Silviase/jgov_v1.4_full_ann huggingface dataset:
植樹作業に出かける住民。

植樹を記念したセレモニー。

植樹作業のお礼に渡すヤギ。

皆で参加して進める植樹。

図(1)-12. 植樹作業の状況。

平均樹高が70cmの苗を植えた。翌年の5月に再測定をしたところ、約6割の苗が生き残っていた。生き残った個体では約40cm樹高が伸びていた。植樹活動のお礼として村人に渡したヤギも繁殖して子供を増やしていた。

## 5 ．本研究により得られた成果

## （1） 科学的意義

これまで木材収穫量と森林が持つ環境機能の両者を統一して森林価値を評価することが困難であったが、今回の解析モデルで可能となった。

## （２）環境政策への貢献

## ＜行政が既に活用した成果＞

特に記載すべき事項はない。

## ＜行政が活用することが見込まれる成果＞

REDDに関わる行政において、長期の森林管理システム構築に向けた具体的な提言ができる。
## 6 ．国際共同研究等の状況

マレーシア森林研究所（FRIM）と研究協力に関する包括協定締結にもとづき、本サブテーマを実施した。主なカウンタパートは、Wan Rashid Kadir（FRIM）。

国際共同研究計画名 ハリムンーサラック山国立公園コリドー地域の森林再生の研究 の下、カウンターパート Atih Sundawiiati, Wardi Septiana （ハリムンーサラック山国立公園管理事務所）と共同研究を行った。

## 7 ．研究成果の発表状況

## （1） 誌上発表

<論文（査読あり）>

1) Rosleine D and E. Suzuki: Tropics, 21, 91–103, 2012

“Secondary Succession at Abandoned Grazing Sites, Pangandaran Nature Reserve, West Java, Indonesia.”

## くその他誌上発表（査読なし）>

特に記載すべき事項はない。

## （2） 口頭発表（学会等）

1) Hamada, T., T. Yoneda, T. Okuda and W.R. Kadir: ATBC Bali, Bali, Indonesia, 2010 "Soundness assessment of canopy trees at a 50-ha Plot in the Pasoh Forest Reserve."

2）原田晃太郎、米田健、Wan Rashida Kadir: 第67回日本森林学会九州支部大会（2011）

「マレーシアでのSMS扱伐施業法が残存する林冠木に与える影響」

3）上田美佳子、米田健、奥田敏統、Wan Rashida Kadir：第67回日本森林学会九州支部大会（2011）「低地性熱帯多雨林における扱伐施業跡地の林分構造について」

4) Rosleine, D. and E. Suzuki: 第59回日本生態学会 (2012)

「Forest rehabilitation process in corridor area of Halimun Salak National Park (HSNP), West Java」

5）上田尭史、米田健、Wan Rashida Kadir：第59回日本生態学会（2012）

「マレーシアでのSMS扱伐施業が林分構造に与える影響：伐採率・林道密度と扱伐後5年間の林冠木動態との関係」

6）濱田肇次、米田健、奥田敏統、Wan Rashida Kadir：日本熱帶生態学会（2012）

「マレーシア・Pasoh森林保護区における健全度を用いた大径木の枯死予測」

7）ビクトリア莉花久保田、米田健、奥田敏統、Wan Rashida Kadir：日本熱帯生態学会（2012）「IFSARデータを用いた熱帯雨林における扱伐施業跡地のバイオマスの回復の評価」

8）上田尭史、米田健、Wan Rashida Kadir：日本熱带生態学会（2012）

「マレーシアでのSMS扱伐施業が林分構造に与える影響評価：伐採率・林道密度と扱伐後6年間の林間木動態との関係」

9) Septiana W, E Suzuki, D. Ekawati, S. Mulyati, A. Sundawiati and D. Rosliene: 日本熱带生態学会 (2012)
「GIS Analysis for Land Cover Changes In Halimun- Salak Corridor, Gunung Halimun Salak National Park - Indonesia」

10) Sundawiati A, E. Suzuki, M. Suparmo, W. Septiana, M. M. S. Giri, S. Mulyati, D. Ekawati, D. Rosliene: 日本熱帶生態学会 (2012)

The permanent plots in Gunung Halimun Salak National Park, Indonesia

11) Yoneda, T.: FRIM Seminar, Kuala Lumpur, Malaysia 2012

“Dynamics of canopy trees and NEP of a regenerating forest from logging under SMS.”

12) ビクトリア久保田、米田健、奥田敏統、Wan Rashidah Kadir:九州森林学会(2012)

「IFSARデータを用いた熱帯雨林におけるバイオマス量推定の可能性」

13）上田尭史、米田健、Wan Rashidah Kadir：九州森林学会(2012)

「マレーシアでのSMS扱伐施業が林分構造に与える影響評価 — 伐採率，林道密度と扱伐後6年間の林間木動態との関係—」

14）新原一海、米田健、Wan Rashidah Kadir：九州森林学会(2012)

「マレーシア SMS法による択伐跡地における下層植生の再生」

15) Suzuki E, D. Ekawati, A. Sundawiati, W. Septiana, S. Mulyati, and D. Rosleine: The 55th Symposium of the International Association for Vegetation Science, Mokpo, Korea, 2012 "Forest Management and Rehabilitation in Gn. Halimun-Salak National Park, West Java."

16) Rosleine D, and Suzuki E.: 第60回日本生態学会 (2013)

The recovery process of degraded forests in two conservation areas, West Java

## （3） 出願特許

特に記載すべき事項はない。

## （４）シンポジウム、セミナー等の開催（主催のもの）

特に記載すべき事項はない。

## （５）マスコミ等への公表・報道等

特に記載すべき事項はない。

## （6） その他

特に記載すべき事項はない。

### 8 \. 引用文献

1) Nishimura, S., T. Okuda & N. Supardi (2009) Post logging biomass recovering process in the lowland dipterocarp forest in Peninsular Malaysia. 35-38. Progress report of NIES-FRIM-UPM Joint Research Project on tropical forest ecosystem and biodiversity.

2) Yoneda, T., H. Mizunaga, Y. Tashiro & T. Okuda (2004) Effects of a storm on NEP in a tropical rain forest, Pasoh Forest Reserve. 17-23. Annual report of the NIES-FRIM-UPM Joint Research Project on tropical forest ecosystem and biodiversity.
3) 米田健（2003）枯れ木の量　－大倒木は成熟林のあかしー。“森をはかる” 日本森林学会　「森林科学」編集委員会編，26-29．古今書院.

