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二酸化炭素の勉強〔砂防造林と炭酸養料〕昭和25年『砂防造林』関勝氏著 朝倉書店発行より
（一部加筆）
川添孝藏氏はLUNDEGARD氏の所説に基づきニセアカシヤ・ハデ・ハゲシバリ等と炭酸養料との関係を論じ此等の砂防用樹種は多量のC0₂養料を要求するものであるから常にC0₂に恵まれている箇所に於いては良好な生育を遂げ、然らざる箇所では生育不良であると説いている。
同氏は之を讃萌するため次の如き実例を挙げて説明している。
《岐阜県下の荒廃地》
岐阜県下の荒廃地では嘗ってニセアカシヤの大造林が山麓から山頂に亘り広く実行せられた。
今日其の成績をきくと植付当初3,4年間は各箇所共一様に旺盛な生長をなしたが、時の経過と
共に山頂及び其の附近にあったものはすべて枯死し、中腹以下山麓一帯のこの樹は今日なお盛んに成長している。思うに山頂及び其の附近にあった二セアカシヤ樹は植え付け後3,4年間は毎年行われた周到な手入刈のためその樹宛層にC0₂養料が地表層から絶えず補給せられたえから、この樹の生長は無事であったが、然るに造林費の節約上やむなく手入刈の中止せられるや直ちに下草が繁茂し丁度地表暦と樹冠暦とを遮断するが如き状態となり、その結果土壌炭酸の上方への拡散を妨げC0₂の大半は下草の炭酸同化作用に消尽された。
なお右の外山頂及び其の附近をたえず吹き荒む水平の風に依り吹き飛ばされた結果、此の樹のC0₂収支状態に辻棲が合わなくなり、 C0₂の循環困難となった緒果に外ならない。蓋し山頂を吹く風は山麓に比して力強く且つ水平の力も大である。今風の力を垂直の方向と水平方向との2方向に分けると山頂を吹き荒む風は垂直の分力乏しく水平の力が大なるを常とする。垂直の方向に吹き上る風は汎く地表空気層にたなびくC0₂を高く持上げC0₂をたえず樹冠層に供給する役目をなすからその地方の樹木の生長に至大の好影響をもたらしているのである。
《愛知県知多郡河和村大字布上》
愛知縣釦多郡河和村大字布上に於ける第3紀層より成る地味瘠悪な礫質砂土の崩壌地に行った。ハギ種子播き付けの成績は極めて良好であるが、同箇所は海抜30m、内外の丘陵状をなして起伏せる崩壊地である。且つ海浜より遠くないからたえず海風が吹いて来ている。而して其の山麓は肥沃な水田で営まれ荒廃地との距離が比較的近い。而も此の地方の水田は収穫多き箇所で毎年多量の金肥が施されておったから水田よりたえず発生するC0₂の量は極めて豊富である。且つたえず風の往来が頻繁なためにC0₂が水田の面より遥かに高く持ち上げられ山頂、山腹等に繁度しているこの樹の樹冠に依って炭素同化作用に消費せられる。その結果この樹は常にC0₂に恵まれているため極めて良好な生育を遂げたものであることは殆んど疑う余地はない。これに反し同縣額田郡岩津町大字駒立字タカサラダの荒廃地に於けるハギの生育は極めて不良であった。この箇所に於ける筋工階段面上のハギの播付は全く同一であり、かつ後者の成績不良地でも播種した年の春には相当発芽し良好底生育をしていたのであったが、数年ならずして漸次その影を歿したのである。その崩壊の状況並に地質は両者何れも同一で、また海抜の高底差にも著しい差を認めなかった。然るに一方に於いては益々良好な生育をなしているにも拘らず、他の一方は殆んどすべてが枯死した。
その原因は何であるかと云うに、前者は水田に近くて共の水面をたえず吹き荒さむ風が山麓、山腹、山頂などを往来する箇所に当たっている。後者は水田を距ること遠く且つC0₂養料の発生比較的弱き砂防地内クロマツ林で取り囲まれていた関係から、かくも著しき相違を生じたのである。水田、溜池、湖沼などの如き大きな水面に近く分布する地域は常にC0₂養料に恵まれている。即ちその水田の上空にあらわれる大気はC0₂の貯蔵場のようなもので、それが風に依って共の附近の原野に繁茂する植物に運ばれその植物に汲み取られるのである。
ハギは飼料植物の一種であるが、LUNDEGARD氏の研究に依ると多くの飼料植物は族酸植物であって炭酸同化能力に富むを常とするからハギの播付若しくは苗木の植栽に当たってはハギと炭酸との関係について充分の考慮を払うのでなければ成績良好ではない。
《香川縣仰多度郡吉野村》
香川縣仰多度郡吉野村のハゲシバリ造林地(同昭和2年植栽)は第3紀層に属し粗悪な花崗岩質系の砂礫の風化より成る傾斜30度、海披250mの砂質壌土であるが、ハゲシバリの生長極めて良好でよく繁茂している。然るに同縣仲多度郡七箇村大字七箇のハゲシバリ造林地(大正9年植栽)は其の地質、海抜高及び傾斜度が前者と大体同一であるにも拘らず、成績は極めて不良で樹高に於いても根元直径に於いても7年後の植栽地である前者に比し、著しく劣り樹高は前者の半ばにも達しない実情である。両者の成績にかかる差の生じたのは前者がC0₂の発生源である肥沃水田、灌漑用溜池等よりの距離比較的近くC0₂料がたえず造林地に流れ込むような環境にあってハゲシバリが常に適量のC0₂に恵まれていること、これ反し後者がこれ等C0₂の発生源より遠く離れている為C0₂ 養料に恵まれないことが原因であることは疑う余地がない。
《炭酸は植物体の有機物質の構成に必要な炭素の供給源》
