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変動環境下（CO2増加による温暖化と窒素沈着量の増加する環境）での森林管理を行う基礎データを収集している。その目的は、もちろん人類の生存基盤としての森林の保全である。そして、強く願っていることは木材生産を持続的に行うための科学的根拠を得る事にある。詳しくは以下の「木材生産と生理生態研究の意義」にて主張している。
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各種環境と樹木とその集団の成長との関係を解明し、森林育成と森林生態系修復の基礎学となる体系を森林生理生態学と呼ぶ。動物学を基礎に発展してきた体系では、体内の応答を重視した環境生理学（植物では生態生理学）という概念があり、固着性を特徴とする植物では、より環境を重視して生理生態学の体系が進展してきた。
私たちの森林生理生態学へのアプローチは、樹木の光合成活動を縦軸に森林動態解析を横軸として樹木の成長から森林の発達へ迫るように心がけている。それは光合成産物がどのように分配されるか、という見方と考え方である。タワー観測を通じて初めて認識できた森林環境形成作用（「森林は環境を自ら造る」）と植物の環境応答のデータを連動させる概念図（schema）を得た。下左図は、1990年以降蓄積してきた森内微気象と樹木の個葉レベルの生理解剖学的データの連携である(Koike et al. 2001)。
左図：森林樹木の生活史の各段階における環境要因。この図は職を得て以来、影響を受け続けている中静（淺野）透氏の総説(Nakashizuka 2001)を基礎に小池・中静(2004)として公開した。中静氏の学問を良く知るためには「森のスケッチ」の一読をお勧めする。
右図：初めて図にした林内微気象のデータ。光の垂直変化は葉量の垂直変化と同じであり、タワーに登ると体感できる。一方、CO2濃度の変化は見えないが、あまりに動的であった。赤の矢印が示すように、林床近くはとっくに2040年以降のCO2環境であるが、樹冠では（晴天日ではなく）薄曇り日には320ppm以下に低下していた。周囲の大気より約70ppmも低いCO2濃度であり、野外での光合成機能の活動の結果を実感した(Koike et al. 2001、小池ら 2004)。
人為攪乱（＝森林域の改変；degradation)や台風など自然攪乱の結果、森林面積が減少し期待した森林へと誘導できずに「荒廃地」となった土地が多く存在する。さらに特殊土壌（強酸性土壌・蛇紋岩土壌・塩類化など）地帯での緑化が切実な課題として迫っている。森林生理生態学の使命の一つには、この荒廃地の再生を目標として生態系修復を成功する体系の構築がある。 ここで、2002年までの理念と成果の一部は、良き仲間、北尾光俊氏・香山雅純氏とともに根の研究会の雑誌「根の研究」に「変動環境下における冷温帯樹木の根系の発達と成長」としてまとめた。この研究をまとめた背景にはIGBP(1998)が指摘した「ARD方式」がある。
森林には各種機能の発揮が求められている。木材生産機能だけを見ても、短く見積もっても針葉樹で30〜40年、銘木とされる広葉樹では100〜200年の生産期間が必要とされる。しかし、産業革命まで約2000年に渡って300ppm以下で安定していた大気CO2濃度は、既に380ppmを越えた（ハワイ・マウナロア）。さらに窒素沈着量も刻々と増加してきた（柴田2004）。この変動し続ける生産環境への森林生態系としての応答を考慮せねばならない。
左写真：銘木市のウダイカンバ（心材の割合が大きく美しいピンクの個体はマカバと称される)
右図：森林の発達段階と機能。CO2固定機能は若齢林に期待される（Kira & Shidei 1968)（藤森 2003)
長期に渡る樹木の生育期間の変動環境（＝生産無機環境）を考慮した造林学が求められる。1989年に米国・Duke大学のPhytotron（人工気象室）を訪問し、変動環境（高CO2＋窒素沈着）に対し、森林植物がどのように応答するのかを明らかにすることは、自然環境を保全し人類の生活環境を健全に保つためにも必要不可欠であると確信した。もちろん生物ストレスも考慮せねばならない（被食防衛）。
私たちは野外実験と制御環境を利用して、大気CO2濃度の上昇や窒素沈着、特殊土壌に対する森林植物の応答を、北大北方生物圏フィールド科学センターFSCや森林総合研究所などとも協力しながら研究を進めている。また、近年では世界レベルで問題となっている山火事跡地の再生メカニズムの生理生態学（森林環境修復へジャンプ）や侵入種の制御に関する研究をニセアカシアをモデルとして生態学生理的手法（後述）を用いて研究を始めている（チーム：唐木貴行、松並志郎、兼俊壮明、金容ソク各氏＋森林生態系管理学研究室、北大FSC札幌林・秋林幸男、中川林・門松昌彦、天塩林・野村睦、檜山研究林の各氏）。
