田 和正

背景と目的
放射線は、原子力発電や医療、育種の分野だけでなく、私たちの身の周りの様々な工業製品を作るために使われています。しかし、取り扱いを誤れば、放射線は人間や他の生物にとって危険なものになります。放射線を安全に利用していくためには、人間だけでなく様々な生物への放射線の影響を調べることが必要です。そこで、樹木への放射線の影響を明らかにすることを目的として、ポプラに放射線を照射した後に生じる様々な異常について調べました。また、放射線の照射によって働く DNA 修復酵素遺伝子の発現特性を明らかにしました。

成 果
放射線により生じる様々な異常れます。それでは、樹木は放射線に対してどのようなポプラの苗木にガンマ線（放射線の一種）を照射した防御手段を持っているのでしょうか？ それを探るため、後、普通の環境に戻して生育させると、照射後４週目

DNA 修復酵素遺伝子に着目しました。DNA 修復酵素遺頃から異常な葉の形や色のものが観察できます（図１）。 伝子とは、放射線などによって傷ついた DNA を修復す
また、照射したガンマ線量が少ない場合には、ポプラのる酵素の遺伝子であり、その働きによって切断された成長量は非照射のものに比べて変化しませんが、ガンDNA が再びつながります。そこで、ポプラから DNA

マ線量が多くなると、成長が遅くなったり、成長が止

修復酵素遺伝子を単離し、それらの発現特性について調

まったり、あるいは枯れてしまいました（図２）。さらべました。その結果、ガンマ線を照射したポプラではに、ガンマ線照射によって、ポプラの DNA が切断されDNA 修復酵素遺伝子の発現が増加している、すなわち

短くなることも明らかにしました（図３）。DNA は遺伝DNA 修復酵素の働きが活発になっていることが明らか子の本体であり、長い糸状の構造を持っています。このになりました（図４）。DNA 修復酵素遺伝子の放射線ス

DNA が破壊されることによって、葉の形や色、成長に

トレスに対する応答性は、放射線から樹木を守る仕組み

異常を引き起こすと推測できます。

の一つと考えられます。このように、放射線によるストレスに対する樹木の防御機構を解明することは、新機能放射線から樹木を防御する仕組みを備えた遺伝子組換え樹木の開発につながります。

ポプラが枯れる致死放射線量は 150 ～ 200 グレイ（放
射線量の単位で、物質に吸収される放射線のエネルギー

本研究は、文部科学省原子力試験研究費「放射線によ量を表す。
）と推定されました。樹木の中でも放射線にる樹木の DNA 損傷と修復機構に関する研究」による成弱いとされるマツの致死線量は５～ 39 グレイという報果です。

告があります。一方で、人間が死に至る致死線量は４～７グレイなので、樹木は比較的放射線に強いと考えら

46

FFPRI

図 1 ガンマ線照射により生じた葉の形態異常
図
図11 ガンマ線照射により生じた葉の形態異常
ガンマ線照射により生じた葉の形態異常
ポプラの普通葉（a）と、ガンマ線（100グレイ）を照射したポプラで見られる葉の形態異常（b、c）。
図１
ガンマ線照射により生じた葉の形態異常
ポプラの普通葉（a）と、ガンマ線（100グレイ）を照射したポプラで見られる葉の形態異常（b、c）。
ポプラの普通葉（a）と、ガンマ線（100グレイ）を照射したポプラで見られる葉の形態異常（b、c）。
図
1 ガンマ線照射により生じた葉の形態異常

ポプラの普通葉（a）と、ガンマ線（100 グレイ）を照射したポプラで見られる葉の形態異常（b、c）。

ポプラの普通葉（a）と、ガンマ線（100 グレイ）を照射したポプラで見られる葉の形態異常（b、c）。

図 2 ポプラの成長に及ぼすガンマ線の影響
ポプラの成長に及ぼすガンマ線の影響
図
ポプラの成長に及ぼすガンマ線の影響
図2図２
2 ポプラの成長に及ぼすガンマ線の影響
ガンマ線照射後66週目の様子。100週目の様子。100 グレイでは
ガンマ線照射後
ガンマ線照射後６週目の様子。100
グレイ
6 週目の様子。100グレイでは
グレイでは
図ガンマ線照射後
2 ポプラの成長に及ぼすガンマ線の影響
成長が遅くなり、200
グレイ以上では成長せずにでは成長が遅くなり、200
グレイ以上では成長が遅くなり、200
グレイ以上では成長せずに成長が遅くなり、200
グレイ以上では成長せずにガンマ線照射後 6 週目の様子。100
グレイでは枯れてしまう。
成長せずに枯れてしまう。
枯れてしまう。
成長が遅くなり、200 グレイ以上では成長せずに枯れてしまう。

図図３
3 ガンマ線による
DNADNAの切断
ガンマ線によるの切断
図
図33 ガンマ線によるガンマ線によるDNA
DNAの切断の切断
電気泳動実験により、通常のポプラの電気泳動実験により、通常のポプラの細胞では電気泳動実験により、通常のポプラの細胞では電気泳動実験により、通常のポプラの細胞では
図
3 ガンマ線によるDNA
細胞では長いDNAの切断が核に小さく折りた
長いDNAが核に小さく折りたたまれていることが長いDNAが核に小さく折りたたまれていることが電気泳動実験により、通常のポプラの細胞では長いDNAが核に小さく折りたたまれていることがたまれていることが分かる（上）。ガン
分かる（上）。ガンマ線を照射した細胞では DNA
DNA分かる（上）。ガンマ線を照射した細胞では分かる（上）。ガンマ線を照射した細胞では
DNA
長い DNAが核に小さく折りたたまれていることがマ線を照射した細胞ではDNA が切断さが切断され短くなり、核の周囲に分散する（中、れ短くなり、核の周囲に分散する（中、が切断され短くなり、核の周囲に分散する（中、が切断され短くなり、核の周囲に分散する（中、分かる（上）。ガンマ線を照射した細胞ではDNA下）。 下）。
下）。
が切断され短くなり、核の周囲に分散する（中、下）。
下）。

枯れてしまう。

図 4 ガンマ線照射後の DNA 修復酵素遺伝子の発現変化

図
DNA
修復酵素遺伝子の発現変化
図４
ガンマ線照射後の
図44 ガンマ線照射後のガンマ線照射後のDNADNA修復酵素遺伝子の発現変化
修復酵素遺伝子の発現変化
ガンマ線を照射していないポプラでは各DNA修復酵素遺伝子の発現量が非常に少ないが、ガンマ修復酵素遺伝子の発現量が非常に少ないが、ガンマガンマ線を照射していないポプラでは各DNA
ガンマ線を照射していないポプラでは各修復酵素遺伝子の発現量が非常に少ないが、ガンマ線を照射していないポプラでは各
DNADNA
修復酵素遺伝子の発現量が非常に少ないが、ガンマ図
4ガンマ線照射後のDNA
修復酵素遺伝子の発現変化
線を照射することによりDNA修復酵素遺伝子の発現量が著しく増加する。
修復酵素遺伝子の発現量が著しく増加する。
ガンマ線を照射することによりDNA
修復酵素遺伝子の発現量が著しく増加する。
線を照射することによりDNA線を照射することにより
DNA 修復酵素遺伝子の発現量が著しく増加する。
ガンマ線を照射していないポプラでは各
DNA 修復酵素遺伝子の発現量が非常に少ないが、ガンマ線を照射することにより DNA 修復酵素遺伝子の発現量が著しく増加する。
47

