樹木の成長

樹木の成長の測定方法
(森林立地調査法第Ⅱ章6成長量測定法、8バイオマスの測定)

概要

 森林のバイオマスを継続して測定することにより、年あたりの成長量を測定することができる。バイオマスは生物体量(乾重量)のことであり、ある時点に、ある空間に存在するバイオマスを現存量という。森林のバイオマスは樹木を伐採して測定した乾重量を用いて算定する方法と非破壊的に測定可能なデータから算定する方法がある。ここでは非破壊的な算定方法を解説する。測定対象とする林地に生育する樹木の樹種と胸高直径(1.3 mの高さの幹直径)、樹高から立木幹材積表を用いて乾材積を求め、材の容積密度(全乾比重)、幹の乾重量と地上部全体(幹、枝、葉)の乾重量の比(拡大係数)、地上部乾重量に対する地下部乾重量の比を乗じて個体全体の乾重量を算出し、対象林地の全樹木の乾重量を足し合わせて対象林地のバイオマスを算出する。

測定原理

 胸高直径と樹高を変数とした立木幹材積表が主要な樹種について調整されており、立木幹材積表を用いて非破壊的に幹材積を求めることができる。幹材積の幹の容積密度(全乾比重)乗じることによって幹乾重量を算出できる。スギやヒノキの人工林のように同齢単一樹種の森林においては幹乾重量と枝や葉の乾重量との間に相関関係があり、地上部乾重量と地下部乾重量との間にも相関関係があることが知られている。これらの相関関係は、樹種によって異なり、同じ樹種でも林齢や場所によって異なるため、正確なバイオマス推定にはそれぞれの森林で相関関係を調べる必要があるが、平均的な相関関係を用いることによって大まかなバイオマス推定を行うことができる。

調査方法

図挿入 作業フロー図

1.調査区設定 対象とした森林に、方形の調査枠作る。 (道具:50m以上のメジャー、コンパス)

決まった樹木の成長を測定する場合ではなく、樹木の集団(森林)の成長量を土地面積あたりで測定する場合には、樹種構成や樹木の大きさが代表的な場所に調査区を設定してその中の樹木を測定する。測定する樹木に番号を付しておく(写真のようなナンバーテープ等を利用)ことが、何年にもわたって測定を続ける場合には必要。

2.毎木調査

調査枠内の胸高(1.3m)の幹の周囲長が、6cm以上の全ての樹木を対象として
・葉の形や樹皮から樹種を調べる。
・胸高の周囲長(cm)、樹高(m)を測定する。
・調査が済んだ樹木には、チョークで横線などを引いて、調査が済んでいない樹木と区別しておく。

(ここの部分は動画?) 胸高直径の測定方法(輪尺、直径巻尺の使用方法と注意点)、VerTexによる樹高測定、測高ポールでの測定、スマホアプリでの測定

(道具:樹木図鑑、2~3mのメジャー、赤白ポール、チョーク)

じゅもくずかん

樹木図鑑
めじゃー

メジャー
あかしろぽーる

赤白ポール
ちょーく

チョーク

3.データの入力

パソコンに樹種、周囲長、樹高のデータを入力する。 周囲長を円周率で除して直径に変換する。さらに、四捨五入で2cmごとに括約した直径データに変換する。

(道具:パソコン、表計算ソフト)

ぱそこん

パソコン

表計算ソフト

4.バイオマスの推定

1本ごとにそれぞれの樹種の立木幹材積表(日本林業調査会から発行)を用いて、胸高直径と樹高から幹材積を求める。東日本の森林については、(国研)森林研究・整備機構 森林総合研究所で公開している幹材積計算プログラム(https://www.ffpri.affrc.go.jp/database/stemvolume/index.html)も利用可能である。

材積表:胸高直径と樹高の2変数材積表を例示。
材積表の場合、細い樹木については一桁でしか表示されない。個々の樹木の成長量を求める場合には、材積式を用いて材積の差(成長量)を計算する。

