国立研究開発法人 森林研究・整備機構 森林総合研究所 REDD研究開発センター

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モニタリングシステムの設計手順の提示

2 REDDプラスプロジェクトのモニタリングシステムの設計手順の提示

(1) はじめに

REDDプラス活動をプロジェクトレベルで実施する場合、その成果を国レベルのREDDプラスに反映させることは、ある国での様々なREDDプラス活動の整合性を保ちながら無駄なく効率的に遂行するために必要です。

ミャンマーは豊富な森林資源を持ち、かつ森林減少率の高い国です。そして、UN-REDDに参加したのは2011年と比較的遅く、REDDプラスへの体制はまだ十分に整備されておらず、その確立を急いでいる国です。

本課題では、同国におけるREDDプラスプロジェクトを想定した森林炭素モニタリング体制の設計を通して、プロジェクトレベルと国レベルの双方の森林炭素モニタリングの要件をカウンターパートおよび関係者とともに明らかにします。

2016年度は、対象地におけるプロジェクトレベルでの森林炭素モニタリング設計手順の原型を示すとともに、森林炭素量推定に必要な情報(排出係数や森林減少のドライバーなど)の調査・取得を行いました。

(2) 森林炭素モニタリング設計手順の検討

本サブテーマでは、ミャンマーを対象地とし、プロジェクトレベルでREDDプラス活動のための森林炭素モニタリングを実施することを想定して、モニタリング設計に必要な手順を考察します。ミャンマー政府は2013年に「Myanmar REDD+ Readiness Roadmap」を公開しました。それを受けて「Forest (Emissions) Reference Level action plan for Myanmar」と「Development of a National Forest Monitoring System for Myanmar」」の2つの行動計画が2015年末までに公表されています(http://www.myanmar-redd.org/index.php)。森林局(FD)は本課題を初めREDDプラスに関する共同プロジェクトに様々な方法をミャンマー内森林で試験させることにより、それぞれの成果の有効性をミャンマー政府として独自に評価するとともに、それらにより得られた地域ごとの森林炭素蓄積等に関するデータの集積し、行動計画に取り入れることを期待しています。このような流れを受け、これまでにミャンマー国内で実施あるいは計画されているREDDプラス活動に関するプロジェクトをまとめた報告書「Existing and Planned Activities Completing REDD+ in Myanmar」(http://www.myanmar-redd.org/pdf/reports/eng_1477803092.pdf)が公表となりました。この中で38件のプロジェクトが取り上げられており、能力開発を目指したプロジェクトの他にREDDプラスの5つの構成要素に関連するプロジェクトの内容を簡単にまとめています。これらの文書でも示されているが、ミャンマー国内での国レベルのモニタリングおよび参照レベル策定のための体制と必要なデータの整備は十分ではなく、プロジェクトレベルとの整合性について検討するための情報は極めて少ない状況です。

一方で、国レベルのモニタリングおよび参照レベル策定のための体制と必要なデータの整備が進んでいない方がむしろ普通であり、プロジェクトレベルで事業実施では、設計と情報収集を同時に実施せざるを得ません。

2016年度は森林炭素モニタリングシステムの設計手順として、①計画(事前準備)、②森林減少・劣化の概況把握、③プロジェクト対象地の選定、④森林炭素モニタリング方法論の選択、⑤プロジェクトの実施・報告、の5段階に設定(図-7)し、それぞれの段階で求められる情報および作業の検討を行いました。以下、各段階における必要な情報と確認すべき要件などをミャンマーでの検討事例を交えて報告します。

①計画(事前準備)

まずプロジェクト実施を想定している対象国(JCM実施国)のREDDプラスに関係する取組を把握する必要があり、例えば、二重計上の回避や参照レベルの配分などを考える上で、国レベルとの整合性をどの程度取ることができるのかが重要です。