4) Hamada, T., T. Yoneda, T. Okuda & W. R. Kadir (2010) Soundness assessment of canopy trees at a 50-ha Plot in the Pasoh Forest Reserve. P01-41, ATBC2010, Bali.

5) Niiyama, K., T. Kajimoto, Y. Matura, T. Yamashita, N. Matsuo, Y. Yashiro, A. Riph, A. R. Kassim & N. Supardi (2010) Estimation of root biomass based on excavation of individual root systems in a primary dipterocarp Forest Reserve, Peninsular Malaysia. J. Tropical Ecology 26; 271-284.

6) Yamakura, T. Hagihara, A., Sukardjo, S. & Ogawa, H. (1986) Aboveground biomass of tropical rain forest stands in Indonesian Borneo. Vegetatio, 68:71-82.
(2)炭素ストックの強化による劣化抑止プログラムの改良策とその実現性に関する研究

（独）国立環境研究所

地球環境研究センター炭素循環研究室 梁乃申

環境計測研究センター環境情報解析研究室 小熊宏之

<研究協力者>

国立環境研究所地球環境研究センター炭素循環研究室

寺本宗正

譚正洪

マレーシア森林研究所（FRIM） Christine Dawn Fletcher

Saw Leng Guan

平成22～24年度累計予算額：25,386千円

(うち平成24年度予算額: 7,500千円)

予算額は、間接経費を含む。

## [要旨]

本研究は、熱帯林における森林経営や伐採過程に伴う地上部、地下部の炭素ストックの変動や施業後の残渣の分解過程を明らかにし、さらに伐採過程及び土地利用変化に伴う熱帯林の劣化メカニズムを解明することを目的とする。そのために、マレーシア半島中央部のネグリセンビラン州にあるパソ低地熱帯雨林、および北部のペラ州の丘陵地帯にあるテメンゴール施業区に設置されている調査プロットにおいて、土壌呼吸の連続または集中測定を行った。パソの低地天然林において根切り（トレンチ）処理を行い、大型マルチ自動開閉チャンバーシステムを用いて測定した結果、総土壌呼吸量は約38 tC ha⁻¹yr⁻¹であった。そのうち、土壌有機炭素分解（微生物呼吸）の寄与は約62.6％と推定された。また、土壌呼吸、特に根呼吸と土壌含水率との間には正の相関が認められ、低地天然林でも一次総生産（光合成）は土壌水分によって制限を受けていることが示唆された。携帯型自動開閉チャンバーシステムを用いたテメンゴール施業区においての測定結果では、伐採直後、根呼吸の停止によって土壌呼吸速度は減少していた。しかし、その後に土壌呼吸速度が顕著に上昇したことから、枯死根の分解が活発に進行していたものと考えられる。また、低地熱帯雨林と丘陵熱帯雨林において、扱伐施業に伴う林床部炭素放出量を測定したところ、天然林（6.93 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹）に比べて伐採後約7年経過した低インパクト伐採跡地における土壌呼吸速度は6.88 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹であった。対して通常の持続可能な経営システム法（Sustainable Management System: SMS）の伐採跡地での土壌呼吸速度は約19%低下していた事が明らかになった。同様の調査を二次林やゴム農園、アブラヤシ農園において実施した結果、土地利用変化がバイオマス及び土壌有機炭素を減少させ、熱帯生態系を劣化させていることが示唆された。さらに、施業前後の土壌有機炭素動態（土壌呼吸速度の変化）や残渣の分解過程およびバイオマスの変動から、通常のSMS伐採法と比べ、伐採率を30%とした低インパクト択伐方式による施業では、択伐後の初年度に約2,100 US$ ha⁻¹のREDDクレジットが得られるものと試算された。
## [キーワード]

熱帯林、炭素、伐採、土地利用変化、土壌呼吸、REDDクレジット

### 1. はじめに

熱帯林は全陸域面積のわずか7%を覆うにすぎないが、地球上の生物種の半数以上が熱帯林地域に生息し、世界で最も多様な動植物を含む生態系が作り上げられ、生物多様性の観点から「種の宝庫」とよばれている。また、高い生産性機能をもつ熱帯林は、全陸域上の総一次生産量（植物の光合成による大気中のCO₂の吸収量[Gross Primary Production: GPP]）の約35%に寄与し、炭素ストックとしては、全球の植物バイオマスの約57%を占めている。そのため、地球規模の炭素循環という点では最も重要な役割を担っている生態系であるといえる。しかし1960年代から、熱帯地域では無秩序な商業伐採、アブラヤシ農園やゴム農園などの開発、農牧畜地域への土地利用の転換、伝統的慣行に従わない略奪的な焼畑やエルニーニョ現象に伴う大規模森林火災などによって、平均約1,500万 ha yr⁻¹の速度で熱帯林の減少、劣化が進み、生物多様性、地球環境そして地域住民の生活に深刻な影響が現れている。例えば、IPCC第4次評価報告書によると、世界全体の人為起源的年間CO₂排出量の約2割（15億 tC）は、熱帯林を中心とした森林減少、劣化に起因するものである¹。したがって、多様な生物の生息地であり地球規模での気候形成に重要な役割を果たしている熱帯林を保全することの重要性は明白である。近年、熱帯林保全へ向けた持続的管理の手法がさまざまな地域で模索されているにもかかわらず、森林の減少、劣化の速度に歯止めはかかっていない。このような中、近年、熱帯林を中心とした途上国における森林減少による温室効果ガス排出の削減、森林劣化防止による排出の削減に関して、森林の持続可能な経営、森林炭素ストックの保全および森林炭素ストックの向上活動をプラスしたREDD+（Reducing Emissions from Deforestation and forest Degradation; and the role of conservation, sustainable management of forests and enhancement of forest carbon stocks in Developing countries）が提案され、将来の気候変動緩和策における重要課題の一つとして、議論が続けられている。そして、熱帯林炭素ストックの現状把握および劣化のメカニズムの解明、特に人為活動が熱帯林の炭素動態に及ぼす影響を評価することは国際的な急務となっている。そこで、炭素循環の観測データからREDDクレジットを試算し、科学的根拠を提供することで、熱帯林管理法の改善によるREDD+の有効性評価を向上させることが期待される。