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集アジア産マツタケの DNA 原産国判別法

きのこ・微生物研究領域 きのこ研究室

村田仁、馬場崎 勝彦

背景と目的
食の安全が求められる中で、輸入食材の原産国表示の信頼性確保が重要になっています。
マツタケは商業価値の高いきのこですが、人工栽培ができず、野生きのこのみが流通しています。近年、日本で流通するマツタケの 95％は外国産であり、関税の施行・適正価格の設定のため、そのトレーサビリティー * 管理が求められています。アジア産、地中海沿岸産及び北米産のマツタケは分類学的な種も異なり、きのこの形態からそれぞれ区別がつきます（図１）。しかし、アジア産マツタケは同じ種で、形態もよく似ているため区別が困難です。また、
平成 18 年度の統計によれば、輸入量もアジア産がその大半を占め、中でも中国産は全体の70％を占めます。以上の経緯から、本研究では、アジア産マツタケのトレーサビリティー管理を可能にする DNA* 原産国判別法を開発しました。

成 果

私たちは、DNA 原産国判別のためにマツタケの進化

により、試験したマツタケ 95 菌株で、日本産、韓国・過程の解析に利用できる「レトロトランスポゾン」とい

北朝鮮産、中国北東部産、チベット地域産のマツタケをう DNA 配列に着目しました。このレトロトランスポゾ

誤判率５％で識別が可能でした。また、極東地域産のマンは、マツタケの染色体におびただしい数で存在するこ

ツタケ同士、あるいはチベット地域産のマツタケ同士はとから、マツタケが種として確立していった過程で複製類縁性が非常に高いこと、その一方で極東地域産とチベを繰り返しながら染色体 * 上を転移した、マツタケに特

ット地域産の間には類縁性が低いことが分かりました

有な DNA 配列と考えられています（図２）。今回、マ （表１、図３、４）。
ツタケがアジア各地に生息域を拡げながら進化した過程を推定できるレトロトランスポゾン * を見つけ出し、こ

この成果は、トレーサビリティー管理への応用が可能

れを指標にしてアジア産マツタケの原産国判別法を開発であり、その結果、輸入品が大きく占める日本のマツタしました。

ケ市場において、適正な価格設定や品質管理など販売者と消費者との信頼関係、また、関税の公正性の面から、今回開発した方法は、農産物の品種判別や環境中の微取引相手国と日本国との信頼関係の構築に役立ちます。

生物の検査、血縁関係の分析や犯罪捜査など、幅広い分

現在、本成果を検査の現場に役立てていただくために、野で使われている PCR* 法という簡便な DNA 分析方法

本判別法の詳細を森林総合研究所ホームページ（http://です。本判別法では、レトロトランスポゾンが集まった

www3.ffpri.affrc.go.jp/ReNewHP/labs/matsutake/）

領域の長さを指標に用いました。この分析法を使うことに公開しています。

48

FFPRI

図１

アジア産（日本産と中国産）と地中海沿岸産（トルコ産）マツタケ

図３

表１

図２

アジア産マツタケのＤＮＡ原産国判別法の原理

ＰＣＲ法（指標としてⅠとⅡの２つの分析系を使用）の解析データの例（ＰＣＲ法で増幅したＤＮＡは、その有無と長さ（塩基 * の数 [bp と表示 ]）を反映したバンドとして確かめることが出来ます）

マツタケ原産国判別法におけるＤＮＡプロフィール

図４

レトロトランスポゾンに基づく
アジア産マツタケの分布* については、巻末の用語解説をご覧ください。
49

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集効率的・効果的なマイクロ波減圧水蒸気蒸留法の開発– スギ葉の精油成分の利活用に向けて –バイオマス化学研究領域 樹木抽出成分研究室 大平 辰朗、松井 直之
日本かおり研究所株式会社			

金子 俊彦、田中 雄一

背景と目的
葉などの林地残材は、有効な利用法が開発されておらず、その用途開発が重要な課題となっています。樹木の葉には香り成分である精油が含まれており、リラックス効果、抗菌作用など様々な機能があり、芳香剤、忌避剤、消臭剤などの用途が期待されます。このため、精油の原料として葉などが活用できれば、資源の有効利用につながります。しかし、現存の精油の採取法である水蒸気蒸留法は、加熱により精油成分が変質を受けやすいこと、精油採取後に廃液が大量に排出されることなどの問題点があり、新たな採取法の開発が求められていました。
そこで、減圧条件下にて熱源にマイクロ波を利用した画期的な水蒸気蒸留法を開発しました。

成 果
開発した装置の特徴は、マイクロ波を利用する点と減る精油の組成を変化させることができます。そのため、圧条件下で水蒸気蒸留を行う点にあります（写真１）。

使用目的に応じた組成を有する精油が植物体から直接採取可能となります。

熱源にマイクロ波を利用
一般的な水蒸気蒸留法では植物体に大量の水を加えます。そのため、採取後に大量の廃液が残り、それらの処実施例
本法（減圧条件：0.2 気圧、温度：67℃）にてスギ葉理の問題が生じます。本装置ではマイクロ波により植物 （約 50kg）から 180mL の精油がわずか１時間で採取で体に含まれる水分を直接加熱し、蒸発した水分による蒸きました。その組成を一般的な水蒸気蒸留法で得られる留を可能としました。そのため採取時には水分を添加す

精油と比較すると、本法で得られる精油はモノテルペン

る必要がなく、採取後の廃液が大幅に少なくなります。 （揮発しやすく、フレッシュ感のある香り）の割合が極
また、残渣は採取前よりも乾燥した状態になっており、 めて高いことがわかりました（図１）。
利用する上でも取り扱いが容易になります。さらにマイ

この傾向は他の樹種においても同じでした。

クロ波の利用により植物体に含まれる水分が均一かつ効率的に加熱されますので、短時間（約１時間）で蒸留をこれらの成果は、未利用資源である葉など林地残材の行うことができ、消費エネルギーも低減させることがで

有効利用の一助として活用されることが期待できます。

きます。

今後は、精油採取残渣の用途開発や大量生産に向けた操作性の検討などを行う予定です。

減圧下で蒸留を行う
精油は水蒸気とともに蒸留されることで得られます。

本研究は、（独）科学技術振興機構の革新的ベンチャ

一般的な方法では水蒸気を吹き込むなどの方法が採られー活用開発事業「樹木精油を利用した環境汚染物質の無ますが、この方法ですと 100℃前後に加熱されるため、 害化剤」の一環として、日本かおり研究所（株）と共同
精油が変質してしまいます。ここで開発した装置は減圧で推進しました。

下で操作を行うため、蒸留が起こる温度を大幅に低下させることができ、変質が抑えられます。さらに本装置では、減圧条件の調整が可能で、このことにより採取され50

また、本研究で開発した製造装置については、日本かおり研究所と共同で特許出願しています。

FFPRI             9                ,31;8'0 )4%/ ) - <:2=    6*                              . ;85A ,.

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51

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集木材の中の DNA はどこに多く残っているのか？
木材特性研究領域 組織材質研究室		

安部久、黒田 克史、張生物工学研究領域 樹木分子生物研究室		

吉田 和正

千葉工業大学 				

渡辺 宇外

春花

背景と目的
木材を将来にわたって持続的に利用するためには、伐採する量を適正に維持する必要があります。そのように管理された森林から生産された木材の利用を促進するには、木材製品に樹種や産地を表示することが効果的ですが、その信頼性を保つためには表示内容の正しさを科学的に証明する方法が不可欠です。
樹種や産地の確認には、DNA 分析手法の適用が有効です。しかし、木材中の DNA の量は他の植物と比べて少なく、さらに、伐採後、木材が利用される過程で乾燥などの影響を受けて DNA の分解・変質が進みます。本研究では、木材製品へ適用する DNA 分析法の改良に役立てるため、伐採後の年数経過に伴う DNA 量と木材中の DNA の分布の変化を調べました。

