インドネシアで植栽された
Shorea balangeran
若齢木の
利用材質
北海道大学 大学院農学院
環境資源学専攻 修士課程
小出 智也
目次
第1章 緒言
第2章 実験方法
第1節 供試木
第2節 試験方法及び試験装置
1. 理学的性質
2. 力学的性質
3. 髄から樹皮までの密度測定
4. 立木の曲げ試験
第3章 結果と考察
1. 理学的性質
2. 力学的性質
3. 軟 X 線デンシトメトリー
4. 立木の曲げ試験
第4章 結言
謝辞
参考文献
1
第
1 章 緒言
インドネシア中部カリマンタン州の熱帯泥炭湿地林では，農地開拓のための排水や森 林伐採などの開発が泥炭の乾燥を招き，繰り返し発生した野火によりシダ類に覆われた 荒廃地が拡大している(Page et al. 2008)。熱帯泥炭湿地林は二酸化炭素の貯留源，生物 多様性の維持，また木質資源の供給など様々な生態系サービス機能を保持していること から，一刻も早い森林修復が求められている(Page et al. 2008)。周りに母樹がなく樹木 の天然更新が期待出来ない現地では，植栽による森林修復が有効な手段であると考えら れる。 しかしながら，造林事業は思ったほど進んではいない。これは現地における資金回収 効率の問題であり，人々は植林事業より儲かる，換金作物の栽培を目的とする大規模な 焼畑農業を選択するためである(Lawrence et al. 1998) 。その結果、造林地の管理が不 十分になり、野火の発生などにより再び荒廃地となってしまうように森林修復が失敗し てしまう。そのため現地における造林事業は環境造林のみではなく，植林資源が高価格 で取引され植林活動に経済的インセンティブを与えられる経済造林についても考える 必要がある(山本・児嶋 2009) 。また現地における造林樹種は、環境造林と経済造林の 両面について考慮して選ばなくてはいけない。 インドネシア中部カリマンタン州では現在，荒廃地における造林樹種として Shorea balangeran が注目を集めている。S. balangeran はカリマンタン島に自生するフタバ ガキ科の高木種であり，その種子は毎年採取することができ、苗木を作ることが容易で 植栽後の活着率も高く、冠水や強光といった熱帯特有のストレスに対して高い抵抗力を 持っている。， (丸上 2009，稲田 2009) 。またその材はレッドメランチの 1 種 であ り(気乾比重 0.8 g/cm3以上ではセランガンバツ類として取引される)(須藤 1970)，建築 材に利用されるなど経済価値も高いため，中部カリマンタン州では環境造林と経済造林2 の両面で有望視されている。しかしながら今まで現地で使用されてきたのは天然林から 伐採してきた天然木であり、S. balangeran の造林木としての利用材質は不明である。 そのため経済造林の観点から植栽木の利用材質を明らかにする必要がある。 またその際には未成熟材についても考えなくてはならない。未成熟材とは若齢期に形 成される髄付近の材であり，形成層の発達が未熟であるためその強度は不安定であり、 狂いが大きく、成熟材に比べて劣ることが多い(渡辺 1978)。またその存在，範囲につ いては髄からの年輪数で決まるのか，髄からの距離によって決まるのか樹種ごとに大き く異なる(太田ら 1996, Kojima et al 2009, 児嶋ら 2009)。造林木は若齢期における成 長が早く未成熟材の割合が増加するため，一般的に天然木に比べて力学的性質は低下す ると言われている。以上のことより，未成熟材の材質を踏まえたS. balangeran植栽木 の利用材質を評価することが本研究の目的である。更にその評価をもとに，木材供給の 観点からの有効的な造林計画を提言していく。
3
第
2 章 試験体と試験方法
第
1 節 供試木
供試木はインドネシアの中部カリマンタン，パランカラヤ大学（UNPAR1,2,3）(南 緯2 度 12 分 55 秒，東経 113 度 53 分 58 秒)及びパランカラヤ市郊外（Kapuas Border） (南2 度 18 分 28 秒，東経 114 度 2 分 39 秒)に植栽された 10 本のS. balangeranの植栽 木である。各供試木の概要はTable. 1 に示す。 Table. 1 各供試木概要 ID 植栽地 樹齢 DBH (cm) KB1 Kapuas Border 10 10.4 KB2 Kapuas Border 10 6.3 KB3 Kapuas Border 10 9.3 KB4 Kapuas Border 10 8.2 KB5 Kapuas Border 10 8.2 KB6 Kapuas Border 10 7.7 C-1 UNPAR1 10 11.0 J824 UNPAR2 6 9.1 J877 UNPAR2 6 11.0 UP3 UNPAR3 9 14.5 各樹木を高さ10 cm で伐採した後に 50 cm ごとの丸太に切り出し，各丸太の末口 から厚さ5 cm，元口から厚さ 10 cm の円板を，軟 X 線デンシトメトリーによる髄から 樹皮までの密度分布測定用と，割裂法による繊維傾斜測定用に，それぞれ切り出した。 また繊維傾斜測定用の円板の余りを収縮率測定に用いた。髄からの距離を記録した後に 残りの丸太を厚さ3 cm の板にひき，含水率 12 %前後まで恒温恒湿室で乾燥し，2 cm ×2 cm×30 cm の無欠点小試験体を作製した。加えて現地で購入したS. balangeranの 天然木由来の製材 5 枚からも無欠点小試験体を作製した。各無欠点小試験体を用いて S. balangeranの力学的性質を評価した。 またインドネシア，中央カリマンタンの5 つのサイト（UNPAR1,2，Kapuas Border，4
