JP6156788B2 - 自然評価方法及び自然評価プログラム - Google Patents
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Description
本発明は、自然評価方法及び自然評価プログラムに関する。より具体的には、緑地生態系における自然らしさを評価するための方法及びプログラムに関する。
今日、地球上には多様な生物が存在し、これを取り巻く大気、水、土壌等の環境の自然的構成要素との相互作用によって多様な生態系が形成されている。そして人類も、生物の多様性のもたらす恵沢を享受することにより生存しており、生物の多様性は人類の存続の基盤となっている。
一方で、人間が行なう開発、更には、近年急速に進みつつある地球温暖化等の気候変動等により生物種の絶滅や生態系の破壊が危惧されており、生物の多様性は現在重大な影響を受けつつある。
ところで、生物の多様性を含む環境の保護において、周囲の環境がどの程度保護されているかといった評価手法を確立することは、環境の保護を行なう場合において非常に重要な事項である。生態系の持続性や多様性の評価に関する提案としては、例えば、下記非特許文献１、２がある。
堀田庸、藤枝基久（１９９６）基準４：土壌及び水資源の保全と維持（「持続可能な森林経営」に向けて）（連載）、森林科学、１６、６６
今井祥之（２０１１）、生物多様性時代における緑地の評価手法、日本緑化工学会誌、３６（４）、４６７−４７０
しかしながら、上記いずれの方法も、調査に長期間を有し、かつ、調査にあたって専門的な知識・技能が求められる。そのため広く普及させるのが困難である。
また、生物の量や組成といった「見た目」が重視されるため、例えば特定の生物を維持させるための肥料の施用等の作業が行われても、自然らしさの評価が下がることはあまりない。また、更地に短時間で多量の植物を導入した場合、すなわち物質循環系が成立していなくても「自然らしい」と評価されてしまう可能性がある。
そこで、本発明では、より短時間で、専門家でなくても判定可能であり、より物質循環特性を反映した自然評価方法及び自然評価プログラムを提供することを目的とする。
上記課題について、本発明者らが鋭意検討を行ったところ、緑地生態系では「自然らしさ」は「自律的に生態系が維持されていること」であり、しかも、自律的に生態系が維持されているということは、無機物から有機物を作り出す「生産者」の活動、生産者の作りだした有機物を消費して生活する「消費者」の活動、生産者や消費者の排泄物や遺体といった有機物を無機物に分解し、無機物を生産者に供給する「分解者」の活動が、均衡状態にあることであると考えた。このような状態であれば、生態系が一定の姿を保ち続けることができ、更地に短時間で多量の植物を導入した場所では上記均衡はとれておらず物質循環系を欠くため、自然らしいと誤評価されるおそれは格段に少なくなる。
そして、本発明者らは上記について更に検討を進めたところ、上記三者の活動の均衡を測る指標として、植物量データと、この植物量データに対する微生物活性データを求めることで、自然らしさを評価することができることを発見し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、上記課題を解決するための第一の観点に係る 自然評価プログラムは、コンピュータに、植物量データに対する微生物活性データを求める手順を実行させることを特徴とする。
本観点において、限定されるわけではないが、微生物活性データは、ＦＤＡ加水分解活性法により求めたデータであることが好ましい。
また本観点において、限定されるわけではないが、植物量データは、所定面積中における樹木の胸高断面積合計量のデータであることが好ましい。
また本観点において、限定されるわけではないが、微生物活性データは、土壌深１０ｃｍ以下の土壌において取得されるデータであることが好ましい。
また本観点において、限定されるわけではないが、複数の調査区の各々において、植物量データ及び微生物活性データを求めることが好ましく、更に、複数の調査区は、複数の基準区及び少なくとも一つの調査区を含み、調査区における前記植物量データに対する前記微生物活性データが、複数の基準区における植物量データに対する前記微生物活性データの許容範囲内であるか否かを評価することがより好ましい。
また、本発明の他の一観点に係る自然評価方法は、植物量データに対する土壌中の微生物活性データを求めることを特徴とする。
また本観点において、限定されるわけではないが、微生物活性データは、ＦＤＡ加水分解活性法により求めたデータであることが好ましい。
また本観点において、限定されるわけではないが、植物量データは、所定面積中における樹木の胸高断面積合計量のデータであることが好ましい。
