関東森林研究 73 (2022)

論 文

広葉樹林における相対日射率の特性
玉井幸治 1・後藤義明 1
１ 森林総合研究所
要旨：青森県から熊本県にかけて５試験地，総計 17 林分を対象に，１年間での林床面日射量と相対日射率を月別に求めた。広葉樹を含んだ 14 林分で林床面日射量が最大となったのは，青森県の１林分では５月，その他の 13 林分では４月であった。それに対して常緑樹のみで構成されていた熊本県の４林分では，３月，４月，５月，10 月とバラバラであった。常緑樹の胸高断面積合計の増加にしたがって，月別相対日射率の最大値は減少する傾向があった。胸高断
面積合計が０m2ha-1 と 25 m2ha-1 以上の部分では，それぞれ約 25～45％，６～13％の範囲であった。月別相対日射率の最小値は，常緑樹と落葉樹合計での胸高断面積合計 10～50 m2ha-1 の範囲で変化は認められず，平均６%であった。
キーワード：林床面日射量，胸高断面積合計，常緑広葉樹，落葉広葉樹

Characteristics of relative solar radiation in broad leaved forests
Koji TAMAI1, Yoshiaki GOTO1
1 Forestry and Forest Products Research Institute
Abstract: Monthly solar radiation on forest floor and relative solar radiation ratio were monitored at 17 stands in 5 observation
broad leaved forest. Among the 14 stands including broad-leaved trees, the maximum monthly solar radiation on the forest floor
was observed in May in one stand in Aomori and in April in the other 13 stands. On the other hand, in the 4 stands, which consistedonly of evergreen trees, they were observed in March, April, May and October in each stand. As the basal area with only evergreen
trees increased, the maximum relative solar radiation ratio tended to decrease. In the part where the basal area was 0 m2ha-1 and 25
m2ha-1 or more, they were in the range of about 25 to 45% and 6 to 13%, respectively. The minimum relative solar radiation ratio
was 6% on average, with no change due to the basal area with both of evergreen and deciduous trees in 10～50 m2ha-1.
Key-word: Solar radiation on forest floor, Basal area, Evergreen trees, Deciduous trees.

Ⅰ はじめに

験地，京都府木津川市にある山城水文試験地，茨城県石林冠の閉鎖状況や立木密度が異なるスギ林やヒノキ林

岡市にある筑波共同試験地，秋田県大館市にあり秋田県における資源賦存量や林野火災発生危険度を評価する手林業研究研修センターが管理する長坂試験地の５試験地，法をそれぞれ（２）と（３）は提案した。これらの手法

総計 17 林分にて行った。17 林分の概要と観測期間を表-では，林外での全天日射量に相対日射率を乗じることに１に示す。胸高断面積合計は，胸高直径が３ ㎝以上の幹よって林床面日射量を推定して，林床面蒸発量や林床可を対象にして算出した。

燃物の含水状態を算出する部分が含まれている。そのた日射センサー（Onset 社製，S-LIB-M003）による値をめこれらの手法を広葉樹林に拡張するためには，広葉樹データロガー（Onset 社製，H21-002）によって 10 秒間隔林における相対日射率の特性を解明する必要がある。

で測定し，１時間平均で記録した。

本研究では，５試験地 17 林分の広葉樹林における林２．相対日射率の算出方法 相対日射率（a）は（１）

床面日射量と最寄りの気象官署などでの観測データから算出した広葉樹林における相対日射率の特性を報告する。

式によって，月単位で求めた。

Ⅱ 方法

a = 100 × Sf ／S（１）

１．観測地と方法 林床面日射量（Sf）の観測を熊本市
ここで，S は林外での全天日射量であり，各試験地のにある立田山実験林，岡山市にある竜ノ口山森林理水試－97－（受理日 2022 年 1 月 17 日）

表-1. 観測林分の概要と観測期間

象台とつくばアメダスともに，１:１の実直線に沿って点Table1 Outline of observed forest stand and period.

