*人工林の機能 [#td67c40d]
効率よく木質資源生産を行うには、人工林による森林管理を行うことが最も適している、立地（特性の樹種にとっての生育環境）が適していれば。求められるのは木材生産であり、CO2固定貯留機能である。北海道の森林は、用材生産樹種としてトドマツとアカエゾマツによって特徴付けられる。この２樹種は比較的養苗しやすく人工林も北海道内各地に設けられている。エゾマツはエゾマツカサアブラムシ('''Adelges japonicus''')によるゴール形成等によって育苗が困難であり、抵抗性育種を進めている（[[林育ニュース2005>http://ftbc.job.affrc.go.jp/html/issue/news/No23.pdf]]）。そしてカラマツ類による大面積造林地が造成された。もちろん、ヤチダモ、ウダイカンバ、ミズナラ等の銘木になる落葉広葉樹による人工林造成も行われているが、まだ、芳しい成果が得られていない。
#contents
**人工林の意義 [#y0504b90]
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1/5に過ぎない（全国では2512万ha、人工林は1036ha）。しかし、量的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進展があり（[[間伐>http://rms1.agsearch.agropedia.affrc.go.jp/contents/JASI/pdf/PREF/49-2356.pdf]]）、森林によるCO2固定機能向上にも貢献できるとして、北海道では[[間伐指針>http://www.pref.hokkaido.lg.jp/sr/srs/sinsei/kanbatu.htm]]を示している（北海道1989)。そこで「質」について言及したい。
***トドマツ [#teccdaa5]
「枯れる場所には植えなければよい。」これは林試時代の某上司の発言であり、トドマツ・トウヒ類を用いた森林造成の転換期であったように思う。1981年のことであった。帯広地域で多発していたトドマツの冬季乾燥害は、寡雪地帯故に土壌凍結が生じることが、その主因であった。開芽時期に低温諸害を回避し防ぐため、1960年代から造林教室では耐凍性物質の探索などが積極的に行われた（武藤1968,69）。また、育種技術によって、本州のシラベなど'''Abies'''属との雑種を創出し、開芽時期を遅らせることに成功した(下左図)。~
&ref(トド開芽調節.jpg); &ref(トド芽鱗変異.jpg); &ref(トド凍裂.jpg);~
モミ属の開芽時期 冬芽の芽鱗層数の地域差(Okada et al. 1973より） 蛇下がり（天塩研究林）
また、冬芽を覆う芽鱗の総数は寡雪地帯が多く、冬季の脱水耐性への適応が見られる（Okada et al.1973)（上中図）。トドマツは、また、多湿心材が特徴である。このため寒冷地では棟裂が多く、傷口の「ヘビサガリ」（上右図）等の解剖学的研究が盛んに行われた（石田 1986）。高橋・眞田・片寄らの採種園調査によって、モミ属に特有な多湿芯材の発生は、遺伝的変異より地下水位の高さが影響する事が明らかになった（→タンタのハリギリ参照）。針葉樹としては寿命が比較的短く、材の比重が低いことが特徴である。その材の白さが好まれるという。~
***参考文献 [#s2f80813]
-北海道(1989)トドマツ人工林 間伐の手引き、北海道林業改良普及協会
-石田茂雄(1986)トドマツの棟裂、北方林業会
-武藤憲由(1968)林木の耐凍性物質ー糖との相乗効果ー、化学と生物6(2)
-武藤憲由(1969)トドマツの耐凍性物質 北方林業21(8)
-Okada, S., Mukaide, H. and Sakai, A. (1973) Genetic variation in Saghalien fir from different areas of Hokkaido. 22: 24-29. [[pfd>http://www.bfafh.de/inst2/sg-pdf/22_1-2_24.pdf]]
**アカエゾマツ [#u64b512d]
エゾマツと並び「ピアノの木」アカエゾマツは主要造林樹種である。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)。特徴として1)耐棟性が高いのではなく、2)開芽が遅い、3)厳しい環境において葉の寿命を延ばす（Kayama et al. 2003）、4)外生菌根菌と共生し重金属を体内に取りこまない（Kayama et al. 2005）など、成長特性によって様々な期待がアカエゾマツに寄せられている。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（森林環境修復へジャンプ）。また、北海道の樹とされるエゾマツの天然更新については、[[個体群動態学.>/研究紹介/植物個体群動態学]]へ。あるいは北大農学研究員・飯島勇人博士のコーナーを参照。
***材の価値を上げる [#f81cf746]
しかし、人工林では概して成長が良く年輪幅が広くなるので比重が低く、構造材として利用が懸念され、天然生林からの生産がなおも期待されている。これらにはカラマツ類ほどではないが遺伝的な変異もあるという（早材から晩材への移行が比較的緩やか）。そして植え付けた個体が保育の必要な年齢に達してきた。
&ref(アカエゾ人工林.JPG); &ref(アカエゾ間伐.JPG);~
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（天塩研究林）~
