東日本大震災以降，津波防災用の避難丘や盛土道路など人工地盤への植栽が広範囲に実施された。人工地盤の特性は盛土材料や造成方法により多様であるため，その違いを反映した植栽木成長状況の差異が発生することが予想される。本研究では，植栽木の成長に影響を与える主要な地盤特性の影響を明らかにするため，宮城県岩沼市の津波防災用避難丘と盛土道路の法面に植栽された広葉樹を対象に成長状況と植栽基盤特性の関係を検討した。造成および植栽時期の異なる盛土植栽地５箇所を対象に植栽木の成長経過を数年間追跡し，植栽基盤の硬さおよび粒径組成，養分含有量，pHなど盛土材特性との対応関係を比較検討した。植栽地間に見られる成長状況の差異は，植栽地盤の硬さの違いよりも盛土材特性の違いを良く反映しており，粘土含有量，有機物含量，交換性塩基量が少ない酸性ないしアルカリ性に片寄った盛土造成土においてタブ，シラカシ，ウラジロガシ，アラカシ，アカガシ，ヤブツバキ，モチノキなど常緑広葉樹の成長が緩慢になる傾向が認められた。一方，同じ盛土材で造成された同一盛土内に認められる局所的な成長不良は，極端に硬いか膨潤な地盤上で発生する傾向が認められ，植栽地盤の硬度の違いを反映していることが示唆された。

火山灰土壌の主成分である低結晶鉱物は高いリン酸吸着能を示すため，火山灰土壌のリン可給性は低いとされているが，その一方で土壌の全リン濃度は高い。森林生態系での火山灰土壌における低結晶鉱物と土壌リン可給性やリン循環との関係は明らかになっていない。本研究では日本に広く分布するコナラ林を対象に，火山灰加入量の違いによる土壌の栄養塩動態の違いとそれが樹木に及ぼす影響を明らかにすることを目的とした。調査地は日本の北緯35°前後のコナラを第一優占種とする森林で，火山灰の加入量の大小で各4調査地ずつ選定した。2019年8～9月に各調査地で土壌を0～5，5～15，15～30 cmの3層から採取し，コナラの林冠から生葉を採集した。火山灰加入量の指標となる土壌中の活性Al・Fe，リン画分，交換態陽イオン濃度，生葉中の炭素，窒素，リン濃度を測定し，最大樹高を推定した。活性Al・Fe濃度と土壌中の栄養塩濃度はいずれも火山灰土壌で有意に高くなった。また，活性Al・Fe濃度と遅効性無機態リンの間と，速効性および遅効性無機態リンと生葉リン濃度の間には有意な正の相関が見られた。最大樹高は火山灰土壌で高い傾向が見られた。火山灰加入は直接的，間接的に土壌中のリンプールを増大させ，遅効性無機態リンから速効性無機態リンへの溶解・脱離，易分解性有機態リンの無機化による移動量を大きくし，高い速効性無機態リン濃度を保つことで植物へのリン可給性を増大させる施肥効果があると考えられた。

高知県本山町白髪山のヒノキが優占する天然林において，樹種構成と立地の関係を調べ，温帯性針葉樹が定着するマイクロサイトを明らかにした。緩傾斜地に設置した９つの調査コドラートで，樹高1.5 m以上の全ての樹木の胸高直径および樹高1.5 m未満のすべての針葉樹の樹高を測定し，針葉樹が定着している基質（根株，倒木，岩，マウンド，地表）を記録した。調査地をDCAにより序列化したところ，ヒノキとツガが優占する群とケヤキ，トチノキ，カツラなどの落葉広葉樹が混生する群に大きく分かれ，前者は岩塊地に，後者は土壌が厚い場所に出現する傾向が見られた。ヒノキ稚樹（樹高 ＜ 1.5 m）は倒木や古い根株に偏って分布していたが，それより大きい個体は根株にのみ集中して生えていた。ヒノキの成木は30％が地面より高い位置で定着しており，そのうち半分がタコ足状になっていた。ツガの稚樹は岩や根株の上に定着し，成木はヒノキと同様に古い根株に生えていた。ゴヨウマツは本数が少ないが，成木も稚樹も古い根株に偏って定着していた。モミは地表に偏って稚樹が生えていたが，中間サイズの木がなく更新が制限されていた。岩塊が露出した場所やスズタケが密生している場所では，古い根株や倒木の上がヒノキ，ツガ，ゴヨウマツの定着マイクロサイトとして機能していると考えられる。

