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新連載

木材と腐朽
第1回

木材の生物劣化 木材腐朽菌
藤田和彦 ■ 広島県立総合技術研究所林業技術センター 総括研究員代表
私はもともと大学では林業全般を習い、木材については、その一部として勉強した。広島県に勤め、21 年前に、たまたま異動の中で木材の研究をすることとなった。ほとんど素人であったが、建築関係者や木材加工業の方々から日々質問があるため、木材については木の構造と光合成なんでも知っていなければならない、という気持ちで常に勉強して木は根、樹幹、樹冠（枝・葉）があり、地面に立っている。根は地中をきたつもりである。

つかみ、樹幹や樹冠が倒れないようにしている。根は地中から無機

今回から5 回にわたり、「木材と腐朽」というテーマで解説するこ

栄養分（窒素、リン酸、カリウム）を含む水を吸い上げる［図 1］。吸い上ととなった。木材の腐朽について専門家ではないが、21 年間でいげられた水（樹液）は、辺材（木を輪切りにしたときにみえる外側の白いろいろと研究してきた「腐る」ということに関して、私の目線で説明部分）の樹皮に近い部分の細胞を1 時間あたり数十センチの速度でしようと思う。第 1 回から第 3 回までは木材の生物劣化について、上昇する。上昇した水は枝を通って葉に届く。そこで葉は空気中の第 4 回は木材の点検のポイントを、第 5 回は木造建築物の長寿命

二酸化炭素を原料として光合成を行い、ブドウ糖と酸素をつくるの化について、という順で話を進めようと思う。

である。ブドウ糖は木材細胞の元となるセルロース、ヘミセルロー

木と腐朽というテーマに関して説明する前に、木とはどのようなス、リグニン、あるいはデンプンや木材を腐りにくくする成分など「もの」であるかを説明したい。木を「もの」と言ってもわかりにくいに合成される。光合成によって生産されたブドウ糖は内樹皮というであろうが、木造建築の設計を生業とされる方々には、木がどんなところを通り、樹体内に拡散する。

「もの」なのかを理解いただきたいのである。それは、これから5 回

木は、葉から降りてきたこの栄養を使い、樹皮と木部の間にあるの連載で説明する内容に関わってくるからである。具体的には、木形成層というところで細胞分裂して、樹幹など年々肥大生長するはどのような構造をして立っているのか、または生長しているのか、（横方向に大きくなる）のである。木が上に横に伸びていっているのは、顕微鏡やさらに小さく（分子レベル）見るとどのような構造になって先端に頂端分裂組織（生長点）があるためである。木の生きているいるのか、などを理解していただけると、なぜ腐るのか、どこの何生長点をシロアリに食害されるのか、腐らなくするにはどうしたらよいのか、などが自ずとわかってくると思うからである。
もうひとつ理解いただきたいことがある。それは、木材を使って二酸化炭素
CO2

樹冠

住宅などを建てようとする場合、設計者や住む方の側から見ると腐ロアリに食害されなくなった場合、地球上に廃棄物としての木材が髄存在し続けてしまう。最終処分となる木材は、この意味では腐った

心材

根
図 1 木の構造

38 Ke n c h i k u s h i2017.4

ブドウ糖

心材

辺材

柔細胞

形成層

外樹皮形成層辺材

さて、前置きが長くなってしまったが、説明を始めよう。

辺材

H2O、N、P、K

心材

樹幹

り食べられたりして木材でなくなる場合、彼らは「味方」である。この点、上手に付き合っていくのが最善ではないだろうか。

髄酸素
O2

朽菌やシロアリは「敵」であるが、木材が永久に腐らなかったり、シ樹幹の縦割り

H2O、N、
内樹皮
P、K

内層
二次壁 中層
外層

部分は、形成層と頂端分裂組織、木の中心から外側に伸びる（放射組織）辺材部分の柔細胞部分であり、皆さんが建築材料として使う部分としての心材、ほとんどの辺材は、すでに死んでいる。木材は「生きている」という表現をされることがあるが、木材はその場の温湿度によって含水率が変化するため、木材の表面が空気中の水分を吸・放出している現象を「生きている」と表現されるのである。

内腔

セルロース

リグニン

一次壁仮道管ヘミセルロース

細胞間層

放射組織（柔細胞）細胞壁

図 2 木の細胞（産総研 HP 資料から図化）

また、木材に固定された炭素は、燃やしたり腐ったりすることで二酸化炭素として放出されるが、蓄積されていた炭素がゼロになっつくり、次にセルロースフィブリルが堆積して二次壁の元ができあただけであり、二酸化炭素が増えたわけではない。これが、木材ががる。細胞間層からリグニンが付着し始め、木化が始まる。リグニ

環境にやさしい材料であるという所以である。

ンは、一次壁、二次壁にもセルロースフィブリルの間を通って進行さて、形成層が分裂してできた細胞は、しばらくして「木化」が始して、二次壁が完成、木化が終了する。こうして1つの年輪の中のまる。生きていると言った辺材部分の放射組織にある柔細胞も何1 仮道管ができあがる。温帯産の樹木では、これが何層にもなり、年かしたら死ぬが、そのときに細胞内に蓄えてあったデンプンなど

