人工造林地における樹幹流の酸性度と周辺土壌への影響
国立研究開発法人森林総合研究所
関東整備局

森林整備センター

宇都宮水源林整備事務所

中部整備局
１造林係主任清野陽介

主幹佐藤正道係

柴田章治

収

穫

はじめに

（１）酸性雨による環境被害
酸性雨は、１９世紀のイギリスにおいて、産業革命による石炭やコークスの燃焼で排出される硫黄酸化物などが急増したため発生し、環境問題をまねきました。１９６０年代以降、ヨーロッパ全土や北アメリカにも広がり、森林の衰退など、深刻な環境被害をもたらしました。
日本では、１９７０年代に、北関東や神奈川県の丹沢山地などで、樹木の立ち枯れ現象が発生し、その原因の一つとして、酸性雨が疑われました。
（２）鹿児島県内ヒノキ造林地での樹勢衰退・立ち枯れ
平成１７年秋頃から、鹿児島県内の緑資源機構（当時）事業地のヒノキ造林地（２０～２５年生）及び隣接ヒノキ造林地（９０年生）で、樹勢衰退や立ち枯れが見られ、その原因の一つとして酸性雨が考えられました。この時は、土壌改良も考慮
し粉炭散布が行われましたが、森林施業による対策が可能であれば望ましいとして、当時報告されていた酸性雨に対する森林の持つ緩衝機能に着目した調査・研究を参考に、栃木県内の事業地でも樹幹流の調査を始めました。
（３）調査目的図－１

調査地の位置

樹幹流に関する過去の研究では、・降水の酸性度によらず、樹幹流は樹種により一定の酸性度を示す
・スギ、ヒノキの樹幹流は比較的高い酸性度を示し、降水の酸性度をより高める働きが見られる・広葉樹は樹種によるが一般的に樹幹流の酸性度が低く、降水の酸性度を弱める働きが見られるとの報告がされており、こうした研究成果を水源林の整備にも応用できるのではと考え、スギ、ヒノキの造林地において、樹幹流の酸性度の測定を継続して行い、検証してみました。
表－１
２

樹幹流の調査（１）調査地
調査地は、栃木県北西部に位置する日光市
所野の水源林造成事業地で、標高は６００～８００ｍ程度、人里から、市道、林道、作業道を使って２０分足らずの造林地です。ここに調査地を３箇所設けました（図－１）。
各調査地の概要は表－１、外観は写真－１

調査地の概要～３のとおりです。
調査木は、調査地１ではスギ３本、調査地２ではヒノキ・ヌルデ・クリ各１本、調査地３ではスギ２本・ヒノキ１本としました。調査地２のヌルデは平成２２年８月に枯死したため、以降、近くのミズキをその代わりとして調査木としました。
各調査木の概要は表－２のとおりです。
表－２

調査木の概要写真－１

調査地１（スギ造林地）

写真－２

調査地２（ヒノキ造林地）（２）樹幹流の採取方法
平成１８年度から試験的に、平成２１年度からはほぼ２ヶ月ごとに樹幹流を採取し、定期的な調査を始めました。
樹幹流の採取は、プラスチックボトルを調査木に設置し、木の幹に巻いたナイロン製ロープで集めた樹幹流をボトルに貯めるという方法で行いました。
写真－４は、試行錯誤しながら改良を重ねた最終型のものです。ボトルをマジックテープで調査木に貼り付け、さらに荷造り用のバンドでとめているところがミソです。
林内雨と林外雨については、試験的に、平成２８年に林内雨を３回、林外雨を２回採取しました。丸
太杭 の上 にビ ーカ ー状 の プラ スチ ッ ク容 器を固 定し、その中にじょうごを刺したプラスチックボトル

写真－３

調査地３（スギ･ヒノキ造林地）を置くようにしました。
雨をじょうごで受け、採取するというものです。
（３）測定方法
採取した樹幹流は、当初は現地にて、途中よりプラスチックケースに取り事務所に持ち帰って、酸性度、電気伝導率、塩分濃度を測定しました。

写真－４

樹幹流の採取（林内雨・林外雨）

測定には、酸性度（ｐＨ）はホリバ製の「ラクア・ツイン」を、電気伝導率及び塩分濃度はホリバ製の「ラクア・ツイン・コンド」を用いました（写真－５）。
ただし、平成２３年６月から平成２４年６月までの酸性度の測定値（図－３、黄色の四角で囲った範囲）については、ｐＨ測定器に不具合があり、信頼性が低いと思われるため除外しています。
（４）測定結果
樹幹流の測定結果を降水の酸性度及び電気伝導率と比較するため、降水のデータとして、栃木県保健環境センターが公表している宇都宮と日光中宮の値（1)）を用いま

