関東森林研究	  67-1(2016)	 

論	  文	 

異なる計算式を用いた落葉広葉樹二次林の現存量の違いについて
Comparison of aboveground biomass in secondary deciduous forests using different estimating equations
佐藤	  保＊1・北岡	  哲＊1・原口	  岳＊1・五十嵐哲也＊1・岡部貴美子＊1
Tamotsu SATO＊1, Satoshi KITAOKA＊1, Takeshi HARAGUCHI＊1, Tetsuya IGARASHI＊1 and Kimiko OKABE＊1＊１	  森林総合研究所
Forestry and Forest Products Research Institute, Tsukuba 305-8687
要旨：二酸化炭素の吸収源として森林は重要な役割を果たしているが，森林吸収源対策を実施するには，森林炭素蓄積量を正確に把握する必要がある。茨城県北茨城市および福島県棚倉町，鮫川村内の国有林にて，16 年から 70 年生までの林齢の異なる落葉広葉樹二次林に調査プロットを設置した。これらプロットの毎木データをもとに，既往の異なる４種類の計算式（３種類のアロメトリ式と拡大係数式）から地上部現存量を求めた。それぞれのアロメトリ式の計算値と拡大係数式の計算値との間には，いずれの場合も決定係数 0.95 以上の値を示す相関関係が認められた。アロメトリ式作成の基になったデータのサイズ構成が式ごとに異なることから，式によっては過小推定になるバイオマスクラスがあると想定された。森林炭素蓄積量推定の不確実性を低減させるためには，計算式がどのようなデータ（例えば，伐倒試料の最大直径や破壊調査した林分の遷移段階など）から作成されたかを把握するとともに，複数の計算式を混在させないことが重要である。
キーワード：相対成長式，地上部現存量，拡大係数，現存量推定
Abstract: Since carbon sequestrations play an important role in forest ecosystem services, precise and accurate carbon stock
estimation is considered the key to ensure success in mitigation practice such as forest sink activities. We set up seven monitoringplots in secondary deciduous forests with stand ages ranging from 16 to 70 years in northern Ibaraki and southern Fukushima.
Aboveground biomass (AGB) in each plot was estimated using four different equations: one is biomass expansion factor (BEF) andother three are allometric equations. High coefficients of determinations of AGB (r2 > 0.90) were recognized between BEF and otherthree equations results. Because size class of original destructive sampling data differed in each allometric equation, the deviationbetween AGB using BEF and calculated AGB varied on tree size. Selection of appropriate equations based on content of destructive
sampling data (e.g. seral stage of sampling stand and their maximum sampling DBH) and avoidance using a mixture of equations areimportant to reduce uncertainties in forest carbon stock estimation.
Keywords: Allometric equation, aboveground biomass, biomass expansion factor, biomass estimation
Ⅰ	  はじめに係を用いたアロメトリ式による方法がある（IPCC（２））
。	  我が国の 2020 年における温室効果ガス排出削減目標で式が異なれば計算結果も違ってくるが，その差はどの程度ある 2005 年比 3.8％の内，森林吸収源によるものは 2.8％なのかを明らかにしておくことは，算定結果の信頼性を考以上となっており（林野庁（７）），森林の炭素蓄積量を如える上で有用な情報となる。本研究では，北茨城を中心と何に正確に把握（報告）できるかが重要となってくる。こした落葉広葉樹二次林を対象に，異なる計算式を用いて算れまでに吸収源として，主に針葉樹人工林が取り扱われて定した地上部現存量の比較結果を報告する。

きたが，国レベルの算定を考えると広葉樹林も無視することはできず，その炭素蓄積量の正確な把握も必要となってくる。

Ⅱ	  方法
１．調査地	  調査は，関東森林管理局茨城森林管理署

森林の炭素蓄積量は，一般に植物体の現存量に炭素の割（茨城県北茨城市）および棚倉森林管理署（福島県東白川合（たとえば 0.47）を乗じることによって求めることがで郡塙町および鮫川村）管内の国有林にて行った。調査対象