薄い細胞壁のものは白っぽく早材、厚い細胞壁は濃い色の晩材とを防腐・防虫に有効な成分に変えていく。これを「心材化」と言う。

なるため、年輪となって見える。冬は成長を休止している。セルロー

これが耐久性をもたらす心材なのである。よくヒノキは腐らないとスは白色で、木材の乾燥重量のうち1/3から1/2ぐらいあり、鉄筋言うが、ヒノキのように耐久性があると言われる樹種でも、腐りにコンクリートにたとえると鉄筋の役割であり、木材の強さの元とくいのは心材であり、辺材はどの樹種でも皆、同じように腐りやすなっている。リグニンは褐色でコンクリートの役割である。ヘミセ

い。したがって、ヒノキを土台に使っても、心材だけのヒノキは調達

ルロースは鉄筋を束ねる針金である。

しにくいので防腐措置を講ずる必要がある。

これで木の構造の説明を終わるが、木材がどのようにして構成されているか、わかっていただけたと思う。次項から「腐る」というこ木の細胞大きく見てきた木を今度は小さく見てみよう。木は、針葉樹と広葉樹で違いがある。大きく違うところは、針葉樹は通水のための仮道管があり、広葉樹は道管という細胞があるということである。針葉との説明をするが、読みながら木の構造、仮道管の中を思い出していただきたい。

木を腐らせる菌 ─木材腐朽菌

樹は 9 割が仮道管で形成されているが、広葉樹の道管は 1 割から3

木材が「腐る」ということは、微生物によって主成分であるセルロー割で、残りは木部繊維である。インターネットなどで電子顕微鏡写ス、ヘミセルロース、リグニンが分解されて、化学的、物理的性質真を検索できるので、見ていただけたらと思う。コナラやケヤキなが大きく変化する現象である。なお「生物劣化」というのは、生物にどは、加工した時、道管を見せることで木の美しさを表現できる。

よって色や強度などの性質が変化して、使えなくなることを言う。

針葉樹の仮道管を詳しく見てみよう。仮道管は、細長いサヤエン

まず、木材腐朽菌は、木材にどのように侵入するのであろうか。

ドウのような形で、木の立っている方向に長い状態で束ねられてい最初に、空気中を漂っている腐朽菌の胞子は、木材の上に落下する。

る［図 2］。仮道管の長さはおよそ3mm、幅は数十μ m（マイクロメー

そこで発芽して菌糸体となり、内部に侵入するのである。この菌糸トル）程度である。ちなみに1 μ mは、10-6mで 0.001mmである

体が、すでに細菌やカビ、変色菌が侵入した壁孔などを利用して、から、1 個の仮道管の断面は肉眼では見えない。仮道管の側面にはまた、代謝物を栄養源としながら辺材に入り込んでいくのである。

壁孔（ピット）という穴が開いていて、穴が塞がれていなければ、こ次に、腐朽菌の生育条件はどのようなものであろうか。微生物での部分を水が通っている。先ほど、形成層に近い辺材の部分を水がある腐朽菌は生物であるため、私たちと同様、水、空気、温度、栄通っていると説明したが、この壁孔で隣の仮道管とつながっていて、養が必要である。

水が通っている。ちなみに心材では壁孔が塞がれているため、水が順を追って説明すると、まず木材には水がある。仮道管の内側に中に閉じ込められて抜けにくい。このため、心材の乾燥に時間がかは水があり、含水率が 75%から150%で腐朽菌には好適である。

かるのである。

しかし15%でも腐ることがある。ちなみに、木材の場合の含水率

仮道管は、外から細胞間層、一次壁、二次壁（外層、中層、内層）

は、（乾燥前重量−絶乾重量）÷絶乾重量×100（%）なので、100%でつくられている。細胞間層は、仮道管どうしを接着している。そを超える含水率が存在する。チップは、この式の分母が絶乾重量での内側をセルロースが束になって一次壁（セルロースフィブリル）をはなく乾燥前重量となるので、含水率といっても同じにはならない。

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次に、空気の存在は生物には絶対である。腐朽菌は、エネルギーを得るため呼吸が必要である。飽水状態の木材には空気が存在しないため腐らないが、地中の杭は別として、建築材料では飽水状態の木材は使わないので、空気を制御することで腐らなくすることは無理である。
さらに、温度については、24℃以下が好きな好低温菌、24℃から32℃が好きな中温菌、32℃以上が好きな好高温菌に分けられるが、私たちが生きている環境と同じのため、避けようがない。
最後に、生物が生きるために必要なのが栄養である。炭素源や窒素やリンなどが必要である。私たちは木材を食べることはできないが、腐朽菌はセルロースやリグニンなどを分解して栄養を得ている。辺材や心材のどこでも分解できるのである。木材に色をつけて

