空間的に最適化された植林戦略による中国における炭素シンクの強化

なぜ森林の形が重要なのか

樹木を植えることは気候変動を緩和する強力な手段と広く見なされており、中国は世界でも最大級の植樹プログラムを有しています。しかし本研究は一見単純に思える問いを投げかけます：その樹木を正確にどこに植えるかは重要か？著者たちは、植える本数だけでなく、景観上どのように配置するかがどれだけの炭素を固定できるかを決めると示しています。森林を伸ばす際に、ストレスを受けやすい過度に切り刻まれた森林縁を避けるよう再考すれば、中国は計画中の森林がもたらす気候面の利益を大きく高められます。

中国の大規模な植樹推進

過去数十年で、中国は砂嵐、浸食、砂漠化といった問題に対処するために森林面積を急速に拡大してきました。『緑の食糧プログラム（Grain for Green）』や『三北防護林プロジェクト（Three‑North Shelter Forest）』といった国家プログラムが、1979年の国土に占める森林被覆率約12％を2019年にはおよそ23％にまで引き上げるのに寄与しました。今後、中国は2060年のカーボンニュートラル達成の誓約の一環として、2050年までにさらに4,950万ヘクタールの新たな森林を追加する計画です。これまでの計画は主に植える面積や環境的に脆弱な地域の選定に焦点が当てられており、森林の配置が樹木の健全性や炭素貯蔵にどのように影響するかはあまり考慮されてきませんでした。

森林エッジの見えにくい問題

森林をパッチワーク状に拡大すると、多くの小さな区画に分断され、畑や道路、都市に隔てられます。これにより「エッジ」、すなわち森林と非森林が接する外縁が大量に生じます。著者らは中国全土の37,000以上の調査区から得られた300万件を超える樹木計測データを分析し、エッジ付近の樹木は森林内部の樹木よりもはるかに少ない炭素しか貯蔵していないことを明らかにしました。天然林と人工林の双方で、樹木のバイオマス（炭素蓄積と密接に結びつく指標）はエッジからの距離が増すにつれて着実に増加しました。人工林ではエッジ付近のバイオマスは天然林に比べて約40％低く、内部に向かってもわずかにしか増えないことが示され、エッジに単により多くの樹を植えても問題はすぐには解消しないことが示唆されます。

なぜエッジは樹木に厳しいのか

エッジ森林の炭素量が低い理由を探るため、チームは撹乱記録と人間の圧力を検討しました。害虫や疾病が主な被害源であり、その頻度と強度は森林境界に近づくほど急速に上昇することが分かりました。火災や気候に関連したストレスもエッジ付近でより一般的になりました。道路、建物、農地、人口を組み合わせた「人間の影響」指標は、内部からエッジに向かって特に人工林で急激に上昇しました。その結果、エッジ付近では樹木の死亡率がはるかに高く、新しい樹木の定着は遅くなりました。エッジに沿ったマイクロ気候の変化（強い風、温度変動の増大、空気の乾燥など）も樹木をさらに弱めます。これらの圧力が組み合わさって、エッジ森林は不安定で炭素貯蔵効率が低くなります。

「賢い」森林拡大の設計

利用可能な土地に無差別に樹を植えるのではなく、著者たちはエッジ曝露を意図的に減らし、森林パッチを連結する「空間的に最適化された」戦略を検討しました。気候、土壌、地形、樹種の適合性データを用いて、新たな森林が最もよく育つ場所をマッピングしました。次に二つの将来案を比較しました：適地内に無作為に新森林を配置する案と、エッジを減らしより大きく連続したブロックを作るように植林を配置する案です。両シナリオは総植林面積と樹種は同じです。国の森林インベントリで学習した機械学習モデルを使い、異なる気候条件下で2060年までに森林がどれだけの炭素を蓄えるかを推定しました。

配置改善による炭素と自然の利益

最適化された植林計画は顕著に良い結果をもたらしました。2060年までに、最適化レイアウトの新規植林は無作為植林に比べて約34％多くの炭素を蓄えました。新規と既存の森林を合わせて考えると、最適化設計は51％大きな炭素増加をもたらし—追加で9.86億トンの炭素に相当します—これは総森林面積が同じであっても達成されました。このボーナスの約半分はエッジ関連損失の削減から直接もたらされ、残りはより好適な環境条件の場所に樹を配置したことによります。重要なのは、既存の森林も恩恵を受ける点で、計画的な新しい森林で既存林を取り囲むことで有害なエッジ条件が緩和され、パッチの連結性が向上して既存林の炭素貯蔵も増加しました。

気候と保全にとっての意味

専門外の方にとっての主要なメッセージは、植樹は空いた場所を緑で埋めればいいという単純な問題ではないということです。多くの小さく孤立したパッチとして配置された森林は、より大きく連続したブロックとして設計された森林よりも樹木を失いやすく、炭素貯蔵量も少なくなります。本研究は、森林の形状とエッジ長に注意を払うことで、中国は計画中の森林がもたらす気候効果を大幅に高め、同時に野生生物の生息地を改善し、害虫や疾病の拡散を抑制できることを示しています。言い換えれば、「賢い」森林計画は同じ本数の樹を、より強力で回復力のある炭素シンクへと変えることができます。

引用: Dong, Y., Yu, Z., Pugh, T. et al. Enhancing carbon sinks in China using a spatially-optimized forestation strategy. Nat Commun 17, 1576 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-68288-5

キーワード: 森林の断片化, 炭素隔離, 植林, 森林の縁（エッジ）, 中国の森林