シカなどの大型動物は，生態系の地上部および地下部に様々な影響を与え得る。シカの生態系影響に関する研究は，主にシカの行動圏が制限されていない開放的な生態系において行われているが，閉鎖的な生態系において行われた例は非常に少ない。本研究では，閉鎖的な生態系でエゾシカが高密度化した洞爺湖中島において，シカが土壌および植物に与える影響を解明することを目的として研究を行った。島内に設置された６ヶ所の防鹿柵を使用し，土壌については物理性と化学性，植物については化学性を調べた。その結果，シカの侵入を排除した防鹿柵内に比べて柵外では，顕著に土壌硬度が高く，土壌表層のリター堆積量が少なかった。また，土壌の窒素諸特性については，植生タイプによって傾向が大きく異なり，特にシカの利用性の高い草原では柵内に比べ柵外で硝酸態窒素濃度が顕著に高かった。植物についても，草原の柵外に生育するフッキソウにおいて窒素濃度が顕著に高かった。これらのことから，閉鎖的な洞爺湖中島においてシカの高密度化によって、土壌の物理性や土壌および植物の化学性に様々な変化が生じており，そうした変化はシカの利用性や植生のタイプにより異なることが示唆された。中島では，シカの移動可能範囲が限られているため，高密度なシカの影響が島内全域的に顕在化し，それらの影響が長期間に渡って維持されている可能性があると考えられた。

森林土壌に貯留されている有機物の温暖化に伴う動態に関する知見を得るために，新たなリター供給・植生の進入を停止させる処理を行い，土壌呼吸速度を定期的に測定した。東京農業大学奥多摩演習林内の35年生スギ人工林を調査地として，2012年12月に皆伐区と立木区（対照）を設定し，2013年３月に皆伐区の立木を伐採し，地拵えを行った。皆伐区では，苗木の植栽を行わなかった。調査地には，火山灰を母材とする黒色土と褐色森林土が分布している。皆伐区に19カ所，立木区に21カ所の測点をそれぞれ設置し，2013年３月から2018年12月にかけて土壌呼吸速度を測定した。皆伐区の測点では，新たなリターの供給や植生の進入を排除した。年ごとに土壌呼吸速度と地温との回帰式を用いて地温20℃の時の土壌呼吸速度を求めた。立木区では，2013年と比較していずれの年も有意な違いはなかった。皆伐区では，2013年と比較して2015年と2016年が有意に高く，2018年が有意に低かった。立木区に対する皆伐区の土壌呼吸速度の割合は，皆伐後１年目（2013年）が0.60であり，皆伐後４年目（2016年）に0.74と最も高くなった後に低下し，皆伐後６年目（2018年）には0.49になった。2018年に調べた深さ０～５ cmの表層土壌の炭素含有量は，皆伐区が24.6 t ha^-1，立木区が23.2 t ha^-1で有意差がなかった。皆伐区における６年間の炭素放出量は，50.3 tC ha^-1と推定され，皆伐前に表層土壌に貯留されていた有機物の分解では説明できなかった。本研究の結果は，土壌有機物の分解を考える上で次表層以深の有機物の存在を考慮することの重要性を裏付けるものである。

森林生態系における窒素循環の空間分布を理解するためには，葉の窒素含有量の空間分布を把握することが重要である。本研究では，デジタルカメラを搭載した小型無人航空機（UAV）を用いて高解像度の空中写真を異なる季節で撮影し，そのRGB指標値と連続写真から三次元データを作成するStructure from Motion（SfM）を併用することで，樹種構成や林冠構造が不均質な森林における上層木および下層植生（ササ）の植被表面における葉の窒素含有量の空間分布を推定する手法を開発した。研究は北海道北部に位置する北海道大学雨龍研究林内の天然生針広混交林で行った。まず，優占樹種８種（常緑針葉樹２種，落葉広葉樹６種）と下層植生のササの葉を近接撮影し，RGB指標値と葉の窒素濃度の関係を調べた。針葉樹，広葉樹（＋ササ）の窒素濃度とRGB指標値の間にそれぞれ有意な相関関係があった。次に，UAV撮影画像のSfM解析によって林冠表層高と地盤高との差分として林冠高を推定した。着葉期と落葉期の林冠表層高の差分と落葉・常緑の指標を用いて，常緑針葉樹，落葉広葉樹，ササの空間分布図を作成する手法を構築した。作成した植生分類図にRGB指標値と窒素の関係式を植生ごとに適用し，流域スケールでの窒素の空間分布を推定した。本研究で開発した手法を発展させることにより，これまで不可能であった森林生態系における窒素循環の空間動態の可視化・地図化が可能となるであろう。