かつてエゾマツが材質試験の標準とされたが、それに次いでデータ豊富なヨーロッパトウヒ（＝ドイツトウヒ）では、年輪幅が広くなると容積密度は急激に低下する（宮島 1992)(下左図）。そこで、光合成生産に直結する樹冠の制御によって成長を制限し、また、「無節材」を目指す保育が有効と考えている。アカエゾマツは枝が枯れ落ちにくいことに加え、傷口が塞がりにくいので、枝打ち実施時期や方法も考えなくてはいけない（下中図）。アカエゾマツ良材生産と樹冠調節機能の生理生態（下右図）は挑戦的な課題と言えよう。土壌環境に限らず、マイルドなストレス下で針葉の寿命を延ばす（Turnover rate)アカエゾマツの成長制御は魅力ある研究でもある！
&ref(年輪幅と密度.jpg); &ref(枝打ちヤニ.JPG); &ref(アカエゾ葉寿命.jpg);~
ｽﾄﾛｰﾌﾞﾏﾂは早材・晩材の差が少ない 幹がヤニで白い ストレス下で針葉の寿命が延びる（Kayama et al 2002)
***参考文献 [#v416635b]
-Ishii, H., Ooishi, M., Maruyama, Y. and Koike, T. (2003) Acclimation of shoot and needle morphology and photosynthesis of two '''Picea''' species to different in soil nutrient availability. Tree Physiology 23: 453-461.
-Kayama, M., Sasa, K. and Koike, T. (2002) Needle life span, photosynthetic rate, and nutrient concentration of '''Picea glehnii, P. jezoensis''' and '''P. abies''' planted on serpentine soil in northern Japan. Tree Physiology 22: 707-716.
-Kayama, M., Quoreshi, A.M., Uemura, S. and Koike, T. (2005) Differences in growth characteristics and dynamics of elements absorbed in seedlings of three spruce species raised on serpentine soil in northern Japan. Annals of Botany 95: 661-672.
-Kitao, M., Qu Laiye, Koike, T., Tobita, H. and Maruyama, Y. (2004) Increased susceptibility to photoinhibition in pre-existing needles experiencing low temperature at spring budbreak in Sakhalin spruce ('''Picea glehnii''') seedlings. Physiologia Plantarum 122: 226-232
-宮島 寛(1992) 木材を知る本、北方林業会、札幌．
-Sakai, A.; Okada, S. 1971. Freezing resistance of conifers. Silvae Genetica. 20(3): 91-97
-高橋邦秀・藤村好子・小池孝良・中村梅男 (1988)アカエゾマツの晩霜害. 北方林業 40: 259-263.
**カラマツとグイマツ雑種Ｆ１ [#de782d08]
***移入種としてのカラマツ [#gfc41de2]
成長速度が速いことから、長野県の一部に分布していたカラマツを移入し、坑木としての利用を念頭に民有林に大量に植え付けた。統計資料から分布域を計算すると、ほとんど北海道の形を描いていた（下左図）。その育林方法などは北海道立林業試験場(2007)が、利用方法は北海道立林産試験場の努力の結果、[[カラマツ活用ハンドブック>http://www.fpri.asahikawa.hokkaido.jp/manual/karamatsu/karamatsu.htm]]として完成を見た。こうなると２代目造林もカラマツに期待がふくらむ。しかし、信州で一時問題になった忌や地（その後、ナラタケ病とされた）や根腐れ病への罹病が懸念される。
***バイテク技術と地球環境への貢献 [#ef7be61a]
しかし、導入当初、甚大な被害をもたらした野鼠害や先枯れ病に抵抗性があるグイマツ雑種F1（グイマツはかつて北海道に分布していた）が開発され（♀：千島列島産のグイマツｘ♂：ニホンカラマツ）、茎頂培養によって遺伝的優位性を維持する技術が開発された。そして、実用的に挿し木による大量増殖法が[[北海道立林業試験場>http://www.hfri.pref.hokkaido.jp/]]の黒丸亮氏やOB来田和人氏らによって開発され、さらなる実用化への期待が寄せられている。カラマツの有効利用は、木質バイオマス利用に関連して、今後、ますます注目されることになる（[[寺沢先生講演会資料>http://images.google.co.jp/imgres?imgurl=http://www.fpri.asahikawa.hokkaido.jp/dayori/0703/p2-2.jpg&imgrefurl=http://www.fpri.asahikawa.hokkaido.jp/dayori/0703/2.htm&h=175&w=233&sz=60&hl=ja&start=31&sig2=nOsRf-Di7vNM07vTBIBw_Q&tbnid=owaccu0QoA5zaM:&tbnh=82&tbnw=109&ei=hlEcSI2iC470swKF6uXiCw&prev=/images%3Fq%3D%25E3%2582%25AB%25E3%2583%25A9%25E3%2583%259E%25E3%2583%2584%25E3%2580%2580%25E4%25BA%25BA%25E5%25B7%25A5%25E6%259E%2597%26start%3D20%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dja%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:ja:official%26sa%3DN]]）。~