きる。現存量の算定方法は，材積から拡大係数（BEF :とした林分は，いずれも落葉広葉樹二次林であり，林齢

Biomass Expansion Factor）を用いる方法や，相対成長関（2014 年時点）は 16 年から 70 年までの７林分である（表－	  49	  －	 (2016 年 3 月 15 日受理)	 

—１）。

計算式に含めない場合，測定誤差が大きくなることが熱帯

２．調査項目	  調査を実施した 7 林分の内，16 年生の林分を除いた６林分で面積 0.1 ha の円形プロットを設定

林の共通アロメトリ式でも指摘されている（Chave et al.
(１)）
。

し，その中の胸高直径（DBH）５cm 以上の樹木の毎木調

２．プロットベースの比較	  個体重同様にプロットベ査を行った。16 年生林分については，0.05 ha の方形プロースでも拡大係数式の結果を基準値とし，他の３式の計算ットとし，他プロットと同様の基準で毎木調査を行った。

結果との比較を行った（図—３）。拡大係数式を 100％とし樹高（H）測定は，DBH クラスごとに選定した樹木で行た場合，小見山式では平均 30.4％，大塚式で−9.3％，中静い，残りの樹木は全樹種を対象とした DBH-H 曲線

式で 5.4％の差が認められた。共に材密度を用いる拡大係（Weibull 関数を適用）を用いて林分ごとに推定した。

数と小見山式では，特に高蓄積林分での計算結果の差が大これら毎木データをもとに以下の異なる４つの式で地上部現存量を算出したきくなっていた。小見山式は冷温帯の針葉樹を含む樹種に広く適用できる共通アロメトリ式であるが，樹高をパラメ

1.

拡大係数式ータ含んでいないことが拡大係数式の計算結果と異なる2.

小見山ら（４）のアロメトリ式（以下，小見山式）要因になったと考えられる。大塚式は今回比較に用いた式

3.

大塚ら（６）のアロメトリ式（以下，大塚式）の中で，パラメータが一つしかない唯一の式であり，そのNAKASHIZUKA（５）のアロメトリ式（以下，

ことが拡大係数式に比べて過小な計算結果を導いている中静式）と考えられた。一方，中静式は相対的に低蓄積林分で拡大4.

係数式との差が大きかったが，これは中静式が成熟林デー計算に用いるパラメータは，式によって異なっているタをもとに作成されているためと考えられた。

が（表—２），材密度はインベントリ報告に用いた数値（国立環境研究所地球環境研究センター温室効果ガスインベⅣ	  まとめントリオフィス（３））を使用した。また，拡大係数式に今回の解析では、調査林分での伐倒による重量データが用いる材積は林野庁計画課が監修した材積表（東日本用）なく、計算式間の推定誤差の比較ができないため、どの計（林野庁計画課（８））により計算した。拡大係数式によ算式が最も優れた推定結果を出すのかを論ずることはでる計算結果を基準値とし，他の３つのアロメトリ式で求めきないが、地上部現存量推定のための計算式の選択についた計算結果を個体ベースおよびプロットベースの値（Mgて考えをまとめてみたい。

ha-1）で比較した。

毎木データを用いた地上部現存量の推定結果は，個体ベースおよびプロットベースの両方で計算式によって異なⅢ	  結果と考察っていた。今回の結果からも、材密度の軽い先駆性樹種な１．個体ベースの比較	  69 年生林分の毎木データを用

どでは，材密度をパラメータとして用いるか否かで計算結いて，地上部の個体重を各式で計算した結果を図−１に示果に差が生じることが示された。同様に樹高の有無によるす。DBH に対する個体重の大きさは，小見山式＞拡大係個体重の計算結果に差が生じるが，その差は林分レベルで数式＞中静式＞大塚式の順で減少していた。基本的に顕著になる可能性がある。より正確な計算結果を得るため

DBH の大きさに係らず，小見山式で得られる個体重が最には，計算式がどのようなデータ（例えば，伐倒試料の最も大きな値を示すことに変化はないが，材密度の軽い個体大直径や破壊調査した林分の遷移段階など）から作成されでは計算結果の順位に変化が生じていた。図—１の破線でたかを把握することと，複数の計算式を混在させないこと囲んだ個体は，材密度 0.386 g cm-3 のホオノキ（国立環境が重要である。

