[現地での調査活動]

[現地での調査活動]

今回の滞在では前半はほとんど協会の手伝いで草方格作りや協力隊が来たときの植樹を行っていたが、後半は協力隊が来ない日等の合間に自分なりの調査を行った。調査の内容は以下のとおりである。

　右に写真34と35がある。ここは草月の森と呼ばれる場所であり、今年の協力隊植林地の近くである。この二枚の写真に写っている木は全く生長量が異なっている。しかしこれら二つの場所は共に三年前に植林をしたものであり、場所も100mほどしか離れていない。写真35の奥の方に見える、大きな林の部分が写真34である。胸高直径を計って比較してみると南側は5～13cmだったのに比べ北側は1.5～5cmだった。この生長量の差はなにかと考えていった。

　最初、この辺りは石灰分つまりCaが多い（＜クブチ砂漠の特徴＞参照）ので何らかの作用で北側のCa濃度が高くなり、その為Caで生育障害を起こしているのではないかと考えた。それで偶然にも現地に土壌分析を行う器材（富士平工業(株)のDr. soil土壌養分検定器）があったので、それを借りて土壌の化学分析を行った。Dr. Soilの概略は、土壌を2cc採り、それを抽出液(恐らく主成分は酢酸であると思われる)に入れ抽出、ろ過を行い、その液を試料としてそれぞれの元素に対応した指示薬を入れ、発色または白濁させ、それを比色表、比濁表と比べて濃度の決定をするものである。そのために正確な濃度は分からないが大体の目安となる。以下にその結果を示す。

表６　土壌の分析結果

試験区名試料名	ｐH		置換性mg/100g			可給体	NaCl mg/100g	窒素 mg/100g		可給体 mg/100g
試験区名試料名	H₂0	KCl	Ca	Mg	K	P	NaCl mg/100g	NH₃	NO₃	Fe	Mn
南側(生育良) 北側(生育悪)	7.5 7.5		400 1200	52 50	35 50	9 10		6 5		同じ同じ	少なめ多め
南側①15～20cm 北側①15～20cm	7.5 7.5	7.5 7.5	200 500	50 25	50 50	20 10	0.005 0.010				少なめ多め
南側①55～65cm 北側①55～65cm	7.5 7.5		1000 200	80 600	70 70	5 25	少なめ多め	3 5	1以下 1以下	同じ同じ	多め少なめ

Fe,Mnの比色表が無く、濃度の高低しか分からなかったため、上記の表示になっている。以下に各項目、元素の説明を書く。15～25cm、55～65cmは土壌試料を採取した場所の深さ。

ｐH(H₂O)：純水で振盪し、pHを測ったもの

ｐH(KCl)：K^＋で土壌中のH^＋を置換してpHを測ったもの。

Caの生理作用：生体膜の構造と機能の維持。体内で生じた有機酸の中和。植物体内での移　　　　　　　動性は乏しい

Mgの生理作用：葉緑体のクロロフィルに含まれる。リン酸化反応の補助。タンパク合成酵素の補助。

Kの生理作用：原形質構造の維持。PH、浸透圧の調節。デンプン合成系やホスホキナーゼ系の諸酵素の働きを助ける。

NaClの生理作用：Clは光化学系Ⅱにおける酸素発生に関与している。Naも有用元素としての効果はあるが、その濃度が高くなると生育障害を起こさせる。

Feの生理作用：伝氏伝達や酸化還元反応の触媒を行う。中性またはアルカリ性になるとFeは溶けにくくなりFe欠乏を引き起こしやすい。

Mnの生理作用：光化学系Ⅱの反応中心でクロロフィルに電子を供給し、水から電子を奪い酸素を発生させる。活性酸素を消去する酵素のひとつであるSODに含まれる。

土壌の化学分析はカルシウム濃度の差を想定して行っていたが他の元素についても一応行った。最初の二組の土壌分析ではCaの濃度差がよそう通り生長の悪い北側の森の土が南側のものより高かったが、深さ60cmではそれが逆転してしまった。そこでさらに草月の森の他の場所で北側２地点、南側２地点でそれぞれ深さ15～25cm、55～65cmの土壌を採取した。その分析結果を以下に示す。また表6の土壌分析結果①であまり濃度差がないものは省略した。