最新版の地球規模での森林資源評価（Global Forest Resources Assessment 2010: FRA 2010）によれば、熱帯林は、世界最大の陸上の炭素吸収源の一つであり、年間約16億tの炭素を吸収している $ ^{2)} $ 。アジア太平洋地域の熱帯林の面積は全熱帯林の面積の15～16％にしか過ぎないが、1970年代における国際生物学事業計画（International Biological Program: IBP）の報告書によれば、この地域における年間の炭素吸収量は約6億tであり、全熱帯林の炭素吸収量の約37.5％を占めている。一方、炭素の放出源として見れば、土壌微生物や小動物の有機物分解（微生物呼吸）と植物根の呼吸（根呼吸）を合わせた「土壌呼吸」により、熱帯林の土壌からは大量のCO $ _{2} $ が大気中に放出されている。近年Nature誌に掲載された論文によれば、2008年における全球の土壌呼吸量は年間約980億tCと推定され、1989年から2008年の20年間で、地球温暖化によって土壌呼吸量は年間約1億tCの速度で上昇したとされている $ ^{3)} $ 。また、熱帯域の土壌有機炭素量は全陸域の土壌炭素
量（約15,500億 t）の約20%（約3,100億 t）であるが、その土壌呼吸量は全球の土壌呼吸量の約67%（657億 tC）を占めている。熱帯域の年間土壌呼吸量は、人為起源の炭素放出量（年間72億 t）の約9倍にも相当し、全陸域生態系の正味の炭素吸收量（年間10億 t）の約66倍に相当する量であると示唆されている。したがって、気候変動や森林減少、劣化によって熱帯林における土壌呼吸の速度が変動すれば、大気中へのCO₂放出量の変化を介し、全球レベルの炭素循環も著しい影響を受けることになる。なお、最近Science誌に発表された論文によれば、特に東南アジア熱帯林において観測データが圧倒的に不足していることから、全熱帯林炭素循環の推定結果の誤差が大きいことが指摘されている $ ^{4)} $ 。

## 2 ．研究開発目的

東南アジアの熱帯林は、希少種を含む多様な生命が繊細な種間関係を築き上げた、極めて複雑な生態系である。しかし、日本のような温帯林に比べて、熱帯林の炭素循環に関する研究は極めて少なく、この地域の森林破壊、劣化の現状が非常に深刻な状況であることや、早急なCO₂の排出削減、吸収源対策の実施が望まれているという点から鑑みても、当該地域の炭素循環の解明は焦眉の急を要する課題である。こうした背景から、REDD+の実施活動による温室効果ガスの排出削減、吸収を定量的に把握するためには、有効な測定（Monitoring）、報告（Reporting）、検証（Verification）などの活動（MRV）を組み込むことが必要不可欠である。そこで、本研究では、土壌呼吸を指標として熱帯林の現状を把握し、熱帯林がどのように気候変動へ適応するのかを明らかにすること、さらには熱帯林の伐採過程や土地利用変化に伴う劣化メカニズムを解明することを目的とする。その上で、測定結果に基づき改良型劣化抑止プログラムの有効性の評価を向上するために必要な高精度なパラメータを提供する。さらにこれらの結果にもとづき、改良型劣化抑止プログラム（例えば低インパクト施業法）により森林の炭素貯留量及び放出量がどの程度改善可能か推定を行う。

## 3 ．研究開発方法

REDD+におけるCO₂放出のベースライン設定を目的として、マレーシア半島中央部のネグリセンビラン州および北部のペラ州に設置されている熱帯林調査プロットにおいて、土壌呼吸に関する現地調査を行った。まず、これら調査プロットにおいて森林データおよびその立地条件に関するデータを収集した。具体的には、それぞれのプロットにおいて立木密度や材積量、種組成に関する既存データを収集するとともに、土壌の有機炭素密度及び物理化学特性の調査を行った。さらに、土壌呼吸速度の測定を行った。土壌呼吸速度測定システムは各サイトにおいて以下の通りである。
図(2)-1. 大型自動開閉チャンバープロット内の樹木（Trees）とチャンバー（Chamber）の位置。 (1) 低地熱帯雨林（ネグリセンビラン州）における調査

## 1 ）低地天然熱帯林における土壌呼吸速度の測定

2010年12月に、パソ保護林（低地天然林：北緯2°58′、東経102°18′、標高75～150 m）の永久調査プロット（plot-1）において、50 m × 60 mの土壌呼吸サブプロットを設置した。プロットの中心において、国立環境研究所が開発した16基の自動開閉チャンバー（縦65 cm × 横50 cm × 高さ50 cm）を無作為に設置した（図(2)-1）。土壌微生物呼吸のみを測定するため、2011年2月、16基のチャンバーのうち8基のチャンバーについては、底面の1 m四方に沿って「根切り」（トレンチ処理）を行った後に、プラスチック板で土壌を仕切ることで、根呼吸の影響を排除した（図(2)-2）。したがって、根非除去（対照区：総土壌呼吸）と根除去（根切区：微生物呼吸）の2処理区をそれぞれ8反復設定したことになる。土壌呼吸速度の測定は、1基のチャンバーの上部開閉蓋を自動的に閉鎖して密閉し、チャンバー内のCO₂濃度変化を赤外線分析計（LI-840、Li-Cor社）を用いて測定することで行った。一つのチャンバーで測定している間、他のチャンバーは蓋を開けて上部を開放し、土壌条件を自然状態に戻している。1つのチャンバーの測定時間は225秒に設定し、16個のチャンバーの測定周期は1時間である⁵）。

図(2)-2.大型自動開閉チャンバーシステムを用いた熱帯雨林における総土壤呼吸（上）と微生物
呼吸（下）の連続測定。下の図は、トレンチ処理の様子を示す。

土壌呼吸速度の測定とともに、熱電対を用いて各チャンバー内の気温と深さ5 cmの土壌温度を測定した。また、16基全てのチャンバーについて、TDR型土壌水分センサー(Campbell社のCS616、4本；Vegetronics社のVH400、12本)で深さ10 cmでの土壌体積含水率を測定した。