1本ごとに幹材積に容積密度を掛けることにより、幹の乾燥重量を推定する。幹の乾燥重量に、ほかの部分(葉、枝、根)の相対成長式を掛けることにより、1本の乾燥重量を推定する。調査枠内の全樹木の乾燥重量を合算することで調査枠の中の森林のバイオマスが求められる。 一般的に、ほかの森林のバイオマスと比較しやすくするために、バイオマスの単位はトン(t)またはメガグラム(Mg)に変換する。さらに面積1ヘクタール(ha)あたりのバイオマスに変換する。結果的に単位は(ton/ha)または(Mg/ha)となる。

また、地上部(葉、枝、幹の合算量)だけのバイオマス量の報告事例が多いので、地上部と地下部(根)に分けたバイオマスも、結果に併記しておくと比較しやすいので良い。

(道具:パソコン、表計算ソフト)

  • 表.係数の一例(日本温室効果ガスインベントリ報告書(2008.5)から抜粋)

   (http://www.cger.nies.go.jp/publications/report/i085/i085.html

 

拡大係数

地下部/地上部比

容積密度(t/m3)

20年生以下

21年生以上

針葉樹

スギ

1.57

1.23

0.25

0.314

ヒノキ

1.55

1.24

0.26

0.407

アカマツ

1.63

1.23

0.27

0.416

カラマツ

1.50

1.15

0.29

0.404

トドマツ

1.88

1.38

0.21

0.319

エゾマツ

1.92

1.46

0.22

0.348

イチョウ

1.51

1.15

0.18

0.451

広葉樹

ブナ

1.58

1.32

0.25

0.573

カシ

1.52

1.33

0.25

0.629

クヌギ

1.36

1.33

0.25

0.668

ナラ

1.40

1.26

0.25

0.619

ケヤキ

1.58

1.28

0.25

0.611

カエデ

1.33

1.17

0.25

0.519

留意点

 上記方法では、森林の炭素貯留量を求めるために国全体の森林バイオマスの算定に用いられている林齢によって2区分した拡大係数を例示したが、実際には樹木が大きくなるに伴って拡大係数は徐々に小さくなる。また表に示した地下部/地上部比と容積密度も平均的な値であり、同じ樹種でも成長状態や品種によって異なる。したがって、上記方法によって算定された森林バイオマスは大きな誤差を含む場合があることに注意が必要である。同じ森林を定期的に測定し、バイオマスの経時変化をモニタリングする場合には、胸高直径と樹高から求まる幹材積は比較的精度が高いことから、蓄積(対象林地の幹材積の総和)をバイオマスの指標として用いることが多い。

試しにやってみよう。


家の庭に四角形の調査枠を作ってみました。

胸高直径が2cm以上の樹木について、樹種と胸高直径、樹高を測定して、計算してみました。

よくある質問

Q: 調査枠はどのくらいの大きさが必要ですか? 形はどんなものがよいですか?
A: 対象とした森林のうち、何を知りたいのかによって、調査枠の面積や形、数が変わります。地形によって森林内の樹木の種や大きさが変わるなら、それらが含まれるように広く大きく調査枠を設定することがあります。あるいは小さな調査枠を森林内にたくさん設定して調査することもあります。しかし、それらは設定と測定にたいへん時間がかかってしまいます。 まずは、全体の地形や森林のタイプを歩いて見回ったうえで、代表的な場所を決めて、実施可能な大きさ、形の調査枠で測定をおこなうことをお勧めします。


Q: 枯れ木がありました。樹種名もわからないのですが、測定するべきでしょうか?
A: 枯れ木は死んでいますので、生物体量(バイオマス)の測定対象にはなりません。しかし重要な炭素の格納庫(炭素プール)として、別の方法で測定されることがありますので、詳しく知りたいときは森林土壌の炭素蓄積量調査のWebサイトを見てみてください。

Q: 樹種名に対応する立木幹材積表を探したのですが、見つかりません。どのように現地の調査後の計算をしたらよいでしょうか。
A: 全ての樹種について、立木幹材積表が作成されているわけではありません。なので、生活型(広葉・針葉、常緑・落葉、高木・低木)がよく似た樹種の立木幹材積表を探して、代用して使いましょう。そのときは計算方法に、代用したことを明記しましょう。

詳しくはこの本

森林立地調査法
第Ⅱ章 6 成長量測定法、8バイオマスの測定 森林立地調査法編集委員会編、63-64p 1999 博友社、東京

簡便調査法(非破壊的な森林バイオマス測定法)作業画像