森林総合研究所

平成 22 年版

研究成果選集台風被害による森林生態系の CO2 放出量の増加
北海道支所 							気象環境研究領域		

宇都木 玄、山野井 克己、溝口 康子、阪田 匡司、飛田 博順、上村 章
北村 兼三

背景と目的
地球温暖化緩和策として森林による二酸化炭素 (CO2) 吸収機能が期待されていますが、森林が台風などの自然攪乱を受けた場合、攪乱前と同様な CO2 吸収機能を発揮できるでしょう
か？地球温暖化にともなう台風の大型化が予想されており、森林の CO2 収支 ( 吸収量と放出量のバランス ) を評価するうえで、台風被害の影響を無視できません。そこで台風被害を受ける前後の森林生態系 ( 植物・土壌を含んだ森林全体 ) の CO2 収支を計算したところ、風害前は光合成による吸収量が土壌や枯死木による放出量を上回っていましたが（全体として吸収）、風害後は両者が逆転し、森林生態系として CO2 の放出に変化することが明らかとなりました。

成 果
森林植物の光合成による CO2 吸収2004 年 9 月の台風 18 号によって、森林総合研究所北海道支所の実験林は大きな風害を受けました。特にシラカンバやミズナラを中心とした落葉広葉樹林の約 9% が倒壊しました(図1)。実験林では風害以前の2000年から、タワーを建てて森林生態系の CO2 収支を観測してきましたが、台風で壊れたタワーを翌年には再建し、観測を再開しました。森林は光合成によって CO2 を吸収しますが（総光合成量）、その値は風害前後でそれぞれ年間 48 トン /ha 及び 46 トン /ha であり、両者に大きな差はありませんでした。風害後、ササ群落が著しく成長してきました ( 図 2)。風害前のササ群落の現存量は、乾燥重量で5~8 トン /ha でしたが、風害 5 年後の明るい場所では40 トン /ha を超えていました。計算の結果、ササ群落の光合成量が、倒れた樹木により失われた光合成の減少量を補っている事がわかりました。
生きている樹木からの CO2 放出
風害後に生き残った樹木の成長量は、風害前と同じでした。よって風害前後で、幹枝の呼吸による CO2 放出量は大きく変化していないと考えられます。

CO2 の放出量を計算しました。樹種によって放出量は異なりますが、平均すると 5 年間で枯死木中に含まれる炭素の 19% が放出されました。この値は、生きている樹木の幹枝の呼吸による CO2 放出量の 1.6 倍に相当します。
森林土壌からの CO2 放出
風害後の森林土壌からの年間 CO2 放出量は、風害前に比べて 1.3 倍大きくなりました。また風害前後で植物の根呼吸による CO2 放出量は変化しませんでしたが、土壌微生物による CO2 放出量が大きくなりました。
台風被害後の森林生態系は CO2 の放出源？
風害前は樹木の総光合成量が、呼吸などによる CO2 放出量よりも多く、年間 9.2 トン /ha の CO2 を森林生態系に吸収していました。一方風害後は倒れた樹木や森林土
壌からの CO2 放出量が増加し、森林生態系から年間約6.2 トン /ha の CO2 が放出されました。つまり台風被害は森林生態系の CO2 収支を大きく変えてしまいました (図 4)。今後も被害の進行や回復によって CO2 収支がどのように変化するのか、精度の高い観測を継続する必要があります。

枯死木からの CO2 放出
本研究は日本学術振興会科学研究費補助金 (19380095)
台風による枯死木の容積密度の変化を調べ ( 図 3)、 による成果です。
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図 1 2004
図１
2004年年99月に来襲した台風
月に来襲した台風1818号による台風被害の様子。シラカンバやミズナラが根ごと号による台風被害の様子。シラカンバやミズナラが根
図1112004
2004年年年999月に来襲した台風
月に来襲した台風
18号による台風被害の様子。シラカンバやミズナラが根ごと号による台風被害の様子。シラカンバやミズナラが根ごと
図
18図
2004
月に来襲した台風
18号による台風被害の様子。シラカンバやミズナラが根ごとごと倒れ（根返り）、落葉広葉樹林の9%が全壊、25% が何らかの被害を受けました。
倒れ（根返り）、落葉広葉樹林の 9%が全壊、25%が何らかの被害を受けました。
倒れ（根返り）、落葉広葉樹林の9%が全壊、25%が何らかの被害を受けました。
9%が全壊、25%が何らかの被害を受けました。
倒れ（根返り）、落葉広葉樹林の倒れ（根返り）、落葉広葉樹林の9%が全壊、25%が何らかの被害を受けました。

図２
樹木が風害を受けて、明るくなった場
図222樹木が風害を受けて、明るくなった場所
樹木が風害を受けて、明るくなった場所
図図
樹木が風害を受けて、明るくなった場所に成長するササ群落。手前のササが無い部分所に成長するササ群落。手前のササが無い部に成長するササ群落。手前のササが無い部分に成長するササ群落。手前のササが無い部分に成長するササ群落。手前のササが無い部分
分は、調査で刈り取った場所です。
は、調査で刈り取った場所です。