研究所地球環境研究センター温室効果ガスインベントリ

本研究は，環境省・環境研究総合推進費「環境保全オフオフィス（３））であるが，このように材密度の軽い樹種セット導入のための生態系評価手法の開発（課題番号１

では，材密度を含む式（拡大係数式と小見山式）と含まな-1401）」による成果の一部である。

い式（大塚式と中静式）との計算結果の差が大きくなる。
拡大係数式を基準とし，残り 3 つの式で得られた個体重引用文献と比較した結果，いずれの式も決定係数 0.90 以上の高い相（１）CHAVE, J., ANDALO, C., BROWN, S., CAIRNS,関関係を示した（図—２）。小見山式は拡大径数式に比べてM.A., CHAMBERS, J.Q., EAMUS, D., FÖLSTER,常に高い計算結果を示していたが，これは小見山式には樹H., FROMARD, F., HIGUCHI, N., KIRA, T.,

高が含まれていないことに起因すると考えられた。樹高をLESCURE, J-P., NELSON, B.W., OGAWA, H.,－	  50	  －	 関東森林研究	  67-1(2016)	 

PUIG, H., RIÉRA, B. and YAMAKURA, T. (2005)of climax beech (Fagus crenata) forests V.

Tree allometry and improved estimation of carbon

Population dynamics of beech in a regeneration

stocks and balance in tropical forests. Oecologia

process. Jap. J. Ecol 34 : 411-419.
（６）大塚俊之・鞠子茂・小泉博 (2004) 陸上生態系にお145 : 87-99.
（２）IPCC (2006) Agriculture, Forestry and Other Land

ける炭素循環－森林生態系の炭素収支の生態学的なUse. In: 2006 IPCC Guidelines for National

定量化手法に焦点を当てて－. 地球環境 9 : 181-190

Greenhouse Gas Inventories, Prepared by the（７）林野庁（2015）平成 27 年版 森林・林業白書．全国National (eds.) EGGLESTON, H.S., BUENDIA, L.,

林業改良普及協会，東京：302pp

MIWA, K., NGARA, T. and TANABE, K., IGES,（８）林野庁計画課（1970）立木幹材積表	  —東日本編—．

Hayama, 83pp

日本林業調査会，東京：333pp（３）国立環境研究所地球環境研究センター温室効果ガス
インベントリオフィス（2015）日本国温室効果ガスイ
ンベントリ報告書．国立環境研究所，つくば：665pp（４）小見山章・中川雅人・加藤 正吾 (2011) 冷温帯林
樹木の個体重に関する共通相対成長式．日本森林学会誌 93 : 220-225（５）NAKASHIZUKA, T. (1984). Regeneration process
表−１.	  調査プロットの概要

表−２.	  用いた計算式の特徴

Table 1 Outline of the plots

Table 2 Characteristic of estimating equations

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30""

40""

50""

60""

図—１.	  69 年生プロットの DBH と個体重の関係
枠線で囲んだ個体は、材密度の軽いホオノキ

Fig. 1 Relationship between DBH and biomass in the 69-years old plot
Data within dashed line show low wood density tree species, Magnolia obovata.

－	  51	  －	 

1:12,000""

1,500""

1,000""

500""

r2"="0.9846"
r2"="0.9032
r2"="0.9325

0""
0""

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1,000""

1,500""

2,000""	

図—２.	  69 年生プロットでの拡大係数式の個体重計算値と各アロメトリ式から得られた個体重計算値の比較
破線は１対１の等値線を示す。

Fig. 2 Comparison of estimated biomass between BEF (Biomass Expansion Factor) and three otherallometric equations in the 69-years old plot.
Dash line shows 1:1 value.

1:1
300""

200""

100""
r2"="0.9684
r2"="0.9588
r2"="0.9911

0""
0""

100""

200""

300""	

図—３.	  全プロットでの拡大係数式のプロットベース計算値と各アロメトリ式から得られたプロット計算値の比較
破線は１対１の等値線を示す。

Fig. 3	  Comparison of plot-based estimated biomass between BEF (Biomass Expansion Factor) and threeother allometric equations.
Dash line shows 1:1 value.

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