また本観点において、限定されるわけではないが、微生物活性データは、土壌深１０ｃｍ以下の土壌において取得されるデータであることが好ましい。
また本観点において、限定されるわけではないが、複数の調査区の各々において、植物量データ及び前記微生物活性データを求めることが好ましく、更に、複数の調査区は、複数の基準区及び少なくとも一つの調査区を含み、調査区における植物量データに対する微生物活性データが、複数の基準区における植物量データに対する微生物活性データの許容範囲内であるか否かを評価することがより好ましい。
以上、本発明によって、より短時間で、専門家でなくても判定可能であり、より物質循環特性を反映した自然評価方法及び自然評価プログラムを提供することができる。
以下、本発明の実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。ただし、本発明は多くの異なる形態による実施が可能であり、以下に示す実施形態、実施例の例示に限定されるものではない。
本実施形態に係る自然評価プログラム（以下「本プログラム」という。）は、コンピュータに、植物量データに対する土壌中の微生物活性データを求める手段を実行させることを特徴とする。
本プログラムは、限定されるわけではないが、例えば、コンピュータにおけるハードディスク等の記録媒体に記録され、使用者の実行処理に基づきコンピュータにおけるメモリ等の一時的なメモリに読み込まれ、上記植物量データに対する土壌中の微生物活性データを求める処理を行うことができる。この結果、本プログラムの実行により、植物量データに対する土壌中の微生物活性データを求める自然評価方法を実現することとなる。
本プログラムにおいて「植物量データ」とは、自然評価の対象となる箇所、又は、自然評価の基準となる箇所に存在する植物の量に対応するデータをいう。植物量データとしては、その箇所に存在する量を反映させることができる限りにおいて限定されるわけではないが、例えば、所定の面積範囲における所定の高さ以上の木の本数、胸高断面積合計、樹木体積、樹木バイオマス（樹木の重さ）、葉面積指数（単位面積当たりの葉の面積）、等を採用することができる。なお上記値については、単位面積当たりの量としても良い。
なお「自然評価の対象となる箇所」、「自然評価の基準となる箇所」の定め方は適宜選択可能であって限定されるわけではないが、所定の面積を有する範囲、すなわち調査区としておくことが、測定箇所の誤差等を除去しより正確な植物量データを求めることができる観点から好ましい。この場合、所定の面積すなわち調査区内に存在する全ての植物の量又は一定の基準以上の植物の量を調べ、この合計量をデータとすることが好ましい。なお、上記値は、所定の面積範囲におけるデータの平均であってもよい。
また、本プログラムにおいて、限定されるわけではないが、調査区は複数あることが好ましい。すなわち複数の調査区の各々において、植物データ及び微生物活性データを求めることが好ましい。そして更に、複数の調査区は、複数の基準区及び少なくとも一つの調査対象区を含み、調査区における植物量データに対する微生物活性データが、複数の基準区における植物量データに対する微生物活性データの許容範囲内であるか否かを評価することがより好ましい。ここで「基準区」とは、環境の保護状態が良好であり、自然評価の基準となりうる区をいい、「調査対象区」とは、環境がどの程度の状態にあるのかを調査、評価する対象となる区をいう。本プログラムによると、植物量データに対する微生物活性データそれ自体の値で自然評価を行なうことが可能ではあるが、複数の基準区を設ける一方調査対象区を設けることで、絶対値の評価だけでなく、周囲の自然が残された区に比べて調査対象区がどの程度の状態にあるのかといった相対的な評価も可能となる。この場合、限定されるわけではないが、できる限り近隣の地域において基準区、調査対象区を設けておくことが好ましい。
また、植物量データは、地形に応じて適宜補正を行なうことが好ましい。例えば植物量が胸高断面積であるような場合において、調査区が平坦かつ水平な場所にある場合は特に補正は不要であるが、斜面にある場合等は斜面から水平時の値となるよう補正を行なうことが好ましい。
また本プログラムにおいて「土壌中の微生物活性データ」とは、自然評価の対象となる箇所、又は、自然評価の基準となる箇所の土壌中における微生物活性のデータであり、「微生物活性」とはどの程度微生物が活性化されているかについて評価することのできる値をいう。なお「自然評価の対象となる箇所」、「自然評価の基準となる箇所」は、上記の植物量データと同じである。
本プログラムにおいて、土壌中の微生物活性データは、植物量データに対して求められる。具体的には、上記植物量データを求めた自然評価の対象となる箇所、又は、自然評価の基準となる箇所における土壌中の微生物活性データを関連付け、記録することをいう。