表7　土壌分析結果

試験区名試料名	置換性mg/100g			可給体mg/100g
試験区名試料名	Ca	Mg	K	P	Mn
南側②15～25cm 北側②15～25cm	100 400	120 40	50 35	35 5	少なめ多め
南側③15～25cm 北側③15～25cm	200 400	300 50	50 50	20 10	多め少なめ
南側②55～65cm 北側②55～65cm	1200 400	100 900	70 70	5 35	多め少なめ
南側③55～65cm 北側③55～65cm	1200 600	50 900	35 100	5 25	多め少なめ
南側①～③平均値 15～25cm	167	157	45	25	少なめ
北側①～③平均値 15～25cm	433	38	45	8	多め
南側①～③平均値 55～65cm	1133	77	58	5	多め
北側①～③平均値 55～65cm	400	800	80	28.3	少なめ
砂丘上部砂丘下部	800 3000	100 400	50 70	5 5	多め少なめ

(土壌採取時の記録)

南側①：1m掘ったが土壌の色はほとんど変わらず、茶色の土だった。黒色の有機物らしきものが若干混ざっていた。

南側②：50cmあたりからグライ層らしき層が出現。グライ層には鉄、マンガンの斑紋が認められた。しかし色は茶色と灰色の中間のような色。

南側③：25cmぐらいからグライ層らしきもの出現。それと共に根が密集している層が25cmぐらい続き、有機物の多い黒色の層が1cmあった。それから下は鉄、マンガンの斑紋が見られた。

北側①：50cmからグライ層が出現。鉄、マンガンの斑紋が見られる。色は灰色に近い。

北側②：40cmからグライ層。

北側③：25cmからグライ層。

砂丘の上部：写真25の場所で採取した。砂丘の表面の砂。

砂丘の下部：写真25の場所で採取した。カルシウムの集積を起こしている窪地のそばの砂丘。下部は写真でも見られるようにはっきりと色が分かれ、灰色のグライ層になっている。窪地に近づくにつれて白っぽくなっていた。採取したのは灰色の濃いグライ土。

　分析の結果は表7のようになった。結果は当初予想していたカルシウムの濃度障害がでているという予想とは異なり、むしろ60cmの深さの土では南側の方がカルシウム濃度は高い。塩基類の濃度は深さによって全く違い、これらの分析値では北側と南側の生育量の差は説明できない。

　それではどの様な要因が生育量の差を生み出しているのか。それを探るために現地職員の人に草月の森の植林地の状況を聞いてみると新たに次の事がわかった。

　草月の森での植林は他の所とは少しやり方が違っていた。普通、植林(協力隊を含めて)は地面に60cmの穴を掘り、そこに苗木を入れて埋め戻して行く(図8参照)という方法を採っている。しかし草月の森の場合は一度ブルドーザーで30cmの溝を掘り、その溝に更に30cmの穴を掘って苗木を入れ、30cm埋め戻す(図9参照)という方法をとっている。溝を掘るのは灌漑をしやすくするためである。また溝を埋め戻さないのは溝の底に植林されていると土壌水分が保たれ易く根が浅くても活着できるからである。この工法は中国の乾燥地では良く行われているようである。恩格貝ではブルドーザーを使い分けている訳ではなくブルドーザーがあった時は使うが、無い時は使わないという風になっている。

　図８　ブルドーザーを使わない植林

図９　草月の森の植林法

　しかし、草月の森の北側と南側を見比べると北側では溝が残っているが南側ではほとんど溝は残っていない。（写真34、35参照）草月の森から南方には砂漠が広がっているが、南風が起こった時に砂が南側に多く堆積するようである。そこで今度は砂の体積量により生育量が異なるのではないかと考え、再度調査を始めた。

　最初草月の森全体を歩き、木の生育量と溝の埋まり具合を見比べた。だいたいの場所では溝が完全に埋まっているところや溝の浅いところの木は生育量が良かったが、溝が比較的浅く残っている所でも生育量が大きい場所もあり、あまり明確な要因として砂の体積量を挙げる事はできなかった。そこで生育の良い木の根の周りを掘り、直根を調べていくと直根が1mぐらいで途切れており、その横から側根が生えていた。ちょうど他大学の林学科関係の学生が来ていたのでその人達に聞くと樹木は一度直根を切ると元には戻らず種から生えてきた木とは別の根の構造をとり、直根はあまり伸びないという話だった。そこで直根の底を植林地の根の底として仮定し、底から地表までの深さを測ることにした。いかにその調査の結果とモデル図を示す。