先にミャンマーにおけるREDDプラスに関わる準備状況を簡単に述べたが、新たな動きとして2017年6月を目処にAction Planが公表される予定です。また、2016年から国内の8州をモデル地域として、NFI(National Forest Inventory)がフィンランドの援助によって試行されており、その測定デザイン(50m×50mの方形区)も明らかになりました。樹木種だけではなく、動物相の調査も加わっており、炭素蓄積だけではなく、生物多様性の評価も視野に入れた設計となっています。NFIに関しては結果の公表には時間がかかると思われるが、測定手法(プロットの配置やプロットのデザインなど)が確定したことによって、例えば排出係数のための調査手法を検討する上でベンチマークとしてとして活用できるようなったと言えます。

②森林減少・劣化の概況把握

REDDプラス活動においては、森林減少および劣化のドライバーを正しく把握し、その対策を考える必要があります。対象国でもドライバーを特定するための取組が必須であり、ミャンマーも例外ではありません。ミャンマーにおける森林減少のドライバー(直接的原因)は、農地転用、鉱山開発、水力発電ダム開発、インフラの建設などが挙げられます。ミャンマーでは、都市部の電力不足が深刻であり、森林減少のドライバーに電力開発のためのダム造成が挙げられるのが特徴です。ダム建設に伴う村落の移住が多数発生しており、それに伴う森林減少・劣化も発生しており、影響を及ぼす範囲はダム建設で埋没する区域より広大になると考えられます。

また、鉱山開発も主要な森林減少のドライバーであるが、2015年4月の政権交代に伴う省庁再編で鉱山開発を管理監督していた鉱山省と林野行政を司っていた環境保護・林業省が統合し、資源・環境省(Ministry of Natural Resources and Environmental Conservation (MONREC))となりました。従来は開発を許認可する省と保全する省が統合したことで、森林への開発行為に対する今後の施策がどのように変化するのか注視する必要があります。

③プロジェクト対象地の選定

プロジェクト対象地の選定に当たっては、プロジェクト活動によってクレジットが得られることが重要であり、かつ地元住民の理解および協力が必要であり、セーフガードに関する事前調査による情報の入手も重要です。

本課題では、シャン州南部のPaung Luang Reserved Forest (RF)一帯を仮想のプロジェクト対象地として選定しました。候補地の絞込は2015年度までに終了し、2016年度はプロジェクトエリアの境界を明確化しました。境界の設定に当たっては、基準を設ける必要があるが、本課題では以下の点に留意しました。

  • 主たる植生タイプを多く含まない(対象地は半常緑林のみで分類できる)
  • 森林減少・劣化のドライバーがほぼ同一である(複雑に混ざり合っていない)
  • 特殊な立地(泥炭湿地など)を含んでいない

境界を確定後、対象地内の森林の状況把握のため、駐在の森林官や地元住民への聞き取りの結果、幾つかの問題点が露呈しました。まず、民族紛争による立入り制限地域の存在です。立入り制限地域は一定ではなく、拡大する場合もあり、最悪の場合、プロジェクト自体が中止になる可能性もある。企業の鉱山開発でも立入り制限地域が設定されています。周辺地域も含む当該地域へのアクセスが許可されない場合もあり、これらの地域を除いて境界を再編するケースも有り得ます。

④方法論の選択

森林炭素蓄積量の推定に当たっては、透明性が高く、検証可能な方法論を適用する必要があります。測定手法を選択する際に用いた仮定条件がある場合、その妥当性を示す必要があります。例えば地上インベントリ調査で得られた毎木データを元に単位面積あたりの炭素蓄積量を算出する場合、どのような種類のアロメトリ式(あるいは拡大係数)を用いるかにより計算結果が異なってきます。対象国の森林で開発されたアロメトリ式の存在の有無は、①の事前確認でも実施するべき情報ではあるが、プロジェクト対象地が確定した後は、より具体的な検討が必要となります。ミャンマーでは、バゴー周辺を中心にタケ数種と樹木用のアロメトリ式が開発されているが、その式には地下部は含まれていません。2016年6月にネピドーで開催されたMRVに関する技術者会合では、国内のアロメトリ式はチークやピンカード(Xylia xylocarpa)などの造林樹種が中心であり、精度の高いバイオマス推定のためには種ごとの新たな式の開発が必要であることが示されており1、新しい式が開発される可能性もあります。本課題ではアロメトリ式として熱帯林広域で適用可能な一般式(Chave et al. 2014)を使用しています。アロメトリ式が異なれば計算結果も変わることから、使用する式が適切であるか現地の関係者と議論し、NFIなどで適用している式との違いなどを検討する必要があります。

