インドネシア・スマトラ島の熱帯泥炭地における土地利用の変化が温室効果ガスフラックスに及ぼす影響に関する研究

文：チャンドラ・デシュムク博士、APRIL泥炭地科学部門温室効果ガス専門家

熱帯泥炭地は、地球の炭素循環と気候変動をコントロールする上で重要な生態系である。既存の研究では、土地利用の変化が温室効果ガス（GHG）フラックスに影響を与えることが示されているが、特に熱帯泥炭地では精度の高い測定が少ないため、その影響の大きさは不確かなままである。

熱帯泥炭地が気候変動の緩和剤として果たす役割を考えると、現在の排出量とそれをコントロールする要因との関係について信頼できる推定値を持つことは、泥炭地が地球規模の気候に与える影響についての理解を深め、責任ある泥炭地管理と排出削減対策の最適化を支援することになる。

信頼のおける世界的な科学者チームと協力して、我々は最近、画期的な研究を完了し、その成果が2023年4月5日に世界有数の学際的科学雑誌であるネイチャーに掲載された。この研究は、インドネシアの熱帯泥炭地（手付かずの森林やアカシアの植林地など）のさまざまな利用に関連する正味の温室効果ガスフラックスの推定値をよりよく理解するために、5年間にわたって実施されたものである。

2016年10月から2022年5月にかけて、インドネシア・スマトラ島の同じ泥炭地形にある原生林、劣化した森林、アカシアの植林地における温室効果ガス交換を測定した。渦共分散法を用いて、生態系と大気間の二酸化炭素（CO₂）とメタンの正味の交換量を測定し、土壌の内外における亜酸化窒素のフラックスを追跡した。伐採された木材の炭素はすべてCO₂として大気に戻されると仮定し、プランテーションのCO₂排出量は、生態系のCO₂正味交換量と伐採された木材の炭素輸出量の合計として計算される。

我々の知る限り、この研究は、泥炭地をベースとした原料植林地における温室効果ガスについて、植林のローテーション期間すべてをカバーし、植林の確立による炭素の損失、伐採された木材中の炭素や河川中の溶存炭素としての炭素の輸出など、すべての主要なGHGフラックス項を網羅した、世界初の調査である。次に、土地利用の変化がGHGフラックスに与える影響を定量化するために、植林地から得られた結果を、劣化した森林や無傷の森林から得られた他の長期測定結果と比較した。また、地下水位とGHGフラックスとの関連性も明らかにした。

植林地からのCO₂排出量（4回転目、排水後17～22年）は、原生林からの排出量よりも多かったが、現在の気候変動に関する政府間パネル（IPCC）の植林地に対する排出係数よりは低かった。原生林とアカシアのプランテーションのフラックスを比較すると、原生林からプランテーションへの転換は、温室効果ガス排出量の長期的な純増加をもたらし、その量は約18 tCO₂eq ha^–1 year^–1である。しかし、これは原生林の劣化に伴う増加よりも小さいことがわかる（図1）。パルプ製造の副産物として、アカシアのプランテーションから伐採された木材の約54％がバイオエネルギーの生産に利用されている。石炭燃焼の代わりに樹木バイオマスを利用することによって回避される排出量は、年間7.3 tCO₂-eq ha⁻¹ year⁻¹である。バイオエネルギー生産によって回避されるこの排出量は、プランテーション自体からの温室効果ガス排出量の純増分を一部相殺する。

図1｜インドネシア・スマトラ島の熱帯泥炭地における温室効果ガス収支への土地利用変化の影響

この結果は、泥炭地を保全、回復し、責任を持って管理することが、地球温暖化を産業革命前より1.5℃上昇させるという（パリ協定で定義された）国別貢献目標を達成するために重要であることを裏付けている。CO₂フラックスと地下水位との間に強い直線的関係があることから（CO₂フラックス（tCO₂ ha-1 yr-1）=-64.65 × 地下水位（m）-10.33, R² = 0.83; P < 0.05）、地下水位がわかっている場合、泥炭地のCO₂フラックスはある程度確実に予測できることが示唆された。

熱帯泥炭地におけるより多くの渦共分散研究が必要であるが、我々の研究は、異なる地下水位におけるこのような研究から得られたCO₂フラックス測定値が、同じ生態系における以前の土壌チャンバー研究や地盤沈下研究から得られた値よりも大幅に低いことを明らかにした。一方、地盤沈下は土壌の圧縮と圧密の影響を受けるため、泥炭の分解によるCO₂フラックスを直接表すものではない。

インドネシアの管理泥炭地面積の約3分の2を占める小規模農家の温室効果ガスへの影響を調べるには、さらに多くの研究が必要である。また、アマゾンやコンゴ盆地のような他の熱帯泥炭地で起こっている土地利用変化の影響についても、同様の研究が必要であると考えている。これらの泥炭地は、降雨レジーム、植生、泥炭形成の歴史が異なるが、世界的にも重要である。

この5年間の研究は、インドネシアの若手科学者チームの献身的な努力とコミットメントによって実現した。彼らの粘り強さ、モチベーション、コミットメントは、我々の知識を深め、インドネシア・スマトラ島の泥炭地形と、地球規模の気候変動解決におけるその役割をより深く理解するために、科学的知識の境界を前進させ続けている。また、時間、資源、専門知識を投入してくれたすべての関係者の協力的に感謝しており、彼らの協力なしにはこの研究は不可能であった。

この結果は、泥炭地の温室効果ガス排出量見積もりの不確実性を減らし、土地利用の変化が熱帯泥炭に与える影響の見積もりを提供し、自然に基づく気候対策として科学的根拠に基づく泥炭地管理方法を開発するのに役立つ。

ネイチャー誌の全調査内容はこちらをご覧ください： Nature.com
研究の要約はこちらをご覧ください： Nature Research Briefing