関東森林研究論 文67-2(2016)

ラオスにおける簡易積算日照計を用いた光環境測定
Measurement of integrated light intensity by using simple recording film in Lao PDR
米田令仁＊１・木村健一郎＊１・Singkone XAYALATH＊２
Reiji YONEDA＊１, Kenichiro KIMURA＊１ and Singkone XAYALATH＊２＊１ （研）国際農林水産業研究センター
Japan International Research Center for Agricultural Sciences, 1-1 Ohwashi, Tsukuba, Ibaraki 305-8686 Japan＊２ ラオス森林科学研究センター
Forest Science Research Center, P.O. Box: 7174, Nongviengkham, Xaithany, Vientiane Capital, Lao PDR.
要旨：熱帯季節林をもつラオスにおいて，フィルム式簡易積算照度計（オプトリーフ）について積算光合成有効放射量（PAR）とフィルムの色素の退色率の関係に関して調べた。PAR の測定から，熱帯地域とされるラオスにおいても日長や最大 PAR の値が１年で変動し，気温の測定から平均気温も１年で変動していた。測定にもちいた赤フィルム（短期測定用）は，積算PAR との間に高い相関関係が確認された。６月，７月の測定では同じ積算 PAR でも日本国内で報告されている夏の調査結果よりも早く退色した。一方，12 月に行った調査では積算 PAR に対して退色率は低く，日本の春や秋に行われた研究例に近い退色率であった。
オプトリーフの退色率は気温に影響を受けると言われていることから，12 月の調査の際は日中の最高気温が低かったためと考えられた。また，平均気温データを用いた検量線を作成した結果，積算 PAR で 100mol m-2 以下であれば高い精度で推定できると考えられた。今回の結果から，ラオス国内においてもオプトリーフを使用した光環境測定をおこなうことが可能であると考えられた。
キーワード： オプトリーフ，積算照度，平均気温
Abstract: Integrated light intensity was estimated by using simple recording film (Opto-Leaf System, Taisei E L, Japan) in tropicalmonsoon region, Lao PDR. Red film (R-3D; short term measurement) was selected and exposed under open site. Discoloring rate of
the film, photosynthetic active radiation (PAR), temperature were measured. From measurement of PAR, the maximum PARchanged through a year. Mean temperature during the measurement period showed the highest in June and lowest in February.
Discoloring rate of red film significantly related with integrated PAR and correlation coefficient (R2) also showed high value (0.99).
Present study showed that the red film in June and July in Laos discolored faster than conducted during summer in Japan.
Discoloring rate of red film showed faster in June and July than that in December and February. It might be caused by temperature.
From the relationship among the data set, we could develop the equation to estimate integrated PAR from mean temperature anddiscoloring rate when the integrated PAR is lower than 100mol m-2. Present results indicated that light intensity might be estimatedby simple recording film methods in Lao PDR.
Keywords: Opto-Leaf System, Integrated light intensity, mean temperature
Ⅰ はじめに期間の日射量を測定する方法が用いられることが多い。この林内の光環境は林分構造で大きく異なるだけでなく，時間方法は測定点への日射量を測定できるだけでなく，木漏れ日的にも大きく変動する。こうした異なる光環境は林内に生育すの日射量や時間が明確に把握することができる。しかし，測定る植物の生存や成長に大きく影響を与える。そのため，林内機器が高額であることから，多点で測定をおこなうことが難しにエンリッチメント植栽をおこなった結果，光環境の違いによい。魚眼レンズを用いて全天空写真を撮影することで求めらって植栽苗の成長や生存が異なることが報告されている（４）。

れる林冠の開空度を林内の光環境の指標にする研究例も多

そのため，エンリッチメント植栽をおこなう際には林内の光環いが，この方法は日射量まで把握することが難しい。

境を把握することが重要となる。

そのため，林内への日射量を推定する方法が開発されてき林内の光環境を測定する方法はいろいろあるが，一般的にた。光分解性のジアゾ化合物の特性を利用した日射量を推定

は光量子センサーとロガ－を組み合わせ，林内に設置し測定する方法が Friend（３）によっておこなわれ，その後ジアゾ感光－191 －（受理日 2016 年 5 月 4 日）

