早生樹産業植林のための生育環境モニタリング
鳥山淳平・金子真司ための基準・指標（Criteria and Indicators）作り

1． はじめにが行われてきた 2）。図 2 に示すように，早生樹植林

短期間に多量のバイオマスの収穫が可能な早生樹地の基準と指標は，植林地の管理だけでなく，環境は，1960 年代から熱帯各地で植林され，90 年代に負荷の低減，人材育成と安全管理を含む幅広いもの

1）1）大幅に拡大した 。Cossalter ら によると早生樹植である。しかしながら，インドネシアの基準・指標

林とは「強度に管理された商業植林で，あるブロッの中で植林地の地力の管理の位置づけは明確でな

クに単一の樹種が植栽され，高い成長速度（年平均い。この背景として，基準・指標とセットとなる検3−1以上）で工業用の丸太材が生証（Veriﬁers）が容易でないこと，またそれをバッ産され，そして植栽から 20 年以内に収穫される」

クアップする手法開発が進んでいないことが考えらものであり（図 1），2000 年時点で全世界に 1000 万れる。地力の管理をバックアップする手法とは，施ha 存在し，年間約 100 万 ha のペースで増加してい業ローテーションの進行に伴う土壌中の養分量の変るとされる。

化を科学的に監視し，地力低下のサインを見つける

成長速度 15 m ha

この早生樹の産業植林の広がりによって，天然林手法，すなわち生育環境のモニタリングである。生を主体としてきた熱帯の樹木の資源利用は大きく変育環境モニタリングの結果は，施肥（どの元素を，化しつつある。早生樹産業植林は高い生産力を背景どれだけ，いつ投入するのか？）や収穫（伐期を延に木材需要に応えることで，貴重な熱帯林の資源をばすべきか？収穫残渣を林地に残すか？）の工程を利用せずに保全することに貢献する。その反面，短決定する際の科学的根拠となる。また基準・指標そ期間に伐採を繰り返すことから，土壌中に保持されのものがモニタリングの結果に基づき作成，改訂さる窒素やミネラル等の養分は樹木に急速に吸い上げれる性質があるため 2），まずは生育環境モニタリンられ，植林地の外へ持ち出されることになる。さらグを試験的に設計，運用することで，基準・指標のに，高い頻度で作業機械を利用する場合，土壌の表整備も進むだろう。以上の観点から本稿では，今後層部分の硬化とその後の土壌侵食の危険性を高め，も拡大が予想される早生樹植林地において生育環境土壌侵食もまた土壌の表層に保持された養分を植林モニタリングを適正に行うために，実行可能性のあ地外に押し流してしまう。このため，早生樹産業植る手法の確立にむけた課題と提案を述べてみたい。

林では持続的な木材生産のための地力を維持できるかどうかが課題となる。

2． モニタリングの対象は何か

早生樹産業植林の造成が急速に進められたインド

生育環境モニタリングを行う際の，最も重要なポネシアでは 2000 年頃から，早生樹植林地の管理のイントはモニタリングの設計である。これは研究者

Junpei Toriyama, Shinji Kaneko : Monitoring of Growth Environment for Fast-wood Forestry（独）森林総合研究所
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ことを述べている 3）。この 3 つのうちモニタリングの設計では，特に調査対象の明確化が求められる。
広域のエリアと複数のクローンを含む設計では，集計結果の不確実性（後述）が高くなり，サンプリングコストが増大する。その為，自身のモニタリング対象が 1 ha のブロックに植栽されているユーカリの単一クローンなのか，それとも 1000 km2 の事業
地のいろいろなところに植栽された林齢や品種の異なるアカシアマンギウム林なのか，そしてモニタリングデザインはそれらを十分にカバーできているか，よく検討する必要がある。
図 1

植栽後 6 年で収穫されるアカシアマンギウム林
写真は 4 年目の林内の様子。インドネシア・南スマトラ州。写真提供，中山裕貴氏。

地力の調査項目の選択も重要である。植林地の土壌中には窒素やリンに代表される主要な栄養素から，鉄やマンガンのように微量の栄養素まで多くの種類の元素が存在し，樹木の生育を支えている。このため土壌養分の調査項目を絞りすぎると，他の重要な因子を見逃す可能性が高まる。その一方，むやみに項目を増やすと分析コストが増大するというジレンマがある。この問題の解決策として，より低コストで迅速に把握できる土壌 pH 等の項目を全ての調査地点に組み込み，その中からランダムもしくはシステマティックに選んだ地点で，より詳細な調査を行う「入れ子」の設計が有効である。ちなみに土壌 pH の低下は土壌中のミネラル（カルシウム，マグネシウム，カリウムなど）の減少の目安となる
為 4），樹木の成長速度と合わせてモニタリングを続けることで，事業地ごとに異なる地力低下の基準値