この段階まで進んだ後にモニタリングシステムの設計の検証を行うことになります。

1 http://www.myanmar-redd.org/pdf/meeting_minutes/eng_1481517462.pdf を参照のこと。

⑤プロジェクトの実施・報告

プロジェクトの計画に沿って、対策を実行していくが、ディスプレイスメントが発生していないかモニタリングすることも重要です。また、測定精度を低減させずに低コストでのモニタリングを実現することが、継続的な森林炭素モニタリングを可能にするが、そのためには地元住民の理解と参加が必要です。

図-7 プロジェクトレベルを想定した森林炭素モニタリングシステム設計手順の一例

(3) 森林炭素モニタリングのための地上調査

①地上インベントリ調査の結果

REDDプラスプロジェクトのモニタリングシステムの設計手順を、事例調査を元に示すことを目的とし、地上インベントリによる森林炭素蓄積量の地上インベントリ調査を実施しました。対象地は昨年と同じくシャン州Paung Luang Reserved Forest (RF)(図-8の赤色の枠内)です。

図-8 仮想プロジェクトエリアでの地上インベントリ調査実施場所
赤色枠は仮想プロジェクトエリアの境界、紫色枠はH27年度調
査実施場所、黄色枠は今年度調査実施の場所をそれぞれ示す。

Paung Luang RFはシャン州の山岳地に位置するSemi-evergreen forestです。全体の面積約16万haのうち、一部ではミャンマー木材公社(MTE)が伐採を行っています。また、多くの地域では地域住民による違法侵入と焼畑が行われ、またある地域では貯水池建設により水没する集落のための代替地としてRFを合法的に譲渡しています。

2015年度の予備調査をもとに設定した約15.4万haの仮想プロジェクトエリア内を200mの格子に分割し、枠内が森林で占められている格子枠を選定し、それぞれの格子枠の森林の状態を、衛星画像(GeoEye, 2012年12月11日撮影)を元に以下の3つのタイプに判定しました。

  • 大きな樹冠(直径20m程度)が多く分布し、撹乱の影響が少ないと考えられる森林
  • 大きな樹冠(直径20m程度)がまばら分布し、択伐などによって不均質な構造を示す森林
  • 二次林および人工林(樹冠径が小さく、均質な構造)

2017年2月にそれぞれのタイプで40m×40mの方形区を設定し(合計24個)、林業大学の卒業生の協力を受けて調査を実施しました。2015年度はPaung Luang RF内の主要道路沿いの地域(図-8の紫色の枠内)にて調査を実施したが(合計29点)、2016年度はRF内の北部(図-8の黄色の枠内)を調査対象地としました。

ミャンマーにおいて森林は、樹冠被覆度が10%以上と定義されているが、さらに被覆度40%を境にClosed forestとOpen forestの2つに区分しています。今回の調査でも2015年同様に各プロットを10m格子で細分化し、その格子点25箇所で樹冠被覆の状態を確認し、プロットごとの樹冠被覆率を算出しました。Closed forestについては、更にタケの樹冠被覆率の違いにより、樹木優占のタイプ(タケの被覆率50%未満)とタケ優占のタイプ(タケの被覆率50%以上)の2つに細分化しました。

調査データからタケと樹木の両方の地下部を含む現存量を求め、それぞれの方形区の樹冠被覆率との関係を見ると、樹冠被覆率が高ければ現存量も高い値を示す関係が認められました(図-9)。