2011年に連続して測定を行い、2012年も引き続いて連続測定を行った。これらの自動連続測定システムによって得られた $ CO_{2} $ 濃度から土壌呼吸速度を算出するためには、環境省地球環境研究総合推進費課題「土壌呼吸に及ぼす温暖化影響の実験的評価（B-073）」において開発したプログラムを用いた $ ^{6} $ 。

土壤呼吸速度 $ (R_{\mathrm{s}}) $ の計算には(式2-1)を用いた。

$$ R_{s}=\frac{kPV}{S(T+273)}\Bigg(\frac{\Delta C}{\Delta t}+\frac{C}{(1000-W)}\frac{\Delta W}{\Delta t}\Bigg) $$

ここで、kは定数（1.2028）、Pは大気圧（kPa）、Vはチャンバー体積（ $ cm^{3} $ ）、Sはチャンバー底面積（ $ cm^{2} $ ）、Tはチャンバー内の気温（°C）、Cは平均 $ CO_{2} $ 濃度（ $ \mu mol mol^{-1} $ ）、Wは平均水蒸気濃度（ $ mmol mol^{-1} $ ）、 $ \Delta C/\Delta t $ および $ \Delta W/\Delta t $ は、それぞれチャンバー内の $ CO_{2} $ 濃度変化（ $ \mu mol mol^{-1} s^{-1} $ ）と水蒸気濃度変化（ $ mmol mol^{-1} s^{-1} $ ）である。

また、大量のデータを一括解析するために、個々の記録データの品質を簡便にチェックできる仕組みが必要となる。本研究で用いている計測システムでは、個々のチャンバー1回の測定につき、 $ CO_{2} $ 濃度等の呼吸速度計算に必要な要素を10秒間隔で約4分間、計23個のデータを記録している。土壤呼吸速度は、チャンバーの蓋が閉まった後の $ CO_{2} $ 濃度の変化速度を計算することにより、式2-1を用いて算出する。そこで本研究では、a）21個（蓋が閉まった直後の2データを除去）、b）19個（aのデータから両端の1データずつを除去）、c）17個（同両端の2データずつを除去）、のデータを使って $ CO_{2} $ 変化を計算し、a、b、c三者の濃度変化量が大きく変わらない場合に、そのデータが良質であるとした。判別式は(式2-2)と（式2-3）で表すことができる。

$$ \frac{\left|\frac{\Delta C_{a}}{\Delta t_{a}}-\frac{\Delta C_{b}}{\Delta t_{b}}\right|}{\left|\frac{\Delta C_{a}}{\Delta t_{a}}\right|}\leq\alpha $$

$$ \frac{\left|\frac{\Delta C_{a}}{\Delta t_{a}}-\frac{\Delta C_{c}}{\Delta t_{c}}\right|}{\left|\frac{\Delta C_{a}}{\Delta t_{a}}\right|}\leq\alpha $$
図(2)-3. 47林班における土壌呼吸プロットの配置図および測定の様子。

ここで、添え字a、b、cはそれぞれ、上記a）、b）、c)のデータ数に対応している。式2-2、式2-3はそれぞれ、a-b間、a-c間の濃度勾配の差が閾値αより小さい場合は良質であることを意味している。本研究では試行錯誤の結果αを0.3とし、(2)、(3)式のどちらの条件も満たす場合に良質なデータと定義し、これを解析に用いた。

## 2 ）伐採林地における土壌呼吸の測定

2010年8月にパソ保護林において、47林班における天然林区（plot-4）、2005年に持続可能な経営システム法（Sustainable Management System: SMS）で50～65%の現存量を択伐された林地（plot-3：SMS択伐区）および伐採率が30%程度の林地（plot-5：低インパクト択伐区）の計3区
を選定し、それぞれに30 m × 100 mの土壌呼吸プロットを設定した（図(2)-3）。各プロットにおいて、10 m間隔で2列（1列15個）、合計30個（列内の間隔は5 mである）の土壌カラー（直径32 cm）を設置し、携帯型自動開閉チャンバーシステムを用いて土壌呼吸速度を定期的（2週間から1ヶ月）に測定した（図(2)-3）。土壌呼吸の測定とともに、熱電対プローブ（Omega社のMHP-14G）とTDR型土壌水分センサー（Delta-T社のSM300）を用い、深さ5 cmの土壌温度（°C）と深さ5～10 cmでの土壌体積含水率（%）を測定した。なお、2011年12月に行われた隣接林班（49林班）における伐採作業に際し、47林班までの通路が閉鎖されたため、2012年に測定を中断した。

図(2)-4. 二次林における土壌呼吸プロットの配置図および測定様子。

3) 二次林における土壌呼吸の測定

Rubber trees

Soil collars

Oil palm trees

Soil collars

図(2)-5. ゴム農園とアブラヤシ農園における土壌呼吸プロットの配置図および測定の様子。 2011年2月に、パソ保護林における約50年生の二次林において、上述と同様に30個の土壌カラーを設置し、携帯型自動開閉チャンバーシステムを用いて土壌呼吸速度を2週間から1ヶ月の間隔で測定した（図(2)-4）。伐採記録から、調査区は1957年頃にMalayan Uniform System（MUS）という
伐採方式で伐採された林分である事が分かっている。1948～1970年代まで行われたMUSは、低地フタバガキ林を対象とし、非有用木の除伐（まき枯らし）と有用後継樹種の生長を積極的に促す施業であり、パソ森林保護区を含むパイロットサイトの多くの場所で実施されたものである。2012年も引き続いて定期的に土壌呼吸速度の測定を行った。

## 4 ）ゴム農園及びアブラヤシ農園における土壌呼吸の測定

2010年12月、パソ保護林周辺の輪作した4年生のゴム農園及び4年生のアブラヤシ農園において、それぞれ上述と同様に30個の土壌カラーを設置し、携帯型自動開閉チャンバーシステムを用いて、土壌呼吸速度を2週間から1ヶ月の間隔で測定した。2012年も引き続いて定期的に土壌呼吸速度の測定を行った（図(2)-5）。