成 果
木材中の DNA 量の変化

木材中のどこに存在しているかを調べました。新鮮な試料として、伐採後すぐの新鮮なスギの木材と、森

試料の辺材では、柔細胞の核と、葉緑体と同じ起源

林総合研究所の木材標本庫に、１、11、23、40 おのデンプンを貯めるための細胞内の小器官であるアミ

よび 75 年間保管されたスギ木材の標本を用いまし

ロプラストに DNA が存在していました（図３辺材）。

た。各木材試料を粉砕した後、市販のキットを用いて心材では、褐色の物質が沈着し、どの細胞についても

DNA を抽出し、その量を調べました。伐採後すぐの核の DNA は見られませんでした（図３心材）。一方、新鮮な試料から得られた DNA は辺材 * で最も多く、 保存された木材の辺材では、特に早材（一年輪のうち
移行材 *、心材 * 順に少なくなり、心材では部位によで春に形成される部分）において核に DNA が認めらる抽出量の違いはありませんでした（図１）。一方、 れる柔細胞の数は減少し、かわって、褐色の物質の沈保存された木材から抽出された DNA の量はどの保存着が多く見られました（図４）。心材においては褐色

年数のものについても検出限界以下でしたが、保存年の物質が多く、核の DNA は観察されませんでした。

数 23 年までの辺材と 11 年までの心材の抽出液から

これらのことから、長期間保存された木材では細胞中はポリメラーゼ連鎖反応（PCR）法 * によって葉緑体に着色物質が沈着するものの、細胞レベルで見ると柔の遺伝子を増幅でき、木材中に DNA が残存している

細胞に DNA が残存している核や細胞小器官が残ってことが確認できました ( 図２)。辺材では、保存期間いることがわかり、木材の DNA による分析が可能でが長くなると DNA 量が減少すること、心材においてあると考えられました。

は同じ期間保存された木材の辺材よりも DNA が少な

以上の知見をもとに、今後は保存された木材さらにいことがわかりました。これらのことから、木材から

は木材製品の樹種や産地識別に適用できる効率的なの DNA 抽出効率は木材が心材になることで低下しま

DNA 抽出手法を開発する予定です。

すが、保存中にも木材の乾燥等に伴う柔細胞 * の死によって低下することが明らかになりました。

本研究は、森林総合研究所交付金プロジェクト「合法性・持続可能性木材の証明のための樹種・産地特定技術の開発」および文部科学省科学研究費補助金

木材中の DNA の分布
DNA と結合して蛍光を発する試薬を使い、DNA が
52「マイクロマニュピレーション・直接 PCR 法を用いた
DNA 分析による木材の樹種識別」による成果です。

FFPRI

辺材
辺材
辺材
辺材
移行材
移行材 移行材
移行材
心材
心材
心材
心材

図１ 新鮮なスギ材中の部位におけるDNA抽出量の違い
新鮮なスギ材中の部位におけるDNA抽出量の違い
図１
図１ 新鮮なスギ材中の部位におけるDNA抽出量の違い
図１ 新鮮なスギ材中の部位における DNA 抽出量の違い
図１ 新鮮なスギ材中の部位におけるDNA抽出量の違い

保存期間(年)(年)
保存期間
保存期間 (年)
11 保存期間
23 (年)
40
75
1
11
23
40
75
1
11
23
40
75
1
増幅された葉
11
23
40
75辺材
増幅された葉
増幅された葉 1
緑体遺伝子

辺材
辺材
辺材

増幅された葉
緑体遺伝子
緑体遺伝子
緑体遺伝子

心材
心材
心材
心材

図2 年数の経過によるスギ木材の抽出液から検出される葉緑体遺伝子量の変化
年数の経過によるスギ木材の抽出液から検出される葉緑体遺伝子量の変化
図２ 年数の経過によるスギ木材の抽出液から検出される葉緑体遺伝子量の変化
図2
図2 年数の経過によるスギ木材の抽出液から検出される葉緑体遺伝子量の変化
図2 年数の経過によるスギ木材の抽出液から検出される葉緑体遺伝子量の変化
辺材放射柔細胞中のDNA
辺材放射柔細胞中のDNA
辺材放射柔細胞中のDNA
辺材放射柔細胞中のDNA

心材放射柔細胞中のDNA
心材放射柔細胞中のDNA
心材放射柔細胞中のDNA
心材放射柔細胞中のDNA

矢尻：核
矢尻：核 矢尻：核
矢尻：核

アミロプラスト
褐色物質が沈着する柔細胞
アミロプラスト
アミロプラスト 褐色物質が沈着する柔細胞
褐色物質が沈着する柔細胞
アミロプラスト
褐色物質が沈着する柔細胞

図３ 新鮮なスギ木材中のDNAの分布
新鮮なスギ木材中のDNAの分布
図３ 新鮮なスギ木材中の DNA の分布
図３
図３辺材では
新鮮なスギ木材中のDNAの分布
辺材ではDNAは柔細胞中の核やアミロプラストに存在します。心材では褐色物質が沈着
DNA は柔細胞中の核やアミロプラストに存在します。
図３ 新鮮なスギ木材中のDNAの分布
辺材ではDNAは柔細胞中の核やアミロプラストに存在します。心材では褐色物質が沈着
辺材ではDNAは柔細胞中の核やアミロプラストに存在します。心材では褐色物質が沈着
心材では褐色物質が沈着しています。
しています。
辺材ではDNAは柔細胞中の核やアミロプラストに存在します。心材では褐色物質が沈着しています。
しています。
しています。
11年
11年
11年
11年

23年
23年
23年
23年

早材
早材

40年
40年
40年
40年

年輪境界
晩材
年輪境界
晩材
早材
年輪境界
晩材
矢尻：核のDNA 矢印：褐色物質
矢印：褐色物質早材
年輪境界
晩材 矢尻：核のDNA
矢尻：核のDNA
矢印：褐色物質

図４ 保存期間の延長に伴う辺材中のDNAが残存する細胞小器官の変化
保存期間の延長に伴う辺材中の DNA が残存する細胞小器官の変化
矢尻：核のDNA 矢印：褐色物質
図４図４
保存期間の延長に伴う辺材中のDNAが残存する細胞小器官の変化
図４ 保存期間の延長に伴う辺材中のDNAが残存する細胞小器官の変化
放射柔細胞においてDNAが消失し始め、褐色の物質が沈着します(保存期間11年)。早材ではDNAが放射柔細胞において
DNAが消失し始め、褐色の物質が沈着します（保存期間11 年）。
図４ 放射柔細胞においてDNAが消失し始め、褐色の物質が沈着します(保存期間11年)。早材ではDNAが保存期間の延長に伴う辺材中のDNAが残存する細胞小器官の変化
放射柔細胞においてDNAが消失し始め、褐色の物質が沈着します(保存期間11年)。早材ではDNAが早材ではDNAが消失します（保存期間23年）。しかし、保存期間
40年の木材でも消失します(保存期間23年)。保存期間40年の木材でも晩材では核のDNAが見られました。
放射柔細胞においてDNAが消失し始め、褐色の物質が沈着します(保存期間11年)。早材ではDNAが消失します(保存期間23年)。保存期間40年の木材でも晩材では核のDNAが見られました。
消失します(保存期間23年)。保存期間40年の木材でも晩材では核のDNAが見られました。
晩材では核のDNA が見られました。
消失します(保存期間23年)。保存期間40年の木材でも晩材では核のDNAが見られました。

* については、巻末の用語解説をご覧ください。

53

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集降水と渓流水の水質データベース「FASC-DB」を公開
立地環境研究領域 環境モニタリング担当チーム長

池田 重人

養分動態研究室			

稲垣 昌宏

養分動態研究室長			

金子 真司

領域長				

高橋 正通

背景と目的
森林総合研究所では、1990 年代から森林に降る雨の性質のモニタリング調査をはじめました。現在、全国の７地域に設定した調査地で、森林に降る雨と流れ出る渓流水を同時に観測しています。
こうして年々蓄積してきた降水と渓流水の水質データは、報告書や学会誌に公表してきました。今回、地点間や年ごとの比較が容易に行えるようデータベースを作成しました。また、大学や公的研究機関の研究者をはじめ幅広く一般の人にも利用してもらうために、モニタリング地点の情報などを加えて、森林総合研究所のウェブサイトを通じて公開しました。データベースを利用することにより、酸性雨などの環境変化やその影響範囲を確認で
きます。

