水資源保全のための林分密度管理図の調製

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26292088
• 研究機関: 熊本県立大学
• 研究代表者: 井上 昭夫 熊本県立大学, 環境共生学部, 教授 (80304202)
• 研究分担者: 高木 正博 宮崎大学, 農学部, 教授 (70315357) ; 大槻 恭一 九州大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (80183763)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 蒸散 / 遮断蒸発 / 蒸発散 / 人工林 / 密度管理図 / 辺材面積 / 自己間引き / 成長モデル

研究実績の概要

近年，わが国における人工林管理の目的は，木材生産のみならず，水資源の保全のような生態系サービスの高度発揮も含まれるようになってきている。しかし，従来の密度管理指針については，木材生産を目的として作成されており，生態系サービスを意図した指針は明らかにされていない。そこで本研究では，水資源保全のための林分密度管理図を調製することを目的として，いくつかの観測と解析を行った。主な知見は，以下の通りである。これらの知見は，今後，研究の目的とする密度管理図を調製していく上での基礎となる。
1. わが国の様々な地域のスギとヒノキを対象として，胸高直径と辺材面積との関係を解析した。また，林分密度と胸高直径との関係も解析した。これらの結果から，辺材面積の保存則を誘導し，過密林分における蒸散量のモデル化に成功した。
2. 熊本県立阿蘇中央高校清峰校舎小柏演習林の高齢ヒノキ林において，2年間にわたって遮断蒸発を観測した。その結果と既存の知見をもとに，林分構造と遮断蒸発との関係を解析したところ，林分密度と遮断率との関係を指数関数によって記述できることがわかった。
3. 以上の知見をもとに，水資源保全のための林分密度管理図の調製方法について検討した。その結果，この密度管理図は，横軸を林分密度，縦軸を蒸発散量とし，複数の等平均直径線によって構成すべきと考えられた。この図によって，間伐ならびに林分成長による蒸発散量の変化を適切に推定できると考えられた。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

九州地方のスギ・ヒノキ人工林を対象として，水資源保全のための林分密度管理図を調製するために必要なモデルの関数形ならびにパラメータを決定できた。

今後の研究の推進方策

昨年度までに設定した試験地での観測を継続することにより，また，より多くの先行研究事例を収集することにより，さらなるモデルパラメータの精緻化を進める。そして，得られた成果を国内外の学会において積極的に発表するとともに，国際的な学術雑誌への論文投稿を一層進めていく。

次年度使用額が生じた理由

調査の補助を学生に依頼せず，助手および家族に依頼したため，人件費・謝金での支払金額が少なくなった。また，8月下旬の台風により試験地が甚大な被害を受け，以降の観測を打ち切ったため，旅費ならびに人件費・謝金の支払額が少なくなった。以上の理由により，次年度使用額が生じた。