図(2)-6. テメンゴールの丘陵地天然熱帯雨林における土壌呼吸プロットの配置図。

(2) 丘陵地での伐採林地における土壌呼吸の測定

図(2)-7. テメンゴールの低インパクト択伐区における土壌呼吸プロットの配置図。
図(2)-8. テメンゴールの伐採された巨木周辺における土壌呼吸速度の測定。

マレーシア半島北部のペラ州にあるテメンゴール施業区（山地天然林：北緯5°33'、東経101°36'、標高800～900 m）において、マレーシア森林研究所（FRIM）が独自に設計した低インパクト伐採方式を採用した施業が試験的に行われている。2010年9月に、天然林区および2011年2月に伐採予定区において、土壌呼吸のプロットを1ヶ所ずつ設置した（22年度報告書に参考）。しかしながら、2011年2月に行われた伐採作業ですべてのプロットが攪乱されたため、2011年5月に新しいプロットを再設置した（図(2)-6、図(2)-7）。各プロットに、5 m間隔で合計15～30個の土壌カラーを設置し、携帯型自動開閉チャンバーシステムを用いて土壌呼吸速度を定期的（約3ヶ月間隔）に測定した。

また、2011年2月から、扱伐施業が実施中の地域において、5本の巨木をターゲットにして、各木の周囲に沿って3～5個の土壌カラーを設置した。そして、携帯型自動開閉チャンバーシステムを用いて伐採前後の土壌呼吸速度の変化を測定した（図(2)-8）。

なお、2011年末に本営林区における伐採作業の終了に伴って林道のメンテナンスが行われなくなったため、観測装置の搬入が困難となり、2012年以降の測定は中止した。
## 4 ．結果と考察

図(2)-9. パソ及びテメンゴールの3つの天然林プロットにおける土壌呼吸速度の空間分布。a: パソPlot-1; b: パソ47林班（Plot-4）; c: テメンゴールPlot-1。

## （１）熱帯林における土壌呼吸の空間変動

図(2)-9にパソ及びテメンゴールの3つの天然林プロットにおける土壤呼吸速度の空間分布を示した。2010年における観測では、パソのPlot-1と47林班（Plot-4）及びテメンゴールのPlot-1における土壤呼吸速度はそれぞれ平均6.92 ± 1.98、6.93 ± 2.85および6.81 ± 3.12 μmol CO₂ m⁻²s⁻¹であった。樹種や根の空間分布の違い、微少地形の影響によって、森林の土壤呼吸は空間的に大きく変動する⁷)。本研究における土壤呼吸の空間的不均一性を評価するために、上記の3つのプロットについて、得られた結果を基に土壤呼吸速度の空間変動係数（CV = SD/Mean%）を求めると、それぞれ43%、41%および47%であった。Yoneda（2011）らによるパソ保護林での毎木調査では、この天然林では1ヘクタールあたり約130の樹種が確認されたが、立木サイズでも高い不均一性が示されている⁸)。また、Niiyamaら（2010）がパソ保護林で行った先行研究では、地下部根のバイオマスにも著しく高い空間的不均一性（22.9~97.5 kg m⁻²）があると報告されている⁹)。なお、本研究で得られた空間変動係数は、これまで熱帯林の研究で報告された値よりも小さかった¹⁰,¹¹,¹²)。この理由として、先行研究で使われている土壤呼吸チャンバー（直径11～13 cm）よりも、本研究に用いたチャンバーのサイズの方が大きかったことが考えられる。従来、市販されている土壤呼吸チャンバーは直径11 cmの円筒状のものが主流である（たとえば、米国Li-Cor社のLI-6400-09、
英国PP-System社のEGM-4）。対して本研究で用いた携帯型自動開閉チャンバーシステムは、直径32 cmのチャンバーを使用しており、土壌呼吸チャンバーのサイズを大きくしたことで、生態系の代表性やチャンバー自身の影響（edge effect）などが改善され、空間的不均一性を小さくする事ができたと推測される $ ^{7} $ 。そこで、各プロットにおける土壌呼吸速度の測定結果から、それぞれの調査地における生態系の、土壌呼吸速度に関する代表値を推定するための測定点数を式2-4で算出した。

$$ n=\left[\frac{ts}{(1-D)\times100}\right]^{2}\quad( 式 2-4) $$

ここで、nは最適な土壤呼吸速度の代表値推定に必要な測定点数、tはt分布における95%確率でのt値、sは標準偏差、1-Dは許容できる誤差範囲（%）を示す。表(2)-1は、3つのプロットにおいて、高い精度（平均の95%信頼区間の範囲が平均値の±10%と±20%）で土壤呼吸速度の推定を行うために必要な測定点数を示す。これによれば、各調査地において30地点の測定プロットを設置する事は、精度の面からも妥当と考えられる。

一方、2010年度のテメンゴールにおける集中観測の結果によれば、プロット間の土壌呼吸速度の差はパソでの変動幅に比べて大きかった。その原因としては、本地域は丘陵林であるため、複雑な地形によってその変動幅が生じたことが挙げられる（22年度報告書を参考）。また、低地熱

表(2)-1. 各天然林プロットにおける土壤呼吸速度（2010年）と適切な測定点数

調查地	実測点数	土壤呼吸速度±SD	必要な測定点数
10%範囲内	20%範囲内
Pasoh Plot-1 $ ^{1)} $	30	6.92 ± 1.98	75	19
Com47 Plot-4 $ ^{2)} $	30	6.93 ± 2.85	68	17
Temenggor Plot-1 $ ^{3)} $	30	6.81 ± 3.12	82	20
Automated chamber $ ^{4)} $	16	8.17 ± 2.25	12	4

$ ^{1)} $ Pasoh Plot-1 : パソ保護林の永久調査プロット (plot-1)

$ ^{2)} $ Com47 Plot-4 : パソ保護林の47林班における天然林区（plot-4）

³) Temenggor Plot-1 : テメンゴール施業区における天然林区 (plot-1)