Moyai plantation (南緯2 度 18 分 54 秒，東経 114 度 3 分 33 秒)，Taruna plantation (南 緯2 度 19 分 17 秒，東経 114 度 4 分 9 秒)においてS. balangeran (Kahui)，Combretocarpus rotundatus (Tumih)，Melaleuca leucadendron (Galam)の 3 樹種，計 53 個体の立木に
対して曲げ試験を行い，樹幹ヤング率を測定した。各サイトの概要はTable. 2 に示す。
C. rotundatusは萌芽能を示すなど，火災に対する耐性が高く，現地においては野火後
の 2 次林として発達している樹種である (Sidiyasa 2001) 。密度が高く，燃料として 用いられることが多い。M. leucadendronは成長が早く，現地においては家や橋の基礎 杭として利用されている樹種である。
立木曲げ試験を行った供試木のうち，Moyai plantation と Taruna plantation におい
て成長錐を用いて，立木からコアを採取した。採取したコアから切片を作成し，軟 X 線デンシトメトリーを用いて気乾密度を測定した。 Table. 2 立木曲げ試験における各サイト概要 Av. S.D. Av. S.D. UNPAR1 S.balangeran 6 10 - - 9.8 10.1 UNPAR2 S.balangeran 3 6 - - 9.5 11.4 Kapuas Border S.balangeran 10 10 - - 8.3 12.0 Taruna Nursery S.balangeran 10 7 572.4 74.5 7.7 11.8 Taruna Nursery C.rotondatus 10 6 669.1 98.1 9.0 18.9 Moyai plantation S.balangeran 10 7 802.5 154.9 12.5 38.4 Moyai plantation M.leucadendron 5 7 764.6 40.5 9.0 11.1
5
第
2 節 試験方法及び試験装置
1) 理学的性質 繊維傾斜と収縮率を測定した。繊維傾斜は厚さ 10 cm の円板を割ることによって繊 維傾斜を求める割裂法を用いて測定した(三上・長坂 1975, 瀧澤ら 1998)。丸太の両面 において力を加える加撃面と測定面を決め，加撃面に節を避けるように髄を通る直線を 引き，それに沿って垂直に丸太を割った。その後測定面において，加撃面の直線から測 定面に垂直に落とした線と割裂線との距離を髄から1 cm ごとに求めた。その際の距離 は左旋回方向を（＋），右旋回方向を（－）として傾斜角度を求めた。収縮率はJIS Z2101 に従って測定した。 2) 力学的性質 気乾密度(WD），動的ヤング率(Ed)，せん断弾性係数(G)，静的ヤング率(Eb)，曲げ強 さ(MOR)，縦圧縮強さ(CS)，せん断強さ(SS)，部分圧縮強さ(LBS）をそれぞれ測定し た。その際にGはねじり試験(小泉ら 1997)，Eb，MOR，CS，SS，LBS は JIS Z2101 に従って測定した。 供試木によっては大きさの関係上，無欠点小試験体を十分に確保出来ないものもあっ た。そのためデータ数を増やすために材に小さな欠点があるものは，欠点を取り除き， 縦圧縮強さ，せん断強さ，部分圧縮強さの3 つを測定した。また UP1 でのみ実験の失 敗により静的ヤング率と曲げ強さが測定できなかった試験体が存在した。各実験の試験 体数は後の実験結果の際に表記する。 3) 髄から樹皮までの密度測定 軟X 線デンシトメトリーを用いて測定した(太田 1970, 小泉ら 2007)。厚さ 5 cm の 円板から髄を含んだ厚さ3.2 mm の切片を作成し，含水率 12 %前後に調湿後に年輪撮 影用軟X 線照射装置(ソフテックス EMBW 特型)を用いて軟 X 線写真を撮影した。照射6 条件は電圧：17 kV，電流 6 mA，照射時間は 4 分間とし，光源から試料までの距離は 180 cm であった。現像したフィルムをスキャナで読み取った後に，標準吸収帯との濃 淡の関係より各切片の密度を解析した。 立木から成長錐を用いて採取したコアも同様に，厚さ3 cm の切片を作成して密度を 解析した。 4) 立木の曲げ試験 現地において立木の曲げ試験を行うことによって樹幹の立木ヤング率を測定した。試 験方法は(小泉ら 1986)を参考に行った。