写真 1 褐色腐朽菌の被害材

しまう変色菌は、辺材の柔細胞にあるデンプンや低分子の糖を分解するため、デンプンなどのあるところでしか生育できない。この緒に袋に入れ腐朽させ［写真 2］、JISの試験方法（中央集中）で曲げ試ため辺材部だけに存在する。

験をした結果、図のように曲げ強さや曲げヤング係数が低下するの

腐朽菌それぞれは、この生育条件が違うため、日本中のどこにあがよくわかる［図 3］。なお、5% 下限値とは、信頼水準 75%におけるる木材をも、その場所や木材の環境にあった腐朽菌が腐らせてしま

95% 下側許容限界値で、100 体の強度試験をした場合、弱いほうう。では、これら生育条件をわかっていただいたところで、木を腐から4、5 番目あたりの値である。
褐色腐朽菌の例としては、キカイガラタケ、キチリメンタケ、サらせる代表格の「褐色腐朽菌」「白色腐朽菌」「軟腐朽菌」の説明をルノコシカケ、ナミダタケなどがあり、特に北海道ではナミダタケしようと思う。の被害が大きい。ナミダタケは自分で菌糸を伸ばして水分を確保
褐色腐朽菌する、好低温菌である。

褐色腐朽菌は、褐色という名前がついているとおり、木が腐った後に褐色になる。ということは、リグニンが分解されていないというこ白色腐朽菌とでもある。褐色腐朽菌は、二次壁の内側から不規則に破壊する。

白色腐朽菌は、リグニンを分解する能力があるが、セルロースも分

また、セルロースやヘミセルロースが分解されるため、鉄筋やそれ解する。腐朽後に白色になる。白色腐朽菌は仮道管の内こう（水がを止めつけている針金がなくなるという意味で、ブロック状で、ばなくなれば空洞の部分）から外側に向けて破壊する。

らばらになる［写真 1］。

白色腐朽菌の例としては、シイタケ、ナメコ、エノキタケ、
マイタケ

もちろん強度の低下が起こる。褐色腐朽菌であるオオウズラタなど私たちの食材であるキノコが並ぶ。それ以外では、カワラタケ、ケを最大 150日間、スギ無欠点材（20mm×20mm×320mm）と一カイガラタケなどがある。強度低下は、褐色腐朽菌よりは緩やかで

12010
曲げヤング係数（kN/mm²）

曲げ強さ（N/mm²）

平均値

5% 下限値

10080604020864200012345678

9 10 11 12 13 14 15

腐朽期間（×10 日）
図 3 褐色腐朽菌による強度性能低下

40 Ke n c h i k u s h i12平均値

2017.40123456789 10 11 12 13 14 15

腐朽期間（×10 日）

写真 2 オオウズラタケ腐朽材。
（上）キノコ栽培用袋に入れて菌が繁殖した（下）曲げ試験後の試験片の状態。中央の試験片には亀裂が生じている状態。

あるが、コンクリートに例えられるリグニンが分解されるわけであを分解できないが、もし可能になれば、私たちは食料には困らないるから、この菌による腐朽も強度現象があることに変わりはない。

であろう。次回説明するシロアリも木材を食害するが、今後の研究により、いつの日か木材を食べるときが来るかもしれない。家の柱軟腐朽菌を食べている自分を想像すると、かなり怖いが。

褐色腐朽菌や白色腐朽菌が活動しにくい100% 以上の高含水率材でも生育する。高含水率材が大好きではないようであるが、生き抜く環境が、水分が多くても大丈夫ということらしい。広葉樹が好きなようである。木材の表面が黒褐色になり、スポンジ状になるのでこのような名前になった。主にヘミセルロースが分解され、二次壁S2 層の空洞化が起こる。

ふじた・かずひこ

おわりに木材の構造と腐朽菌について説明してきたが、木材の構造を知ることで、腐朽という現象がどのようなものか、その概要がわかっていただけたと思う。人間は、腐朽菌のようにセルロースやリグニン

1958 年広島県生まれ。1982 年愛媛大学農学部林学科卒業。同年広島県に採用。地域森林計画策定、治山事業、自然公園施設設計管理、森林開発許認可業務を行う。1996 年林業試験場（現、林業技術センター）研究員。製材、異樹種集成材、LVL、CLTなど木質材料の強度性能に関する研究・技術開発および地域木材関連企業の技術支援に取り組む。2016 年日本木材学会第 24 回地域学術振興賞受賞。技術士（森林／林産）

自習型認定研修の設問
設問 1

設問 2

木材腐朽菌ではないものはどれか。
a. 褐色腐朽菌

次の説明のうち、正しくないものはどれか。

b. 白色腐朽菌

a. セルロースは白色である。

c. 変色菌b. リグニンは褐色である。
c. 辺材は腐りにくい。

認定教材の設問への回答は、CPD 情報システムのページ

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※自習型教材の選択欄における、会誌『建築士』選択項目は、平成 28 年 1 月より建築士会会員のみの表示項目になります。

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