成 果
データベースの概要

データベースの利用

本データベース（森林降水渓流水質データベース：

本データベースを利用すれば、日本各地に配置した調

FASC-DB）は、水質観測地点の情報と水質分析データ

査地点の継続的なデータから任意のものを得ることがでによって構成されています。そのうち、調査地の状況をきるため、図３の例に示すような経時的解析や広域的解示す情報として、試料採取地の地名、林小班名、行政区

析を行うことが容易になりました。今後もモニタリング

画、経緯度、標高、地質、林齢、最寄の気象観測所の平調査を継続してデータベースを更新することにより、森均気温・降水量などを記載しています。また、データベ

林流域の水質変化についての短期的な現象と長期的な傾ースの核となる水質データとして、降水（林外雨、林内

向をとらえることが期待されます。図４には、最近のデ

雨、樹幹流）及び渓流水の水質分析値 (pH, EC のほか、 ータを加えて台風の影響を解析した例を示しました。
Na, K, Ca, Mg, Cl, NO3, PO4, SO4, 濃度など ) を収録してデータベースには森林総合研究所のホームページからいます 。このほかに、これまでのモニタリング調査に

簡単にアクセスできますが、データを利用するには、ウ

関連して公表した主要文献のリストを付けています（図ェブページ上から利用申請を行い、あらかじめ個別の

１，
２）
。

ID とパスワードを得る必要があります。利用許可が得られれば、任意の水質データを選択して分析値を閲覧しデータベース公開の意義
日本における降水の水質に関する研究は、これまで都たり、ファイルをダウンロードして保存することが可能となります。

市域を中心に進められてきており、森林域のデータはこれらに比べると少ないのが現状です。また、森林流域に本成果は、これまでの特定研究および交付金プロジェ

おける渓流水の水質については、近年各地の大学演習林

クト研究による観測データを、交付金プロジェクト研究を中心として研究が進みつつありますが、同じ流域で継 「森林流域の水質モニタリングとフラックスの広域評価」
続して調査しているところはごく一部に限られます。本

によりデータベースにまとめたものです。

データベースは、日本各地の代表的森林流域における長期モニタリングの結果を中心とするもので、森林生態系の物質循環や水問題に関心のある人にとって、森林域の水質に関する基礎情報を提供するものとして重要です。
54

詳しくは、森林降水渓流水質データベースのページ
http://fasc.ffpri.affrc.go.jp/ をご覧ください。

FFPRI

図１ データベーストップページ

図２ 調査地の情報を示すページ

ここから、目的のメニューを選ぶ。本支所名をクリックすると、それぞれのページが開き、各調査地の情報を見ることができる。
図１ 図１
データベーストップページ
データベーストップページ
データ利用申請など、目的のメニューを選ぶ。
図１ データベーストップページ
本支所名をクリックすると、それぞれのページ
データ利用申請など、目的のメニューを選ぶ。
が開き、各調査地の情報を見ることができる。

図２

本支所名をクリックすると、それぞれのページが
図２
開き、各調査地の情報を見ることができる。

調査地の情報を示すページ（部分）図２ 調査地の情報を示すページ（部分）各モニタリング地点の位置、地質・土壌、森林等の情報を収録している。
図２ 調査地の情報を示すページ（部分）各モニタリング地点の位置、地質・土壌、森林等の情報を収録している。

本支所名をクリックすると、それぞれのページがデータ利用申請など、目的のメニューを選ぶ。
開き、各調査地の情報を見ることができる。

ストップページ

各モニタリング地点の位置、地森林等の情報を収録している。

各モニタリング地点の位置、地質・土壌、森林等の情報を収録している。

調査地の情報を示すページ
図３

メニューを選ぶ。本支所名をれぞれのページが開き、各調ができる。

岩手県姫神における 1995
～ 2001 年の降水量と降水各モニタリング地点の位置、地質・土壌、の pH・EC（電気伝導度）の変動
森林等の情報を収録している。
（相澤ほか 2003）
月ごとの変動はあるものの、長期的な傾向をみると大きな変化は確認されていない。酸性雨などの影響をみるには、今後も監視を続ける必要がある。

図４
高知市における
1997～2005
図４ 高知市における1997～2005
年のナトリウム
図３
岩手県姫神における1995～2001
年の降水量と年の降水量と図３
岩手県姫神における1995～2001
図４ 高知市における 1997 ～ 2005 年（Na+）負荷量への台風の寄与（鳥居
2007）
降水の
pH・EC（電気伝導度）の変動+（Na+）負荷量への台風の寄与のナトリウム（Na）負荷量への降水の pH・EC（電気伝導度）の変動（相澤ほか1995～2001
2003） 年の降水量と
図４
高知市における 1997～2005 年のナトリウム
図３ 岩手県姫神における降水によるナトリウムの負荷量は平常時（薄灰色
降水によるナトリウムの負荷量は平常時
降水によるナトリウムの負荷量は（Na+）負荷量への台風の寄与（鳥居2007）
部）よりも台風が来たとき（濃灰色部）の値が高い。
降水のpH・EC（電気伝導度）の変動
月ごとの変動はあるものの、長期的な傾向をみると大き（薄灰色部）よりも台風が来たとき（濃灰色部）の値が高い。
な変化は確認されていない。
酸性雨などの影響をみるには、 2004 年には、四国に接近・上陸した台風が多く、海
（相澤ほか
2003）
部）よりも台風が来たとき（濃灰色
月ごとの変動はあるものの、長期的な傾向をみると大き2004
年には、四国に接近・上陸した台風
塩由来による多量のナトリウム負荷があった。
今後も監視を続ける必要がある。
降水によるナトリウムの負荷量は平常時（薄灰色2004 年には、四国に接近・上陸したな変化は確認されていない。酸性雨などの影響をみるには、が多く、海塩由来による多量のナトリウム部）よりも台風が来たとき（濃灰色部）の値が高い。
月ごとの変動はあるものの、長期的な傾向をみると大き負荷があった。
塩由来による多量のナトリウム負荷
今後も監視を続ける必要がある。
（相澤ほか2003） 2007）
台風の寄与（鳥居な変化は確認されていない。酸性雨などの影響をみるには、
今後も監視を続ける必要がある。

2004 年には、四国に接近・上陸した台風が多く、海塩由来による多量のナトリウム負荷があった。
55

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集小さくても丈夫が取り柄、埋めて使える CO2 濃度センサー
東北支所 森林環境研究グループ

安田 幸生

気象環境研究領域 気象研究室

溝口 康子

領域長

大谷 義一

背景と目的
森林土壌は、落葉・落枝などを起源とする有機物の分解や樹木の根の呼吸によって二酸化炭素（CO2）を放出しています。土壌からの CO2 放出量は、樹木の葉の光合成による
CO2 吸収量に匹敵するほどの量になるため、森林生態系の CO2 収支を解明するには土壌中の CO2 動態の調査が大変重要です。土壌表面から大気中への CO2 放出過程は近年盛んに研究が行われていますが、土壌中における CO2 濃度分布や CO2 移動に関する研究は多くありません。これは、土壌中 CO2 濃度を測定する専用測器がなかったことが一因です。そこで今回、小型で頑丈な土壌埋設用の CO2 濃度計を開発し、野外においてその性能を評価
しました。

成 果
土壌埋設用 CO2 濃度計の開発

表面）から 50cm までの CO2 濃度を測定しました。約

これまで、土壌中 CO2 濃度の連続測定は大気測定用の二ヵ月半の測定の結果、土壌中における CO2 濃度変動

CO2 濃度計を土壌中に埋設して行われてきましたが、本の特徴をとらえることができました（図１）。CO2 濃度来の使い方と異なる使用法のため測器の耐久性に問題がは土壌の深いところほど高くなりました。また、日々のありました。そこで、耐久性にすぐれた土壌埋設専用の濃度変動は土壌の浅いところほど大きくなりました。１