図 3 台風被害で枯死木となり、5 年間経過し
図３台風被害で枯死木となり、5年間経過
図333台風被害で枯死木となり、5台風被害で枯死木となり、5年間経過し
図図年間経過し台風被害で枯死木となり、5年間経過したミズナラ。樹種や大きさによって異なりましたミズナラ。樹種や大きさによって異なたミズナラ。樹種や大きさによって異なりまたミズナラ。樹種や大きさによって異なりまたミズナラ。樹種や大きさによって異なりまりますが、菌類による腐朽が見られます。
すが、菌類による腐朽が見られます。
すが、菌類による腐朽が見られます。
すが、菌類による腐朽が見られます。
すが、菌類による腐朽が見られます。

台風前
台風前
台風前
CO の吸収量(9.2トン)

台風後
台風後
台風後
CO の放出量（６.２トン）

COの吸収量(9.2トン)
CO2の吸収量(9.2トン)
CO2の吸収量(9.2トン)
2⑥COの放出量（６.２トン）
CO2の放出量（６.２トン）
CO2の放出量（６.２トン）
2⑥

図 2 樹木が風害を受けて、明るくなった場所

は、調査で刈り取った場所です。
は、調査で刈り取った場所です。
は、調査で刈り取った場所です。

2光合成CO2吸収光合成CO
吸収(総光合成量)
光合成CO
2吸収光合成CO2吸収2(総光合成量)(総光合成量)(総光合成量)
①①①①2

⑥⑥⑥

⑥⑥⑥

総CO2放出総CO放出
総CO2放出総CO2放出
2

総CO2放出総CO放出
総CO2放出
総CO
2放出
2⑤⑤⑤⑤

⑤⑤⑤⑤

植物の呼吸
植物の呼吸
植物の呼吸
植物の呼吸

②②②②
土壌の呼吸
土壌の呼吸
土壌の呼吸
土壌の呼吸
③③③③

倒木の分解
倒木の分解
倒木の分解
倒木の分解

④④④④

光合成CO2吸収光合成CO
吸収(総光合成量)
光合成CO
2吸収光合成CO2吸収2(総光合成量)(総光合成量)(総光合成量)
①①①①

植物の呼吸
植物の呼吸
植物の呼吸
植物の呼吸

②
②②②
土壌の呼吸
土壌の呼吸
土壌の呼吸
土壌の呼吸
③③③③

図 4 台風被害前後の CO2 収支。光合成によって吸収される CO2(①)や植物から呼吸によって放出され
図4
台風被害前後のCO収支。
光合成によって吸収されるCO
CO(①)や植物から呼吸によって放出され
図４
台風被害前後の収支。光合成によって吸収される
CO2( ① ) や植物から呼吸によって放図図
CO2 収支。
2(①)や植物から呼吸によって放出され44台風被害前後の台風被害前後のCO収支。
光合成によって吸収されるCO
22CO
22(①)や植物から呼吸によって放出され2 光合成によって吸収される
る CO
2(②)は台風前後で同じでした。しかし台風後は土壌の CO2 放出量(③)が増加し、また枯死木か出されるCO2( ② ) は台風前後で同じでした。しかし台風後は土壌の CO2 放出量 ( ③ ) が増加し、まるCO
CO(②)は台風前後で同じでした。しかし台風後は土壌のCO
CO放出量(③)が増加し、また枯死木か2 放出量(③)が増加し、また枯死木かる放出量(③)が増加し、また枯死木か2(②)は台風前後で同じでした。しかし台風後は土壌の22るCO22(②)は台風前後で同じでした。しかし台風後は土壌のらのCOた枯死木からのCO2 放出量 ( ④ CO) が加わり、総CO2 放出量CO(⑤) が増加しました。①と⑤の差し引2 放出量(④)が加わり、総2 放出量(⑤)が増加しました。①と⑤の差し引きの結果、台風前
らのCO放出量(④)が加わり、総COCO放出量(⑤)が増加しました。①と⑤の差し引きの結果、台風前らのCOきの結果、台風前は森林に吸収されていたCO2 が、台風後は逆に放出されることがわかりました。
2 放出量(④)が加わり、総2 放出量(⑤)が増加しました。①と⑤の差し引きの結果、台風前らのCO
CO22 放出量(④)が加わり、総22 放出量(⑤)が増加しました。①と⑤の差し引きの結果、台風前は森林に吸収されていたCO2 が、台風後は逆に放出されることがわかりました。
は森林に吸収されていたCOCOが、台風後は逆に放出されることがわかりました。
は森林に吸収されていた2 が、台風後は逆に放出されることがわかりました。
は森林に吸収されていた
CO22 が、台風後は逆に放出されることがわかりました。
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