立木曲げ試験の方法と器具を Figs. 1,2,3 に示 す。矢高測定器は5mm ストロークのゲージセンサーを樹幹の凹凸に応じて前後にスラ イド出来るように2 枚の板の間に挟みつけたものである。矢高測定器を 80～160cm 区 間に，レバーアームをその上部に取り付ける。レバーアームの先端から下方向に負荷を 与え，レバーアームの突付け部から地面までの樹幹に一様な曲げモーメントを生じさせ る。その際の荷重と変位をインディケータで測定する。また実験は樹幹の直行2 方向に ついて行い，結果の平均値を採用した。樹幹の形状は胸高部及びレベルアームの突付け 部の周囲長を測り，更に胸高部の樹皮厚をドライバーを挿入して測定した。このように して得た各測定値から，樹幹断面内の材質分布を一様と仮定した場合の見かけのヤング 係数（以下，樹幹ヤング係数）を(1）式より計算した。 MOE：樹幹ヤング率 s：矢高測定器長さ
)
1
(
)
(
2
)
(
4 120 180 1 2式
・・・
πδ
r
t
br
L
W
S
E
7 L1：レバーアーム長さ
r170：樹幹170 cm における半径
r120：樹幹120 cm における半径
tb：樹皮厚
立木曲げ試験後にTable. 1 の通り，UNPAR1 から 1 本，UNPAR2 から 2 本，Kapuas Border から 6 本の計 9 本の供試木を地上高 10cm から伐倒し，各試験を行った。
A) レバーアーム
B) 矢高測定器
8
Fig. 2 立木曲げ試験模式図
9
第
3 章 結果と考察
1) 理学的性質 割裂法から求めた繊維傾斜について，まず旋回方向について考えていく。左旋回方向 を(＋)，右旋回方向を(－)として，試験体ごとの髄からの距離と繊維傾斜角度を全てま とめてFig. 4 に示す。左旋回の傾向が見られたが小さいものであった。また旋回方向は 髄からの2 方向で逆向きになることも多く，この場合 V 字型になった(Fig. 5)。このよ うな割裂の仕方はカラマツでも報告されている(宮本ら 1983)。Shorea属では一般的に 交錯木理が確認されており（Richter and Gottwald 1996），本研究においても繊維傾斜が髄からの2 方向で異なり交錯木理の可能性があると言えた。交錯木理では柾目板にお いてリボン杢が現れ，その意匠的価値から家具としての利用することが可能となるため， 今後より大きな植栽木においても繊維傾斜を測り，交錯木理かどうか判断することが望 ましい。 -3 -2 -1 0 1 2 3 0 1 2 3 4 5
繊維傾斜角（
°
）
髄からの距離 (cm)
Fig. 4 髄からの距離と繊維傾斜10 Fig. 5 V 字型の繊維傾斜の例 次に繊維傾斜についてであるが，一般的に南洋材では最大繊維交錯度（交錯木理にお ける山谷の高低差の最大値）が 15 ％以下であれば小さいとされている(瀧澤ら 1998， 瀧澤ら1999 )。本研究では，はっきりとした交錯木理が確認できないため，最大繊維傾 斜を使用し，その際は7.5 ％以下で小さいと判断する。10 年生までの未成熟材の段階 において，S. balangenraの各試験体の厚さ10 cm に対する最大繊維傾斜度の平均値は， 5.5 ％ (S.D 3.0)，角度で表わすと 3.1 度であった。また瀧澤ら(1998)，瀧澤ら(1999) の研究ではAcacia mangium，Campnosperma brevipetiolata，Eucalyptus deglupta， E. robusta，Gmelina arborea，Pataserianthes falcataria，Terminalia calamansanai の7 樹種中，15 ％の基準値以下の樹種はA. mangium，P. falcataria，T. calamansanai の3 樹種であった。これらのことよりS. balangeranの繊維傾斜は南洋材の中でも比較 的小さいものであったと考えられる。そのため乾燥させた際に狂いが少ないと考えられ、 未成熟材においても繊維傾斜の面では十分に利用することが可能だと言えた。
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率は接線方向：半径方向＝2：1 の関係であり，S. balangeranにもその関係性が確認で きた。レッドメランチの他の文献において接線方向は7.1－9.8%，半径方向は 3.2－4.6% であり，本研究の数値は妥当なものであった(Richter and Gottwald 1996)
高さ方向における、繊維傾斜と収縮率の大きさの違いは見られなかった。 2) 力学的性質
まず始めに天然木由来の市販製材の材質について評価していきたい。本研究における 市販製材と、既往の研究における Shorea 属との力学的性質の比較を示す(Table. 3) (Richter and Gottwald 1996)。なお、Shorea属は主に4 つの節に分類されており、上 述したように、S. balangeran はレッドメランチに分類される。本研究で扱った S.