人工林の広葉樹林化により植物の多様性がどのように変化したかについて，検証を行うことを目的に以下の研究を行った。暖温帯域の針葉樹人工林が気象害を受けてから広葉樹二次林として自然再生していった林分について，再生０年目から３０年目までの植物種数や種構成の長期経年変化について検討した。全体の種数は，気象害を受けた直後の３年間は急増したが，以降は減少し続けた。次に，種構成の経年変化を出現種の生態的特徴から分析するために，出現種を生育環境区分によってタイプ分けし分析した。照葉樹林タイプの種数は，調査期間を通じて増加した。一方，草原タイプなど非森林生の種数は再生初期に増加し，その後減少した。この結果，人工林跡から成立した広葉樹二次林は，攪乱後再生初期では非森林生の種の一時的な増加によって全体の種数が多くなるが，その後は減少していくことが示された。人工林跡から成立した広葉樹二次林の多様性が，攪乱によって増加した非森林生の種に大きく影響されることは，多様性保全を目的とした森林管理で考慮する必要があると考えられた。

地がき（かき起こし）は，林床に密生するササを大型機械で根系ごと除去して鉱質土層を露出させ天然更新を図る更新補助作業である。本稿では北海道林業における地がき作業の経緯，および地がきの成否に関わる要因について，主に土壌撹乱影響についての既往研究を基にとりまとめた。地がきは1960年代から北海道で広く実施され，地がき地の更新成功率は極めて高かった。過去の地がき事例からは，（1）表層土壌物理性の保全とササ除去の両立が更新要件であり，（2）地がきカンバ林の成長は非地がきカンバ林より良好であるものの，（3）養分条件に及ぼす表層土壌の除去影響は無視できないことが示唆された。既往の地がきカンバ林研究は大多数が林齢20年生以下の林分を対象としている。このため，地がきカンバ林から最終的に収穫可能な材積や径級，およびそれらに対する地がきによる土壌攪乱の影響は不明である。さらに，地がきによる低コストのカンバ林造成が，主伐期を迎える北海道トドマツ人工林伐採後の選択肢として有望であると提言した。今後，地がきカンバ林業を実用化するためには，過去の不成績造林地の原因究明を図り，低標高地で懸念される草本繁茂の対策をとるなど，地がきの仕様を立地条件に合わせて改良する必要がある。

切り捨て間伐は，空中リターを発生させるが，それらは地表リターと比べて分解速度が遅いことが知られている。したがって，発生したリターの垂直位置ごとの量は間伐林分の物質循環を理解するうえで重要である。空中及び地表リターの分解過程及び空中リターの地表への落下はリターの残存量や垂直分布の動態を決定するが，それらは気象要因に影響されると考える。そこで，本研究では，気象要因が空中リターの落下とリターの分解に及ぼす影響をベイズモデルによって明らかにし，それらを関連付けてリターの残存量の変動を推定した。スギ針葉リターについて，間伐後４２ヶ月にわたり空中リターの落下と空中と地表におけるリターの分解速度を測定した。測定結果に基づいて構築したベイズモデルから，分解速度に対しては気温が，空中リターの落下速度に対しては降水量が時間変動の決定要因であり，各要因はそれぞれの速度に正に作用することを指摘した。落下速度と分解速度を関連付けたリター残存量の動態モデルから，空中リターの落下が４２ヶ月間のリターの残存量に与える影響はわずかであるが，垂直分布には大きく影響すること，気温や降水量等の気象要因は４２ヶ月間のリターの残存量と垂直分布の動態の両方に大きく影響することを明らかにした。これらの結果は，本研究で提示したモデルが，温帯林の切り捨て間伐林分における物質循環の理解に寄与する有効なツールになることを示している。

スギにおけるセシウム（Cs）の経根吸収と樹体内での動態を明らかにするために，福島県の４つのスギ林分（川内，上川内，大玉，只見）から伐倒したスギ成木について，葉と材の安定セシウム（¹³³Cs），ルビジウム（Rb），カリウム （K）含有量を測定した。４つの林分の放射性Cs沈着量は異なり，川内＞ 上川内＞ 大玉＞ 只見である。¹³³Cs，Rb，K含有量は，旧葉より当年葉で高く，辺材より心材で高かった。また，小さい個体は大きい個体よりも¹³³Cs，Rb，K含有量が低い傾向がみられた。これらの結果から，スギは心材にCsを蓄積する性質があり，成長の旺盛な個体ほど蓄積しやすいことが示された。旧葉の¹³³Cs含有量と心材および辺材の¹³³Cs含有量には比例関係がみられたことから，葉の¹³³Cs含有量から材の¹³³Cs含有量を推定することが可能だと考えられた。葉と材の¹³³Cs含有量は調査林分によって異なり，只見と上川内は，川内と大玉に比べて葉と材の¹³³Cs含有量が高く，また表層土壌の交換性K含有量はやや低かった。土壌の交換性¹³³Cs含有量は只見で高かった。土壌の交換性K，¹³³Cs含有量が，¹³³Csの経根吸収と樹体内の動態に影響していると考えられた。