樹に寄り添って44年〜温帯林から北方林、そして熱帯林へ〜

稲武演習林（愛知県）

北方林（スウェーデン北部）

ジャックフルーツ林（マレーシア）

マングローブ林（沖縄本島）

写真提供：名古屋大学森林生態生理学研究室

森林・環境資源科学専攻
森林生態学研究室
小川一治
令和5年度定年退職記念講演会 2024/02/16

温帯林：名古屋大学での学部生・大学院生の頃
毎年夏休み（8月）の伐倒調査： “手を汚す”
伐倒

幹重測定

葉むしり

穂積和夫先生
写真提供：名古屋大学造林学研究室

新城営林署 段戸国有林59年生ヒノキ人工林

岐阜営林署緑ヶ丘種苗事業所内のヒノキの苗畑
当年生

床替
え

1年生

密植
据
え
置き

据
え
置き

2年生

葉の光合成能率の指数：
NPP/林分葉量比(Kira and Shidei 1967; Tadaki1977)
NPP: 純一次生産量（Net Primary Production)

年純生産量/葉現存量比

林分の光合成能率の変化[yr-1]

ヒノキ林全現存量[t (dry wt) ha-1]

図 8-1. ヒノキ人工林における全現存量の増加にともなう年純生産量/葉現存量比の変化
図中の数字は以下の資料と対応する：1, Hagihara and Hozumi 1983; 2,川原ほか 1973; 3, 宮浦 1983; 4, Saito 1977; 5, 斎藤 1982; 6, 只木ほ
か 1966; 7, 竹内ほか 1975; 8, 当年生苗；9, 1年生苗：10, 2年生苗
(小川 1989, 博論)

170

林分葉量 yL(t)

林分葉量の変化に関する仮説
From Eq. (7), we can deduce the following three cases: (1)when bh = 1, the relative growth rate in leaf mass isequivalent to the relative mortality rate; (2) when bh \1,
the relativegrowthrate in(1967)
leaf mass is lower than the relKiraand Shidei
ative mortality rate; (3) when bh [1, the relative growthrate in leaf mass exceeds the relative mortality rate.
However, case (3) is not tenable because the inequalitiesh [ 2/3 and h [ 3/4 are not possible in the present model
analysis. Because the self-thinning rule is satisfied in allcases, the relationship between the relative growth rate of aRyan
et al. mortality(1997, 2004)
whole tree and therelative
rate is derived directlyfrom Eq. (2) as follows:!
"1 t*
dwðtÞ
1 dqðtÞ 林齢 t
¼b $;
ð8Þ
（林冠閉鎖）
wðtÞ dtqðtÞ dt

ヒノキ林

Trees (2017) 31:165–172

稲武

大学構内

CO
2 (Yoda et al. 1963; Miyanishi
where b is equal to either
3/2et al. 1979) or 4/3 (West et al. 1997; Enquist et al. 1998) incompliance with the self-thinning rule.

CO2

Constancy of stand leaf biomass
As for the parameter h of Eq. (3) in the present model, if
bh = 1 (b = 4/3 and h = 3/4) in Eq. (5), stand leaf biomass is constant. This is included in the derivation of theWBE model (Enquist et al. 1998), where it is assumed that,
林木個体間の閉鎖前
in a closed forest,林木個体間の閉鎖後
stand leaf biomass remains constant.

Fig. 4 Application of Ogawa’s (2012) model (Model I) to the leaf
biomass data on mature (a Sumida et al. 2013) and young (b Ogawaet al. 1988, 2010) Chamaecyparis obtusa stands(Ogawa 2007，Journal of Ecology; Ogawa 2017, Trees)林分呼吸量の変化

ヒノキ林（a） 大畠・四手井モデル （1974)（仮定1） 自己間引きの3/2乗則（仮定2） 単木呼吸∝ 単木表面積

林分呼吸量∝林分表面積＝一定(b) 本モデル（Ogawa 2007)(仮定1) 自己間引き則（3/2 or 4/3乗則)(仮定2) 密度の変化がLogistic曲線(仮定3) 単木呼吸ー単木重の巾乗関係
林分呼吸量R(t)の減少(Ogawa 2007, Ecological Modelling)森林の炭素バランス