次年度使用額の使用計画

昨年度の台風により被害を受けた観測機器の修繕・再購入ならびに高頻度での観測により繰越金を使用することを計画している。

研究成果

• [雑誌論文] Does measuring azimuthal variations in sap flux lead to more reliable stand transpiration estimates? (2016)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, H., Shinohara, Y., Kume, T., Tsuruta, K. and Otsuki, K.
  • 雑誌名: Hydrological Processes 巻: 30 ページ: 2129-2137
  • DOI: 10.1002/hyp.10780
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of strip thinning on forest floor evaporation in a Japanese cypress plantation (2016)
  • 著者名/発表者名: Sun, X., Onda, Y., Otsuki, K., Kato, H. and Gomi, T.
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 216 ページ: 48-57
  • DOI: 10.1016/j.agrformet.2015.10.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seasonal changes of azimuthal, radial, and tree-to-tree variations in sap flux affect stand transpiration estimates in a Cryptomeria japonica forest, central Taiwan (2016)
  • 著者名/発表者名: Chiu, C.W., Kume, T, Komatsu, H., Tseng, H., Wey, T.H. and Otsuki, K.
  • 雑誌名: Journal of Forest Research 巻: 21 ページ: in press
  • DOI: 10.1007/s10310-016-0525-6
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Effects of plant roots on the soil erosion rate under simulated rainfall with high kinetic energy (2016)
  • 著者名/発表者名: Shinohara, Y., Otani, S., Kubota, T., Otsuki, K. and Nanko, K.
  • 雑誌名: Hydrological Sciences Journal 巻: 61 ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Differences in sap flux based stand transpiration between upper and lower slope positions in a Japanese cypress plantation watershed (2016)
  • 著者名/発表者名: Kume, T., Tsuruta, K., Komatsu, H., Shinohara, Y., Katayama, A., Ide, J., Otsuki, K.
  • 雑誌名: Ecohydrology 巻: 9 ページ: in press
  • DOI: 10.1002/eco.1709
  • 査読あり
• [雑誌論文] Conservation rule of stem surface area: a hypothesis (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue, A. and Nishizono, T.
  • 雑誌名: European Journal of Forest Research 巻: 134 ページ: 599-608
  • DOI: 10.1007/s10342-015-0875-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Canopy transpiration in two Japanese cypress forests with contrasting structures (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuruta K, Komatsu H, Kume T, Shinohara, Y. and Otsuki K.
  • 雑誌名: Journal of Forest Research 巻: 20 ページ: 464-474
  • DOI: 10.1007/s10310-015-0495-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative modeling of the effects of intensive thinning on canopy interception loss in a Japanese cedar (Cryptomeria japonica D. Don) forest of western Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinohara, Y., Levia, D.F., Komatsu, H., Nogata, M. and Otsuki K.
  • 雑誌名: Agricultural and Forest Meteorology 巻: 214-215 ページ: 148-156
  • DOI: 10.1016/j.agrformet.2015.08.257
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Models to predict changes in annual runoff with thinning and clearcutting of Japanese cedar and cypress plantations in Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Komatsu, H., Shinohara, Y. and Otsuki, K.
  • 雑誌名: Hydrological Processes 巻: 29 ページ: 5120-5134
  • DOI: 10.1002/hyp.10520
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in canopy transpiration of Japanese cypress and Japanese cedar plantations because of selective thinning (2015)
  • 著者名/発表者名: Tateishi, M., Xiang, Y., Saito, T., Otsuki, K. and Kasahara, T.
  • 雑誌名: Hydrological Processes 巻: 29 ページ: 5088-5097
  • DOI: 10.1002/hyp.10700
  • 査読あり
• [雑誌論文] Using airborne LiDAR to determine total sapwood area for estimating stand transpiration in plantations (2015)
  • 著者名/発表者名: Saito, T., Yamamoto, K., Komatsu, M., Matsuda, H., Yunohara, S., Komatsu, H., Tateishi, M., Xiang, Y., Otsuki, K. and Kumagai, T.
  • 雑誌名: Hydrological Processes 巻: 29 ページ: 5071-5087
  • DOI: 10.1002/hyp.10482
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radial variations in xylem sap flow and their effect on whole-tree water use estimates (2015)
  • 著者名/発表者名: Zhang, J.G., He, Q.Y., Shi, W.Y., Otsuki, K., Yamanaka, N. and Du, S.
  • 雑誌名: Hydrological Processes 巻: 29 ページ: 4993-5002
  • DOI: 10.1002/hyp.10465
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A nitrogen-saturated plantation of Japanese cedar and Japanese cypress in Japan is a large non-point nitrogen source (2015)
  • 著者名/発表者名: Chiwa, M., Saito, T., Haga, H., Kato, H., Otsuki, K. and Onda Y.
  • 雑誌名: Journal of Environmental Quality 巻: 44 ページ: 1225-1232
  • 査読あり
• [雑誌論文] Variations in sapwood and intermediate wood thicknesses for Japanese cedar: their impacts on sapwood area estimates (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinohara, Y., Komatsu, H. and Otsuki K.
  • 雑誌名: Hydrological Research Letters 巻: 9 ページ: 35-40
  • DOI: 10.3178/hrl.9.35
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stand-scale transpiration of two Moso bamboo stands with different culm densities (2015)
  • 著者名/発表者名: Ichihashi, R., Komatsu, H., Kume, T., Onozawa, Y., Shinohara, Y., Tsuruta, K. and Otsuki, K.
  • 雑誌名: Ecohydrology 巻: 8 ページ: 450-459
  • DOI: 10.1002/eco.1515
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparisons of soil water content between a Moso bamboo (Phyllostachys pubescens) forest and a natural broadleaved forest in western Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Shinohara, Y. and Otsuki, K.
  • 雑誌名: Plant Species Biology 巻: 30 ページ: 96-103
  • DOI: 10.1111/1442-1984.12076
  • 査読あり
• [学会発表] 日本の針葉樹人工林における遮断率推定モデルの再検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 永野美穂・井上昭夫・丸山篤志・宮沢良行・高木正博・大槻恭一
  • 学会等名: 第127回日本森林学会大会
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2016-03-29 – 2016-03-29
• [学会発表] ヒノキ壮齢林における遮断蒸発量の年変動 (2016)
  • 著者名/発表者名: 高木正博
  • 学会等名: 第127回日本森林学会大会
  • 発表場所: 日本大学
  • 年月日: 2016-03-29 – 2016-03-29
• [学会発表] Sampling strategies for quantifying rainfall interception using a water balance method: case study from a bamboo stand (2016)
  • 著者名/発表者名: Nagano, M., Inoue, A. and Shima, H.
  • 学会等名: Forest Resources & Mathematical Modeling 2016
  • 発表場所: Shiga University
  • 年月日: 2016-03-16 – 2016-03-16
  • 国際学会
• [学会発表] 集約的に管理されたモウソウチク林における遮断率の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 永野美穂・井上昭夫
  • 学会等名: 竹林景観ネットワーク第17回研究集会
  • 発表場所: 高知県立牧野植物園
  • 年月日: 2015-12-26 – 2015-12-26
• [学会発表] 豪雨地域のヒノキ高齢林における遮断率の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 永野美穂・井上昭夫・宮沢良行・丸山篤志・高木正博・大槻恭一
  • 学会等名: 第71回九州森林学会大会
  • 発表場所: ホルトホール大分
  • 年月日: 2015-10-06 – 2015-10-06
• [学会発表] 阿蘇地方のヒノキ高齢林における遮断率の観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 永野美穂・井上昭夫・丸山篤志・宮沢良行・高木正博・大槻恭一
  • 学会等名: 平成27年度不知火海・球磨川流域圏学会研究発表会
  • 発表場所: 熊本高等専門学校八代キャンパス
  • 年月日: 2015-06-07 – 2015-06-07
• [学会発表] 針葉樹人工林における蒸発散のシミュレーションモデルとその阿蘇地方への適用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上昭夫・宮沢良行・丸山篤志・永野美穂
  • 学会等名: 日本景観生態学会第25回北九州大会
  • 発表場所: 九州工業大学
  • 年月日: 2015-06-06 – 2015-06-06
• [学会発表] Evapotranspiration from sub-canopy vegetation in an old coniferous plantation of Chamaecyparis obtusa in Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Takagi, M. and Tateishi, M.
  • 学会等名: EGU General Assembly 2015
  • 発表場所: ウィーン（オーストリア）
  • 年月日: 2015-04-12 – 2015-04-12
  • 国際学会
• [図書] 地域環境水文学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中丸治哉，大槻恭一，近森秀高，諸泉利嗣
  • 総ページ数: 175
  • 出版者: 朝倉書店