紙による光環境測定がおこなわれてきた（２）。この方法は比野外に設置する前に室内においてフィルムの露光前の透較的安価で多点を測定することが可能になる方法であった。

過率（D0）を測定し，露光後透過率（D）を野外で測定した。測しかし，感光紙が雨に弱く，雨天での測定ができないという欠定にはオプトリーフ測定器（D-Meter, RYO-470）を使用した。

点があった。

オプトリーフの測定は設置後，朝 10 時頃，正午，15 時頃にお現在では，この原理を利用しジアゾ色素を防水性のセルロこなった。測定は日長が長い６月，日長が短い 12 月，雨期でース・アセテートに含浸させたフィルムが市販化されている。

降水量の多い７月，乾期で降雨のない２月を選んだ。実験は大成イーアンドエル社が開発したオプトリーフは日本国内で2013 年６月，12 月，2014 年７月，2015 年２月に実施した。の測定により，フィルムに含浸させた色素の分解と光合成有効放射量（Photosynthetic Active Radiation; PAR）の間に高い相関があることが確認され，圃場での測定だけでなく林内の光環境の計測に使われている（１，６）。
日本国内での測定例は多くあるが，日本国外での測定例は田中ら（2010）のマレーシアでの研究例があるのみで報告例がない（５）。本研究では研究事例のないラオスにおいて，オプトリーフ・フィルムの退色率と積算 PAR の関係を明らかにし，フィルムの退色率から積算 PAR を推定する式を提示する。
Ⅱ 方法

図－１ 測定期間中の光合成有効放射量の日変化

１．調査地 本研究はラオス，首都ビエンチャンの郊外にあFig.1 Daily change of photosynthetic active radiation (PAR)るラオス森林研究センター（Forest Science Research Center;FSRC）の敷地内（N 18o 16’, E 102o 27’）でおこなった。ビエンチャン周辺の平均気温は約 26 度で，気温差は大きく，４月の最高気温が約 35 度であるのに対し，12 月の最低気温は約 16度になり，熱帯地域でありながら温度差が見られる。また，平均年降水量は約 1600mm で，タイと同様に５月から 10 月にかけて雨期，11 月から４月にかけて乾期がある。
２．調査項目 実験には市販されているオプトリーフシステム（大成イーアンドエル社）の赤色フィルム（R-3D）を用いた。

図－２ 測定期間中の平均気温の日変化

赤色フィルムは「短期測定用」とされ，測定期間の目安は３～７

Fig.2 Daily change of mean temperature日間とされている。フィルムの最大吸光波長は赤フィルムで521nm とされている。大成イーアンドエル社は赤色フィルムのⅢ 結果と考察

他にオレンジ色フィルム（速反応タイプ），黄色フィルム（長期１．光合成有効放射量（PAR）と気温の日変化 図－１に測測定用）があるが，本研究では赤色フィルムを用いた。オレン定をおこなった 2013 年６月，12 月，2014 年７月，2015 年２月

ジ色フィルムは光に対する退色が早く，マレーシアでおこなの PAR の日変化を示す。６月，７月は最大 PAR の値が 2000

われた実験では裸地に設置した場合１日で完全に退色する

μmol m-2s-1 に達し，日積算 PAR は６月で 10.7～30.4 mol m-2，場合があり，黄色フィルムは林内に設置した場合最長で８週

７月で 5.5～33.1 mol m-2 であった。最大 PAR は高い値を示し間の露光が必要とされていることから（５），本研究では赤色フたものの，雨期である６月，７月では雲が多く快晴の日はなく，ィルムのみを使用した。フィルムを遮蔽のない全天環境下に雨の日では日積算PAR は 10 mol m-2 を下回り低い値を示した。

おいて，水平に設置したベニア台の上にのせ固定し，ベニア12 月の最大 PAR の値は約 1200 μmol m-2s-1 を示し，日積算台の中心に光合成有効放射センサー（日本環境計測社製

PARは3.3～14.9 mol m-2 であった。乾期が始まった12月ではMIJ-14PAR）を設置し，５分ごとに光合成有効放射量（PAR）をまだ雲が多く，一日を通して快晴の日が見られず，直射光が記録した。オプトリーフのフィルムの退色は気温に影響される

達しても今回測定した中で一番低い最大 PAR 値を示した。２と報告されていることから，温湿度計（Onset 社 HOBO Pro v

月の最大PAR の値は 1500 μmol m-2s-1 に達し，日積算PAR は２）を設置し，30 分ごとに気温を記録した。

27.4～31.2 mol m-2 であった。ラオスでは２～４月は乾期で降－192 －関東森林研究67-2(2016)