図 2

早生樹産業植林の基準・指標
藤間 2） より抜粋して作成。原典は Poulsen ら 9）。
下線項目は筆者がグループ化した基準，括弧内項目は個別の指標。

を土壌 pH から得られる可能性がある。

3． 不確実性を減らすサンプリング
モニタリングデザインの概要が決まると，次には1 回のモニタリングで何サンプルを調査したらよいが行うフィールド研究についても言えることであか，ということを考える必要がある。観測された値る。長らく学術雑誌 Forest Ecology and Manage-が統計的に確からしいと保証するために，調査者がment の編集長を務めてきた D. Binkley は，その豊「最大でもこの程度の誤差に留めておきたい」とサ

富な査読経験から，研究者が森林試験区を設定するンプリングの前に設定する誤差のことを許容誤差とときに注意すべき 3 つのポイントとして，調査対象いう。一般に許容誤差 E とサンプル数 n の関係はを明確にする，真の反復と副標本をきちんと区別す⑴ 式で示される 5）。

る，連続変数を定量的に扱う（カテゴリ化しない）

E＝（t・s）/

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No. 89（2014）⑴

ぎが容易となる。
調査時期のずれに伴う不確実性の発生を回避する努力も必要である。1 回目と 2 回目の施業ローテーションで比較するのであれば，同じ林齢の，同じ季節（乾季のはじめなど）にサンプリングを行うことが望ましい。また広域をカバーするモニタリングの場合，同じ林地のブロック内で反復を増やすより，ブロックの数を増やすほうがよいとされる 3）（図 3）。
図 3

サンプリングデザインの比較（A）4 つのブロックを抽出し，各ブロックで 4 反復した場合 ;（B）すべてのブロックで 1 回ずつ行った場合。白丸と黒丸はそれぞれ 1 回目と 2 回目の調査地点を示す。（A）と（B）の分析点数は同じだが，（B）は調査地全体をカバーする点で優れている。
（B）は 1 回の調査で攪乱するブロック内の面積が小さいので，3, 4 回目以降のモニタリングにも利用しやすい。

これは Binkley の指摘する真の反復と副標本の区別をモニタリングの設計に反映したものである。調査中の移動時間が増えるため，サンプリングコストが上がる可能性があるが，調査地全体をカバーすることで，真の傾向を検出しやすくなるメリットは大きい。

4． モニタリングの落とし穴
これまでの説明は，モニタリングに共通の話題でt は t 分布の危険率が 5% で自由度が n−1 のときあった。本節では，土壌に限ったテーマであるがの値，s は標準偏差である。植林地における地力の「細土容積重」の計測の重要性について説明したい。

変化を見逃さないためには，許容誤差を低く設定す

細土容積重とは石礫や植物根を除いた粒径 2 mm 以る必要があり，それに応じてサンプル数を決定す

下の土壌（細土）の容積あたりの重量（すなわち密る。このとき，不確実性の増大（式 ⑴ における s度）である。早生樹産業植林において，トラクターの上昇）は，サンプリングコストを上昇させるだけを用いた集材作業の繰り返しは，土壌の表層部分をでなく，真の傾向を覆い隠し，モニタリングの労力ぎゅっと締め固める（圧密という）。過度の圧密は，を無駄にする。不確実性の発生要因は多様である。

水分保持の為の土壌中のすきまを減少させ，実生の例として土壌特性の空間的なばらつきが挙げられ成長を阻害し生産力低下の一因となる 6）。圧密の度る。土壌の pH，炭素やミネラルの蓄積量は，同じ合いを知るためには，土壌の詰まり具合をチェック林地であっても採取地点が離れるほど値がばらつくすることが有効であり，細土容積重の計測もその手為，時系列の変化を評価する際の不確実性を増大さ法の一つであるが，土壌養分のモニタリングの観点せる。この不確実性を減らす手段としては GPS ロからも細土容積重を計測するメリットは大きい。一ガーによる採取地点の記録が有効である。最近の部の読者は海外の事業地において，土壌試料の分析GPS ロガーを用いれば，前回の土壌調査地点が埋を相手国の分析機関（政府機関，大学等）に委託しめ戻された状態であっても，数年後に近傍（例えばた経験があるかもしれない。多くの分析機関は，送東側に 3 m 移動と決めておく）の地点を再調査できられてきた土壌試料を室内で乾燥させ，孔径 2 mmる。この範囲であれば空間的なばらつきはかなり抑のふるいに通した後，炭素，窒素，リン等の元素のえられる為，統計的に「対応のある」サンプリング「濃度」を定量してくれる。さらに専門知識のあるの為の検定手法を利用することで，時系列の変化の読者は，施業ローテーションの進行に伴い変化する検出力を上げることができる。また 1 回目と 2 回目

細土容積重を自ら計測し，以下の計算式によって土のモニタリングで担当者が交代した場合でも引き継壌養分の蓄積量を計算することができるだろう。

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No. 89（2014）47土壌養分蓄積量（t/ha）＝土層の厚さ（cm）
×養分濃度（%）×細土容積重（g/cm3） ⑵例えば，深さ 0‑10 cm で採取した土壌の養分濃度が 0.20% で，細土容積重が 1.3 g/cm3 の場合，土層内の養分蓄積量は 2.6 t/ha と計算される。ここで仮に，10 年後に同サイトの同深度でモニタリングを行い，養分濃度が 0.18% で細土容積重が 1.5 g/cm3だったとしよう。土壌養分蓄積量は 2.7 t/ha とな
り，土壌養分は 0.01 t/ha/year で増加したと結論づけられる。この結論は「深さ 0‑10 cm の範囲で起きた変化として」正しい。しかしながら，これでもなお，土壌養分の真の傾向を示しているとは言えない。なぜなら細土容積重が 1.3 から 1.5 g/cm3 に増えており，異なる質量（それぞれ 1300 t/ha と 1500t/ha に相当）の土壌を比較しているからである。