職を得て従事したのは農水省大型別枠研究「バイオマス変換計画」であった。健康に良い？牛肉生産のためにシラカンバを牛の餌とするための特性解明と生産量予測・推定であった。密度−材積（Y-D）曲線から最適生育密度を探る「平均値」の世界であり、大学院時代（穂積研）に、横目で見ていた内容であった（Yoda, K., T. Kira, H. Ogawa and K. Hozuimi. 1963. Self-thinning in overcrowded pure stands･･･ ）。並行してミズナラを中心とした有用広葉樹（北海道ではウダイカンバ、ミズナラ、ハリギリ、ハルニレ、ヤチダモに注目）の生産も隣の研究室では取り組んでいた。上司（造林OB坂上幸雄氏）の勧めで、このウダイカンバとも取り組むことになった。ダケカンバとともに（Koike 1995)。
銘木生産はバイオマス生産とは全く異なる。北海道へ配属になって山を見た時に、「平均値の世界」から解き放たれた思いであった。単木管理をすることによって、80cm径ｘ4m長の広葉樹丸太が200万円以上の価値を生む。儲かるウダイカンバ（＝心材の色が美しく大きい材をマカバ［真樺]と呼ぶ）生産は単木管理にその基礎がある（少なくても2007年7月までは）。実践例は、東大演習林の山本博一氏が博士論文に方針の１つとして、まとめておられる「択伐林施業計画のシステム化に関する研究」（東大博士（農学）論文）。
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左図：将来の衰退木を「皮目」から推定する。生理解剖学の裏付けの弱いことが弱点。
右図：プラス木は銘木候補であるがバイオマス生産には不適な個体。一方、マイナス木はバイオマス生産に適した「プラス木」。これはMS理論(1953年に発表されたMonsi−Sakekiの生産構造図の広葉型とイネ科型に対応)からも自明。高密度生産に対応できる。
代表樹種としてハリギリ（＝セン）を取り上げたが、ここでの提案は林内で単幹の状態で過ごすことの多い遷移中間種の多くに当てはまると思う。依然として材価のふるわないトドマツなどの針葉樹に中に更新してきたハリギリやヤチダモ等を大きく育てることは「夢」である。この夢に実現にはWhole plant physiologyとBranch autonomyの視点が欲しい。ここで、断らねばならないが、有用広葉樹とは銘木として高価格材として取引される樹種であって、森林樹木に無用な樹種はない。なお、これらは天塩研究林での話題提供によって技術職員・森林技能補佐員の皆さんにも吟味頂いた内容でもある(07年７月）。
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トドマツ人工林に侵入したハリギリ個体群（天塩林・タンタ） 相対的光量とヤチダモ・ハリギリの伸長成長・分枝（Y）
北海道の森林面積は、総面積の71％に当たる554万ha、このうち人工林は151万haと僅か1/5に過ぎない（全国では2512万ha、人工林は1036ha）。しかし、少なくても量生産には人工林は効率的であり、「経済のグローバル化・資源戦略」を乗り切るには、人工林に期待せざるを得ない。人工林の大部分は育苗のし易いトドマツが占め、面積では人工林の30%を占めるカラマツ類の利用法は北海道立林産試験場にて確立された。そして最近ではアカエゾマツを植えてきた。既に数々の育林技術が開発されてきたが、保育を要する若齢林の取り扱いは、これからの課題である。「平均値」の研究成果にはめざましいものがあるので、ここでは「質」について言及したい。
【文献】 浅田節夫・佐藤大七郎編著(1981) カラマツ造林学、農林出版株式会社 北海道(2007) 石田茂雄(1986)トドマツの棟裂、北方林業会 武藤憲由(198?)耐凍性物質、化学と生物
エゾマツと並び「ピアノの木」としてアカエゾマツは造林樹種として各地へ植林されている。開芽が遅いため、早霜に遭いやすいトドマツを植える事ができない場所に導入してきた。しかし、開芽時期のわずか数日間は、-4℃程度の低温に5時間遭遇すると針葉が枯死することが指摘され（高橋ら1987)、光合成系IIの低温障害から枯死することが解明された(Kitao et al. 2004)。決して耐棟性が高いのではなく、開芽が遅い、厳しい環境において葉の寿命を延ばす（Kayama et al. 2003）、重金属を体内に取りこまない（Kayama et al. 2005）など、成長特性が明らかになってきた。荒廃地や天塩・中川研究林に広がる蛇紋岩など特殊土壌地帯の緑化樹種として重用されている（森林環境修復）。
しかし、植え付けた個体が保育の必要な年齢に達してきた。
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天塩研究林（若齢アカエゾマツ29年生2007年現在） アカエゾマツ除間伐枝打ち後５年経過（天塩）
新・生物多様性国家戦略(2002年）は1995年版を基礎に採択された。この「戦略」には「３つの危機、４つの理念、７つの取り組み」(*)が掲げられ、それらの具現化には「自然再生推進法」を初めとする法律が整備されつつある。これらの中に、生物多様性の保全が謳われており、まさに林学が導入されて以来、追求してきた森林管理（→領主が狩猟・収穫を得る山造り）の理念が21世紀に国民の手に届く時代が到来した。 工事中