$ ^{4)} $ Automated chamber : パソ保護林に設置された自動連続測定システム

帯雨林に比べて、丘陵熱帯雨林における施業、特に伐採を伴う林道の建設は、その地域の土壌環境に対して大きな影響を与える可能性が高いと考えられる。

## （２）土壌呼吸に及ぼす地温と土壌水分の影響

図(2)-10にパソの天然林における地温、土壌水分、総土壌呼吸速度および微生物呼吸速度の季節変化を示した。2011年においては、落雷によるチャンバーシステムの損傷により、欠測値が多かった。実験開始の2010年12月22日から、地温と土壌含水率の変化とともに土壌呼吸速度が大きく変動した。トレンチ処理を行う前の2010年12月22日から2011年2月18日では、全16基のチャンバーの土壌呼吸速度の平均は8.17 ± 2.25 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹であった。この結果より、大型自動開閉
チャンバーを用いた土壤呼吸速度の空間変動係数（CV）は27％と求められた（表(2)-1）。一方、トレンチ処理した直後から土壤呼吸速度が徐々に減少し、約一週間から十日間を経た後、総土壤呼吸に占める微生物呼吸の割合は平均約52%（変動範囲37～62%）に安定した。地上部が伐採されたことによって、ほとんどの個体が枯死し、根呼吸が停止したためと考えられる。したがって、この短期間の測定結果から、パソ熱帯林における総土壤呼吸に対する根呼吸の寄与率は48％と推定された。熱帯天然林の総土壤呼吸に占める根呼吸の割合は、モデルシミュレーションによる世界平均の約40％よりも高く、また日本の森林における20～30％と比較しても著しく高い値であった $ ^{3)} $ ， $ ^{6)} $ 。この原因としては、東南アジア熱帯雨林の地下部バイオマスが大きい（~232 t ha $ ^{-1} $ ）ことが考えられる $ ^{9)} $ 。

図(2)-10. パソ天然林における地温、土壌水分、土壌呼吸速度の季節変化。

ほとんどの生態系において、土壌呼吸の経時変化は地温に支配される $ ^{3)} $ ， $ ^{13)} $ 。パソの低地熱帯天然林では、樹木が高い密度で生育し、その樹冠で強い日射は遮られる。そのため、深さ5cmの地温は年間を通して $ 25.0\pm0.4^{\circ}C $ で安定しており、式(5)に示す土壌呼吸速度 $ (R_{\mathrm{s}}) $ と地温 $ (T_{\mathrm{s}}) $ との間の、顕著な指数的関係

$$ R_{s}=a\times\mathbf{e x p}^{b\times T_{s}} $$
は認められなかった。一方、深さ10 cmの土壌体積含水率には明確な季節変化が見られ、その季節変動パターンは概ね土壌呼吸速度の季節変動パターンと一致した。そのため、土壌呼吸速度は土壌水分に強く影響を受けていることが分かった。土壌水分に対する根呼吸 $ (R_{a}) $ と微生物呼吸 $ (R_{h}) $ は逆の反応パターンを示した。土壌体積含水率の上昇に伴い根呼吸は指数関数的に増加したが、微生物呼吸は直線的に減少した。その相互作用の結果として、土壌呼吸と土壌含水率との間には正の相関（三次曲線）が認められた（図(2)-11）。

## （３）土壤有機炭素の分解

図(2)-11. パソ天然林における総土壤呼吸（a）、根呼吸（c）および微生物呼吸（bとd）に及ぼす土壌水分の影響。

2010年12月～2012年12月の観測期間を通して、総土壌呼吸（年平均10.10 ± 1.51 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹）に対する土壌微生物呼吸の寄与は約62.6%と推定された。初期（2010年12月22日から2011年2月18日）の観測結果に比べて、微生物呼吸の割合が明らかに高くなった点に関しては、切断した根の分解が寄与したものと考えられる。また、雨季などの湿った土壌に比べ、土壌水分が相対的に少ない乾季では、微生物呼吸速度は高かった（図(2)-12）。その原因としては、乾季には落葉量が増加し、リター層における分解が促進された一方で、雨期には熱帯林土壌における通気性の悪さが助長され、土壌有機炭素の分解速度が抑制された事が考えられる。

熱帯林は、高温、多湿であるために、微生物等の活発な分解作用によってCO₂の放出量が多い。本研究では、連続測定した土壤呼吸速度を用いることで、パソ天然林における土壌からの炭素放出量が約38 tC ha⁻¹ yr⁻¹と推定された。これまでの報告と比較すると、本結果は熱帯林生態系における最大級の土壌呼吸速度となっている。その原因の一つとしては、従来の不定期的観測に比べて、本研究に用いた自動開閉チャンバーシステムは雨季、特に降雨の最中における、高い土壌呼吸速度をとらえたためと考えられる（図(2)-10）。一方、土壌呼吸速度と地温および土壌水分との間に信憑性の高いモデルを求めることが出来なかったため、2011年における長期間に渡る欠測
値の補完が不可能であった。したがって、熱帯林における土壌呼吸の年間値を推定するために、今後の長期連続観測が必要である。

（４）伐採残渣の寄与

図(2)-12. パソ天然林における微生物呼吸（a）と根呼吸（b）の土壤水分反応。

図(2)-13. 天然林および択伐跡地における土壌呼吸速度。Primary 1: パソplot-1; Primary 2: パソ47林班plot-4; Primary 3: テメンゴール施業区plot-1; SMS: パソ47林班Plot-3 (SMS択伐区); Low impact: パソ47林班Plot-5 (低インパクト択伐)。

携帯型チャンバーシステムを用いた、3年間を通しての測定結果によると、天然林区に関しては、
パソplot-1では7.05 ± 1.43 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹、47林班plot-4では6.93 ± 2.85 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹、テメンゴール施業区plot-1では6.81 ± 3.62 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹となった（表(2)-1）。対して47林班における、伐採後7年経過したSMS伐採区および低インパクト択伐区での土壤呼吸速度はそれぞれ5.42 ± 3.50 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹、6.88 ± 3.25 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹であった（図(2)-13）。低インパクト択伐区では、土壤呼吸速度が天然林と同等の値になり、また、地上バイオマスはすでに天然林と同程度まで回復していた。一方、SMS択伐区での土壤呼吸速度は約19%低下していた事が明らかになった。

テメンゴール施業区における5本の巨木をターゲットにして、伐採日前日の2011年2月28日、根元周囲1m付近での土壤呼吸速度を測定した。その結果、土壌呼吸速度は9.50 ± 3.53 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹であった。2011年3月から5月末にかけての気温と土壌水分の上昇にも関わらず、伐採によって根呼吸を停止させたことで、土壌呼吸速度は減少していた（図(2)-14）。一方、その後の土壌呼吸速度が上昇していたため、枯死根の分解が活発に進行したことがうかがえる。以上の結果より、森林からのCO₂発生量を極力抑制するためには、伐採残渣の発生を抑え、後継樹をスムーズに育成できるような森林管理（たとえば、低インパクト伐採法）を行う事が必要であると考えられる。

