火山ガス／マツの枯死／ヨーロッパの酸性雨問題／マツ材線虫病／PMによるマツ気孔の閉塞／霧島山の松枯れ／霧島山植生図／アカマツ枯死の経年変化と現状／硫黄山噴気の経年変化／えびの高原の気象／林地の土壌／蛇足：日本人と松／参考：火山地質図・火山土地条件図

　火山ガスとアカマツの枯死

　火山ガス

火山ガス成分比重
硫化水素H2S1.27
二酸化硫黄SO22.22
硫化水素H2S1.18
二酸化炭素CO21.53
硫黄山（2018年11月）
　火山ガス・火山性ガスvolcanic gasは、マグマに溶け込んでいた揮発性成分が脱ガスして、火口や噴気孔から放出される気体成分のことを言います。その90%以上は水蒸気H2Oです。そのほか、上昇過程で熱水系や地下水系と反応し、さまざまな成分を含みます。二酸化炭素CO2、二酸化硫黄SO2、硫化水素H2S、塩化水素HCl、フッ化水素HF、水素Hなどです。これらは毒性があり、多量に吸い込むと死に至ることがあります。とくに比重が1より大きい気体は、窪みなどに溜まりやすく、危険です（表参照）。普通は刺激的な臭いで気づく場合が多いのですが、CO2は無臭ですから、要注意です。1986年、カメルーン・ニオス湖ではこのCO2ガスによって死者1,746人（1,734人説あり）を出しています。家畜も多数犠牲になりました。鹿児島では1989年、霧島新湯温泉で湯治客が亡くなる事故がありました。H2Sです。現在では換気装置も付けられ、入浴時間が30分以内と制限されています。

　マツの枯死

樹木衰退パターン（久米,2000）大気汚染影響評価研究（久米,2000）
　火山ガスは人間以外にも被害を与えます。蛇が火山ガスの溜まった窪地に迷い込んで死んだりすることはあっても、あまり社会的には問題ではありません。しかし、植物に影響が出ると問題です。えびの高原名物だったアカマツ林が枯れたのは硫黄山や新燃岳の火山ガスの影響なのでしょうか。2011年新燃岳噴火の際、新燃岳周辺でアカマツの枯死が発生しました。このように強力な外因が加わって急激な枯死（図a）を招く場合もありますが、大気汚染などさまざまな要因が複合的に関わって樹勢の衰退を招き、やがて枯死に至るるようなケース（図b）もあります。後者の場合、相関係数だけで短絡的な結論を導き出すのではなく、樹木の衰退とそれを引き起こした要因との間の因果関係を疫学的に評価すると共に、植物体への生理的作用機序を明確化することが必要でしょう。
　まず今までの松枯れ研究についてレビューして見ましょう。

　ヨーロッパの酸性雨問題

ヨーロッパアカマツPinus sylvestris
の落雨落葉defoliation被害（ICP2010）		土壌PHの2006年深度別年間平均値
（ICP2010）
被害の原因別比率（ICP2017）（オークはブナ科コナラ属の総称）
樹冠通過雨サンプラー
Throughfall deposition
sampler（ICP2017）
　1970年代、豊かな森林が広がり工場地帯のないスカンジナビア半島などで、湖の魚が死んだり、トウヒやモミ・マツなどが枯死したりして国際的な大問題になりました。イギリスやドイツなど工業国からの大気汚染が越境してきたのです。当初、原因は酸性雨と言われ1985年から国際的な共同モニタリング調査が始まりました（ICP Forests: International Co-operative Programme on the Assessment and Monitoring of Air Pollution Effects on Forests）。基本的には定点観測です。写真のようなサンプラーを置いて、化学分析を行ったり、樹冠の落雨落葉defoliationを目視観察したり、土壌を分析したりしています。
　その結果、単純に酸性雨が原因と決めつけられず、異常気象に伴う干ばつや低温、さらには虫害などさまざまな要因が見いだされました。近年になると右図ICP2017のグラフのように大気汚染の比率はごく僅かです。また、当初は北欧の植生被害が注目されていましたが、近年ではチェコやポーランドなど中欧で被害が顕著のようです。南欧では塩害もあるようです。土壌PHは、当然のことながら表層部のほうが酸性化が進んでおり、深部ほど影響が少ない状況です｡この土壌PHは、近年北欧では改善に向かっており、代わって中欧で低下傾向、つまり酸性化の傾向が見られるようです。
　なお、松枯れの原因として光学的オキシダントの影響を指摘する説もあります（古川,1989）。

