第５章

排出放射性炭素の蓄積評価に関する調査研究5.1 森林における炭素循環・蓄積に関する調査研究
Carbon Transfer and Accumulation in Forest Ecosystem
鈴木 静男, 永井 勝, 坂田 洋, 新井 竜司,小松原 修, 多胡 靖宏, 中村 裕二
環境シミュレーション研究部

Shizuo SUZUKI, Masaru NAGAI, Hiroshi SAKATA, Ryuji ARAI,Osamu KOMATSUBARA, Yasuhiro TAKO and Yuji NAKAMURA
Department of Environmental Simulation
Abstract
The operation of the spent nuclear fuel reprocessing plant in Rokkasho, Japan, is accompanied withthe release of 14C mainly in the form of 14CO2 , which will transfer and circulate in terrestrial ecosystems.
Since the duration of the normal operation of the plant is planned to be 40 years, it is of large concern among
the neighboring people whether 14C will accumulate in the surrounding environment.
the fate ofIn order to forecast

14

C released from the plant, it is necessarily needed to develop a mathematical transfer andaccumulation model of carbon in terrestrial ecosystems, taking into account the photosynthetic fixation ofcarbon and the decomposition of organic matter. The terrestrial ecosystems, especially forests and wetlands
are widespread around the reprocessing plant. For the estimation of plant biomass in forests, four study sites
were set up at deciduous broad-leaved forests (Fagus crenata-dominated and Quercus crispula-dominated)
and Cryptomeria japonica plantations (64-year-old and 18-year-old), where heights and diameters of alltrees with a diameter at breast height (DBH) ≥ 5 cm were measured. The above-ground biomass wasestimated by allometric correlations to the tree height and DBH. The results showed that average DBH andtree height of both deciduous broad-leaved forests and C. japonica plantations were within the ranges of
those previously reported in Japan. The above-ground biomass of C. japonica plantations was also within
the range reported, but that of deciduous broad-leaved forests was slightly smaller than the lower limit of thefigures previously reported in Japan. Based on these fundamental data, the net primary productivity in theforests will be estimated next year.

In addition, 13C-labelled plant parts of F. crenata, Q. crispula, C.

japonica and P. australis, were prepared with 13C concentrations of 2.705, 2.681, 0.662 and 2.814 atom%,respectively.

These 13C-labelled plant samples will be used for decomposition experiments next year.

1. 目的
大型施設周辺地域における土地区分として代表

青森県における森林面積（643,300 ha）は、県全的な森林、牧草地、水田、畑地及び湿地を対象に、域面積の 66.0%に相当し、水田、畑地、果樹園、牧施設から排出される炭素-14(14C)の植物体や土壌へ草地と比較して最も大きな割合を占めている。六ヶの蓄積・放出を推定・評価できる予測モデルを整備所村においても森林面積は 12,523 haであり、六ヶ所し、大型再処理施設稼動に伴う中長期の影響評価(環村全土地面積 25,301 haの 49%という非常に大きな境への蓄積等)に資することを目的とする。

割合を占めている。従って、森林は大型再処理施設

周辺地域における14Cの中長期の挙動を考える上で、最も重要な対象である。また、大型再処理施設周辺
1413

C標識植物体の作成
閉鎖系植物実験施設内でヨシを、人工気象器内でには、ヨシが繁茂する湿地が広く分布しており、 Cブナとミズナラの苗木をポット栽培し、4 回にわたの移行・蓄積を調査する上では、湿地の寄与も考慮

り13CO2を光合成により取り込ませ、13C標識植物体する必要がある。

を作成した。

平成 22 年度は、森林樹木の光合成による森林地上部への炭素固定量に重点を置き、以下の調査を行

3. 成果の概要

った。（1）森林の植物－土壌試験系における炭素固

胸高直径と樹高

13定量調査（2） C標識植物体の作成

各調査地における樹木の平均胸高直径（範囲）は、落葉広葉樹林地のブナ優占林で 17.1 cm（5.0～70.32. 方法cm）、ミズナラ優占林で 16.4 cm（5.0～39.5 cm）、林

調査地

齢 64 年スギ植林地で 23.8 cm（5.9～37.9 cm）、林齢環境庁が作成した青森県の現存植生図（1987）に18 年スギ植林地で 17.6 cm（10.7～25.7 cm）であり、基づいて、六ヶ所村における落葉広葉樹林の代表といずれもそれぞれの樹種の胸高直径としてこれまでして最も広い面積を持つブナとミズナラが優占する報告されている値（落葉広葉樹：8.9～37.6 cm、スギ森林を、常緑針葉樹林の代表として最も広い面積を林：5.0～48.6 cm）の範囲内であった（Table 1）。同持つスギ植林地を選定した。ミズナラ優占林調査地

様に、いずれの調査地における樹木の樹高も、それと林齢 64 年のスギ植林調査地では水平投影面積にぞれの樹種に対する日本の平均的樹高（落葉広葉して 50 m × 50 m の正方形の調査区域を、ブナ優占樹：8.95～30.0 m、スギ林：4.4～35.2 m）の範囲内