balangeran の天然木の材質はレッドメランチの中でも高い材質を持っていることが確
認できた。
Table. 3 本研究における市販製材と既往の研究におけるShorea属の力学的性質
気乾密度 静的ヤング率 MOR 縦圧縮強さ せん断強さ （kg/m3） (GPa) (MPa) （MPa） (MPa)
市販製材 816 15.6 110 63 11 Selangan batu 750 - 1160 15.0 - 20.1 121 - 142 67 - 81 5.5 - 12 Red meranti 300 - 860 9.5 - 15.2 70 - 88 41 - 59 7 - 10 - (Red balau) 750 - 1090 11.5 - 17.6 92 - 127 46 - 84 5.5 - 12 Yellow meranti 480 - 680 10.0 - 12.7 67 - 102 40 - 51 8 - 10 White meranti 500 - 870 9.5 - 19.4 57 - 132 29 - 67 5 - 14 試験体 植栽木及び，市販製材の各測定値の平均値は以下の通りであった(Table. 4,5)。また UP3，市販製材における部分圧縮比例限度は，寺西(2008)によるブリネル硬さと部分圧 縮比例限度との関係性から算出したものである。
12 Table. 4 各植栽木及び市販製材の測定値 試験体数(n) 17 16 16 16 16 17 17 17 平均値Av. 736.5 21.3 855.1 15.6 100.3 70.6 9.9 10.1 標準偏差S.D. 28.9 1.6 52.5 0.9 10.5 4.2 1.7 2.2 試験体数(n) 2 2 2 2 2 2 2 2 Av. 703.0 15.4 890.3 12.3 91.8 60.3 11.3 10.9 S.D. - - - -試験体数(n) 11 7 7 7 7 10 11 11 Av. 631.3 15.3 766.5 11.8 82.5 56.0 9.2 8.1 S.D. 17.8 1.4 36.4 1.1 4.4 4.0 0.4 1.5 試験体数(n) 8 6 6 6 6 8 8 8 Av. 762.5 17.2 873.6 13.2 95.6 62.6 11.3 13.2 S.D. 26.6 2.7 51.5 2.4 11.5 7.6 1.4 4.3 試験体数(n) 5 2 2 2 2 5 5 5 Av. 766.3 20.6 890.0 15.3 113.0 69.2 12.0 10.7 S.D. 21.3 - - - - 3.2 2.5 1.1 試験体数(n) 6 1 1 1 1 6 5 6 Av. 629.2 18.7 817.1 14.3 93.4 59.4 6.9 8.2 S.D. 31.8 - - - - 3.7 2.0 0.9 試験体数(n) 16 14 14 14 14 16 15 16 Av. 609.8 13.7 837.6 10.6 67.6 49.0 8.7 7.1 S.D. 29.1 1.6 56.6 1.2 10.1 4.4 1.5 1.1 試験体数(n) 10 7 7 7 7 9 10 10 Av. 665.1 15.2 887.1 11.8 79.5 54.3 11.0 10.0 S.D. 38.5 2.1 86.8 1.4 12.7 8.1 1.8 1.4 試験体数(n) 16 11 11 11 11 16 16 16 Av. 571.9 13.4 749.0 10.3 68.5 46.7 8.7 6.9 S.D. 23.7 1.0 61.7 0.6 5.1 3.4 1.2 1.8 試験体数(n) 56 56 50 40 40 56 53 56 Av. 772.6 19.8 678.9 15.0 116.7 62.6 11.6 16.4 S.D. 26.6 2.6 245.7 2.3 12.3 7.8 1.9 2.7 試験体数(n) 21 21 21 21 20 21 21 21 Av. 815.7 18.7 902.2 15.6 110.2 63.2 10.7 11.7 S.D. 62.1 4.5 118.4 3.2 15.5 6.8 1.1 5.6 -市販製材 10 10 10 10 10 10 6 6 9 -KB2 KB3 KB4 KB5 KB6 C-1 J824 J877 UP3 4.1 3.9 5.5 7.6 9.2 8.1 KB1 10 5.2 3.1 4.6 4.1 縦圧縮強さ （MPa） せん断強さ (MPa) 部分圧縮 比例限度(MPa) 年平均 成長量(mm) せん断弾性 係数(MPa) 静的ヤング率 (GPa) MOR (MPa) 気乾密度 （Kg/m3） 動的ヤング率 (GPa) Tree No 樹齢 測定値 Table. 5 植栽僕と市販製材の各測定値比較 気乾密度 動的ヤング率 せん断弾性 静的ヤング率 MOR 縦圧縮強さ せん断強さ 部分圧縮
（Kg/m3） (GPa) 係数(MPa) (GPa) (MPa) （MPa） (MPa) 比例限度(MPa)
Av. 703.4 18.0 765.4 13.4 96.1 59.4 10.4 10.2 S.D. 81.3 3.6 187.9 2.7 22.4 9.7 2.2 2.8 Av. 815.7 18.7 902.2 15.6 110.2 63.2 10.7 11.7 S.D. 62.1 4.5 118.4 3.2 15.5 6.8 1.1 5.6 試験体 植栽木 市販製材