CO2 濃度計を開発しました。開発のおもな目標は、「1. 丈

月中旬にすべての深さにおいて CO2 濃度が一時上昇し夫であること」、「2. 小型であること」、「3. 低価格である

ましたが、これは暖かい日が続き、地温が上がったことこと」の３点です。これらの点は土壌中 CO2 濃度の長が要因の一つと考えられます。

期測定を実現するための重要なポイントと考えました。

CO2 濃度の日変化は土壌の浅いところで顕著にみられ開発した土壌埋設用 CO2 濃度計（写真１）には、防水・ます。温度と相対湿度の同時測定の結果（図２）、CO2

防塵加工を施し、野外の自然条件下での長期間（数ヶ月濃度の日変化は、
温度の日変化と同じ傾向であること（温から一年間）にわたる埋設に耐えられるようにしました

度が上がると CO2 濃度が上昇）、相対湿度の変化とは逆（1. 丈夫であること）。CO2 濃度の検出部には市販されての傾向となること（相対湿度が下がると CO2 濃度が上昇）

いる CO2 センサー（CO2Engine K10、SenseAir 社、スがわかりました。

ウェーデン）を用いました。また、温度センサーと相対

このように、開発した CO2 濃度計は、土壌中 CO2 濃湿度センサーを搭載し、CO2 濃度・温度・相対湿度の同度の長期測定のための十分な性能を持っていることを野時測定を可能にしました。濃度計内の電子回路基盤やセ外テストによって確認しました。

ンサーの配置位置などを工夫することにより、サイズを
約 100 × 65 × 40mm（横×縦×高さ）におさえまし本研究の一部は科学研究費補助金（若手研究 B）「土壌

た（2. 小型であること）。濃度計の作成に使用した部品は、 中における二酸化炭素濃度の鉛直・水平分布と時間変動
すべて市販品を用いたので、低コスト化を実現しましたの解明」、一般研究費およびバロン電子株式会社との共（3. 低価格であること）。

同研究による成果です。

土壌中 CO2 濃度測定（野外テスト）
この CO2 濃度計を実際に土壌中に埋めて、
深さ 0cm（地
56

詳しくは Yasuda, Y. ほか (2008)

Journal of Forest

Research 13:312-319 をご覧ください。

FFPRI

写真 1 開発した土中埋設用 CO2 濃度計

土壌中CO 2濃度 (ppmCO 2)

土壌中CO 2濃度 (ppmCO 2)

写真 1 開発した土中埋設用 CO2 濃度計
写真１

開発した土壌埋設用 CO2 濃度計

2005年

2005年

2000

50cm
50cm
30cm
30cm
20cm
10cm
20cm
0cm
10cm

2006年

2006年

2000

0cm

1000

1000
0

0

１２月

１月

１２月

１月

２月

２月

図１ CO2 濃度計で測定された深さ 0cm から 50cm までの土壌中 CO2 濃度の様子 （12 月下旬に測図１ CO2 濃度計で測定した深さ 0cm（地表面）から 50cm までの土壌中 CO2 濃度の様子（12 月下旬における測定データの途切れは観測のメンテナンス作業によるもの）
図１ 定データの途切れは観測のメンテナンス作業によるもの）
CO2 濃度計で測定された深さ0cm から 50cm までの土壌中 CO2 濃度の様子 （12 月下旬に測
土壌中
CO2 濃度は土壌深が深いほど高くなりました。また
CO2 濃度の日変化（細かいギザギザ）は
定データの途切れは観測のメンテナンス作業によるもの）
土壌中
CO 濃度は土壌の深いところほど高くなりました。また
CO 濃度の日変化（細かい22ギザギザ）は土壌の浅いところほどはっきり現れ、深くなるほど減衰しました。
土壌深が浅いほどはっきり現れ，深くなるほど減衰しました。

土壌中 CO2 濃度は土壌深が深いほど高くなりました。また CO2 濃度の日変化（細かいギザギザ）は
CO 2 濃度 (ppmCO 2)

土壌深が浅いほどはっきり現れ，深くなるほど減衰しました。
800

600

400

10

図２ 土壌中 CO2 濃度(A)，温度(B)，相対湿度(C)の日400

変化の例（地表面（深さ 0cm）と深さ 10cm での測定例）

0 cm
10 cm

10

90

B

C

CO2 濃度が上昇していたことが観測できました。

C

80
0 cm
10 cm

0

6

12

6

18

時間

0 cm
10 cm

70
0

変化が確認でき，温度が上がり，相対湿度が下がるときに

90

70

80

の日変化の例（深さ 0cm（地表面）と深さ10cm での測定例）
土壌深の浅いところでは，CO2 濃度・温度・相対湿度の日
土壌の浅いところでは、CO2 濃度・温度・相対湿度変化が確認でき，温度が上がり，相対湿度が下がるときにの日変化が確認でき、温度が上がり、相対湿度が下
土壌深の浅いところでは，COがるときにCO2 濃度が上昇したことが観測できま
2 濃度・温度・相対湿度の日
CO2 濃度が上昇していたことが観測できました。
した。

変化の例（地表面（深さ 0cm）と深さ 10cm での測定例）

0 cm
10 cm

0

図２
図２ 土壌中
土壌中CO
CO22 濃度(A)，温度(B)，相対湿度(C)の日濃度 (A)、温度 (B)、相対湿度 (C)

B

0
-10
100

相対湿度 (%)

A

0 cm
10 cm

-10
100

相対湿度 (%)

温度 (℃)

20

600

20

温度 (℃)

CO 2 濃度 (ppmCO 2)

800

A

0 cm
10 cm

12

時間

18

24

24

57

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集森林の炭素貯留機能に貢献する切り捨て間伐木
立地環境研究領域 土壌資源研究室 酒井 佳美、石塚 成宏、松浦 陽次郎
養分動態研究室 稲垣 善之
領域長

高橋 正通

背景と目的
森の中では、枯れ木をよく見かけます。枯れ木は、分解者と呼ばれる微生物などによって分解されることで二酸化炭素を放出します。しかし、枯れ木は分解される速さがゆっくりしているので、温暖化防止のうえで炭素を貯留する機能を持つ場として注目されています。
近年、我が国の人工林では、間伐で生じた伐倒木が集材されずに林地に放置される「切り捨て間伐」が増えています。切り捨て間伐木は人の手で作られた枯れ木であり、自然に生じた枯れ木と同じようにゆっくりと分解します。切り捨て間伐木は、いつ伐倒されたのかがわかります。そこで、切り捨て間伐木が、どの程度の速度で分解し、何年くらい林床に残存するかを全国規模で明らかにしました。

成 果
切り捨て間伐木の分解速度を全国で調査

数を「半減期」として計算すると、切り捨て間伐木が炭本研究では、北海道から九州までの 15 の道府県のス

素を貯留する年数は、寒い地域ほど長期になることがわ

ギ、ヒノキ、カラマツ、トドマツ、アカエゾマツの人工

かりました（図２）。この、「積算気温」と「半減期」と

林 17 地域で、伐倒年の異なる複数の林を選び、切り捨の関係は、切り捨て間伐木が林床に残存する年数の推定て間伐によって発生した伐倒木が分解する速さを測定しを可能にし、材に炭素が貯留される年数を計算するのにました（図１）。今回の結果は、約 2000 本の伐倒木の役立ちます。

データを元に推定しています。
地球温暖化と切り捨て間伐木
寒冷地で炭素が留まる年数は暖地の２倍

現在、全国的に間伐遅れの人工林が多いことから、間分解によって直径 10cm くらいの切り捨て間伐木の伐を促進する施策が推進されています。これによって、重さが半分にまで減少するには、寒冷地に生育するカラ

切り捨て間伐木の増加が予想されます。本研究から、切マツとトドマツ、アカエゾマツでは平均すると 30 年程り捨て間伐木の重量が半分になるまでには、10 年以上度かかりますが、本州以南のスギやヒノキはおおよそそかかることがわかりました（図２）。つまり、これらのの半分の年数でした。アカエゾマツやトドマツ・カラマ