なお、葉緑体の父系遺伝がDNAレベルで初めて紹介された材料である(Szmidt 1987)。現在、造林の[[笠小春>http://www.agr.hokudai.ac.jp/fres/silv/index.php?%B3%DE%BE%AE%BD%D5]]氏によって特殊土壌への植栽可能性を天塩研究林20線の蛇紋岩試験地にて検討中（森林環境修復へ）。なお、葉緑体のお父系遺伝の可能性はOhba et al. (1971)によって指摘された。~
なお、葉緑体の父系遺伝がDNAレベルで初めて紹介された材料である(Szmidt 1987)。現在、造林の[[笠小春>http://www.agr.hokudai.ac.jp/fres/silv/index.php?%B3%DE%BE%AE%BD%D5]]氏によって特殊土壌への植栽可能性を天塩研究林20線の蛇紋岩試験地にて検討中（森林環境修復へ）。なお、葉緑体の父系遺伝の可能性はOhba et al. (1971)によって指摘された。~
&ref(カラマツ植栽図.jpg); &ref(Larix分布.jpg);~
カラマツ属植栽図（金子正美・道環科研） ユーラシア大陸に於ける永久凍土とカラマツ属の分布
一方、生物多様性保全の視点からは大面積造成は懸念される。しかし、その高い光合成機能とユーラシア大陸東側全域を覆い(上図右)、地球環境を左右する永久凍土（溶けるとメタンが放出）の保護と山火事後の回復にも無くてはならない樹種であり、環境林としての期待も高まる(Koike et al. 2000)。これらは、しかし、[[ロシアでのカラマツ林>http://images.google.co.jp/imgres?imgurl=http://www.aa.tufs.ac.jp/~gisr/Renraku/Report/koen13k_z/z2.bmp.jpg&imgrefurl=http://www.aa.tufs.ac.jp/~gisr/Renraku/Report/koen13k.htm&h=272&w=400&sz=32&hl=ja&start=21&sig2=I_8aZeFKhoXkOktOCv0Ouw&tbnid=4I4arB4L6u4PxM:&tbnh=84&tbnw=124&ei=lxgwSPO6JaiEtALykKww&prev=/images%3Fq%3D%25E3%2582%25AB%25E3%2583%25A9%25E3%2583%259E%25E3%2583%2584%25E3%2580%2580%25E5%2588%2586%25E5%25B8%2583%26start%3D20%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dja%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:ja:official%26sa%3DN]]の機能は５年間に及ぶ海外調査で一端を解明できたにすぎない。その森林域としての機能評価の研究は、天塩研究林・やつめ沢試験地で環境省環境研究所地球環境研究センター・北電と北大北方生物圏フィールド科学センターの共同研究として[[天塩研究林>http://forest.fsc.hokudai.ac.jp/~exfor/fr/]]の[[高木健太郎>http://forest.fsc.hokudai.ac.jp:591/FMPro?-db=member.fp5&-format=member%2fmember2.htm&-sortfield=pid&-sortfield=id&-max=500&-recid=8&-findall=]]氏を中心に、笹 賀一郎氏、小池も参加させて頂き展開中である（Takagi et al. 2005）。対照としては環境省S1研究の重要項目（代表：山本 晋氏、事務局−森林総研・松浦陽次郎氏）の一環として、同じく北緯45度に位置する農学部姉妹校・中国東北林業大学の祖 元剛所長やOB[[王 文杰>http://images.google.co.jp/imgres?imgurl=http://www.jsps.go.jp/english/e-ronpaku/2004/img/china04-2.jpg&imgrefurl=http://www.jsps.go.jp/english/e-ronpaku/2004/china04.html&h=188&w=250&sz=27&hl=ja&start=6&sig2=McW1YBdDef7yG3AKXGSupQ&tbnid=uvT-EJksL8nxAM:&tbnh=83&tbnw=111&ei=c9-6Rq3NDZ-kggPbr9WSDQ&prev=/images%3Fq%3DWang%2BWenjie%2B%2BNortheast%2BForestry%2Buniversity%26gbv%3D2%26svnum%3D10%26hl%3Dja%26client%3Dfirefox-a%26channel%3Ds%26rls%3Dorg.mozilla:ja-JP:official%26sa%3DG]]博士(2004)の参加によって進展中である。
