関東森林研究

速 報69-1(2018)

茨城県のスギ人工林における林分蒸散量に及ぼす飽差と土壌水分条件の影響
Effects of vapor pressure deficit and soil water conditions on a variation in daily transpiration
in a sugi (Cryptomeria japonica) stand, Ibaraki prefecture, central Japan荒木眞岳＊1・釣田竜也＊1・阪田匡司＊1・齊藤哲＊1
Masatake G. ARAKI＊1 , Tatsuya TSURITA＊1 , Tadashi SAKATA＊1, Satoshi SAITO＊1＊１ 森林総合研究所
Forestry and Forest Products Research Institute, Tsukuba, Ibaraki 305-8687
要旨：茨城県の約 39 年生のスギ人工林で，樹液流速度，飽差および土壌水分を 2017 年５月から４か月間測定し，林分蒸散量に影響を及ぼす環境要因を検討した。６月前半を除く比較的安定した降雨があった期間では，土壌マトリックポテンシャルは−20～−50 kPa 程度，土壌体積含水率は 0.30～0.42 m3 m−3 程度の範囲で変動した。一方，６月前半に無降雨が 17 日間続き，10 cm 深のマトリックポテンシャルが−100 kPa 以下(最低−173 kPa)となる期間が観察され，比較的強い土壌の乾燥が認められた。林分蒸散量は，全期間を通じて 0.5～7.0 mm day−1 の範囲にあり，日によって大きく変動した。林分蒸散量と飽差との間に強い正の相関が認められた一方で，林分蒸散量は土壌マトリックポテンシャ
ルおよび体積含水率とは有意な相関を示さなかった。これらの関係性は６月前半でも特に変化は認められなかった。
以上の結果から，本調査期間において，林分蒸散量は主に飽差によって決定されており，６月前半に観察された比較的強度な土壌の乾燥でもスギ成木の蒸散量(樹液流速度)は影響を受けなかったことが示された。
キーワード：スギ，乾燥，樹液流速度，土壌マトリックポテンシャル，土壌体積含水率冠の上部に設置した温湿度センサー(VAISALA 社 HMP6)

Ⅰ はじめに
気候変動によって，乾燥の頻度の増加が予測されていで気温と相対湿度を，光量子センサー(日本環境計測社

る(2)。一般に，土壌の乾燥にともない気孔が閉鎖し，蒸MIJ‒14PAR 弐型/K2)で光合成光量子束密度(PPFD)を測定

散量(樹液流速度)や光合成量が低下するため，樹木の成した。調査区内の６地点において，10 cm，40 cm，80 cm長は減少すると考えられている。スギの水分生理特性が深さにおける土壌マトリックポテンシャルと体積含水率どの程度の土壌の乾燥によって影響を受けるのかを明らを，それぞれ Decagon Devices 社の MPS-6 と 10HS を用かにすることは，気候変動がスギ人工林の成長に及ぼすいて測定した。調査区内から 10 個体(平均胸高直径 22.6

影響を予測する上で重要である。

cm)を選び，胸高位置の北側から２cm 長さのプローブを

本研究は茨城県のスギ林において樹液流速度，土壌水分条件，飽差，および光強度の季節変動を明らかにする

１組挿し，グラニエ法(1)を用いて樹液流速度を５月から測定した。

ことを目的とし，連続観測を開始したところ，6 月前半

2017 年 5 月 1 日から 8 月 31 日を解析対象とし，このに 17 日間の無降雨が観察された。そこで，本報告では，期間に得られた 10～20 分間隔の測定値を元に，各要因スギの主な成長期間にあたる４か月間の測定結果(4)かについて以下のように１日あたりの量を求めた。季節にら，無降雨にともなう土壌の乾燥がスギの蒸散量に影響よらず 6：00～18：00 を昼間と定義し，飽差と PPFD のを及ぼしたかどうかについて検討する。

昼間の平均値を求めた。
１日の区切りを午前 5：00 とし，各深度における土壌マトリックポテンシャルと体積含水Ⅱ 方法

率の日最低値について，６地点の平均値を求めた。本研

１．調査地 森林総合研究所千代田苗畑(茨城県かすみ究では辺材面積を測定していないため，42 年生のスギ林がうら市)にあるスギ人工林に，10 × 20 m の調査区を設で調整された胸高直径から個体の辺材面積を推定する式定した。本調査林分の土壌型は BD 型で，2017 年 3 月時(5)を利用し，10 本の測定木の１日あたりの樹液流速度か−1点で，約 39 年生，立木密度 2650 本 ha ，平均胸高直径21.7 ± 4.3 cm，平均樹高 20.8 m であった。

