研究者に聞く！！
藤沼康実／陸域モニタリング推進室長
日本は国土の2/3あまりが森林です。しかし ながら、森林がどのくらいのCO2を吸収・放出しているかなど、実際のフィールドワークから 森林全体のCO2収支を直接調べた例はあまりありませんでした。地球温暖化問題の高まりの中、今回は、森林のCO2収支観測プロジェクトチー ムをまとめた藤沼康実さんにお話を伺いました。
森林をまるごと観測する−CO2フラックス研究
1: 研究のはじまり−フィールドワークから
Q: まず、研究者になったきっかけからお願いします。
藤沼： 私は、もともと植物の生育や栽培などに関心が強かったのです。組成やメカニズムを探るサイエンス系ではなく、技術面、つまりテクノロジー志向でした。 ですから、大学時代は実験室にこもるというよりは、 野外のフィールド調査が好きで、夏休みなどほとんど畑の中で暮らしていたといってもよいほどでした。
Q: 国立環境研究所では、当初どのような研究に携わっていたのですか。
藤沼： 私が入ったのはまだ国立「公害」研究所という名称の頃でしたが、当時は各分野でいっせいに大型の実験施設を作った時期でもありました。植物部門でも、植物の環境制御実験施設（ファイトトロン）という施設ができたばかりでした。この施設は、簡単にいうと大規模な空調付きの温室ですが、さまざまな環境を作ることができる、世界でもトップクラスの施設でした。大気汚染が大きな問題になっていた頃で、私は、ファイトロンで大気汚染の植物への影響を研究していました。汚染された空気の中で植物がどのように反応するか、あるいは植物がどのくらい大気汚染を吸収できるのかなどの両面からの研究です。
2: 森林の炭素収支−長期モニタリングの道
Q: さて、今回の研究は、「森林生態系のCO2収支を調べる」ということですが、森林全体から探るということでかなりの規模の研究ですね。
藤沼： 森林の炭素収支を調べる際、樹木などの葉で行われる光合成からCO2吸収をとらえる研究はこれまでも多く行われてきました。もちろん、これも必要なことですが、CO2収支を測るためには、森林生態系全体 から考えることが重要です。まず樹木があって林床には草や笹などが生えています。これらも光合成により CO2を吸収したり、呼吸によって放出もします。土壌中ではモグラやミミズなどの地中生物も呼吸していますが、それ以上にたくさんの微生物が活動し、CO2を 放出しています。この吸収と放出の関係は森林の立地条件によって大きく変わってきます。
たとえば、森林が密の場合と疎の場合では、日当たりも違い光合成量も変化します。また気温や水分などの環境、さらに樹齢によっても違います。このような関係を全部調べて森林全体のCO2収支を観測する必要があります。しかも、森は生きていますから、その収支は朝、昼、晩でも、季節によっても変わります。ですから、そうした変化を毎日、毎月、毎年連続してモ ニタリングすることが大切です。
Q: なるほど。たいへんな作業になりますね。
藤沼： そうです。森全体のデータを集める必要がありますから、とにかくモニタリングしてデータを積み重ねなければなりません。こうしたプロジェクトは自然相手ですから短期間では成果は上がりません。一方、 多大な経費がかかり、予算がつきにくいのです。
この研究分野に対する風向きが大きく変わったのは、 1997年12月の京都議定書の採択がきっかけでした。CO2吸収源としての森林が注目され、1999年に予算がつきました。
Q: 地球温暖化問題の高まりから初めて本格的な研究ができるようになったんですね。
藤沼： 実は、森林生態系全体規模の研究としては国際生物学事業計画（International Biological Program：IBP、1965〜1974）という世界中の森林や耕地などの生産性を調査した国際プロジェクトがありました。日本も参加しましたが、それ以来ですから実に30年ぶりということになります。
3: 観測地を探す−カラマツの森林
Q: 予算がつきました。いよいよ研究ですね。
藤沼：
まず観測地の選定です。観測には、均質な森林がフラットに広がっていると非常に都合がよいのです。日本中を探し回り、苫小牧にあるカラマツ林を選びました。大がかりなプロジェクトですし、大規模の森林での観測研究は久しぶりとあって全体をデザインできる経験者が見あたりませんでした。そこで、研究所内だけでなく広く外部の林学･生態学や気象学の研究者などに集まってもらい、まずどのような観測をやるべき かの意見交換、さらに将来の研究の発展を見通し、それを念頭に置いた観測システムを整備することから始めました。
まず初めにやったことは観測地点まで電線を敷いたことです。観測システムが安定的に使えるように、実に6km、しかもすべて地中埋設です。おかげで、初年度の予算の半分近くが飛びました。
Q: どうして、そんなに経費のかかる電源を引かなければいけないのですか。それも地中埋設なのでしょう。
藤沼： 観測サイトは人為的な影響を受けないところですから当然電気はありません。多くの項目を長期間継 続して観測するためには、安定した電源の確保が不可欠です。そのため、電線を敷いての観測は、この分野に携わる研究者全員の希望でもありました。それと地中埋設は、景観上や電線が野生動物に噛まれたり、倒木での断線を防ぐなど保安対応のねらいもありました。それらの整備が行われ、研究がスタートしたのは2000年の初夏でした。
森林のCO2の吸収と放出
植物は光合成により大気中のCO2を有機物にします。この有機物のうち、およそ半分は植物体の生命活動を維持するエネルギー源として利用され、その結果、数日から数週間後には再び 葉や幹、根などを通してCO2として大気に戻ると推定されています。残りは葉や枝、幹そして根など植物の体として固定されます。しかしこのように植物中に固定された有機物も、やがて落葉や落枝、枯死木や枯死根として土壌に移行します。土壌表層にたまった落葉などの分解しやすい有機物は、土壌微生物により数カ月から数年間で分解されCO2となって再び大気に戻っていきます。分解しにくい木質成分を多く含んだ残りの有機物は、土壌の中でさらに数十年から数百年（高緯度地域）という長い時間をかけて分解され、やはりCO2として大気に戻ります。
このように、大気から生態系へ移行した炭素は、異なるタイムスケールをもったさまざまな循環過程を経て再びCO2として大気に戻っていきます。一般に「森林のCO2固定量」と呼ばれるものは、「大気から生態系へ移行する炭素」ではなく、それから「生態系から大気へ戻る炭素」を差し引いたものです。ですから、実際の「森林のCO2固定量」は植物が光合成により大気中のCO2を吸収した量の数分の一から数十分の一に過ぎません。大気と生態系の間には、毎年膨大な量の炭素を交換しながら、わずかずつ生態系中に炭素量が蓄積していくという関係があるのです。
生態系の中で、光合成による大気中のCO2の固定、植物の呼吸によるCO2の放出、土壌中の有機物分解によるCO2の発生などは、環境の変化に対する応答が異なります。気温の上昇や降水量の変化などの気候変動は、これらのバランスを変化させ、結果的に「森林のCO2固定量」に大きな影響を与える可能性があります。その影響を定量的に評価するために、生態系内の炭素循環プロセスを多面的・統合的に理解することが不可欠となっています。
炭素換算
草木などのバイオマス(乾燥重量)は、一般に半分が炭素量といわれています。「炭素換算」とは排出されるCO2の中に含まれる炭素の重量のことで、CO2排出量を表すときに国際的にこの数値が使われています。
CO21kgを炭素換算すると、
1kg・CO2＝1×12（Cの原子量）÷44（CO2の分子量）
＝0.273kg・C
となります。つまり、1ｋｇのCO2には、273ｇの炭素が含まれているということです。