　マツ材線虫病

仮道管中のマツノザイセンチュウ
（徳重・清原,1969）
マツノザイセンチュウの電顕写真
（石川県かほく市白尾）
（田崎和江金沢大学名誉教授提供）		マツノザイセンチュウのライフサイクルとマツ材線虫病（H. Evans）
（Vicente et. al.,2012）
　1960年代、日本でも九州など暖かい地方で松枯れが発生し、問題となりました。当初、カミキリムシのような昆虫が疑われ、松食い虫病と呼ばれました。しかし、1969年農林省林業試験場（現森林総合研究所）九州支場の徳重・清原の両氏が枯死マツ材から線虫を発見しました。両氏はこの線虫を生立木に接種する試験を行った結果、松枯れの原因がこの線虫であることを突き止めました（清原・徳重,1971）。今では、マツ材線虫病pine wilt diseaseと呼ばれています。作用機序は次の通りです。
　まずマツノマダラカミキリが弱ったマツや枯れたマツに卵を産み付け、サナギから成虫になるときに、マツノザイセンチュウがこのカミキリの体内に入ります。カミキリは線虫が体内に入っても死にません。カミキリが若いマツに飛び移りその若い枝をかじるときに線虫はかみ傷からマツの体内に入り、仮道管（根が吸い上げた水を流す管）の中に棲み着きます。その結果、マツは水不足で枯れてしまうのです。マツが枯れると、カミキリの産卵場として好都合ですから、お互いに持ちつ持たれつの共生関係にあると言えましょう。

　粒子状物質によるマツ気孔の閉塞

マツ気孔を閉塞した粒子状物質（遠藤,2003）
　マツ材線虫病説が定着する中で1977年には「 松くい虫被害対策特別措置法」が制定され、農薬の空中散布や薬液の樹幹注入などの措置が大々的に行われましたが、その後も全国的に蔓延しました。そこで大気汚染が注目されました。とくに国道1号（東海道）のような交通量の激しいところにおける松並木の被害が顕著だったからです。徳川家康が江戸開府を機に、慶長9年（1604）東海道など諸街道に松や杉を植えさせたので、国道1号には松並木が多かったのです。遠藤（2003）は、沼津市において交通量の多い国道1号や交通量の少ない郊外におけるマツ葉を採集、気孔の電顕（SEM）観察や付着物質の化学分析などを行い、比較検討しました。もちろん、樹齢やマツ葉の位置（高さ）などは揃えてあります。その結果、交通量の多いところでは、マツの気孔が形態的にも異常をきたし、しかも粒子状物質（PM：Particulate matter）で閉塞されているケースが非常に多いこと、その粒子状物質にはジベンゾアントラセ ン・ベンゾピレン等が含まれていることなどを突き止めました。こうした事実を踏まえ、これらが原因となってマツが衰弱し、殺虫効果のあるとされるマツの心材に含まれているスチルベン類（ピノシルビン）の分泌が減少するため、マツへのマツノザイセンチュウの侵入が容易になるのであろうとしました。

　霧島山の松枯れ

えびの高原キャンプ場のアカマツ霧島連山で広がる松枯れ（環境省動画）
　九州各地に松枯れ被害が出ていても霧島山は1000mを超す高山ですから被害はありませんでした。標高900m以下でないとマツノマダラカミキリは棲むことができなかったのです。しかし、2000年代に入り温暖化が進むと、1000m程度でもマツノマダラカミキリが棲めるようになり、被害が出始めました。金谷ほか（2013）は、新燃岳2011年噴火の影響を調べ、登山道では軽石堆積深15cm以上だとマツノザイセンチュウがいなくても枯死しているが、枯死率と堆積深の明確な相関は認められないとしています。一方、標高950m以下にはマツノザイセンチュウが棲息していることから、火山降下物のダメージにより樹勢が衰えた場合には松枯れが発生する恐れがあると警告しています。
　それでは標高1100m以上のえびの高原で松枯れが起きたのはなぜでしょう。考えられる要因としては次のようなものがあげられます。 　以上、まだあるかも知れませんが、どの要素が一番蓋然性が高いのか、あるいは複合的に関わっているのか、一つ一つ検証することが不可欠でしょう。