切り捨て間伐木は、重要な炭素貯留の場として機能し、ツ、そして、スギとヒノキでは、植栽される地域が異な

森林の地球温暖化防止を担っているといえます。

ります。そこで、材が分解される速さと、月平均気温が0℃以上の合計値である「積算気温」とを比べたところ、切り捨て間伐木が分解される速さは、寒冷な気候である
ほど遅いことが明らかになりました。材が分解される速度から、分解によって重さが半分になるまでにかかる年
58

本研究は、林野庁・森林吸収源計測・活用体制整備強化事業による成果です。
詳しくは、酒井佳美ら（2008）森林立地 50(2):153165 をご覧ください。

FFPRI

写真 1
図1

切り捨て間伐によって林内に放置された伐倒木の様子

本研究の調査地点

写真１

切り捨て間伐によって林内に放置された
写真
1
切り捨て間伐によって林内に
写真 1 切り捨て間伐によって林内
伐倒木の様子
写真 1 切り捨て間伐によって林内に放置された伐倒木の様子放置された伐倒木の様子放置された伐倒木の様子

図 1 本研究の調査地点■：ヒノキ、▼：スギ、●：カラマツ、
図１ 本研究の調査地点■：ヒノキ、▼：スギ、●：カラマツ、◆：トドマツ、▲：アカエゾマツ■：ヒノキ、▼：スギ、●：カラマツ、
本研究の調査地点
図 ◆：トドマツ、▲：アカエゾマツ
1 本研究の調査地点◆：トドマツ、▲：アカエゾマツ

ヒノキ、▼：スギ、●：カラマツ、■：ヒノキ、▼：スギ、●：カラマツ、

トドマツ、▲：アカエゾマツ◆：トドマツ、▲：アカエゾマツ
分解初期
分解中期
分解初期
分解中期

分解初期

分解初期

分解中期 分解中期

伐倒後に放置されてから伐倒後に放置されてから年以内
1 1年以内分解後期

分解後期

分解後期 分解後期

分解が進み割れやすくなって分解が進み割れやすくなってさらに分解が進み、木はさらに分解が進み、木はいる。表面に白く見えるのはボロボロに崩れる。
いる。表面に白く見えるのはボロボロに崩れる。
木材腐朽菌

写真 2

木材腐朽菌
木が分解していく様子

写真２

写真 2

木が分解していく様子

木が分解していく様子

伐倒後に放置されてから分解が進み割れやすくなって分解が進み割れやすくなってさらに分解が進み、倒後に放置されてからさらに分解が進み、木はいる。表面に白く見えるのはボロボロに崩れる。
年以内 図 21 年以内
ボロボロに崩れる。
積算気温と半減期との関係 いる。表面に白く見えるのは
木材腐朽菌
図２ 積算気温と半減期との関係
木材腐朽菌
切り捨て間伐木の重量が半分になるまでの切り捨て間伐木の重量が半分になるまでの年数は暖かい地域ほど短く、速く分解する
年数は暖かい地域ほど短く、速く分解する
ことがわかります。
ことがわかります。

写真 2

図2

写真 2 木が分解していく様子
木が分解していく様子

気温と切り捨て間伐木の重量が半減するまでの年数との関係

このグラフから、暖かい地域ほど、切り捨て間伐木の重量が半分になるまでの年数がが短く、速く分解することがわかります。

59

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集枯れ枝に巣をつくるドロバチを守る用心棒ダニ
森林昆虫研究領域 昆虫多様性担当チーム長 岡部 貴美子
領域長

牧野 俊一

背景と目的
地球上には多様な生物がお互いに、餌にする、寄生する、乗り物に使う、など多様な関係を持ちながら暮らしています。中には花と送粉昆虫のように、お互いが利益を与え合う
相利共生関係を結んでいる生物もいます。ハチの中にはドロバチやクマバチのように、特定のダニを巣から巣へ運ぶために体にアカリナリウム（ダニポケット）を持つものがいます。ポケットを発達させたのは「きっとこのダニがハチのために役立つからに違いない」と、何十年も前から世界中の研究者達は相利共生を予測してきました。しかし誰もそれを証明することができませんでした。
本研究は、アカリナリウムを利用するダニが天敵からドロバチの子供を守る用心棒であることを初めて明らかにしました。

成 果
アトボシキタドロバチのアカリナリウム

このようにドロバチとダニを人工飼育して観察した結アトボシキタドロバチは体長が１cm 程度の小さなド果、ダニがハチの寄生者であることがわかりました。ハロバチです（図１）。林縁などで枯れ枝の先端が折れる

チの子供は弱ったり死んだりしてしまうわけではありまと、そこから髄を掘ってトンネル状にして巣をつくりま

せんが、とはいえ、どうして子供の血を吸ってしまうダす（図２）。このハチの成虫は、体に背中・腰・おなか

ニを母バチは大事に巣に運んでいたのでしょうか。

の３カ所に合計４つの穴（＝アカリナリウム）があいており、特におなかのアカリナリウムは巨大です（図３）。 ダニは用心棒だった
アカリナリウムの中には合計 250 頭を超えるダニが入野外の巣を観察すると、ダニのほかにアトボシキタド

れます。ダニは安全なアカリナリウムに入って、一切餌

ロバチにとっての厄介者が巣の中にいることがわかりまをとらず、発育もせず、母バチが新しい巣をつくるのをす。そこで透明な試験管に、ドロバチの幼虫、ドロバチ

じっと待っているのです。

の天敵の寄生蜂（クロヒラタコバチの一種）、そしてダ
ニ成虫 10 匹を入れてみました。するとダニが寄生蜂にアトボシキタドロバチとダニのくらし

とりつき、とうとう寄生蜂を殺してしまったのです（図母バチはトンネルを掘り終えると、卵を一つ産みます。 ４）。ダニがいないと寄生蜂はドロバチに 60 個以上のそして幼虫の餌となる麻酔をしたガの幼虫をせっせと運卵を生み付け、ハチの幼虫を殺してしまいます。しかしび込みます。子供が成長するのに十分な餌を集めると、

図４のグラフにある通り、ダニの数が増えるとダニ対寄

子供の部屋を泥で閉じます。このような子供部屋が並ん

生蜂の戦いでダニの勝率が上がり、ドロバチの幼虫が生だものが、ドロバチの巣です（図２）。ダニは、ハチのき延びられることがわかりました。

産卵の時に子供部屋に入ってゆくと考えられています。
ダニはハチの幼虫が小さいうちは、ハチを傷つけないよ

この研究は地球の生物は種類が多様なだけでなく、おうガの幼虫（＝ハチの餌）の体液を吸います。やがてハ

互いの関係も多様であることを明らかにしました。生物

チがガを食べ尽くすほど大きくなると、今度はハチの体多様性の保全は、生き物のつながりを守ってゆくことで液を吸います。

もあるのです。

60

FFPRI

泥の仕切り壁10mm

図２．巣の中の様子．枯れ枝の芯を掘って巣をつくる
ドロバチの幼虫

図１．アトボシキタドロバチ♀成虫

図１

図２

巣の中の様子餌（ガの幼虫）

枯れ枝の芯を掘って巣をつくる

アトボシキタドロバチ♀成虫

おなかのアカリナリウム
開孔部

開孔部

開孔部の拡大開孔部

上右図の点線部を除去

開孔部

縦断面を前方より見る

図３．ハチメス成虫の腹部のアカリナリウム（ダニポケット）図３

ハチメス成虫の腹部のアカリナリウム（ダニポケット）ハチの幼虫
ハチ前蛹（ぜんよう）

幼虫は血を吸われても平気

寄生蜂はハチ前蛹に卵を産みつけに来るダニは幼虫の血を吸う

1mm

ダニ（成虫）が撃退！

図４

用心棒ダニによる寄生蜂の攻撃
61

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集壊さず測るドングリの化学成分
東北支所 生物多様性研究グループ				