13 全ての測定値において植栽木の平均値は市販製材の材質よりも劣っていた。次に一 般的に力学的性質の指標である、気乾密度と静的ヤング率について考えてみる(Fig. 6,7)。 まず気乾密度についてであるが、植栽木と市販製材の両者の平均値において有意差が見 られた。しかし個体ごとに見てみると、植栽木でも天然木と同程度の値を示す個体が存 在した。静的ヤング率については、植栽木と天然木の両者の平均値において有意差は見 られず、個体ごとにみてみると気乾密度と同じように、同程度の値を示す個体が存在し た。これらのことより、植栽木においても天然木程度の力学的性質を期待できると言え た。また気乾密度と静的ヤング率の両者ともに、個体間差が大きかった。 高さ方向の分布については、気乾密度は高さ方向に関わらず均一であったが、静的ヤ ング率については地上高1m までにおいて若干小さい傾向を示す個体も見られた。 500.0 600.0 700.0 800.0 900.0
気乾密度
(k
g
/m3
)
Fig. 6 気乾密度の個体間差14 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 20.0
静
的
ヤ
ン
グ率
(G
P
a
)
Fig. 7 静的ヤング率の個体間差 次に年平均成長量と気乾密度の関係を見ていきたい(Fig. 8)。ここでいう年平均成長 量とはDBH を 2 で割り，それを年数で割って算出した各年の半径成長量の概算値であ る。両者の間に相関はなく(R=－0.279)，気乾密度は年平均成長量に依存していなかっ た。これはShorea属が散孔材であるためだと考えられ、このようにShorea 属を含む 南洋材において，気乾密度と成長速度との間に相関がないことは，他の研究においても 知られている(Bosman 1997，Ishiguri et al. 2012)。気乾密度と年平均成長量の間に相 関がなく，静的ヤング率や気乾密度の個体間差が大きいことからS. balangeranの植栽 木での選抜育種の可能性が考えられる。選抜育種を行うことにより，高い力学的性質を もち成長の早い植栽木の生産という，より効果的な経済造林が可能となる。15 0.0 300.0 600.0 900.0 0 2 4 6 8 10
気乾密度
(k
g/
m
3
)
年平均成長量 (mm)
r= - 0.28
Fig. 8 気乾密度と年平均成長量の関係 最後に未成熟材の材質，有無についてである。一般的に未成熟材内ではミクロフィブ リル傾角が髄付近で大きく，その後減少していく傾向にある(渡辺 1978)。そのため動 的ヤング率を気乾密度で割った値Ed/WD をミクロフィブリル傾角の指標として用いて， 髄からの距離との相関を確認した結果(Fig. 9)，小さな負の相関が見られた(R=－0.329)。 しかしながらミクロフィブリル傾角は未成熟材内では小さくなっていくとすると，仮に 未成熟材が存在したら Ed/WD の値は髄からの距離に伴って大きくなっていき，Fig. 8 のグラフには正の相関が出るはずである。よってFig. 8 と負の相関係数からは未成熟材 の存在を確認することはできなかった。16 0.0000 0.0050 0.0100 0.0150 0.0200 0.0250 0.0300 0.0350 0 10 20 30 40 50 60 70 80
Ed
/WD
髄からの距離(mm)
r= - 0.33
Fig. 9 (動的ヤング率/気乾密度)と髄からの距離の関係 3)軟 X 線デンシトメトリー 未成熟材の有無を確認するために，密度と髄からの距離をより詳しく軟 X 線デンシ トメトリーによって解析した。各個体における，軟 X 線デンシトメトリーから求めた 切片の密度と，無欠点小試験の密度の関係を以下に示す(Table. 6，Fig. 10)。両者の密 度の相関係数はR=0.848 と高く，またその比の平均値も 0.993 と高い値が確認された ことより，本研究の軟 X 線デンシトメトリーにより測定した密度は信頼性があると言 える。17 Table. 6 各密度とその比 KB1-1 848.8 676.1 711.3 0.950 KB1-2 908.9 682.3 736.3 0.927 KB1-3 873.2 702.6 749.2 0.938 KB1-4 910.1 704.7 752.4 0.937 KB1-5 880.1 680.3 737.3 0.923 KB2-1 759.4 764.2 690.2 1.107 KB2-2 810.2 791.5 715.7 1.106 KB2-3 804.8 747.3 - -KB2-4 951.5 759.1 - -KB3-1 725.4 580.5 626.1 0.927 KB3-2 842.0 627.6 631.2 0.994 KB3-3 885.4 559.7 613.3 0.913 KB3-4 873.3 683.9 646.0 1.059 KB3-5 740.8 676.4 653.2 1.035 KB4-1 751.5 775.5 753.6 1.029 KB4-2 832.4 810.4 757.2 1.070 KB4-3 731.1 793.5 776.2 1.022 KB4-4 743.9 783.3 772.1 1.014 KB4-5 773.0 786.5 - -KB5-1 764.5 777.7 740.4 1.050 KB5-2 818.5 759.7 777.0 0.978 KB5-3 990.6 736.3 772.5 0.953 KB5-4 804.3 819.4 769.0 1.066 KB5-5 875.7 811.7 - -KB6-1 628.5 620.9 661.0 0.939 KB6-2 720.2 608.6 608.3 1.000 KB6-3 699.7 605.3 