本プログラムにおいて微生物活性データの種類としては、上記の限りにおいて限定されるわけではないが、例えばＦＤＡ加水分解活性法等の活性値を用いることもでき好ましいが、土壌からの二酸化炭素放出速度、微生物数、ミミズ等の特定の土壌生物量、土壌を一定条件で培養することによる二酸化炭素等の無機物の生産速度等とすることも可能ではある。
また本プログラムにおいて、微生物活性データは、調査区全体において求めることが好ましいが、調査区内の少なくとも一箇所、好ましくは複数個所の土壌を採取し、その各々の箇所における土壌中の微生物活性データを求めることが好ましい。この微生物活性データは、そのまま複数の値として記録しても良く、合計値であってもよいが、採取した土壌の単位体積又は単位面積当たりの平均値であっても良く、限定はされない。
また本プログラムにおいて、限定されるわけではないが、微生物活性データは、地表面近傍の値であってもよいが、深さ１０ｃｍ以下の土壌において取得されるデータであることが好ましく、より好ましくは２０ｃｍ以下の土壌において取得されるデータである。すなわち、本プログラムにおいて、微生物活性データには、土壌の深さに関するデータが付加されていることが好ましい。なお採取する土壌の厚さとしては限定されるわけではないが５ｃｍ以下３０ｃｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１５ｃｍ以下である。
本プログラムでは、上記の記載から明らかなように、上記植物量データを求めた自然評価の対象となる箇所、又は、自然評価の基準となる箇所における土壌中の微生物活性データを関連付け、記録し、その植物量データに対する微生物活性データがどの範囲にあるかで自然評価を行なう。この評価方法としては、限定されるわけではないが、例えば微生物活性データを植物量データで割った値を採用し、この値が予め記録してある許容範囲データの範囲内であれば自然が良好な均衡状態にあると判断し、許容範囲データの範囲外であれば改善の余地があると判断する。一方、複数の調査区を用いる場合は、複数の基準区及び少なくとも一つの調査対象区における植物量データ及び微生物活性データを用い、基準区の上記データを用いてプロットする等の処理を行い検量線データを作成し、この検量線データの誤差範囲内に調査対象区のデータが含まれる場合は自然が良好な均衡状態にあると判断し、誤差範囲外に調査対象区のデータが含まれる場合は改善の余地があると判断することができる。
本実施形態による方法、プログラムでは、調査地点における植物量データと微生物活性データとを関連付けて評価することで、無機物から有機物を作り出す「生産者」の活動と、無機物を生産者に供給する「分解者」の活動の状態を関連付けて確認することができるようになる。生産者の作りだした有機物を消費して生活する「消費者」の活動については、生産者の活動と分解者の活動の中間にあり、消費者の活動については、これらデータの中に織り込ませることができており、結果としてこれら三者を含めたバランス評価となっている。
以上の結果、本方法、本プログラムによると、上記データのバランスを取ることで調査の対象となった緑地が安定した物質循環系を有しているかを評価することができる。この結果、本調査は調査区に対し一回の調査で判定が可能であり、客観的なデータによる評価が可能であるため、専門的な知識・技能を必須とせずに自然評価でき、従来の方法に比べ非常に簡便である。しかも上記のとおり「生産者」、「消費者」、「分解者」の循環特性を反映させたものとなっており、更地に短時間で多量の植物を導入した場所等、均衡がとれておらず物質循環系を欠く場所を自然らしいと誤評価するおそれも格段に少なくなる。
以上、本実施形態により、より短時間で、専門家でなくても判定可能であり、より物質循環特性を反映した自然評価プログラム、自然評価方法を提供することができる。
上記実施形態に係る自然評価方法及び自然評価プログラムに基づき具体的に調査を行い、その効果を確認した。以下具体的に説明する。
まず、既存の森林と造成緑地の双方を有して構成されている総合公園内の複数個所に対して調査を行った。具体的には、公園内のシラカシを主とする常緑広葉樹林から１地点（以下「地点２」という。）、スギ・ヒノキ林から３地点（以下「地点１」、「地点３」、「地点４」という。）、ケヤキとシラカシの混交林から２地点（以下「地点５」、「地点６」）、人工造成地に高木・低木が植栽された造成緑地から２地点（以下「地点７」、「地点８」という。）の合計８地点を調査区として自然評価を行った。この調査区の概要について図１に示しておく。
各調査区の面積は１０ｍ×１０ｍの１００ｍ２とし、各調査区において毎木調査を行い、高さ２ｍ以上の木を対象に胸高周囲長を測定した。その後、計算により胸高直径と胸高断面積合計を求め、調査区地面の斜度から水平時の値に補正した補正後胸高断面積合計を植物量データとして採用した。