がプロットされた。切片を０ MJ m-2day-1 に固定して求め

試験地名

観測
プロット
番号

代表的な樹種た直線回帰式（点線）と相関係数（R）も図中に示した。

胸高断面積合計2-1(m ha )全木

うち、常緑樹期間

熊本と館野におけるそれぞれ 365 個のデータ数に対して、

うち、落葉樹1マテバシイ

21.67

21.67

0.00

2006年7月～2007年6月

R は約 0.976 と約 0.971 といずれも大きかった。そのため

2クヌギ

17.76

0.00

17.76

2006年7月～2007年6月

熊本、館野いずれのＰ値も 0.001 以下であり、非常に高

3

イチイガシ

30.95

30.950.00

2006年7月～2007年6月

4

コジイ・
アラカシ

38.89

38.890.00

2006年7月～2007年6月

5

タラヨウ

50.09

50.090.00

1

コナラ

20.48

4.28

16.20 2004年11月～2005年10月

2

コナラ

28.49

14.70

13.79 2004年11月～2005年10月

3

コナラ

33.48

3.27

30.21 2004年11月～2005年10月

4

コナラ・
ソヨゴ

32.45

7.73

24.72 2004年11月～2005年10月

5

リョウブ・
クスノキ

41.65

20.28

21.37 2004年11月～2005年10月

6

コナラ

19.71

2.90

16.81 2004年11月～2005年10月

7アカメガシワ・ナナミノキ

10.09

4.95

5.14 2004年11月～2005年10月

8

ノグルミ・
アカメガシワ

23.77

3.25

20.52 2004年11月～2005年10月

1

コナラ

34.72

1.22

33.50

2000年4月～2001年3月

2

ソヨゴ・
ヒノキ

22.15

17.14

5.01

2000年4月～2001年3月

筑波山

カツラ

40.60

0.00

40.60

2008年9月～2009年8月

長坂

コナラ・ミズナラ

60.46

0.00

60.46

2011年1月～12月

立田山

竜ノ口山

山城

い有意性が認められた。ただし直線回帰式の傾きが熊本で約 0.983、館野で約 0.975 であった。これにより（１）による方法はわずか 1.7～2.5％程度の過小評価で Sobs を2006年7月～2007年6月推定できることを確認できた。そのため（１）による方法で竜ノ口山、山城、長坂の S を推定することとする。

図-1. 全天日射量の観測値と推定値の比較(a)熊本地方気象台，(b)つくばアメダス
Fig.1 Comparisons of observed and estimated global solarradiation.

最寄りの地方気象台やアメダスにおけるデータを用いた（表-２）。これら５カ所の地方気象台やアメダス全てにおいて，日照時間の観測データは公開されている。しか２．林床面日射量と相対日射率の季節変化 図-2(a)～し全天日射量の観測値が公開されているのは熊本地方気(e)に各試験地において観測された Sf と最寄りの地方気象象台とつくばアメダスの２カ所のみである。そこで他の台やアメダスのデータに基づく S，それらから算出され３カ所の S には，（１）による手法によって日照時間からた a の季節変動を示す。観測林分が２つ以上ある試験地推定した全天日射量を用いた。

での結果を示す図では，Sf については全ての林分における観測値を示している。しかし a については，最大値を表-2. 全天日射量の推定に用いたデータの観測地点算出した林分，すなわち立田山試験地，竜ノ口森林理水

Table2 Location of observation place for estimation of global

試験地，山城水文試験地のそれぞれで，林分番号２，７，solar radiation.
試験地

北緯

東経

最寄りの地⽅気象台
もしくはアメダス２での変化のみを示している。
北緯まず，落葉樹のみで構成されている林分である長坂試

東経⽴⽥⼭

32度49分

130度44分

熊本地⽅気象台

32度49分

130度42分

⻯ノ⼝⼭

34度42分

133度58分

岡⼭地⽅気象台

34度41分

133度56分

⼭城

34度47分

135度51分

京⽥辺アメダス

34度50分

135度46分

筑波

36度10分

140度11分

つくばアメダス

36度3分

140度8分⻑坂

40度16分

140度24分

鷹巣アメダス

40度14分

140度22分

験地を例に，季節変化を検討する。S は１月から徐々に増加し，７月に最大となる。
それに対し Sf も１月から徐々に増加するものの５月に最大となり，６月には急減した。
そのため a は３月に最大値を示したものの５月にかけて徐々に減少し，６月に急減したのち 10 月以降から増加

Ⅲ 結果と考察１．全天日射量推定法の検証 紙井ら（１）による全に転じた。ａのこのような季節変動は，落葉樹の着葉状

天日射量の推定手法の妥当性を確認するため，日照時間況を反映しているものと考えられる。３月から５月にかと全天日射量の両方のデータが公開されている熊本地方

けて a が徐々に減少したのは，枯れた後も枝についてい気象台とつくばアメダスを対象に，全天日射量の観測値た葉が３月から徐々に林床に落ちていったためであろう。

（Sobs）と日照時間からの推定値（Sest）を日単位で比較しSf が５月に最大値を示したのは，落葉樹の開葉が本格化た（図-１）。比較期間は表-１と同じである。熊本地方気する直前であったためと考えられる。長坂試験地以外の－98－

関東森林研究 73 (2022)

図-2. 全天日射量（◇）
、林床面日射量（●）
、最大値となった林分における相対日射率（×）の季節変化(a)立田山、(b)竜ノ口山、(c)山城、(d)筑波山、(e)長坂、(f)立田山の観測林分 4
Fig.2 Seasonal courses of global solar radiation, solar radiation on forest floor and relative solar radiation ratio.
試験地では４月よりも５月の S の方が多いにもかかわらが４月であったのは 11 林分もあった。先にも論じたようず，４月に Sf が最大となった林分が多い。これは，長坂に，落葉樹を含む林分では落葉樹の開葉が本格化する直試験地以外の試験地では，落葉樹の開葉が本格化するの前に Sf が大きくなるためと思われる。それに対して常緑が長坂試験地よりも早いためであろう。