605.8 0.999 KB6-4 686.6 607.3 630.7 0.963 KB6-5 846.8 609.1 - -J877-1 769.4 588.0 582.1 1.010 J877-2 854.6 545.0 564.4 0.966 J877-3 764.9 567.0 552.4 1.027 J877-4 580.7 589.2 604.4 0.975 J824-1 702.6 615.2 635.6 0.968 J824-2 654.8 651.2 662.4 0.983 J824-3 706.2 604.2 653.5 0.925 J824-5 686.6 679.9 686.1 0.991 C-1-1 668.9 609.6 601.1 1.014 C-1-2 756.2 604.2 599.3 1.008 C-1-3 933.1 615.7 629.9 0.978 C-1-4 658.9 600.1 605.1 0.992 C-1-5 759.2 593.9 625.0 0.950 Ave. 785.2 676.3 672.6 0.992 S.D. 93.4 83.6 69.2 0.051 番号 丸太密度 (kg/m3) デンシトメトリー 密度(kg/m3) 小試験体 密度(kg/m3) 比 (デンシ/小試験)
18
y = 1.054x - 41.642
R=0.90
0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 200 400 600 800 1000軟
X
線密度
(k
g/
m
3)
小試験体密度(kg/m
3)
Fig. 10 軟 X 線から求めた切片の密度と小試験体密度の関係 各樹木の軟X 線デンシトメトリーの結果を 1 番玉から 5 番玉までの高さ方向に区別 してFig. 11 – 19 に示す。また全ての丸太の高さごとの密度の平均値を Fig 20 に示す。 高さ方向に関する密度の違いはなかった。 0 20 40 60 400 500 600 700 800 900 1000 髄からの距離(mm) 気 乾密 度 (k g/ m 3) 1番玉 2番玉 3番玉 4番玉 5番玉 C-1 0 20 40 60 400 500 600 700 800 900 1000 1番玉 2番玉 3番玉 4番玉 髄からの距離(mm) 気 乾 密度 (kg /m 3) J824 Fig. 11 C-1 の軟 X 線デンシトメトリー Fig. 12 J824 の軟 X 線デンシトメトリー19 0 20 40 60 400 500 600 700 800 900 1000 髄からの距離(mm) 気 乾 密度 (kg /m 3) 1番玉 2番玉 3番玉 4番玉 J877 0 20 40 60 400 500 600 700 800 900 1000 髄からの距離(mm) 気 乾 密度 (kg /m 3) KB1 1番玉 2番玉 3番玉 4番玉 5番玉 Fig. 13 J877 の軟 X 線デンシトメトリー Fig. 14 KB1 の軟 X 線デンシトメトリー 0 20 40 60 400 500 600 700 800 900 1000 髄からの距離(mm) 1番玉 2番玉 3番玉 4番玉 気 乾 密度 (kg /m 3) KB2 0 20 40 60 400 500 600 700 800 900 1000 髄からの距離(mm) 気 乾 密度 (kg /m 3) 1番玉 2番玉 3番玉 4番玉 5番玉 KB3 Fig. 15 KB2 の軟 X 線デンシトメトリー Fig. 16 KB3 の軟 X 線デンシトメトリー 0 20 40 60 400 500 600 700 800 900 1000 髄からの距離(mm) 気 乾 密度 (kg /m 3) 1番玉 2番玉 3番玉 4番玉 5番玉 KB4 0 20 40 60 400 500 600 700 800 900 1000 髄からの距離(mm) 気 乾 密度 (kg /m 3) 1番玉 2番玉 3番玉 4番玉 5番玉 KB5 Fig. 17 KB4 の軟 X 線デンシトメトリー Fig. 18 KB5 の軟 X 線デンシトメトリー
20 0 20 40 60 400 500 600 700 800 900 1000 髄からの距離(mm) 気乾密 度 (kg/ m 3) 1番玉 2番玉 3番玉 4番玉 5番玉 KB6 Fig. 19 KB6 の軟 X 線デンシトメトリー 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1番玉 2番玉 3番玉 4番玉 5番玉
軟
X
線密度
(k
g/
m
3)
Fig. 20 玉別軟 X 線デンシトメトリー密度 心材についてであるが，樹齢10 年 DBH8.2 cm の KB4 でのみ心材が見られた。こ れは切片や軟X 線写真からも確認できる(Fig. 21,22)。1～3 番玉では 2 cm 付近から， 4，5 番玉では 1,5 cm 付近まで心材化していた。KB4 の全ての丸太で，心材から辺材 への変化により密度は約800 kg/m3付近から700 kg/m3まで低下していた。21 Fig. 21 個体 KB4 における心材化 切片 Fig. 22 個体 KB4 における心材化 軟 X 線写真 次に未成熟材についてである。KB6 においては髄からの距離に伴って密度が増加し ており，未成熟材のような傾向が見られた。しかしながらそれ以外の個体においては髄 からの距離に伴う密度の増加は確認出来ず，軟 X 線デンシトメトリーにおいても未成 熟材の存在は確認できなかった。 立木から採取したコアに関しては後の立木曲げ試験の項目において考察を行う。 4)立木の曲げ試験 立木曲げ試験において荷重と変位の間に直線性が表れ(Fig. 23)，弾性関係が確認でき た。樹幹ヤング率と，伐採後に求めた2，3 番玉の丸太のヤング率の間には高い相関 (R=0.94)が確認された(Table. 7) (Fig. 24) 。ここで 2，3 玉のヤング率を用いたのは， 立木曲げ試験において求められる樹幹ヤング率が，矢高測定器の設置高さ80～160 cm 区間であり，2，3 玉の高さが 60～160 cm とそれに近いからである。また 2，3 玉の， 丸太のヤング率と無欠点小試験体の静的ヤング率の間にも高い相関(R=0.83)が確認さ れた(Fig. 25)。よって立木曲げ試験によって求めた樹幹ヤング率は立木のヤング率とみ