ら林分蒸散量を計算した。
これらの１日あたりの値を用いて，林分蒸散量と各環２．調査方法 2017 年３月から，林外で降水量を，林－境要因との相関関係を調べた。

97 －(受理日 2018 年 2 月 8 日)

各深度における土壌マトリックポテンシャル，昼間の平均飽差，および林分蒸散量の季節変動を図－１に示した(土壌体積含水率と平均 PPFD は省略)。
６月前半を除くと，比較的安定した降雨があり，土壌マトリックポテンシャルは−20～−50 kPa，体積含水率は0.30～0.42 m3 m−3 程度の範囲で変動した。一方，6 月前半に無降雨(日降水量 0.5 mm 以下)が 17 日間続き，14 日間にわたり 10 cm 深のマトリックポテンシャルが−100 kPa以下(最低−173 kPa)となった。一般に，BD 型森林土壌のpF 値は 1.6～2.6 の範囲にあり，pF 3.0 以上は乾性とされ

日降水量
土壌マト リ ッ ク
1
ポテ ン シ ャ ル (kPa) (mm day )2017 年 5 月 1 日から 8 月 31 日における，日降水量，昼間 の平 均 飽 差(kPa)

Ⅲ 結果と考察

飽差は，気温と相対湿度で決定されるため，晴れの日

40-50-100-200
2.01.51.00.564205/1

傾向であった。
林分蒸散量は，日によって大きく変動し，積含水率のいずれとも有意な相関を示さなかった。10 cm
深のマトリックポテンシャルが−100 kPa 以下となった期

林 分蒸散 量 (mm day1)

おける土壌マトリックポテンシャル(図－２右)および体7/1

8/1

9/1

図－1．林分蒸散量と環境要因の季節変動

季節性は特に認められなかった。

強い相関が認められた。一方，林分蒸散量は，各深度に6/1

日付（ 2017年 ）概ね 0.5～7.0 mm day−1 の範囲にあった。林分蒸散量に，左)，および PPFD との間(r = 0.889，P < 0.001，n = 123)に

10 cm
40 cm
80 cm

-150で大きく雨の日で小さい傾向にあった。PPFD も同様の

林分蒸散量と飽差(r = 0.924，P < 0.001，n = 123)(図－2101 mm0

林 分蒸散 量1(mm day )強い乾燥状態にあったと考えられる。

200.0
8ている（3）。土壌マトリックポテンシャル−100～−173 kPa
は pF 3.0～3.3 に相当するため，この期間の土壌は比較的0間においても，これらの関係性に特に変化は認められな864r = 0.924,
P < 0.001,
n = 123

200.0

0.5

1.0

1.5

2.0

2.5 -200

昼間 の平 均飽 差(kPa)

かった(図－2 黒丸)。
以上の結果から，スギの成長期にあたる本調査期間に-150-100-50

010cm深の土壌マト リ ッ ク
ポテ ン シ ャ ル (kPa)

おいて，林分蒸散量は主に飽差によって決定されており，

図－2．林分蒸散量に飽差と土壌水分が与える影響

６月前半に観察された比較的強度な土壌の乾燥でもスギ(●は 10cm 深のポテンシャルが−100 kPa 以下の値)

成木の蒸散量(樹液流速度)は影響を受けなかったことが明らかとなった。今後，降雨遮断処理を行うことで，さ2013: The Physical Science Basis. Cambridge University Press,らに強い土壌の乾燥に対するスギ成木の生理的応答を解1535 pp明する必要がある。

(3) 真下育久 (1960) 森林土壌の理学的性質とスギ・ヒノキの成長に関する研究．林野土壤調査報告 11：1-182

謝辞：本研究は，農林水産省委託プロジェクト研究「農(4) 齊藤哲・壁谷大介・荒木眞岳・田中憲蔵・右田千春・林水産分野における気候変動対応のための研究開発」の川崎達郎 (2016) スギ個体の直径成長・樹高成長の季節支援を受けて行われた。

変化の特徴．関東森林研究 67: 203-206(5) SAITO, T., YAMAMOTO, K., KOMATSU, M.,

引用文献

MATSUDA,(1) GRANIER, A (1987) Evaluation of transpiration in a

TATEISHI, M., XIANG, Y., OTSUKI, K., KUMAGAI, T.

Douglas-fir stand by means of sap flow measurements. Tree(2015) Using airborne LiDAR to determine total sapwood area

Physiology 3: 309-320

for estimating stand transpiration in plantations. Hydrological(2) IPCC (2013) Fifth Assessment Report: Climate Change

Processes 29: 5071-5087－98 －H.,YUNOHARA,S.,

KOMATSU,H.,