島田 卓哉

育林技術研究グループ				

柴田 銃江

京都大学大学院農学研究科					高橋 明子( 独 ) 農業・食品産業技術総合研究機構 食品総合研究所		

河野 澄夫

背景と目的
「ドングリの背比べ」という言葉がありますが、一つ一つのドングリを実際に比べてみると大きさや含まれる成分には大きな違いがあります。地上に落ちたドングリは、野ネズミや鳥類、昆虫などの様々な生物に利用され、ごく一部が芽生えとなり生き残ります。どのような特徴のドングリが生き残りやすいのかを明らかにすることは、森林の天然更新の過程を理解する上で重要な課題です。しかし、これまでは成分を測定するためにはドングリを粉砕しなければならず、そうするとそのドングリの生存過程を調べることは出来ないというジレンマがありました。そこで本研究では、近赤外分光法という手法を用いて、ドングリを壊すことなく成分を測定する手法の開発を行いました。

成 果
近赤外分光法は、個々の物質が近赤外光領域（図２） けた携帯型近赤外分光器 NIR-GUN（図３、（株）果実非において固有の波長の光を吸収することを利用し、近赤破壊研究所）を用い、ドングリを透過した光（透過光）

外光の吸光度から目的の物質の含有率を測定する方法でを測定する。

す。光を照射するだけで迅速かつ非破壊的に成分を測定

2）ドングリの皮をむき内容部だけを取り出し、乾燥、できることから、近赤外分光法は果実の糖度計測など食粉砕の後、タンニンの分析を化学的方法で行う。

品・農業分野で広く実用化されています。しかし、ドン

3）2）の化学分析値と 1）のスペクトルの値をもとに、グリのような厚い皮を持つ種子に対しても適用可能かど

統計学的な手法によってタンニンの検量モデルを作成すうかは確かめられていませんでした。

る。

本研究では、コナラのドングリに含まれるタンニンをその結果、相関係数が 0.93（1 に近いほど高精度）と対象として非破壊測定法の開発を行いました。タンニン

いう高い精度の検量モデルを作成することが出来ましは植物に含まれるポリフェノールの一種で、多量に摂取た。そればかりでなく、同様の手順で他の成分（タンパすると消化管や腎臓肝臓に損傷を与えることが知られてク質、脂質、糖質など）の検量モデルも作成することがいます。また、抗菌作用を持つことも知られています。 可能です。この方法で成分の含有率を推定したドングリ
そのため、一般的にドングリの捕食者はタンニンの多いを利用することによって、ドングリに含まれる様々な成餌を避ける傾向を持ちます。したがって、タンニン含有分がドングリの生き残りにどのように関わっているかを

率の違いは、ドングリの生存過程に影響を及ぼすものと明らかにすることが出来るでしょう。これらの成果は、推測されます。

里山の代表的な樹種であるコナラ林の天然更新過程を解2007 年９月から 11 月にかけて岩手大学滝沢演習林

明する上で、貴重な情報となることが期待されます。

（岩手県滝沢村）で採取した健全なコナラのドングリ
512 個をサンプルとして、以下のような手順で分析を行

本研究は、文部省科学研究費補助金「種子の生存過程いました（図１参照）。

追跡のための非破壊的成分分析法の開発」による成果で

1）ドングリの近赤外光領域のスペクトルを測定する。

す。

ドングリを測定するための特別のアタッチメントを付
62

FFPRI

図１

図 1 研究のイメージ

紫外

可視





図 2 近赤外光の領域

研究のイメージ

近赤外
800



2500

赤外

遠赤外





短い←
800

波長(nm) →長い
2500





図２

(nm)



近赤外光の領域

図 3 ドングリ測定用携帯型近赤外分光器（NIR-GUN）．右図は測定の様子（アタッチメント部にドングリが挟まれている）．

図３

ドングリ測定用携帯型近赤外分光器（NIR-GUN） 右図は測定の様子（アタッチメント部にドングリが挟まれている）

63

森林総合研究所

平成 21 年版

研究成果選集

チシマザサの生育域を気候条件から予測する
植物生態研究領域			

津山 幾太郎、田中 信行

森林植生研究領域			

小川 みふゆ北海道支所 森林育成研究グループ

松井 哲哉

関西支所 森林環境研究グループ

小南 裕志

背景と目的
日本の森林植生の大きな特徴として、林床にササ類を伴うことが挙げられます。チシマザ
サは、多雪地域の冷温帯から亜寒帯に広く分布するササ類の一種です（図１）。林床を高密に覆うため、小型の植物や、昆虫や鳥などの動物に大きな影響を及ぼしています。また、強固な根茎と安定した植被が土壌保全の機能を果たしています。
チシマザサは、冬期に積雪に埋もれて寒さや乾燥の被害を避け、夏期はしなやかな稈が立ち上がって上部に多くの葉をつけるなど多雪環境に適応した形態的・生理的性質を持つことが知られていましたが、分布を規定する気候条件と温暖化の影響については明らかにされていませんでした。本研究では、チシマザサの分布と気候要因の関係を分布予測モデルによって明らかにし、現在と 100 年後の生育可能な地域の予測を行いました。

成 果
チシマザサが生育する気候条件（以下、潜在生育域）は、日本海側全域と、東北地方北チシマザサ（別名ネマガリダケ）の分布に大きな影響

部や本州中部の山岳地域で、特に適した地域は日本海側を与える気候条件を明らかにするため、本州東部を対象の山岳地域であることがわかりました（図４a）。また、に、分布予測モデルを構築しました（図２）。その結果、 中央・南アルプス、富士山は、チシマザサの生育に適しチシマザサの分布を規定する気候要因として、
積雪量（最た気候下にあるにもかかわらず実際には分布していない

大積雪の水分当量、MSW）と暖かさの指数（成長期の地域です。分布していない理由は、過去の気候変動や火

暖かさの指標、WI）が特に重要であることがわかりま

山活動の影響で絶滅したことや分布拡大できなかったこ

した（図３ ）
。チシマザサは、MSW が 97.7mm（積雪とが考えられます。

深で約 33cm 相当）以上の地域に生育可能で、生育に適した地域（以下、適域）は、MSW が 215.6mm（積分布予測モデルの応用

雪深で約 72cm 相当）以上と多雪で、かつ WI が 32.3

温暖化の影響を明らかにするため、分布予測モデルに以上と冷涼～温暖な気候条件に限定されることがわかり

気象庁の開発した地域気候変化シナリオ（年平均気温ました（図２）。適域は、温暖な地域（WI70.7 以上）では、 2.8℃上昇）を入れて計算したところ ､ チシマザサの潜
冷涼な地域（WI32.3 ～ 70.7）に比べてより多雪な環境

在生育域の面積は半減すると予測されました。日本海側に限定されました（図２）。これは、チシマザサが多雪の低地や佐渡島では潜在生育域が消滅することから、温環境に適応した特性を有しており、冷涼な地域に比べて暖化に対して脆弱であることが示唆されました（図４

融雪が起こりやすく積雪による保護効果が弱まる温暖なb）。このように、分布予測モデルを用いて潜在生育域

地域では、競争力が弱まるためと考えられます。

を地理的に明らかにすることにより、温暖化の影響検出

このように、チシマザサの分布には、積雪と気温を組み合わせた条件が大きく影響することが ､ 本研究によりを行うべき場所を適切に選定することが可能になります。

明らかになりました。
詳しくは、津山幾太郎・松井哲哉・小川みふゆ・小チシマザサが生育可能な地域
分布予測モデルにより、チシマザサの生育可能な地域
64

南裕志・田中信行（2008）、GIS －理論と応用、16：
11-25 をご覧ください。

FFPRI

MSW：積雪量*
WI：暖かさの指数
MSW：積雪量*
PRS：夏の降水量
WI：暖かさの指数
WR：冬の降雨量
PRS：夏の降水量*水に換算した値．
WR：冬の降雨量*水に換算した値．