図-9 樹冠被覆率と現存量の関係

Closed forestの現存量は、Open forestのそれに比べて相対的に大きな値を示しているが、タケが優占するClosed forestでは樹冠被覆率に対する現存量の変化の幅は小さい傾向にありました。今回、タケが優占するClosed forestの中で極めて高い現存量を示した林分があるが、この林分は胸高直径が30cmを超える捍が株を構成するタケが生育していました。このような局所的にタケが大きな現存量を示す場合があると想定されるが、基本的にタケが優占するClosed forestの現存量は、樹木が優占するClosed forestに比べて少ないと考えられます。一方でタケの現存量は、樹木との混交割合の多寡に関わらず、無視はできません。ミャンマーを含む熱帯域に生育するタケの多くは、捍が叢生して株を形成しており、現存量推定に必要な胸高直径の測定も時として多大な労力を要します。地上インベントリ調査の省力化は、コスト削減につながる一方で、推定精度の低下を引き起こしかねません。次節では、調査に労力がかかるタケのインベントリ調査について、効率的な測定手法を検討します。

②タケを対象とした効率的測定手法の検討

「(2) 森林炭素モニタリング設計手順の検討」で述べたようにミャンマーにおける森林被覆には、樹木だけではなくタケについても含まれるため、炭素蓄積量を把握する上でもタケは重要な炭素貯蔵源です。2017年2月までに地上調査を行った53プロットのうち、37プロットにおいてタケが調査されている。これまで測定されたタケの概要を表-2に示します。これらの調査地では1プロット当たり平均576本のタケが調査対象となっており、最大2,612本の測定が行われたプロットが存在しました。ミャンマーおよび周辺国でのタケのアロメトリ式は、直径や断面積に係数を乗じることでバイオマス量が算定されるが(Chan et al., 2016; Singh & Singh, 1999; Kiyono et al., 2007)、タケは密に繁茂するため、タケの全木を対象とする直径測定によって、他の木本種の測定も含めた調査時間が増長してしまいます。

一方で、タケは二次的な肥大成長を行わないため、群落単位で比較的均質なサイズ構造をしていると考えられます。そのため、1つのプロットに出現する全てのタケの直径を測定せずに、種ごとに何本かの直径を測定し、本数のみを把握することで、各種の平均的なサイズ(以下、平均サイズ)から1本当たりの平均バイオマス量を推定後、その本数を乗じることで総バイオマス量を推定することが可能となり、調査の省力化を図ることができると考えられます。そこで、ブートストラップ法を用いてタケの測定本数と平均サイズのばらつきの関係を確認し、省力化に向けた必要測定本数(何本は測れば平均サイズが得られるか)の検討を行いました。これまで調査された37プロットのタケの調査データを用いて、プロットおよび樹種ごとに、100~1%までリサンプリング率(表-2におけるWa Netであれば、123本の中からの標本抽出率。10%であれば12本)を変化させ、無作為かつ重複を許さないリサンプリング(各1万回)を行うことで、リサンプリング率ごとに1万回の平均サイズの平均値と標準偏差を算出し、平均サイズの変動係数(以下、CV)を指標として必要測定本数を検討しました。ここで、CVはあるリサンプリング率時の平均サイズの相対的なばらつきを表します。なお、アロメトリ式はKiyono et al(2007)とし、サイズ変数は断面積です。

表-2 地上調査で測定されたタケの概要

現地名 学名 出現プロット数 出現本数 DBH
平均値 標準偏差 最大値
Kyat Thaung Bambusa polymorpha 9 3,685 6.8 2.4 13.0
Tin Wa Cephalostachyum pergricile 11 5,240 5.4 3.3 28.0
Wa Bo Dendrocalamus brandisii 26 3,595 8.2 4.4 42.0
Wa Net Bambusa vulgaris 1 123 3.5 0.5 4.6
Wa Nwe Dinochloa macllelandii 3 330 3.1 1.2 9.3
Wa Gauk Oxytenanthera albociliata 23 10,281 2.8 1.1 14.2
Htee Yoe War Thyrosostachys siamensis 1 10 11.6 1.8 16.1
Thana Wa Thyrsostachys oliveri 3 940 19.6 7.3 34.0