ヒノキ林

Ø CUE (Carbon Use Efficiency,炭素利用効率) (Amthor2000; Cannell and Thornley2000)
CUE=NPP/GPP
森林の炭素固定機能の指数
NPP: 純一次生産量
GPP: 総一次生産量
Ø 吉良(1970)の生産効率（Production efficiency)
森林の生産性の指数(Ogawa 2011, Ecological Modelling)密植
45 63!2! 7 89+&': ;19(93/ !-< =!-!3&)&-: >?@ A@BB>C @D>E@DF

自己間引き曲線

現在までの自己間引き則の例
葉?" @15=5 A B)+',2 C()/)13 50. D5051'&'02 #E8 F8GG#H 8I#J8IK

幹自己間引き根(1) ３/２乗則 (eg. Yoda et al.
1963)：幾何学モデルに基%DJづく(2) ４/３乗則 (eg. West et al.
1997; Enquist et al. 1998;
Brown and West 2000)：代
謝スケーリング則に基づく

U67: G: M6#' &-!Q'3&$-6'% $8 #'!5 *-9 4'67+&% 2% $8 "'!,'% ?"DX%&'#% ?#D !5* -$$&% ?$D !5* *'5%6&9 !: M+' 3)-,'% !-' 86&&'* 29
N(: ?GD $8 26"34"!!!"?@!!/!CD$": U$- &+' ,!")'% $8 3$'88636'5&% 31"1 41 !C1 ! !5* $1 %'' U67%: . !5* K:!"#$ %$ U'6+0/62 *.'/& 01 +''&2"/# &'/+"*3$(Ogawa 2001, Forest Ecology and Management)

U67: B: M6#' &-!Q'3&$-9 $8 #'!5 *-9 4!: M+' 3)-,'% !-' 86&&'* 29 N(: ?@@D $U$- &+' ,!")'% $8 3$'88636'5&% 31 41 !C1

大学構内の実験林（ヒノキ若齢林）

球果

CO2放出＝呼吸
CO2吸収＝光合成
Refixation

ヨーロッパアカマツの球果

ヒノキ球果の光合成測定

同化箱照射

ヒノキ実生の地上部

ヒノキ球果の光合成再固定率 (Refixation)(1) 光反応

光飽和時で最大値 ≒ 100%

(2) 温度反応

最適温度で最大値 ≒ 100%

(Ogawa et al. 1988, Journal of Japanese Forestry Society)花芽・花果実

クスノキ （Ogawa and Takano 1997, TreePhysiology; Imai and Ogawa 2009, Journalof Plant Research)

花芽・花果実アオキ (今井 2008, 修論)

果実での転流量(ΔTr）推定の試み(1) コンパートモデルの開発 （Ogawa and Takano 1997, Tree Physiology; Imai and Ogawa 2009, Journal of Plant Research)
ΔTrin
Δp果実
Δw

ΔTroutΔr
ΔDΔG∆𝑇! = ∆𝑇!!" − ∆𝑇!#$%= ∆𝑟 − ∆𝑝 + ∆𝑤 + ∆𝐷 + ∆𝐺
≒ ∆𝑟 − ∆𝑝 + ∆𝑤

Δｗ : 成長量, ΔTrin: 果実へ入る転流量, ΔTrout: 果実から出る転流量, Δp : 光合成再固定量, Δr : 暗呼吸量, ΔD : 枯死量, ΔG : 被食量(2) 葉からの転流の貢献度：クスノキの場合 （ Imai and Ogawa 2009,
Journal of Plant Research)Ø 同時に葉の光合成測定
果実への転流量/葉から出る転流量 = 0.5〜1.8％

LI-6400

北欧スウェーデンでの北方林研究
スウェーデン農科大学（略称ＳＬＵ，英名Swedish University of Agricultural Sciences)Dr. Tomas Lundmark