雨が見られない月であり，測定時に快晴であったことから，低れた。赤色フィルムの退色率と積算PAR の関係は二次関数でい最大 PAR でも日積算 PAR は雨期に近い値を示した。日射近似でき，いずれの月も相関係数は0.99 以上の高い値を示しが確認された時間は測定期間で異なり，PAR の値が１ μmolた（表－１，図―３）。販売元である大成イーアンドエル社が提m-2s-1 以上の値を示したのは６月の測定では 5:25～19:15，７示している検量線は一次関数を用いているのに対して，田中月の測定では 5:40～19:10，12 月の測定では 6:30～17:50，２

らは二次関数による近似式のほうが高い相関関係があること月の測定では 6:30～18:30 であった。このように，熱帯地域とを報告している（５）。本研究でも二次関数で示した近似式のは言え，ラオスでは年間に昼間の長さは変化し，最大 PAR もほうが高い相関関係が見られたが，一次関数で得られる近似変動することが明らかになった。

式の相関係数は 0.9801 から 0.9934 を示し高い相関関係が確

図－２に測定をおこなった2013 年６月，12 月，2014年７月，認された。

2015 年２月の平均気温の日変化を示す。2013 年６月の平均

今回使用した赤色フィルムでは積算PAR に対して退色する

気温が 27.0℃，最低気温が約 24.2℃で，最高気温は約速さがそれぞれ異なった（表－１，図－３）。今回ラオスで実施

31.5℃を示し，１日の温度差は少なかった。2014 年７月は平均した測定の結果，12 月，２月の測定で得られた検量線は大成

気温が 26.3℃，最低気温が約 24.6℃で，最高気温は約

イーアンドエル社が提示している日本の春・秋の推定式と夏29.8℃を示し，2013 年６月の測定結果と同様に１日の温度差の推定式の間の傾きを示した（図－３）。また，ラオスで６月７は少なかった。2013 年 12 月の平均気温が 23.2℃，最低気温月に実施した測定で得られた検量線では日本の夏の測定でが約 19.9℃で，最高気温は約 28.8℃を示し，2015 年２月の平得られている検量線のよりも早く退色した。感光性フィルムは均気温が 21.0℃，最高気温が 26.7℃，最低気温が 17.0℃を示

気温が高いと早く退色するとされていることから，平均気温のし一日の温度差が約 10℃あった。

変化が退色の早さに影響していると考えられた。

表－１ 赤色フィルムの各測定時の積算 PAR と退色率の回
帰係数
Table 1 Coefficients of the regressions between integrated PAR
and discoloring rate of red film. α = ax2 + bx +c

α: discoloringrate（log10(D/D0×100)）, x: integrated PAR

図－３ 積算 PAR とフィルム退色率の関係．本研究および日本国内の検量線を示す
Fig.3 Relationship between integrated PAR and discoloring
２．フィルムの退色率と積算PARの関係 赤色フィルムは積

rate of the red film in present results and in Japan

算 PAR の増加と共に退色した。赤色フィルムは測定前のD-Meter の値 D0 は約 2.0 を示し D 値が 0.54 を示すまで測定

３． 検量線の作成 フィルムの退色反応は化学反応であるすることができたが，0.54 以下の数値を検出することができなことから，温度に依存すると言われている（１）。そのため，秋かった。退色が早かった 7 月では D 値が 0.54 を示した際の積山らは気温を考慮に入れた式（１）～（３）に示される検量線を算PARは114mol m-2 であった。今回の測定で１日の積算PAR開発した（１）。

が約 33 mol m-2 であったことから，全天で測定をするのであれば３日以内にフィルムを回収する必要があると考えられる。まα = ax2 + bx + c(1)