22 なすことができ，伐採を行わなくてもS. balangeranの立木の強度を求めることができ た。また若齢期における植栽木の評価方法として妥当であると考えられた。
0
1
2
0
200
400
600
Stem deflection (mm)
L
o
a
d
(N
)
Fig. 23 荷重と変位の関係性の例 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00丸
太
ヤ
ン
グ
率
(G
P
a)
樹幹ヤング率(GPa)
r=0.94
Fig. 24 樹幹ヤング率のと丸太ヤング率の関係23 Table. 7 サイト別立木曲げ試験
Av. S.D. Av. S.D. Av. S.D. UNPAR1 S.balangeran 6 10 - - 9.8 10.1 12.9 1.25 UNPAR2 S.balangeran 3 6 - - 9.5 11.4 11.8 1.59 Kapuas Border S.balangeran 10 10 - - 8.3 12.0 11.8 2.82 Taruna Nursery S.balangeran 10 7 572.4 74.5 7.7 11.8 13.6 2.01 Taruna Nursery C.rotondatus 10 6 669.1 98.1 9.0 18.9 9.1 1.95 Moyai plantation S.balangeran 10 7 802.5 154.9 12.5 38.4 12.1 3.20 Moyai plantation M.leucadendron 5 7 764.6 40.5 9.0 11.1 7.9 1.63 樹幹ヤング率(GPa) Site 樹種 サンプル数 樹齢 樹高(cm) DBH(cm) 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00 10.00 12.00 14.00 16.00 18.00 0.00 5.00 10.00 15.00 20.00
静
的
ヤ
ン
グ
率
(G
P
a)
丸太ヤング率(GPa)
r=0.83
Fig. 25 丸太ヤング率と小試験体の静的ヤング率の関係 サイト間におけるS.balangeranの樹幹ヤング率を比べてみると，樹齢の異なるサイト 間で樹幹ヤング率において違いは確認されなかった(Fig. 26,27)。このことより未成熟 材内の材質差が小さい，もしくは未成熟材が存在しない可能性が示唆された。またサイ ト間での S. balangeran の樹幹ヤング率の差が小さいことから、本研究における S. balangeran の力学的性質の個体間差は、環境的要因によるものではなく、遺伝的要因 によるものであると考えることができた。 5 つのサイト、計 39 本の個体から求めた樹幹ヤング率の平均値は 12GPa 前後であっ た。無欠点小試験体は立木の状態から更に乾燥させるため、これよりも大きなヤング率 を示すと考えられる。このことより、本研究において無欠点小試験体から求めた S.24 balangeran植栽木の静的ヤング率の平均値、13.4GPa という値は妥当であったと考え られた。 モヤイサイトにおいてのみ DBH の増加に伴ってヤング率が低下していく傾向がみら れた。成長が早い結果，細胞壁厚が薄くなりヤング率に影響が出た可能性が考えられる が，気乾密度と年平均成長量の関係(Fig. 8)においてそのような傾向は見られなかった。 そのためモヤイサイトにおける植栽木が，成長が良く弱い個体であったこと，もしくは 年平均成長量が一定の値を超えると密度が小さくなっていく傾向が出始めるという可 能性が考えられる。これについては今後より多くの植栽木を測定することによって判断 していく必要がある。 0 6 12 18 0.0 60.0 120.0 180.0
樹
幹
ヤ
ン
グ
率
(G
P
a)
DBH (mm)
UNPAR2 6years Moyai 7years Taruna 7years UNPAR1 10years Kapuas 10years Fig. 26 S. balangeranのサイト間の樹幹ヤング率とDBH の関係25 0.0 5.0 10.0 15.0 20.0
KB UP1 UP2 Taruna Moyai
樹
幹
ヤ
ン
グ
率
(G
Pa
)
Fig. 27 サイト間の樹幹ヤング率平均値 樹種間における樹幹ヤング率についてであるが，造林が期待されている植栽樹3 種(S. balangeran (Kahui)，Combretocarpus rotundatus (Tumih)，Melaleuca leucadendron (Galam))においてS. balangeranが比較的高い樹幹ヤング率を示していた(Fig. 28)。またS. balangeranは他の樹種と比べて樹幹の形状においても通直性を示しており(Figs.