## （５）土地利用変化が熱帯生態系に及ぼす影響

パソの天然林区（パソplot-1：7.05 ± 1.43 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹）に比べて、MUS方式による択伐後、約55数年経過した二次林での土壤呼吸速度は4.64 ± 2.88 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹であった（図(2)-15）。この55年生の二次林では、バイオマスは既に天然林に近い値にまで回復しているにも関わらず、土壤呼吸速度は低い値であった。この要因の一つとして、倒木や粗大落枝が少ないことが挙げられる。

図(2)-14. テメンゴール施業区の巨木の周囲1mにおける伐採前後の土壌呼吸速度の変化。上図：深さ5cmの地温（Soil temperature）と深さ5-10cmの土壌体積含水率（Soil moisture, %）。下図：5本の巨木×4地点の土壌呼吸速度の平均値と標準偏差。
図(2)-15. パソの天然林（Primary 1）、55年生の二次林（Secondary）、6年生のゴム農園（Rubber）とアブラヤシ農園（Oil palm）における土壌呼吸速度。

一方、輪作した6年生のゴム農園およびアブラヤシ農園における土壌呼吸速度はそれぞれ3.89 ± 1.44と4.89 ± 2.82 μmol CO₂ m⁻² s⁻¹であった（図(2)-15）。どちらの農園においても、土壌呼吸速度は天然林よりも低い値であった。パソ天然林の地上部現存量は約600 t ha⁻¹と報告されているが、一旦アブラヤシ農園に転換すると、現存量は60～200 t ha⁻¹までに減少する⁸)，⁹)，¹⁴)。土地利用が変化することにより、バイオマスの減少とそれによる土壌有機炭素の減少が起こり、その結果として土壌呼吸速度が低下するという、一連の土壌生態系の劣化が示唆された。また、アブラヤシ農園における土壌呼吸速度とその空間変動は6年生のゴム農園に比べ大きかった。このことは、搬出路（収穫路）建設や切り株の分解、施肥強度などの管理方法によって生じたものと考えられた。

## （６）REDDクレジットの試算

REDD＋は、熱帯地域の途上国が行う森林減少、森林劣化を抑制する取組み（「REDD」活動）から起因するCO₂の排出削減、森林保全等（「＋」活動）、および炭素固定による大気中のCO₂の削減に対し、何らかの経済的インセンティブ（資金やクレジット）を与えるというのが基本的な理念である。REDDクレジットとは、REDD＋プロジェクトおよびその実施による温室効果ガスの排出削減量、吸収量の増加が、クレジット登録機関で認証されたものを言う。2012年11月にドーハで開催された第18回気候変動枠組条約締約国会議（COP18）において、カナダ、ロシア、日本などが京都議定書第二約束期間へ不参加を表明した一方で、日本を含む諸先進国による「地球温暖化対策のための税（地球温暖化対策税）」が相次いで導入され、国際炭素取引の相場が大きく変動している中、2009年現在、EUでは1 t CO₂あたり約10.5 USに安定している $ ^{18} $ 。本研究では、熱帯林における伐採前後の土壤炭素の動態からREDDクレジットの推定を試みた。

マレーシアの低地天然熱帯雨林では、年間を通して土壌温度は25.0°C ± 0.4°C（図(2)-10）に維持されているため、実測値から土壌呼吸の $ Q_{10} $ （土壌呼吸速度の温度依存性を表す指数であり、温度が10°C上昇したときの土壌呼吸速度の変化率を意味する；式2-6）を求めることが不可能であった。

$$ Q_{10}=\mathbf{e x p}^{10b}\qquad( 式 2-6) $$

一方、土壌コアを用いたインキュベーション実験によって、タイとオーストラリアの熱帯林にお
ける土壤呼吸の $ Q_{10} $ は、それぞれ2.2と2.02-2.21と測定された $ ^{15)} $ ， $ ^{16)} $ 。本報告書では暫定的に $ Q_{10} $ を2.2とし、実測された年平均土壤温度（25.0°C）と年平均土壤微生物呼吸速度（6.32μmol CO₂ m⁻² s⁻¹）を用い、マレーシア熱帯雨林の土壤呼吸速度と土壤温度の関係式（式2-7）を推定した。

$$ R_{s}=0.88\times\mathbf{e x p}^{0.0788T_{s}}\quad( 式 2-7) $$

近年、マレーシアにおいては、持続的森林管理をめざした扱伐施業法(SMS)が行われている。米田ら（環境省地球環境研究総合推進費22年度D-1005報告書）の先行調査データによれば、パソ保護区の低地天然熱帯雨林における胸高直径20 cm以上の林冠木に関し、大形材器官の平均現存量は、伐採前の2005年における平均618 t ha $ ^{-1} $ から、伐採後265 t ha $ ^{-1} $ 減少した。伐採前の現存量ベースでの伐採率は、約43%であった。伐採された地上バイオマスのうち、約56%は有用材として搬出され、残りの約44%（117 t ha $ ^{-1} $ ）は残渣として放棄された（奥田ら、環境省地球環境研究総合推進費18年度E-4報告書）。また、Niiyamaら（2010）によれば、該当調査区における地下バイオマスと地上バイオマスの比率は約18%と報告しているため、地下部の残渣は48 t ha $ ^{-1} $ と推定された $ ^{9)} $ 。さらに、地上部残渣と地下部残渣の分解速度は、それぞれ19.5%と5.3%と報告されている（Kira, 1978） $ ^{13)} $ 。したがって、伐採後一年目の炭素損失（t C ha $ ^{-1} $ y $ ^{-1} $ ）は（式2-8）によって推定できた。

$$ \sum C=\sum(0.88\times(\exp^{0.0788T_{s1}}-\exp^{0.0788T_{s0}}))+C_{a}\times d_{a}+C_{b}\times d_{b} $$