図２

チシマザサの分布予測モデル

図2：チシマザサの分布予測モデル
各ノード（節）の分岐条件を満たせば左に、満たさなけ
各ノード（節）の分岐条件を満たせば左に，満たさなけれ
図2：チシマザサの分布予測モデル
れば右に進む。末端ノードの数値は、チシマザサの分布ば右に進む．末端ノードの数値は，チシマザサの分布確
各ノード（節）の分岐条件を満たせば左に，満たさなけれ確率を示す。分布確率のうち、赤色は生育に適した地域率を示す．分布確率のうち，赤色は生育に適した地域（適ば右に進む．末端ノードの数値は，チシマザサの分布確（適域）を、
緑色は適さないが生育は可能な地域（辺縁域）
MSW：積雪量*域）を，緑色は適さないが生育は可能な地域（辺縁域）を，率を示す．①～⑨のうち，赤色は生育に適した条件（適を、黒色は生育が難しい地域（非生育域）を示す。
WI：暖かさの指数
黒色は生育が難しい地域（非生育域）を示す．
域）を，緑色は適さないが生育は可能な条件（辺縁域）を，
PRS：夏の降水量

黒色は生育が難しい条件（非生育域）であることを示す．
WR：冬の降雨量*水に換算した値．

（a）現在

（a）現在
（a）現在

図1：チシマザサの生育する景観
図１
チシマザサの生育する景観
図1：チシマザサの生育する景観
上段：チシマザサ．
上段：チシマザサ群落．
図1：チシマザサの生育する景観
上段：チシマザサ群落
中段：ブナ林のチシマザサ．
中段：ブナ林のチシマザサ．
上段左：チシマザサ．
中段：ブナ林のチシマザサ
下段：オオシラビソ林のチシマザサ．
下段：オオシラビソ林のチシマザサ．
上段右：ブナ林のチシマザサ．
下段：オオシラビソ林のチシマザサ
下段左：オオシラビソ林のチシマザサ．
下段右：山腹斜面に群生するチシマザサ．

（b）温暖化後（b）温暖化後（b）温暖化後

図2：チシマザサの分布予測モデル
各ノード（節）の分岐条件を満たせば左に，満たさなければ右に進む．末端ノードの数値は，チシマザサの分布確率を示す．①～⑨のうち，赤色は生育に適した条件（適域）を，緑色は適さないが生育は可能な条件（辺縁域）を，黒色は生育が難しい条件（非生育域）であることを示す．

（a）現在（b）温暖化後

図3：各気候要因の重要度
割合が大きいほど，チシマザサ
図3：各気候要因の重要度
図４ （a）現在と（b）温暖化後のチシマザサが生育可能な
図3：各気候要因の重要度
図３
各気候要因の重要度にとって重要な要因であること
図4：（a）現在と（b）温暖化後（気候変化シナリオはRCM20，年平均気温
割合が大きいほど，チシマザサ
地域（潜在生育域）の予測
割合が大きいほど，チシマザサにを示す．
2.8℃上昇）のチシマザサが生育可能な地域（潜在生育域）の予測にとって重要な要因であること
割合が大きいほど、チシマザサ
とって重要な要因であることを示す． 図4：（a）現在と（b）温暖化後のチシマザサが生育可能な地域（潜在図の暖色系は適域を、灰色系は辺縁域を、白色は非生育域を示す。
図の暖色系は適域を，灰色系は辺縁域を，白色は非生育域を示す．
にとって重要な要因であることを示す．
生育域）の予測を示す。
図の暖色系は適域を，灰色系は辺縁域を，白色は非生育域を示す．
65

用

語

炭素固定（P6)

林木が光合成によって吸収する大気 CO2 量から、すべての器官が呼吸によって放出する CO2 量を差し引いた値を炭素量に換算したのが、炭素固定量である。

バイオマス成長（P6)

林木の全器官（葉・枝・幹・根）の乾燥重量がバイオマスであり、その一定期間内における増加量をバイオマス成長（量）と言う。

生物多様性条約締約国会議（P18)1993 年に発効した生物多様性条約を締約した国々が２年に１回開催する会議（通称 CBD/COP）。次回の締約国会議
COP10 は日本が議長国となり、2010 年に名古屋市で開催される。

2010 年目標（P18)

生物多様性条約で 2010 年までに生物多様性の損失速度を顕著に減少させるという目標。

樹冠遮断（P26)

降水の一部が樹木の枝葉や幹に付着して蒸発する現象。

GIS ソフト（P26）

地図等の空間情報データをコンピュータ上で表示・加工・解析等するためのソフトウェア。

シグモイド曲線（P26）

ひとつの変曲点とふたつの漸近線（y=a, y=b）を持つ S 字形の曲線。

遺伝子発現（P44）

遺伝子発現とは、DNA の情報が mRNA に転写され、さらにmRNA の情報をもとにタンパク質が合成されるまでの一連の過程を意味する場合と、DNA から mRNA への転写段階のみを指す場合がある。本稿では、後者すなわち遺伝子発現という語彙を狭義で用いている。また本研究では、DNA マイク
ロアレイ解析の結果、ストレス処理前後の発現比（ストレス処理後／ストレス処理前）が 1 より大きかったものを「ストレスに応答して発現が上昇した」、
1 より小さかったものを「ス
トレスに応答して発現が下降した」とそれぞれ定義している。

トレーサビリティー（P48）

農産物や製品の流通経路を生産段階から最終消費段階あるいは廃棄段階まで追跡が可能な状態をいう。追跡可能性とも言われる。

DNA（P48)

デオキシリボ核酸の略。遺伝子を含む染色体の本体。

染色体（P48)

動植物細胞内の有糸分裂の際に観察される塩基性色素で染まる棒状の構造体。遺伝情報を担う生体物質。

レトロトランスポゾン（P48）「可動遺伝因子」の一種であり、多くの真核生物のゲノムに存在する。レトロトランスポゾンは、自分自身を複写（増幅）
して移動する。レトロトランスポゾンは、しばしば核 DNAの主要成分となる。

66

解

説

PCR ( ポリメラーゼ連鎖反応 )（P48）

DNA を増幅するための技術で次の特徴を持つ。
・ヒトのゲノムのような非常に複雑な、しかも極めて微量な
DNA の溶液のなかから、自分の望んだ特定の DNA 断片だけを選択的に増幅させることが可能。
・増幅に要する時間が 2 時間程度と短い。
・プロセスが単純で、全自動の卓上用装置で増幅できる。
・基礎研究から、医療、犯罪捜査、生物の分類など DNA を扱う作業全般で極めて重要な役割を担っている。

塩基（P49）DNA や RNA の化学構造の構成要素となっている窒素を含む
複素環式化合物。
ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）法（P52）
DNA の特定部位の両端に結合する１組の DNA 断片と DNA合成酵素を用いて特定部位の DNA を人工的に増幅する方法。
PCR は Polymerase Chain Reaction の略。上記参照。
辺材・心材・移行材（P52）
木材の断面における、外側の部分（辺材）と内側の濃色の部
分（心材）、およびその間に存在する部分（移行材）（P53 図1 参照）。
柔細胞（P52）
木材中で養分の貯蔵や運搬・代謝を行っている細胞。一般に木材体積の 5 ～ 15％程度を占めるが、心材では死んでいる。

ISSN 1348-9828

21

版
表紙に掲載された動植物

1 スギ

1

2 セイヨウハコヤナギ
3 レブンアツモリソウ
2009

4 アカマツ5 イロハモミジ
6 シロツメクサ
7 ニホンジカ
8 キビタキ
9 ソバ
10 ボケ
11

11 モウソウチク
12 キアゲハ

3

2

10
9

12

4

5

6

8

7

森林総合研究所
平成 21 年版
発行
日編 集・ 発 行

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研究成果選集平成 21 年 7 月
独立行政法人 森林総合研究所
茨城県つくば市松の里１
電話 029(873)3211 ( 代表 )企画部研究情報科
kanko@ffpri.affrc.go.jp
http：//www.ffpri.affrc.go.jp

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裏表紙の写真：ゴゼンタチバナ