図-10にリサンプリング率と平均断面積のCVとの関係を示します。一般的にCVが10%以下となれば、ばらつきが小さいと判断されることが多いため、CVが10%以下となる最大リサンプリング率を抽出しました。今後の調査に反映させるため、測定本数とCVが10%以下となるリサンプリング率の関係(図-11)を一般化し、回帰式を得ました。この式より得られるリサンプリング率に本数(プロット内のタケ本数密度)を乗じることで、必要リサンプリング本数が求められます。これより、タケの本数密度がわかればCVが10%以下となり得るリサンプリング数が求められるが(図-12)、地上調査でこれをもとに直径を測定する本数を決める場合、樹種ごとにタケの本数密度がわからなければ、必要測定本数が把握できません。そこで、図-12の赤線および表-3で示すように、あらかじめ本数密度と必要測定本数の目標値を設定しておき、例えば、タケが50本に達するまでは全ての直径を測定し、50本目以降は500本に達するまで本数のみをカウントし、501本目からは直径測定を20本追加し、521本から1,000本までは本数のみをカウントするといった手順をとることで、調査時間を短縮することができると考えられます(以下、方法①)。

図-10 リサンプリング率と平均断面積のCVとの関係
(1線分は1つのプロットにおける1つの種の結果)

図-11 測定本数とCVが10%以下となるリサンプリング率の関係
(累乗回帰式 Y= 186.11X-0.469)

図-12 本数密度と必要リサンプリング数・必要測定本数の関係
(RN= 1.8611N0.531)

表-3 本数密度と必要測定本数の目標値

本数密度(N) 必要測定本数
< 50 N
 50 - 100 50
  500 - 1,000 70
1,000 - 1,500 90
1,500 - 2,000 100
2,000 - 2,500 120

図-13には、リサンプリング数とCVの関係を示します。CVはリサンプリング数の増加に従って大きく減少したのち、減少率が安定的となります。この減少率の安定性を閾値として必要測定本数を決定する方法も一般的に用いられます。そこで、CVの減少率が概ね安定するリサンプリング数30本が、ひとつの必要測定本数の目標値となると考えられます(以下、方法②)。この方法は、前述の密度に応じて必要測定本数を変化させる方法①と比べ簡便であり、さらなる調査時間の省力化に繋がるものと考えられます。

図-14には、実測バイオマス量(直径は全木測定)と推定バイオマス量(必要測定本数を無作為に選び、平均的な単木バイオマス量を推定し、本数を乗じた推定値)の関係を示します。平均誤差率は方法①、方法②でそれぞれ7.3%、8.5%であり、相関係数は0.99、0.98となりました。しかし、方法①で示した目標値を決めた方法は、局所的なサイズの偏りがあった場合に精度の低下が見込まれ、また方法②では、実際の地上調査において、どのように30本を選木するのか検討の余地があります。さらに、方法②では一律に1プロット1樹種30本測定するのみであるため、方法①と比べ推定精度は劣るが、少ない調査時間となると考えられます。今後、直径測定と本数を数える作業時間を計測することでこれらの比較を行い、調査精度と調査時間(コスト)のバランスを確認しながら、最適な省力的な調査手法を検討する必要があります。

図-13 リサンプリング数と平均断面積のCVとの関係
(1線分は1プロット1種)

図-14 全木測定したバイオマス量と推定バイオマス量の比較
(左図 方法①密度に応じて必要測定本数を測定し推定したバ
イオマス量、右図 方法②30本測定し推定したバイオマス量)

引用文献

Chan et al. (2016). Assessment of biomass recovery and soil carbon storage of fallow forests after swidden cultivation in the Bago Mountains, Myanmar. New Forests, 47(4), 565-585.

Chave et al. (2014). Improved allometric models to estimate the aboveground biomass of tropical trees. Global Change Biology, 20(10), 3177-3190.

Kiyono et al. (2007). Predicting chronosequential changes in carbon stocks of pachymorph bamboo communities in slash-and-burn agricultural fallow, northern Lao People’s Democratic Republic. Journal of Forest Research, 12(5), 371-383.

Singh & Singh (1999). Biomass, net primary production and impact of bamboo plantation on soil redevelopment in a dry tropical region. Forest Ecology and Management, 119, 195-207.