写真－５

酸性度・電気伝導率の測定

図－２

樹幹流の酸性度（樹種別）

図－３

樹幹流の酸性度の変動した。樹幹流の調査地所野は、宇都宮と日光中宮のほぼ中間あたりに位置しています。
①

酸性度（樹種別）（図－２）
降水の酸性度は平成２１～２７年度の平均で宇都宮ｐＨ４.８、日光中宮ｐＨ５.０です。
降水は、大気汚染物質がなかったとしても大気中の二酸化炭素が十分溶け込んだ場合ｐＨ５.６程度になることから、宇都宮、日光中宮の降水とも酸性度が高いと言えます。
これに対し、スギの樹幹流は、調査木５本の平均でｐＨ４.４となり、降水よりもさらに酸性度が高くなり、ヒノキでは、調査木２本の平均で降水の酸性度とほぼ同じｐＨ４.８を示しました。また、スギ、ヒノキでは、標準偏差がほぼ１.０で、かなりばらつきが大きいと言えます。
一方、広葉樹は、ヌルデがｐＨ６.５、クリｐＨ６.１、ミズキｐＨ５.５となり、いずれも降水よりも中性寄りの酸性度を示しました。ばらつきも、ヌルデ、クリについては標準偏差０.５程度で、小さい結果となりました。
②

酸性度（変動）（図－３）

測定を開始した平成２１年から２８年までの酸性度の変動について見てみると、季節的な変動傾向や経年変動などは特に見られませんでした。
ちなみに、宇都宮と日光中宮の降水では、ｐＨが徐々に上昇する経年変動が見られ、酸性雨が改善しているのかもしれません。

③

電気伝導率（樹種別）（図－４）
宇都宮と日光中宮の降水では、それぞれ１５μＳ／ｃｍ、９μＳ／ｃｍであり、イオン性物質がほとんど溶けていないことが分かります。
樹幹流では、スギの平均が１７２μＳ／ｃｍと高く、またばらつきも大きくなり、ヒノキは平均で１１５μＳ／ｃｍとなりました。広葉樹では、ヌルデが９３μＳ／ｃｍ、クリが８１μＳ／ｃｍ、ミズキが１００μＳ／ｃｍとなりました。

図－４

樹幹流の電気伝導率（樹種別）

電気伝導率の測定結果と、スギの酸性度が高いことを考えると、スギの樹幹流には酸性のイオン性物質が多く含まれているということが言えます。
④

電気伝導率（変動）（図－５）
平成２１年から２８年までの電気伝導率の変動を見てみると、各樹種とも春頃に電気伝導率が上昇する傾向が見受けられます。宇都宮と日光中宮の降水では、季節的な変動は認められないことから、樹幹流特有の特徴なのかもしれません。
⑤

酸性度と電気伝導率（図－６）

図－５

樹幹流の電気伝導率の変動

樹種別にみると、広葉樹ではｐＨと電気伝導率に特に相関は認められませんでした（Ｒ＝－０.０２～０.２１）。
一方、スギ、ヒノキでは、ｐＨが小さい（酸性度が高い）範囲に限っていうと、ｐＨと電気伝導率の間に強い負の相関関係が認められました。例えば、ｐＨ４.
５以下では、相関係数は、スギで－０.
６９、ヒノキで－０.７４となりました。
⑥

塩分濃度
調査地２のヌルデで９回測定中０回、クリで４１回中１回、ミズキで３２回中１回、ヒノキ１本で３７回中１回しか塩

図－６

樹幹流の酸性度と電気伝導率分が検出（濃度０.０１％以上）されなかったのに対して、調査地１及び３のスギ調査木５本では１９１回中３４回、ヒノキ１本では３８回中８回と、度々塩分が検出されました。
これは、南風によって運ばれた太平洋由来の塩分が、陰となる北向き斜面の調査地２よりも、南東向き斜面の調査地１及び３で立木に多く付着し、検出されたものではないかと推定されます。
⑦

林内雨と林外雨
平成２８年１０～１２月に、林内雨（調査地１～３の３箇所）を３回採取・測定し、平均でｐＨ

５.８（５.０～６.７）、林外雨（調査地２）を２回採取・測定し、平均でｐＨ６.０（５.６～６.
５）を示しました。
（５）樹幹流の傾向・特性
樹幹流の測定結果をまとめると、次のようになります。
①

樹幹流の酸性度
降水の酸性度によらず、樹種ごとに一定の酸性度を示しました。
・スギの樹幹流は酸性度が高く、降水の酸性度を高める働きがあると考えられる・ヒノキの樹幹流は酸性度がやや高く、今回の調査では、降水の酸性度とほぼ同じ
・広葉樹３種の樹幹流は酸性度が低く、降水の酸性度を低くする働きがあると考えられる
また、季節による規則的な変動などは見られませんでした。