図 4

土壌の細土容積重の測定の為のサンプリング
細土容積重は一定容積の金属円筒で土壌試料を採取し，その乾燥重量から求める。写真は土壌試料の端面を平らにカットしている様子。森林総合研究所のウェブサイトから転載。

後者の 1500 t/ha の土壌のうち 200 t/ha 分は，（周辺からの土壌の流入がない場合）1 回目の調査で深さ 10 cm より下層に存在していたものである。このアマンギウム林に適用した例では，4 年間という極種のモニタリングの落とし穴について，アグロフォめて短い期間の土壌炭素蓄積の変化を，補正計算にレストリー研究で著名な P.K.R. Nair も近年同様のよって効果的に検出することができた 8）。このよう主張をしており 7），多様なバックグラウンドをもつに細土容積重の計測を常に行い，調査対象とする土技術者が森林の生育環境のモニタリングを行うニー

壌の質量を揃えることで，土壌の密度の変化によるズが高まっているのかもしれない。ちなみに ⑵ 式

不確実性の発生を抑え，生育環境モニタリングを適は全ての土壌中の元素に適用できるが，一般に「炭正に行うことができるだろう。

素濃度が時間的に増加している場合，同じ深さの細土容積重は減少する（逆も然り）」傾向がある為，5． おわりに両者を掛け合わせた土壌炭素蓄積量の時系列の変化

本稿では早生樹産業植林の地力管理に資するモニは常に相殺される。今後炭素固定関連のプロジェクタリングデザインに関して，いくつか技術的な提案

ト（CDM 植林や REDD プラス）で土壌炭素蓄積量を行った。細土容積重についてはやや専門的であるのモニタリングに取り組む者は，蓄積量の計算のが，差し当たってこのような課題があるということ際，自分の調査対象とする土壌の質量を揃えることを認識していただけたらと思う。以上に述べたようを意識してほしい。に，モニタリングの対象を明確化し，不確実性の発

細土容積重の計測は高価な機器を必要としない生を可能な限り抑えることで，早生樹産業植林の生（図 4）。しかし，金属円筒を土壌に打ち込み，抜き育環境モニタリングは実行可能であると筆者は考え取る作業に慣れが必要であり，事前に試しておく必ている。しかしながら，いい加減な調査を行うと要がある。また ⑵ 式は 1 地点の計算であるため，誤った結論が導かれ，その結果土壌が劣化し，貴重多地点の計算に拡張するには補正計算のテクニックな土壌資源を失うこともあり得るのである。今後，

8）が必要である 。ここでは補正計算の詳細は割愛す

早生樹産業植林の現場に関わる企業や NGO の担当

るが，筆者らがインドネシア・西ジャワ州のアカシ者，研究者らが各々モニタリングに取り組み，その48

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No. 89（2014）成果が早生樹産業植林の新たな管理指針の確立につ

海外の森林と林業 80 : 17‑22.

ながることを望む。本稿を執筆するにあたり森林総定調査プロットの必要数と配置．REDD-plus Cookbook.

合研究所の藤間剛博士に多くの助言をいただいた。
また京都大学大学院の森大喜博士，中山裕貴氏から資料提供を受けた。ここに深く感謝の意を表する。
〔参考文献〕 1）C. Cossalter and C. Pye-Smith (2003)
Fast-wood forestry : myths and realities. CIFOR.（日本
語訳版 : www.cifor.org/publications/pdf̲files/Books/BCossalter0501J0.pdf）

2）藤間剛（2012）早生樹産

業植林の概要─規模と生産力の観点から─．早生樹‑産業
植林とその利用．海青社 7‑34.

3）D. Binkley (2008)

Three key points in the design of forest experiments.
Forest Ecology and Management 255 : 2022‑2023.

4）山下尚之ら（2011）インドネシア南スマトラ州におけるREDD 研究開発センター 112‑113.

5）溝上展也（2012）固6）稲垣昌宏（2012）

産業植林と環境．早生樹‑産業植林とその利用．海青社
35‑56.

7）P.K.R. Nair (2011) Methodological Challenges

in Estimating Carbon Sequestration Potential of Agroforestry Systems. Carbon Sequestration Potential ofAgroforestry Systems. Springer 3‑16.

8）J. Toriyama. (2011) Comparison of depth- and mass-based approaches for estimating changes in forest soil carbon
stocks : A case study in young plantations and secondary forests in West Java, Indonesia. Forest Ecology andManagement 262 : 1659‑1667.

9）J. Poulsen and G.

Applegate (2001) C&I for Sustainable Development ofIndustrial Tropical Tree Plantations. CIFOR.

アカシア・マンギウム─産業植林が土壌に及ぼす影響．

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