草月の森生育のいい所（溝は残っていない）

50cm程でグライ層らしきものが出現。

根は地表から30cmのところから50cmにわたって太い側根が集中している。細かい根は50cmより下にも少しはある。70cmの所に1cm弱の根が多い。1mで主根は切れており、そこから3本の側根が伸びている。

草月の森生育のいい所（溝はある程度残っている）

　50cmぐらいからグライ層が出現し、下の方がある程度灰色が濃い。根は10cmから40cmの所に1cm以下の側根が集中している。40cmから80cmまでは細い側根がちらほらと伸びている程度。主根は90cmで切れており、80cmから90cmの所に2cm以下の側根が集中し、主根のそこから2本、3cm程の側根が地中に向かっていた。この木の胸高直径は7cm。両隣の木は6.5cm、8cm

草月の森生育の悪い所

40cmからグライ層が出現。南側の森よりもグライ層の色は灰色っぽい。

　根は20cmから40cmの所に2mmから1cm強の側根が出ている。主根は60cmで切れており、その少し上に5mm程の2本の側根が伸びている。40～60cmの間には側根は無い。根は苗木と同じような状態であまり生長していない。

　以上のことから下図のようになっている事が予想される。

　南側の生育の良い場所が70cm程砂が堆積したのに比べ、北側は30cmしか堆積していない。この堆積量の差が生育量の差を生みだしていそうである。

　ポプラは砂に埋もれると生長が良くなるという例は他にも見られた。左下の写真はその一例だが、砂丘に隣接しているポプラは埋もれているものの方が生育が良いことがわかる。原因は良くわかっていないが、地下水位が上がるためという説がある。また写真30、32を見ても砂丘に近くて、砂に埋もれている方が生育が良い。

写真36　砂丘に埋もれつつあるポプラ写真30　92～93年協力隊植林地　写真32

また草月の森以外の場所で生育の良い場所と悪い場所でそれぞれ根を調査したので、その記録とモデル図を以下に示す。

犬塚の森(95年集中植林値)…植林して3年目だが草月の森に負けないぐらい良く生育している。毎年のように起こる洪水の影響を受けているものと思われる。

1.2m掘ったが砂層が続いていた。

深さ5cmの所に太さ3cmの側根がでており80cm程横に伸びた後、地中へもぐり込んでいる。1mまでは2～3mmの側根がでており、1mの所に1cm程の側根が3,4本出ている。胸高直径は5.5cm、高さは6メートル程。両隣の木の胸高直径は7cm

94年植林地…第2ダムの近くにある。草月の森と同じ年に植林した。全体的に胸高直径は2～7cm。木の高さは4m程。

　深さ40cmの所にグライ層らしきものが出現したが色は茶色っぽい。

根は10cmから20cmの間に太さ2cm弱以下の側根が集中している。深さ40cm辺りに太さ2.5cmの側根が出ており　根は10cmから20cmの間に太さ2cm弱以下の側根が集中している。深さ40cm辺りに太さ2.5cmの側根が出ており40cmぐらい横に伸びて、真下へ根をはっている。深さ45cmの所で太さ2cmの側根が出ている。主根は50cmで切れてそこから側根が3本出ていた。

　以上の様にやはり根がどれだけ砂に埋まっているかが、生育量の差になっている可能性は高い。そこで、砂の堆積が木の生長に及ぼす効果を調べるために一つの実験を試みた。

＜根の深さと生長量の関係を調べる実験＞

[目的]前述のような効果が本当なのか。またどれ程の効果があるのかを調べるため。

[方法]草月の森の北側の生長が悪い場所から胸高直径が2cm程度のものを20本選び10本を試験用、10本を対照用とした。また、実験に用いる木には試験用をすずらんテープと金属プレート。対照用にはすずらんテープのみをつけマーキングした。

　試験用の木が地表より40cm高くなるように土を盛った。40cm土を盛るとだいたい溝が埋まる程度になる。土が流されたり風で飛ばされない様にするためできるだけ広範囲に土を盛った。

　用いる土は風で飛ばされ堆積する砂と条件が同じになるように砂丘の砂を用いた。

　この先飛来する砂の量、もしくは飛ばされた砂の量を計るために試験用の木に三本。対照用の木に3本の目盛りつきの添え木をそれぞれできるだけ散らばるように配置した。

　以上の方法で行い、2,3年後の幹の太さを測り、試験用の木と対照用の木の生長量を比較する。

　予想通りになれば試験用と対照用との間に数年後にはセンチ単位の差が出てくるだろう。

＜木の生育量が違ってしまう原因＞

　現地では砂をかぶることによって生育が良くなるという結論に至ったが、帰国してからいくつかの文献を調べることによって、有力な仮説を導くことができた。まずはその考えを導く証拠について触れる。