た曇りの場合，もしくは積算 PAR が数 mol m しかない林内に

2a = a1T + a2T +a3(2)設置する場合は約１週間露光する必要があると考えられた。

b = b1T 2 + b2T +b3(3)-2

フィルムの退色率と積算 PAR の関係を図－３に示す。オプトリーフのマニュアルによると，赤色フィルムの退色率を調べ

α: 退色率（log10(D/D0×100)）, x: 積算 PAR，T：平均気温，ai，る際には露光前後の値（D/D0 ）ではなく，対数を用いたbi（i = 1, 2, 3）および c：回帰係数log10(D/D0×100)で求めるとされている。各測定期間におけるフィルムの退色率は積算 PAR との間に高い相関関係が見ら－測定によって得られる a，b，c と平均気温 T から秋山らの式193 －（２）と（３）を用いて， ai（i =１～３），bi（i =１～３）を求めた。求が 100 mol m-2 を超えるものを推定する場合は過剰な PAR 値められた ai，bi の結果を表－２に示す。

を示す可能性が高い。今回の結果では，積算PAR が 100 mol
m-2 を超えた際のフィルム退色率は 1.5 以下を示したが，これ

表－２ フィルム退色率と積算 PAR に関するキャリブレーシは赤色フィルムの D 値が 0.7 以下になった時であった。この時ョン・パラメーターにはほぼ色素が消え D 値のばらつきが大きくなり，0.54 以下の測定値が得られなかった。このため，積算 PAR が 100 mol

Table 2 Calibration parameter for relationship between

m-2 を超えると測定の精度が落ちることが考えられる。今回のdiscoloring rate and integrated PAR.
a = a1T 2 + a2T +a3，b = b1T 2 + b2T +b3 T：mean temperature

測定から，１日の積算 PAR が約 33 mol m-2 であったことから，本結果の推定式を用いる場合は，裸地での測定では２～３日でフィルムを回収することが望ましく，平均気温が高くなる場合は退色が早くなるので（図―4），２日以内にを回収することが望ましい。推定される PAR の値の精度を高めるためには，フィルムが退色しすぎることを避けるために，積算 PAR が 100

観測期間の平均気温に対応する検量線を用いることにより，mol m-2 以下になるように設置することが望ましいと考える。

フィルムの退色率および積算 PAR を求めることが可能になる。
今回の測定から得られた ai（i =１～３），bi（i =１～３）の値を式（１）に入れることで，平均気温 21 から 27℃までの検量線の係数を求め，検量線も示すことができた（表－３，図―４）。

Ⅳ おわりに以上の結果から，ラオスにおいても感光性フィルムを用いた光環境の測定が可能であると言える。本研究では秋山ら（１）の推定式を用いて気温の変化に対応する検量線を作成し表－３ 式（２）および（３）から求めた式（１）の係数

たが，更にデータを集積し検量線を改良していく必要があるとTable.3 Estimated coefficients of regression of equation 1 from

考える。
本研究は（研）国際農林水産業研究センター交付金プロジ

equations 2 and 3ェクト「インドシナ農山村における農家経済の持続的安定性の確立と自立度向上」の一環でおこなわれた。ラオス森林科学研究センターの各位には試験区設定の許可と設定の補助をしていただいた。この場を借りて厚く御礼申し上げる。
引用文献（１）秋山侃・酒井徹・賈書剛・篠田成郎・冨久尾歩（2000） フィ
ルム式簡易積算日射計による群落内光環境計測法の検討．
写真測量とリモートセンシング．39: 13-18（２）安藤貴（1983）ジアゾ感光紙による林内日射量の測定．林
試研報．323: 19-27（３） FRIEND, D.T.C.（ 1961） A simple method of measuring
integrated light value in the field. Ecology 42: 577-580（４）KENZO, T., YONEDA, R., MATSUMOTO, Y., AZANI, M.A.,
MAJID, N.M. (2008) Leaf photosynthetic and growth responses
図－４ オプトリーフ赤色フィルムによる気温別の推定積算

on four tropical tree species to different light conditions inPAR の検量線

degraded tropical secondary forest, Peninsula Malaysia. JARQ

Fig.4 Calibration curves to estimated integrated PAR from42: 299-306

discoloring rate of the red film under different temperature（５）田中憲蔵・米田令仁・Mohamad Azani Alias・Nik Muhamad（2010）熱帯林におけるフィルム式簡易積算日射計を用いた

今回，得られた式で推定した積算 PAR は 100 mol m-2 を超光環境測定．関東森林研究 61: 137-140

えると実測値よりも高い値を示し，実測値よりも 20%高い値を（６）福島成樹（1998）簡易積算日射計フィルムを用いたスギ林示したものもあった。そのため，今回の推定式では積算 PARの林内光環境の測定．日林論 109: 289-290－194 －