　霧島山植生図

5万分の1現存植生図「霧島山」（第2回自然環境保全基礎調査,1982）アカマツ林の分布（自然環境調査Web-GISの植生図よりアカマツだけ抽出）
GIS凡例（緑線は国立公園の範囲）
群落　　ヤブツバキクラス自然植生植生自然度 9　　ヤブツバキクラス代償植生植生自然度 7　　ブナクラス自然植生植生自然度 9　　ブナクラス代償植生植生自然度 7植林　　植生自然度 6

＜注＞クラス域とは植物社会学的概念です。簡単にいうとヤブツバキクラス域とは常緑広葉樹林域で、関東以南の標高500～800m以下で発達します。一方、ブナクラス域は落葉広葉樹林域で、北海道・東北北部では低地から見られますが、南へ行くほど高度が上がります。代償植生とは、人間活動により自然植生に取って代わられた植生のことです。
　ブナは北海道の黒松内から鹿児島まで分布しています。氷河時代には鹿児島でも低地まで生えていましたが、後氷期になり温暖化すると紫尾山・霧島山・高隈山の比較的標高の高い山地に追い詰められました。もっと標高の高い屋久島には分布しません。霧島山ではブナクラス域アカマツの自然植生はえびの高原付近の標高1100～1200m付近と、御鉢山麓の標高950～1200m付近しか存在しません。ヤブツバキクラス域のアカマツはやや分布標高が低く、900～1000m付近に点在しています。

　アカマツ枯死の経年変化と現状

樹種による硫黄蓄積量および蓄積速度の違い（鈴木,1978）
　えびの高原のアカマツは、いろいろな要因が重なって枯死したようです。地元の方にお伺いすると、1970～1980年代、硫黄山の噴気が盛んだった時代には噴気の影響で松枯れが発生したそうです。1961年、えびのスカイライン・霧島スカイライン（現在の県道1号）が開通して、風の通り道が出来たためか、風倒木が発生し安くなったのではないかと言われています。また、2011年の新燃岳噴火の影響もあったそうです。松枯れを研究するためには、局所の分析にとどまらず、時間的空間的に松枯れの状況を定量的に把握することが先決でしょう。鹿児島・宮崎の両森林管理署にデータが残っていると良いのですが。
　一方、道総研の鈴木（1978）は、亜硫酸ガスに対する樹葉の生理的・組織的な耐性を調べ、アカマツが他の樹種に比して硫黄蓄積速度が大きくて蓄積量が少ない、つまり耐性が低いとしています。したがって、霧島山でもアカマツだけでなく、他の樹種も比較検討する必要があるでしょう。アカマツが樹勢衰退の前兆指標として使えるかも知れません。

　硫黄山噴気の経年変化

硫黄山の噴気活動（2017年2月～2019年2月）（気象庁）
硫黄山火山ガスの化学組成（予知連,2017）小林市における月別最多風向
（1977/1～2018/12）
　火山ガスの樹木への影響を議論するには、火山ガスの分布範囲とその濃度を知る必要があります。しかし、火山灰と違って堆積物を残しませんから、分布範囲を特定することは至難です。火山ガスの噴出量と風の卓越方向がわかればシミュレーションできるかも知れません。しかし、気象庁のえびの観測点は降水量しか測っていないようですし、宮崎県もガス噴出量は警戒区域設定時だけ測定していて、どうも長期間継続観測していないようです。最近まで所員が常駐していた東大観測所もガスは観測していないようです。気象庁が風向を発表しているところは近くでは小林だけですが、山の麓ですから、あまり参考にはなりません。
＜注＞　表でAET（見かけ平衡温度）とは、平衡圧力1barと仮定したときの SO2 + 3H2 = H2S + 2H2O が平衡に達する温度。