一方、生物多様性保全の視点からは大面積造成は懸念される。しかし、その高い光合成機能とユーラシア大陸東側全域を覆い(上図右)、地球環境を左右する永久凍土（溶けるとメタンが放出）の保護と山火事後の回復にも無くてはならない樹種であり、環境林としての期待も高まる(Koike et al. 2000)。これらは、しかし、[[ロシアでのカラマツ林>http://images.google.co.jp/imgres?imgurl=http://www.aa.tufs.ac.jp/~gisr/Renraku/Report/koen13k_z/z2.bmp.jpg&imgrefurl=http://www.aa.tufs.ac.jp/~gisr/Renraku/Report/koen13k.htm&h=272&w=400&sz=32&hl=ja&start=21&sig2=I_8aZeFKhoXkOktOCv0Ouw&tbnid=4I4arB4L6u4PxM:&tbnh=84&tbnw=124&ei=lxgwSPO6JaiEtALykKww&prev=/images%3Fq%3D%25E3%2582%25AB%25E3%2583%25A9%25E3%2583%259E%25E3%2583%2584%25E3%2580%2580%25E5%2588%2586%25E5%25B8%2583%26start%3D20%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dja%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:ja:official%26sa%3DN]]の機能は５年間に及ぶ海外調査で一端を解明できたにすぎない。その森林域としての機能評価の研究は、天塩研究林・やつめ沢試験地で環境省環境研究所地球環境研究センター・北電と北大北方生物圏フィールド科学センターの共同研究として[[天塩研究林>http://forest.fsc.hokudai.ac.jp/~exfor/fr/]]の[[高木健太郎>http://forest.fsc.hokudai.ac.jp:591/FMPro?-db=member.fp5&-format=member%2fmember2.htm&-sortfield=pid&-sortfield=id&-max=500&-recid=8&-findall=]]氏を中心に、笹 賀一郎氏、小池も参加させて頂き展開中である（Takagi et al. 2005）。対照としては環境省S1研究の重要項目（代表：山本 晋氏、事務局−森林総研・松浦陽次郎氏）の一環として、同じく北緯45度に位置する農学部姉妹校・中国東北林業大学の祖 元剛所長やOB[[王 文杰>http://images.google.co.jp/imgres?imgurl=http://www.cnklp.com/sldd/walk_upfile/2006529144537927.jpg&imgrefurl=http://www.cnklp.com/sldd/dwjs_j.asp%3Fnewsid%3D332&h=347&w=260&sz=160&hl=ja&start=136&sig2=IvFR0JOquvgWMVLSMHTRmQ&tbnid=Kx3gKcuImsybcM:&tbnh=120&tbnw=90&ei=g0N7SKOmDYuw6wO7iIxs&prev=/images%3Fq%3D%25E5%25B0%258F%25E6%25B1%25A0%25E5%25AD%259D%25E8%2589%25AF%26start%3D120%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26hl%3Dja%26client%3Dfirefox-a%26rls%3Dorg.mozilla:ja:official%26sa%3DN]]博士(2004)の参加によって進展中である。
&ref(F1植栽.jpg); &ref(Fluxタワー.jpg); &ref(Larix国際比較.jpg);~
2001年から「手塩」に掛けた試験地 Flux観測タワー 国際研究へ スケーリング・アップ（高木氏原図）
森林全体のCO2交換速度測定として、タワーを用いて森林全体としてのCO2フラックス（単位面積当たりの物質の移動速度）の観測が継続されている。同時に土壌呼吸（土壌微生物＋根＋共生菌類等の総和）の測定が鍵になる（下左図）。OGの柳原（古川）祐子（Yanagihara et al. 2006）や[[曲来葉>http://images.google.co.jp/imgres?imgurl=http://images.chisa.edu.cn/articleimage/200604/1145866774458.jpg&imgrefurl=http://www.chisa.edu.cn/chisa/article/20060424/20060424015227_1.xml&h=351&w=450&sz=173&hl=ja&start=55&sig2=1xAJBpVsMFTU8ZiZoWtJ6w&tbnid=BSRGMt7fERaP3M:&tbnh=99&tbnw=127&ei=YbW5RveqIYfIgAPJ1dCTDQ&prev=/images%3Fq%3D%25E5%25B0%258F%25E6%25B1%25A0%25E5%25AD%259D%25E8%2589%25AF%26start%3D40%26gbv%3D2%26ndsp%3D20%26svnum%3D10%26hl%3Dja%26client%3Dfirefox-a%26channel%3Ds%26rls%3Dorg.mozilla:ja-JP:official%26sa%3DN]](Dr.Qu Laiye; 2003)氏（中国 生態・環境研究センター）がカラマツ・F1人工林の機能評価として取り組んできた。特に土壌呼吸速度のうち約50%は植物の根由来であり、閾値はあるが温度に対して指数関数的に上昇するので炭素固定機能を推定する際には、重要な意義を持つ。~