林調査地では急斜面の地形を避けて、水平投影面積であった（Table 1）。にして 100 m × 25 m の長方形の調査区域を、また林齢 18 年のスギ植林調査地では樹木の個体密度が高いため、水平投影面積にして 25 m × 25 m の正方形の調査区域を設けた。

単位面積当りの森林の地上部重量
これまで報告されている落葉広葉樹林地における単位面積当りの地上部重量は 14.3～67.7 kg-drym-2の範囲である。本調査におけるブナ優占林（14.1毎木調査kg-dry m-2）は、この下限に相当する。一方、ミズナ

調査区域内に生育している胸高直径（地表面からラ優占林（11.7 kg-dry m-2）は、幾分低い地上部重量

高さ約 1.2 m の位置における幹の直径）5 cm 以上のであった。また、スギ植林地における地上部重量は全樹木の胸高直径と樹高を測定した。幹の肥大生長

これまで 1.3～51.2 kg-dry m-2と報告されており、本をモニタリングするために、幹にナンバーテープを調査地の林齢 64 年林（48.5 kg-dry m-2）及び 18 年林取り付け個体識別した。胸高直径は伸縮しないスチ（49.9 kg-dry m-2）は、ともにこの範囲内であったール製巻尺を用いて、樹高は超音波計測器を用いて（Table 1）。

測定した。

これらの調査結果から、本調査地は我が国の平均的な森林の特性（胸高直径、樹高、地上部重量）と現存量の評価
落葉広葉樹個体の地上部重量は Takahashi et al.
（1999）、スギ個体の地上部重量は渡邉・茂木（2007）のアロメトリー式を用いて、胸高直径と樹高から推定した。

大きく異なってはおらず、今後、炭素移行・蓄積調査を行っていく上で妥当な野外調査地と考えられる。

13根岸賢一郎ほか (1988) 東大農学部演習林報告, 78:

C標識植物体13

ブナ、ミズナラ、スギの葉の C濃度は、それぞれ31-57.
Tadaki, Y. (1970) Journal of the Japanese Forestry

2.705 atom%、2.681 atom%、0.662 atom%に達し、1年目の行程を終了した。また、ヨシの葉と稈に関し13ては、それぞれ 2.814 atom%、2.483 atom%の C標識

Society, 52: 263.
Takahashi, K. et al. (1999）Research bulletins of the13

植物体を作成した。この C標識試料を用いた土壌有College Experiment Forests, Hokkaido University,機物の分解係数を求める試験を平成 23 年度以降に

56: 70-85.
只木良也ほか (1969) 日本森林学会誌, 51: 331-339.

行う。

只木良也ほか (1988) 信州大学理学部紀要, 23: 7-20.
玉井重信ほか (1983) 日本森林学会誌, 65: 372-381.

引用文献
安藤貴 (1968)林試研報, 209: 1-76.

丹下健ほか (1990) 日本生態学会誌, 40: 179-186.

Hiura, T. (2005) Ecological Research, 20: 31-37.

渡邉仁志, 茂木靖和 (2007)岐阜県森林研研報, 36:

市川貴大ほか (2006) 日本森林学会誌, 88: 525-533.
Jia, S., T. Akiyama (2005) Agricultural and Forest

7-13.
Yoshida, T. et al. (2005) Canadian Journal of Forest

Meteorology, 134: 70-80.

Research, 35: 175-188.

片桐成夫ほか (1985) 島根大農研報, 19: 34-38.
Kubota, M. et al. (2005) Tree physiology, 25: 545.
中根周歩 (1980) 日本生態学会誌, 30: 155-172.
Table 1 Fundamental characteristics of deciduous broad-leaved forests and Cryptomeria japonica plantations**

Average DBH(cm)
8.9−37.6

Average height(m)
8.5−30(kg-dry m )14.3−67.7

Fagus crenata -dominated deciduous forest

17.1

10.4

14.1

Quercus crispula -dominated deciduous forest

16.4

9.7

11.7

5.0−48.6

4.4−35.2

1.3−51.2

64-year-old C. japonica plantation

23.8

16.8

48.5

18-year-old C. japonica plantation

17.6

12.6

49.9

Study site
Deciduous broad-leaved forests in Japan*

Cryptomeria japonica plantations in Japan**

Above-ground biomass-2: Ranges were estimated by the reviewed articles in references (安藤, 1968; 只木ほか, 1969; Tadaki, 1970; 中根, 1980;玉井ほか, 1983; 片桐ほか, 1985; 根岸ほか, 1988; 只木ほか, 1988; 丹下ほか, 1990; Hiura, 2005; Jia and Akiyama, 2005;
Kubota et al., 2005; Yoshida et al. , 2005; 市川ほか, 2006; 渡邉・茂木, 2007).
**: DBH stands for diameter at breast height.