ここで、 $ T_{s0} $ 、 $ T_{s1} $ 、 $ C_{a} $ 、 $ d_{a} $ 、 $ C_{b} $ 、 $ d_{b} $ はそれぞれ天然林における地温、SMS施業法の伐採跡地における地温、地上部残渣、地上部残渣の分解速度、地下部残渣、地下部残渣の分解速度を意味する。本研究では、SMS施業法のプロットにおいて、林冠密度の減少によって、深さ5 cmの地温は約1.6°C上昇したと測定された。それに従い、式2-8を用いた伐採後一年目における炭素の損失は

$$ \Sigma C_{1}=11.77+42.19+4.62=58.58tCO_{2}\quad( 式 2-9) $$

と推定できた。式2-9における11.77 t CO₂は、地温の上昇による土壤有機炭素分解（土壤微生物呼吸）の増加量を示す。また、42.19 t CO₂と4.62 t CO₂は、それぞれ地上部残渣と地下部残渣の分解による放出されたCO₂である。世界の北方林（平均180 t C ha⁻¹）と温帯林（平均220 t C ha⁻¹）の土壤に比べて、熱帯林の土壤（パソ天然林の土壤有機炭素ストックは70 t C ha⁻¹である）は明らかに炭素貯蔵量が少ない傾向がある $ ^{17} $ 。その少ない炭素貯蔵量を鑑みれば、SMS施業法に準じた伐採によって、炭素土壤生態系の劣化が引き起こされる可能性がある。

一方、30％の伐採強度という「低インパクト伐採法」を応用した熱帯丘陵林のプロットにおいて、深さ5 cmの地温は、林冠密度の減少により約1.1 °Cしか上昇しなかったことが確認された。それにより、同じ式2-8を用いた伐採後一年目における炭素の損失は

$$ \Sigma C_{2}=7.93+29.16+3.22=40.31\ tCO_{2}\quad( 式 2-10) $$

と推定された。したがって、通常のSMS伐採方式に比べ、低インパクト伐採法（伐採率30%）を応用した場合、式2-9と式2-10、および1 t CO₂あたり10.5US$の二酸化炭素価格を用いることで、得られるREDDクレジット（REDD Credit）が式2-11の様に推定された。

$$ REDD\ Credit=\left(\Sigma C_{1}-\Sigma C_{2}\right)\times CO_{2} 取引单価 =192\ US\ ( 式 2-11) $$

また、低インパクト施業法によるバイオマス減少の軽減分（SMS伐採量（266 t ha $ ^{-1} $ ）－低インパクト伐採量（185 t ha $ ^{-1} $ ）＝約81 t ha $ ^{-1} $ ）と、それによる新しい炭素固定量および伐採に付随する作業で枯死した立木（伐採量の3分の1にも相当する；奥田ら、環境省地球環境研究総合推進費18
年度E-4報告書）を考慮すれば、式2-11で推定したREDDクレジットは、約1,908 US$の過小評価であることが見込まれた（式2-12）。

$$ Credit=C_{3}+C_{4}+C_{a1}\times d_{a}+C_{b1}\times d_{b})\times CO_{2} $$

ここで、 $ C_{3} $ 、 $ C_{4} $ 、 $ C_{a1} $ と $ C_{b1} $ は、それぞれバイオマス減少の軽減分と、それによる新しい炭素固定量、伐採に付随する作業で枯死した立木地上部現存量、地下部現存量を示す。そのうち、低インパクト施業法によるバイオマス減少の軽減分による新しい炭素固定量（バイオマスの回復）は、SMS伐採法後の新しい炭素固定量と同等と仮定した。したがって、通常のSMSと比べ、低インパクト択伐方式（伐採率30%）を応用することにより、択伐後の初年度に約2,100 US ha $ ^{-1} $ （式2-11+式2-12）のREDDクレジットを得ることが可能である。

## (7) まとめ

大型マルチ自動開閉チャンバーシステムを用いて、マレーシアの低地熱帯雨林の健全な天然林分において土壌呼吸速度の連続測定を行うことで、初めて東南アジアの熱帯雨林における総土壌呼吸を、微生物呼吸と根呼吸に定量的に分離して評価することに成功した。観測された土壌呼吸速度（38 t C ha $ ^{-1} $ yr $ ^{-1} $ ）は、これまでの報告と比すれば陸域生態系における最大級のものであり、「東南アジア熱帯林における高い生産性」を示す、IBP時代の報告に一致した。また、携帯型自動開閉チャンバーシステムを用い、低地熱帯雨林と丘陵地帯熱帯雨林において、異なる伐採法に伴う林床部からの炭素放出量を測定し、施業管理方法の改善とCO $ _{2} $ 発生量への効果について分析した。伐採によって根呼吸速度が低下するにも関わらず、伐採跡地におけるCO $ _{2} $ 放出速度が天然林区とほぼ同じ値であったことは、伐採残渣の分解が寄与していたためと考えられる。低インパクト伐採法などのREDD＋の活動を行うことで、伐採跡地からのCO $ _{2} $ 発生量を抑制し、後継樹をスムーズに育成できるような森林管理手法を行うことが必要であるものと考えられる。さらに、同様の調査を二次林やゴム農園、アブラヤシ農園において実施した結果、土地利用変化がバイオマス及び土壌有機炭素を減少させ、熱帯生態系をさらに劣化させていることが示唆された。

現在のところ、国連気候変動枠組条約（UNFCCC）および京都議定書等の国際枠組みの下では、REDD+の取り組みに基づく排出削減量をクレジットとして正式承認する仕組みはない。しかしながら、自主的なクレジット制度（Voluntary Emissions Reductions: VER）等を活用して、REDD+の取り組みを進めることが世界的に提唱されている。そこで、日本では二国間オフセット・クレジット制度という新しい国際的な排出削減の仕組みを提案し、その中でREDD+を扱う可能性について検討が進められている。本研究では、施業前後の土壌有機炭素動態（土壌呼吸速度の変化）および残渣の分解解析から、通常のSMSと比べ、低インパクト扱伐方式（伐採率30%）による施業では、扱伐後の初年度に約2,100 US$ ha⁻¹のREDDクレジットが得られるものと試算された。なお、この試算は幾つかの不確実性があるものと考えられる。一つには、低インパクト施業法による生物多様性の保全および原住民生活の持続的改善など、生態系サービスから派生するREDDクレジットを換算しなかった点である。また、伐採に際しては、林冠密度の減少、林床に到達する直射日光の増加、伐採路の建設による伐採後の気温の上昇と、それに伴う林床部の乾燥化など起こることが想定される。この乾燥化起源での追加枯死木を考慮しなかったという点では、今回のREDDクレジットに関する試算は過小評価であると言える。そして、乾燥化に起源する土壌有機物の分解速度の抑制に考慮すれば、今回は過大評価した事が考えられる。そのため、今後さらに細緻なフィールド調査が必要となる。