②

樹幹流の電気伝導率
いずれの樹種も、降水より高い値を示しました。特にスギでは、他の樹種よりも高い値でした。
また、全ての樹種で、春に電気伝導率が上昇する傾向が認められました。

③

酸性度と電気伝導率との関係
スギとヒノキについては、酸性度が高くなるに従い、ｐＨと電気伝導率との間に強い負の相関が認められました。これは、スギとヒノキの樹幹流の酸性度が、樹幹流に含まれるマイナスのイオン性物質の量に関係することを示しているものと考えられます。
３周辺土壌の酸性度の調査（１）調査方法
スギの樹幹流が強い酸性を示すことから、周辺土壌に影響を与えているのではないかと考え、土壌の酸性度を測定してみることにしました。
平成２８年１１月、調査地１～３に、２.５ｍ×２.５ｍの方形区を計４箇所設置し、各方形区を５０ｃｍの格子状に区切り、その交点６×６＝３６点で、深さ５～１０ｃｍの土壌を採取しました。
採取した土壌は丸２日間風乾し、ふるいにかけ石などを除いた後、乾燥土
壌１０ｇに対し精製水２５ｇを加え攪拌して放置、上澄み液をホリバ製の「ラクア・ツイン」で測定しました（Ｈ ２Ｏ法）。
（２）調査結果（図－７）
調査地１の方形区では中央付近にスギがあり、このスギが接した土壌採取点の試料でｐＨ４.２という高い酸性度を示しました。また、この調査地１は、他の調査地と比較して全体的に土壌の酸性度が高く（ｐＨが低く）なっていました。

図－７

土壌の酸性度分布図 （Graph-Rにより作図）

調査地２では中央にクリがあり、クリの斜面下方に隣接する形でヒノキがあります。クリ、ヒノキを含め、全体的にｐＨ５.５以上の酸性度を示しています。ヒノキの斜面下方（図では右上）には、やや酸性度の高いｐＨ５.０の区域があります。
調査地３の１つ目の方形区３ａでは右上にヒノキがあり、ヒノキの斜面下方（図では下）に酸性度が少し高い点が認められました。
調査地３の２つ目の方形区３ｂでは上部真上にスギが、方形区中央やや左寄りにヒノキがあります。スギからヒノキにかけての土壌の酸性度が高いことが分かります。
（３）樹幹流と周辺土壌の酸性度
土壌のｐＨの測定結果をまとめると、次のようになります。
・スギの根元の土壌酸性度は高い・ヒノキは３本のうち２本で根元の土壌酸性度が高かったが、斜面上部にクリが隣接している１本は周囲との変化が小さい
・クリの木は、根元と周囲の土壌酸性度の変化は小さい
このことから、スギは、酸性度の高い樹幹流の影響で根元の土壌が酸性化しているものと推定され、一方、クリでは、樹幹流の酸性度が低いため土壌に影響を与えていないと推定されました。
また、クリを含む広葉樹は、一般に樹幹流の酸性度が低いものが多いことから、スギやヒノキによる土壌の酸性化を緩和する働きが期待できるのではと考えられます。
４

最後に約１０年にわたり実施してきた樹幹流の酸性度の調査については、これまでの累次の研究成果とほぼ同様の結果を得ることができました。森林土壌環境の保全の観点からも、施業方法として、針広混交林の造成が望ましいことが示されたと考えます。
この結果は、平成２８年５月に閣議決定された「森林・林業基本計画」にある、「針広混交の育成複層林の造成等へ転換する施業を推進する」という水源林造成事業の方向性に正に合致するものと言えます。
森林整備センターでは、今後も広葉樹を保残する等を通じて公益性の高い森林の整備を進めていきたいと考えています。

引用文献1)栃木県保健環境センター大気環境部：平成21年度～平成27年度湿性沈着調査結果,センター年報,第15号(2010)～第21号(2016)
参考文献
・汐月美奈子他：スギ・ヒノキ樹幹流の酸性度と土壌への影響,日林九支研論集,No.44(1991)
・諫本信義他：数種の樹種における樹幹流の化学的性状と季節変動,大分県林試研報,No.12(1994)
・高橋忠幸：主な落葉広葉樹樹幹流の酸性度とヤマナラシ樹幹流による土壌酸性化抑制機能,
岩手林技セ研報,No.6(1996)
・酒井正治：森林土壌の酸性化と樹幹流との関係,森林総研九州支所九州の森と林業,No.35(1996)
・竹中千里他：落葉広葉樹樹幹流の化学的特徴,名大森研,No.17(1998)
・垣原登志子他：酸性雨に対する日本の主要樹種の酸中和特性,海岸林学会誌,No.6(1)(2006)
・酒井正治他：竹林とスギ林における林内雨、樹幹流成分および土壌水分の比較,九州森林研究,No.60(2007)