①溶存酸素と根の生長（樹木根系図説より一部抜き出し）

　山地の湿原などの周辺で水が停滞する立地では樹木の生長が悪く、流動水の所では生長が良いことは一般に知られている。これは土壌水分が湛水・停滞するところでは溶存酸素量が多くて根の呼吸代謝作用が十分に行われるためである。

　マツとスギで乾燥、普通、湛水の三つの条件で、それぞれ栽培したところ、スギでは乾燥で生育阻害、普通、湛水ではあまり変わらなかった。逆にマツでは乾燥、普通ではあまり生長は変わらないが、湛水条件では生育阻害を受け枯死すると報告されている。

　また砂土は土壌中の空気含量が少なく、湿害が起こりやすいとも報告されている。

　溶存酸素濃度と樹木の生育は樹種によって湛水条件に弱いものと強いものがあるが、乾燥に強い樹種は湛水条件に弱いという傾向があるように思える(右図参照)。

　湛水条件ではF2+による害や、枯死した根から地上部に有害物質が送られる、健康な根から送られる物質が送られなくなる、等の理由による生育不良があるという報告もある。

②グライ層の生成

　土壌には多くの微生物が存在する.それは砂漠のような厳しい環境条件においても同じである。土壌が長い間水に浸かった状態、つまり湛水条件になると土壌中の微生物が呼吸して消費する酸素の需要よりも空気中から水に溶けていく酸素の供給量の方が小さくなり、嫌気状態になる。嫌気状態では酸素濃度が極端に低いため、酸化還元電位が下がり、還元反応が起こる。還元反応として3価鉄から2価鉄（Fe3+→Fe2+）の反応がある。Fe3+は鉄のさびに見られるように赤茶色をしている（これが主に土の茶色味を出している）がFe3+が減少してFe2+が増加すると土壌の色が茶色から青灰色に変化する。

　湛水時間とグライ層生成の関係までは調べていないが、グライ層が発達している層では少なくとも一年の間に水に浸かっている期間があるということである。

＜以上を踏まえた現地の状態＞

　草月の森ではグライ層が浅い位置にある。先に書いた根の調査のモデル図を見ると分かるように、地表から50cm以下はだいたいグライ層が存在する。しかし生育のいい南側と生育の悪い北側では明らかにグライ層の色が異なっていた。南側では茶色の混ざった青灰色であったが、北側では濃い青灰色で境界もはっきりしており、北側の土壌のグライ化が進んでいた。このことから北側の土壌の方が湛水条件になっている期間が長く、そのため北側では土壌中の溶存酸素の含量が少なくなり、木の生育に悪影響を与えていることが考えられる。つまり草月の森の北側と南側に見られた生育量の差は、砂の堆積量が直接の原因ではなく土壌の湛水条件の差によるものだと考えられる。

＜何故砂に埋まることによって木の生育が良くなるのだろうか？＞

　木の生育量の差が起こる原因は砂の堆積量が原因ではく、土壌中の水分条件であるという結論に至ったが、それでは何故別の場所では砂に埋もれることによって生育が良くなっている木(写真30、32、36)があるのだろうか。

　地下水位が年間を通じて長期間存在しグライ化が激しく進行している層ではポプラはほとんど水を吸えない状態にあると考えられる。草月の森の生長の悪い場所を例に挙げると、ここでは地中に60cm埋まっているが、実際に機能している根はその上部の40cmの間だけである。写真30、32、36で写っている場所でも草月の森の生長の悪い場所のように地面を掘るとすぐにグライ層が出てくるような場所である。このような状態では植えられたポプラは地面から40cm程の間で水を吸わなければならない。しかしこの上に砂が堆積していき、ポプラが埋まっていくと、埋まった部分も根と同じ働きをし始める。地下水位はあまり変わらないと予想されるので砂が堆積した分だけポプラは根を張り巡らせることができる。また上部に砂が堆積すれば中間部のあたりの蒸発も抑えられ、土の水分含有量があがるということも考えられる。よって砂が堆積すればするほどポプラは問題無く水を吸い生長していくことができるのだろう。