樹のみで構成されている４林分では，３月，４月，５月，図-２(a)～(e)に示された a の変化は，それぞれの試験10 月とバラバラであった。これは常緑樹のみで構成され地において最大値となった林分でのみの結果である。そている林冠では状態の変化が小さく，そのため気象などのため常緑樹が主体である林分での a については，別途の影響が相対的に大きくなったためであろう。

検討する必要がある。そこで常緑樹のみで構成されてい落葉樹を含む 13 林分での Sf の最大値は，３～５月とる立田山試験地での４林分のうち林分番号４での結果を，いった特定の季節に観測された。それに対し a の最大値

図-２(f)に示す。Sf は最大でも 10 月の約 0.84 MJ m-2day-1が観測された月は４月が８林分と最多であるものの，２と小さかった。a の変化は４～６％とほぼ一定であった。

月が２林分，３月が４林分と，全て落葉期の後半の範囲

表-３に，それぞれの観測林分における Sf と a の最大値内ではあるが，Sf に比べて多様であった。枯葉が林床へと最小値と，それらが観測された月を示した。落葉樹がと落ちる時期や開葉の始まる時期が，樹種や気象環境な含まれている 13 林分のうち，Sf の最大値が観測された月どによって異なるためであろう。

－99－

表-3. 観測林分における月別林床面日射量と月別相対じると思われるので，常緑樹と落葉樹の両者による胸高日射率の最大値、最小値と観測された月断面積合計と比較した。10～50 m2ha-1 の範囲で amin はTable 3 Maximum and minimum rates and ratio of monthly

10%以下であり，胸高断面積合計の増減に伴う明瞭な変averaged solar radiation on forest floor and relative solar化は認められなかった。16 林分での amin の平均値と標準

radiation, and their observed month.

偏差は６%±２%であった。長坂試験地の値は 14%と特に大きかった。この原因を検討するためには，観測期間や月別林床面日射量（MJ m-2day-1）

月別相対日射率

最大値 最大月 最小値 最小月

最大値 最大月 最小月 最小月

観測
試験地名 林分
番号観測林分を増やす必要があり，今後の課題としたい。

11.174月

0.53 12月

7% 12月

5% 5月

24.33

4月

0.90 11月

26% 3月10% 11月

32.47

5月

0.72 12月

13% 4月9% 12月40.84 10月

0.44 12月

6% 1月

4% 5月

52.02

3月

0.70 11月

13% 3月

4% 5月

12.52

4月

0.68 10月

15% 2月

5% 7月

22.14

4月

0.47 10月

11% 4月4% 10月

36.05

4月

1.11

7月

31% 4月

7% 7月

45.46

4月

0.88 10月

28% 4月10% 7月53.55

4月

0.777月18% 4月

4% 8月

62.76

4月

0.73 10月

18% 2月6% 10月76.264月

0.53 10月

32% 4月4% 10月84.724月

1.01 10月

26% 3月8% 10月17.514月

1.476月45% 4月9% 6月

23.123月

0.39 11月

23% 3月

3% 6月

筑波

5.864月0.74 12月

31% 4月

7% 8月

長坂

5.32

5月

1.06 12月

43% 3月14% 7月立田山(a)常緑樹の胸高断面積合計と相対日射率の最大値

竜ノ口山

破線は近似曲線

山城(b)全木の胸高断面積合計と相対日射率の最小値

３．林分間での相対日射率の比較 相対日射率は林冠の状態による影響を強く受けると考えられる。林分ごとの図-3. 胸高断面積合計と相対日射率の比較

相対日射率を林分調査データから推定可能とするのが望Fig.3 Comparisons of basal area and relative solar radiation.

まれる。そこで林分調査において集められる項目から得られるデータの中から，林冠の状態との関連が強いと考

謝辞：秋田県林業研究研修センターには，長坂試験地にえられる胸高断面積合計を選び，それぞれの林分におけおける観測にご協力いただきました。感謝を表します。

る a の最大値，最小値と比較した（図-３）。
a の最大値（amax）は落葉樹が葉を落としている季節に

引用文献(１)紙井泰典・富士本武志・近森邦英（2001）日射量の気生じると思われるので，常緑樹のみによる胸高断面積合計（BAev）と比較した。BAev が増加するにつれて amax が候学的推定について．高知大学学術研究報告 50：81-94．

減少する関係が認められた。amax の値は，図の左端部分(２)玉井幸治（2021）間伐・皆伐による水資源賦存量の変では約 25～45％，胸高断面積合計が 25 m2ha-1 以上の部

動予測．関東森林研究 72：81-84．

分では６～13％の範囲であった。
（３）式に示す近似曲線(３)玉井幸治・吉藤奈津子・高橋正義･勝島隆史・後藤義が，相関係数 0.7192 で得られた。

明（2019）林床可燃物含水状態の推定モデルによる森林火災発生危険日出現日数の算出．水利科学 365：84-98．

amax = 0.2822exp(-0.028BAev)（３）ａの最小値（amin）は落葉樹が葉をつけている季節に生－100－