フラックス関係のデータ（純生態系交換速度NEP）は下向き（−値）が吸収を意味する（下左図）。総生産量(GPP)の僅か0.5%がバイオームとしてのCO2吸収速度である。GPPを100%とすると、NPPは50%、NEPは5%以下、NBP→ 約0.5%。(下右図）と推定されている(Schulze et al. 2005,小池 2006)。~
&ref(NPP推定.jpg); &ref(NBP.jpg);~
森林の炭素吸収速度とは 純バイオーム生産力(NBP)はGPPの0.5%程度（小池 2004)~
***参考文献 [#m1920c45]
-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)カラマツ人工林施業の手引き，北海道立林業試験場，美唄／北海道
-Szmidt, E.A. (1987) Paternal inheritance in chloroplast DNA in '''Larix'''. Plant Molecular Ecology 9:59-64.
-Koike, T., Yazaki, K., Funada, R., Maruyama, Y., Mori, S. and Sasa, K. (2000) Forest heath and vitality in northern Japan - A case study on larch plantation-. Research Note of Faculty of Forestry, The University of Joensuu. 92: 49-60.
-小池孝良(2004)温暖化現象と植物の生育、[[植物生態学>http://www.asakura.co.jp/books/isbn/978-4-254-17119-8/]]（甲山隆司編著）、朝倉書店、東京、361-391.
-小池孝良(2006)地球温暖化と植物の応答（伊豆田 猛 編著）、[[植物と環境ストレス>http://www.coronasha.co.jp/np/detail.do?goods_id=2137]]、コロナ社、東京、88-144.
-Ohba, K., Iwakawa, M., Okada, Y., Murai, M.(1971) Paternal transmission of a plastid anomaly in some reciprocal crosses of Sugi, '''Cryptomeria japonica''' D. Don. Silva Geneticae 20: 101-107. [[pdf>http://www.bfafh.de/inst2/sg-pdf/20_4_101.pdf]]
-[[Qu Laiye>http://www.rcees.ac.cn/dse/cn/team/show001.php?id=132]] (2003) Ecophysiological study on the natural regeneration in the two larch species with special references to soil environment in northern Japan. PhD Thesis of the Agriculture School of Hokkaido University.
-Schulze,E.-D., Beck,E. and Müller-Hohenstein K. (2005) [[Plant Ecology>http://www.bayceer.uni-bayreuth.de/bayceer/de/pub/gru/html.php?id_obj=40668]], Springer Verlag.
-Takagi, K., Nomura, M., Fukuzawa, K., Kayama, M., Shibata, H., Sasa, K., Koike, T., Akibayashi, Y., Inukai, K and Maebayashi, M. (2005) Deforestation effects on the micrometeorology in a cool-temperate forest in northernmost Japan. Journal of Agricultural Meteorology 60: 1025-1028.
-Wang Wenjie (2004) Physiological ecology of respiratory consumption of a larch ('''Larix gmelinii''') forest in Northeast China. PhD Thesis of the Agriculture School of Hokkaido University.
-Yanagihara, Y., Shibata, H., Matsuura, Y. and Koike, T. (2006) Effects of soil and vegetation types on soil respiration rate in larch plantations and a mature deciduous broadleaved forest in northern Japan. Eurasian Journal of Forest Research 9:79-95.
***up [#gd4d393f]
小池の[[森林生理生態>http://www.agr.hokudai.ac.jp/fres/silv/index.php?%BF%B9%CE%D3%C0%B8%CD%FD%C0%B8%C2%D6]]へ戻る
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