森林の純生産量と同化部分への生産物配分

Abstract

森林で1年間に生産される純生産量 (ここでは地上部生産量, P_n*, 1/ha・yr) のうち, 同化器官の生産 (⊿y_L, l/ha・yr) のために分配される比率 (⊿y_L/P_n*) は, 林木の生長に関連して重要である。この報告では, その分配率がどの程度の値をもち, どのように変動または維持されているかを, 多数の森林の調査資料により検討し, 次の点を明らかにした。1) 同一樹種からなる森林を比較すると, いずれの樹種でも, 純生産量 (P_n*) の小さな森林で, 葉への分配率が大きくなり, P_n*が大きな森林では, 分配率はほぼ一定値に安定する (図1)。この関係は定式化され, (1) 式となる。2) 外的環境条件に大きな差異のない, 同一樹種の森林でも, 林齢が異なる場合, 分配率は変動する (図2)。すなわち, 分配率は林木の内的要因によっても変動し, 林分葉量 (y_L) が大きいと小さな値で安定し, y_Lが小さな年代に大きい値となる。3) 林齢, 環境条件の異なる森林では, ⊿y_L, y_Lの値は変動するが, 生産条件の悪い森林で, 幹, 枝の生産量が低下しても葉の生産は優占され, 葉の回転率 (⊿y_L/y_L) は樹種によってほぼ決められた値に維持される。すなわち, (2) 式がほぼ成立する (図3)。4) 森林の生産量と林分葉量の関係は一次式 [(3) 式] の関係にあるので, (2) 式と (3) 式とから (1) 式が導かれる。(1) 式の成立は, (2) 式と (3) 式の成立の問題に帰着し, 森林では (2) 式が強く維持される性質により, 葉への分配率が変動する。5) 日本の異種間の森林で, 分配率が安定した領域での分配率を比較すると, 葉への分配率は, 葉の回転率が大きい種類ほど大きくなる (図4)。この現象は, 葉の平均寿命が長い樹種では旧葉が多量に存在し, 光合成能力が維持されているので, 新葉への配分がすくない (図5) と解釈された。

The changes in allotment ratio for leaf production in the net production of the forest trees under various natural conditions were examined to investigate the mechanism of forest productivity. The following results were obtained on primary productivity. 1) In most forest species, the allotment ratio of the leaf production (⊿yL) in the above ground net production (Pn*) was large when the productivity of the forest was low, and the ratio became stable when the productivity was high (Fig. 1). The relationship between the ratios (⊿yL/Pn*) and the net production was approximated by Eq. (1). 2) Even under the same environmental condition, the ratio changed with the forest stage (Fig. 2). Namely, the ratio was high whenever the leaf biomass (yL) was low. 3) Althouth the amount of leaves, leaf production and the allotment ratio changed with the environmental and internal conditions, the rotation rates of leaves (⊿yL/yL) remained constant at a value characteristic of each tree species (Fig. 2, Fig. 3). Namely, Eq. (2) is approximated. 4) From Eq. (1) and Eq. (2), the relationship between the above ground production (Pn*) and leaf biomass (yL) becomes a simple equation (Eq. 3). Conversely, Eq. (1) is led from Eq. (2) and Eq. (3), when the relation is approximated by a simple equation as expected from many forest data. Therefore, the change in allotment ratio is related to the constant rotation rate of leaves. Namely, leaf production has priority over production of other non-photo-synthetic organ. 5) The allotment ratio for forests with a stable distribution in the various forests in Japan is related to the rotation rate of leaves (Fig. 4). For this relation, it seems that the tree species having a high rotation rate i.e., deciduous species, generally occupy a large part of the dry matter for leaf production in the net production. Because of the long life span of a leaf, many evergreen coniferous species have a tendency to produce few leaves (Fig. 5).