なお、胸高断面積は、地表から１３０ｃｍの高さでの樹木の幹周囲長を測定し、幹の断面形状を真円と仮定して幹周囲長から幹半径を算出し、この得られた幹半径に基づいて円の面積を算出して行なった。
一方、調査区において、土壌深０−５ｃｍ、５−１０ｃｍ、１０−２０ｃｍ、２０−３０ｃｍの４層の土壌を採取した。採取した土壌は市販のピルケースに入れ、密封して実験室に持ち運び、ＦＤＡ加水分解活性法による微生物活性を測定し、この結果を微生物活性データとした。
なお、この微生物活性の具体的な測定方法は、まず、（１）一定量の土壌（乾重で１ｇ相当）をリン酸ナトリウム緩衝液（ｐＨ７．６）２０ｍＬに入れ、ＦＤＡ（フルオレセインジアセテート）を１ｍｇ／ｍＬ含むアセトン溶液１ｍＬを加えて２５℃の温度条件下で３０分震とうし、土壌中の加水分解酵素群とＦＤＡを反応させ、波長４９０ｎｍの光を吸収する特性を持つフルオレセインを生成させ、（２）直ちにアセトン２０ｍＬを加え、酵素とＦＤＡの反応を止め、濾過し、（３）分光光度計を用い、濾液の波長４９０ｎｍでの吸光度を測定することで、この値を微生物活性データとした。なおこのＦＤＡ加水分解活性法については、例えば、「市川貴大ら（２００２）、ＦＤＡ加水分解活性法を用いた森林土壌の微生物活性の簡易測定、森林立地、４４（２）：１５−２２」に記載の方法を用いることができる。
この結果を図２乃至図５に示す。図２は土壌深０−５ｃｍの結果を、図３は土壌深５−１０ｃｍの結果を、図４は土壌深１０−２０ｃｍの結果を、図５は土壌深２０−３０ｃｍの結果をそれぞれ示している。
これらの結果全体を見る限りにおいて、地点１乃至６に関しては植物量データの増加に従いＦＤＡ活性も増加することが確認でき、特に深さが１０ｃｍより深くなるとこの傾向が顕著であった。一方、人工造成地である地点７、８に関しては、同程度の地点における胸高断面積合計に比べＦＤＡ活性の値が低くなっており、上記地点１乃至６によって形成されるＦＤＡ活性−胸高断面積合計のなす傾向（検量線の誤差）から外れていた。即ち、植物量データに対する微生物活性データを求めることで自然評価を行なうことができるとともに、複数の調査区において植物量データ及びこれに対する微生物活性データを求めることで他の周辺地域に比べてどの程度の範囲にあるかを確認することができた。すなわち、調査対象区における植物量データに対する微生物活性データが、複数の基準区における植物量データに対する微生物活性データの許容範囲内であるか否かを評価することで、自然評価を行なうことができることを確認した。
本発明は、自然評価方法、自然評価プログラムとして産業上の利用可能性がある。
Claims (8)
- コンピュータに、
植物量データに対する土壌中の微生物活性データを求める手順を実行させる自然評価プログラムであって、
前記植物量データは、所定面積範囲中における、所定の高さ以上の木の本数、胸高断面積合計、樹木体積、樹木の重さ、及び葉面積指数の少なくともいずれかであり、
前記微生物活性データは、ＦＤＡ加水分解活性法により求めた土壌中の加水分解酵素群とＦＤＡとの反応に基づく活性値データである自然評価プログラム。 - 前記微生物活性データは、土壌深１０ｃｍ以下の土壌において取得されるデータである請求項１記載の自然評価プログラム。
- 複数の調査区の各々において、前記植物量データ及び前記微生物活性データを求める請求項１記載の自然評価プログラム。
- 前記複数の調査区は、複数の基準区及び少なくとも一つの調査対象区を含み、前記調査対象区における前記植物量データに対する前記微生物活性データが、前記複数の基準区における前記植物量データに対する前記微生物活性データの許容範囲内であるか否かを評価する請求項３記載の自然評価プログラム。
- 植物量データに対する土壌中の微生物活性データを求める自然評価方法であって、
前記植物量データは、所定面積範囲中における、所定の高さ以上の木の本数、胸高断面積合計、樹木体積、樹木の重さ、及び葉面積指数の少なくともいずれかであり、
前記微生物活性データは、ＦＤＡ加水分解活性法により求めた土壌中の加水分解酵素群とＦＤＡとの反応に基づく活性値データである自然評価方法。 - 前記微生物活性データは、土壌深１０ｃｍ以下の土壌において取得されるデータである請求項５記載の自然評価方法。
- 複数の調査区の各々において、前記植物量データ及び前記微生物活性データを求める請求項５記載の自然評価方法。
- 前記複数の調査区は、複数の基準区及び少なくとも一つの調査対象区を含み、前記調査対象区における前記植物量データに対する前記微生物活性データが、前記複数の基準区における前記植物量データに対する前記微生物活性データの許容範囲内であるか否かを評価する請求項７記載の自然評価方法。
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