29)，用材として利用できる植栽木として十分に期待できた。
26
A) Shorea balangeran
B) Combretocarpus rotundatus C) Melaleuca leucadendron
27 最後に立木から成長錐用いて採取したコアについてである。3 樹種全てにおいて，軟 X 線デンシトメトリーからも求めた密度と，立木曲げ試験により求めた樹幹ヤング率の 間に相関はなかった(Fig. 30)。軟 X 線デンシトメトリーから求めた密度と樹幹ヤング率 の測定値は，これまでの実験から両者とも信頼できる値である。そのため相関が出なか った原因としては，採取したコアのサンプル数の少なさなどが考えられるため，今後は 各樹木3 体程度のコアを採取してその平均気乾密度と樹幹ヤング率との相関を確認す るべきである。 0.0000 5.0000 10.0000 15.0000 20.0000 500.0 600.0 700.0 800.0 Taruna plantation Kahui
Moyai plantation Kahui Moyai plantation Galam Taruna plantation Tumih
28
第5章 結言
① 割裂法から求めた繊維傾斜は未成熟材の段階でも，最大傾斜角度の平均値が 3.1 度 と小さかった。繊維傾斜は髄からの2 方向で旋回方向が変化する V 字型を示す傾向 があり，繊維傾斜が一定の向きに決まっていないことから交錯木理の可能性が示唆 された。 ② 植栽木の平均値は市販製材に比べて劣っていたが、気乾密度や静的ヤング率におい ては、天然木と同程度の材質をもつ個体も存在した。また同じShorea属のレッド メランチの中でも力学的性質は高い傾向にあった。 ③ 気乾密度は年平均成長量に依存していなかった。静的ヤング率や気乾密度の個体間 差は大きかった。 ④ 未成熟材の有無に関しては，ミクロフィブリル傾角の指標として用いたEd/WD と 髄からの距離との間に正の相関がないことから確認できなかった。また軟X 線デン シトメトリーによる解析からも，ほぼ全ての個体において未成熟材の傾向は確認で きなかった。 ⑤ 静的ヤング率と髄からの距離において相関は確認できなかった。 ⑥ 立木曲げ試験から求めた樹幹ヤング率と丸太ヤング率，丸太ヤング率と小試験体の 静的ヤング率の相関はそれぞれR=0.94，R=0.83 と高かった。 ⑦ 環境的要因による個体間差は小さいものであった。 ①，②，④よりS. balangeran植栽木の利用材質は未成熟材に影響されず，若齢木の 段階においても用材として十分に利用できると考えられた。 また③、⑦よりS. balangeranは選抜育種を行うことが可能な樹種であると考えられ た。よって選抜育種を行うことで，より効果的な経済造林を行うことができる。また④，29
⑤、⑥から力学的性質が髄からの距離によって変動しないため，立木曲げ試験を用いて 若齢期における強度検定が可能であると考えられた。
30
謝辞
本研究を行うにあたり，至らぬ筆者に全面的なご指導とご支援を頂いた小泉章夫准教 （北海道大学農学研究院），インドネシアという海外のフィールドにおいて多大なるご 支援を頂いた斎藤秀之講師（北海道大学大学院研究院）の両名に心から感謝致します。 また平井卓郎教授，澤田圭助教，佐々木義久技官，佐野雄三教授（北海道大学農学研究 院）には，試験体の作成から論文の作成にまで多岐にわたってご協力いただき，ありが とうございました。 調査フィールドであるインドネシアではLimin Suwido 教授（パランカラヤ大学）， Gaman Sampang 氏や Prawira Yuda 氏を始めとしたパランカラヤ大学熱帯泥炭湿地 研究センター（CIMTROP）のスタッフの皆さまに多大なるご支援を頂きました。最後に，常に陰で支えていただいた木材工学研究室の同期，後輩たち，そして研究室 を移った僕が顔を出すたびに暖かく迎えてくれた，古巣である造林学研究室の皆様に感 謝の意を表します。
31
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