　えびの高原の気象

えびの高原の月間降水量の推移
　気象庁えびの観測点の月間降水量の推移は右図の通りです。しかし、風速がわからないので、えびの高原に被害を与えた台風がいつ襲ったのか分かりません。環境省えびの管理官事務所か鹿児島森林管理署霧島森林事務所に資料が残っていると良いのですが。

　林地の土壌

厚層アロフェン質黒ボク土
淡色アロフェン質黒ボク土
普通アロフェン質黒ボク土
普通未熟黒ボク土
普通火山放出物未熟土
低地土
水田土
岩石地
20万分の1土壌図（日本土壌インベントリー）
　上図に示すように、大雑把に言えば、霧島山の土壌はアロフェン質黒ボク土です。アロフェンAllophaneは、非晶質ないし結晶化度の低い水和アルミニウムケイ酸塩でできた粘土準鉱物です。化学組成は、SiO2･Al2O3·nH2Oです。中空塊状で、よく腐食と結合します。非アロフェン質黒ボク土に比して、活性アルミニウムの量が2-3倍も高く、リン酸分の吸着力が高いため、リン酸分が不足しやすいという問題があります。なお、黒ボク土のPHについては、一般にA層で弱酸性～酸性（PH:6.1-3.9）、B層で微酸性～弱酸性（PH:6.8-4.6）と言われています（弘法・大羽,1973）。

蛇足：日本人と松
門松
　松竹梅はおめでたいものの象徴ですし、正月には門松を立てて祝います。松は水墨画や日本画にも好んで取り上げられ、白砂青松は日本人の心の風景です。本来、日本列島の大部分は温帯に属し、極相林は照葉樹だったはずです。縄文人はそのドングリを食べて生きていたのです。飛鳥時代以降、平城京・平安京の造営や神社仏閣の建築に伴って、畿内の山々では森林伐採が大規模に行われ、禿げ山状態になりました。天武天皇によって676年森林伐採禁止の勅令が出されたそうです。森林荒廃に伴ってマツが裸地に侵入します。マツは陽樹で日向を好み、貧栄養でも育つ先駆樹種だからです。京都の景勝地嵐山もアカマツ林に変わりました。13世紀末亀山上皇が吉野からサクラを移植、「都ぞ春の錦なりける」の風情になりましたが、荒れ地の象徴です。大正4年（1915）保護林に指定されたため植物遷移が進行してアカマツが衰退、陰樹に交代して広葉樹林化しているそうです。一方、マツは樹脂に富み、燃料としても大変優秀です。炊飯はもちろん、たたら製鉄など工業用にも盛んに使われました。天下太平の江戸時代になると人口増により、森林破壊がますます進行します。江戸末期の風景写真を見ると、現在よりも禿げ山が多いそうです。こうして先駆樹種のマツが全国に広がります。また、各藩による飛砂防止林として海岸の松林造成も行われました。マツは日本人にとって見慣れたふるさとの光景となったのです。
　近年、林業の衰退に伴い、森林管理が行き届かず森が荒れていますから、嵐山同様、植物遷移が進みマツが衰退しつつあります。かつてはなじみの深かった松茸も高嶺の花になりました。松枯れが自然の摂理で進行している側面もあるのです。
蛇足の蛇足：　神話に出てくる八岐大蛇(やまたのおろち)は出雲国斐伊川流域で行われていたたたら製鉄に関係すると言われています。鉄穴(かんな)流しによって砂鉄を採取していましたので、その残渣である砂が流されて赤い川になったとも、製鉄用に森林が伐採されたため、しばしば土石流が発生して濁り川になったとも言われています。どうも神代の時代から、森林破壊があったようです。
参考：火山地質図・火山土地条件図
産総研1:50,000霧島火山地質図（ズームレベル12～16）国土地理院1:30,000火山土地条件図「霧島山」（ズームレベル14～16）


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参考サイト：

初出日：2019/02/06
更新日：2020/06/01