Prof. Sune Linder

クスノキ科クロモジ属 Linderaの命名の由来：
Ø カール・フォン・リンネ（スウェーデンの博物学者・植物学者）と Linder家と親交

スウェーデン北部の北方林（亜寒帯林）
Ø ヨーロッパアカマツ・ヨーロッパトウヒの混交林

ヨーロッパアカマツ
枝打ち処理 Pruning（6月）

環状剥皮処理 Girdling（6月）

幹呼吸測定（6, 7月/10月）

チェンバー
Dr. Björn Sundberg

熱電対
Dr. Anders Ericsson

枝打ち処理PruningØ 呼吸 = 成長呼吸 ＋ 維持呼吸
(Amthor 1989; Ryan 1990;Sprugel and Benecke 1991; Ryanet al. 1995)
環状剥皮処理Girdling(Ogawa 2006, Scandinavian Journal of Forest Research)

Ø 6, 7月：成長呼吸の低下
10月：維持呼吸幹呼吸測定装置

携帯光合成測定装置（ADC）

データロガー，熱電対PC（データ転送）

ＣＯ２ガス交換連続測定装置

事務所・実験棟

本体システムＩＲＧＡ

31年生ヨーロッパトウヒ人工林／伐倒調査（10月）

施肥タンク

地上部（幹＋枝＋葉）

地下部（根）の掘り取り

地下部（根）

熱帯マレーシアでの熱帯林研究
熱帯林生態系の修復をテーマとしたマレーシア・日本共同プロジェクト
マレーシア側：マレーシア森林研究所（FRIM)
マレーシア農科大学（UPM)
日本側：国立環境研究所 (NIES)【担当】
実験地：マレーシア農科大学（UPM）
構内の実験林
材料：ドリアンやジャックフルーツの果実などの繁殖器官
Google Earthドリアン実験林／Dr. Ahmad Makmom Abdullah (左）, Prof. Muhamad Awang (中央）, 管理人（右）マレーシア（FRIM, UPM）・日本(NIES)共同プロジェクト

Dr. Ahmad Makmom Abdullah

ドリアン果実のCO2交換測定用チェンバー

チェンバー

ドリアン果実のCO2交換連続測定装置
*除湿用
ＩＲＧＡ
タイマー
過塩素酸マグネシウム＊
ポンプ

発砲スチロール製冷却器＊

レコーダー
パーマピュアー＊

エアータンク
流量計

ポンプ(Ogawa et al. 1995, Trees; Ogawa et al. 2005, Journal of Plant Research)ジャックフルーツ林

成長初期の果実
ジャックフルーツ （パラミツ）
学名 Artocarpus heterophyllus
英名 Jack fruit

成長後期の果実ドリアンの繁殖器官のCO2ガス交換
FB: 花芽FL-I: 開花初期
Mixed: 花芽+花+果実

FR: 果実○：光合成再固定率 (Refixation)
実線：暗呼吸速度
破線：純呼吸速度(Ogawa et al. 2005, Journal of Plant Research)母樹の成長方程式の誘導

dTr/dt : 転流速度
ｄr/dt : 暗呼吸速度
ｄp/dt : 光合成速度w: ドリアンの果実重（Ogawa 2009, Ecological Modelling）

2つ気候帯（熱帯，温帯）における転流量の違い

ΔTr/Δt : 転流速度Δｗ/Δt : 成長速度
Δr/Δt : 暗呼吸速度

分かったこと：熱帯域に成育するドリアンの果実は温度が高いため呼吸の占める割合（Δr /ΔTr）が高く，そのため温帯域に成育するクスノキの果実に比べて転流に占める成長の割合（Δｗ/ΔTr）が低くなる（Ogawa et al. 1996, Tree Physiology)

沖縄本島亜熱帯域でのマングローブ林調査

マングローブ種子の夜間呼吸測定(Khan et al. 2004, Journal of Forest Research)”Carbon Balance in Reproductive Organs of Trees:
Growth and Balance
between Respiration and Photosynthesis in Fruits”
Kazuharu OGAWA, Kaiseisha Press「樹木繁殖器官の物質収支ー果実の成長と呼吸・光合成のバランスー」
小川一治、海青社(2021)(2021)

Dear Ogawa-san,Thanks for your quick response to me email! ---------------I would suggest that you also send a copy, both Japanese and English, to Tomas since this book would be a rare and nice contribution to the library atSvartberget. His address is Tomas Lundmark, Västomån 40, SE-922 32 Vindeln, Sweden.
Cheers,Suneお世話になりました

オーストラリア・タスマニアの原生林