炭酸は植物体の有機物質の構成に必要な炭素の供給源として最近に於いて盛んな議論の対象物となった。室氣中に於ける炭酸量が増すと同化作用が高まりそれと共に生長が最大するということを説明しようと試みられた。空気中の炭酸含有量が0.03%というごく少量の場合でも地中及び地上では分解作用に依ってその含有量が数倍にも増大するものであるということは屡々観察されたところである。
ある研究によると地上2cmの高さに於ける炭酸の含有量は空気中のそれの4倍〜5倍に及んでいるということである。温室に於ける実権に依ると炭酸含有量が増加すると共に生長が増大するとい
うことが判明した。
しかし他の研究によれば、同化作用は炭酸含有量に依ってよりもむしろ光りの強さに依ってより多く影響を受けるものであること。野外に於ける光線関係が正常な場合には大氣の炭酸含有量は最高の収穫を得るために充分足りるものであると云うことを述べている。また完全に光線を受けている場合には普通含まれている空気中の炭酸の分量だけで最大の収穫を挙げるに間に合う。即ち植物は空気の普通の炭酸含有量に適応していることになるのである。
被蔭の場合に於いてのみ炭酸の増加に従って土壌の炭酸が収穫を高めるような働きをなすのである。然し他の研究によれば目立って収穫が高まるためには森林空気の与えることの出来ない程の高い炭酸濃度が必要であること、また太陽光線が4分の１の場合収穫を2倍にするためには空気中の炭酸含有量の約166倍の炭酸が必要なことを説いている。
また他説に依ると、炭酸は土壌空気中ガスとしてあるいは土壌水に溶け、あるいは遊離炭酸としてまた化合して重炭酸塩として少量土壌中に含まれていて根に依って吸収されるものであると云うことである。
土壌から流れ出す炭酸は出来るだけ風が静止しているような場合に利用されることが出来る。空気が全く静止していないときは空気運動の強弱に応じて炭酸に富んだ空気と炭酸に乏しい空気との混合の度合に差が生じて来る。そして空気が地面から離れている程混合作用がより多く、かつ速かに現われるに相違ない。それ故如何なる場合にも地表空気層内に於ける炭酸含有量の増加の影饗に依る森林の特別な収穫増大を期待するのはよろしくないとの説がある。
これについて他の研究者は、このような誤った希望については警告している。
《森林に依ってどれ位の分量の炭酸が使用されるものであるか》
森林に依ってどれ位の分量の炭酸が使用されるものであるかということについて、ある研究者は非常に興味ある計算を行っている。これに依ると例えば第3収穫級で平均樹高11-9m、年生長量1h当8・0fm(乾燥量4・8fm)の45年生松林は１年間に3,600kgのC0₂を必要とする。1cbmの空気中には約O,59gのC0₂が含まれているから、これためには約6000,000cbmの空気が必要である。而して12mの高さの1haの森林に依って占められている空間は120,000cbmである。今年輪の構成される期間を3月1日〜11月1日までの245日であるとすれば森林空間のC0₂含有最は5目毎に更新せられなければならないことになる。
またある研究者は結論として炭酸の源泉としては都合とか、泉水から流れ出る自然の炭酸の流れとか、有機質の腐敗の際にC0₂を供給する農耕地などの他に、森林の土壌上にある樹水の落下物即ち濶葉・針葉・樹枝等であると云うことを述べている。
ある実験に依ると落葉保存のクロマツ単純林土壌のC0₂含術量は0.0244%、落葉採集のクロマツ林土壌のそれは0.0137%であった。これに依って見ても落葉の保存がクロマツ林土壌のC0₂含有量を増大するものであることがわかる。落葉落枝の採集が林地の生産力を低下せしめるものであることは云うまでもないことであるが,各種鑛物質養料を奪い土壌の理学的性質を悪変し土壌微生物の繁殖を阻止すると共に、土壌呼吸量を減退する影響もまた頗る大きいものである。
土壌空気中に炭酸が豊富にあるということは、土壊の酸素含有がそのために害されない範囲では植物にとって好ましいことであろう。それ故豊富に分解しつつある中性腐植質を含有している土壌は好適な炭酸を供給し、樹木の生長を促進させるものと思われる。然し多量に水を含有している土壌にあっては豊富な炭酸の存在を期待することは出来ない。何となれば土壌水中へ移行した炭酸は多かれ少なかれ酸素を排除する作用をなすからである。それ故、酸性の混ざった土壌では炭酸が過量に存在している間に特に通風を図って酸素を入れることに注意すべきである。
炭酸ガス同化作用のメカニズムはまたよくわかっていないが、まずC0₂は風に送られて葉の主として裏面にある氣孔から葉の中へ進入する。そのときの風の速力は1秒間に0〜1.5mが最も好都含であるが、この程度の風は僅かに木の葉が動く程度であり、より風の速度が増加すると氣孔が閉ざされてガスが入らなくなる。葉に入ったC0₂は葉中の水に溶解する。元來C0₂800容が水1容にとける程度のものであるからどんどん葉中の水にとける。このとき適当の光線があれば、そのエネルギーに依りC0₂は分解され、酸素は放出され。炭酸は水分と化合して最初に砂糖類を、後にこれを変化して澱粉類を作り、大部分は各種の生理作用に、一部は樹斡の造成に使用される。アマリカでの研究に依ると、この量は36%であったと云うことであるが、出来るだけ増加するよう工夫しなければならない。C0₂から砂糖を作る方法や順序はまた不明である。最初フオルムアルデヒードが出来るに違いないと論ずる人もあるがそれらしいものは未だ嘗って検出されていない。
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