森林について語る時、よく使われる「緑のダム」という言葉。 　森と水の関係を言い表す言葉だが、具体的なその内容がよくわからないという人も多いのではないだろうか。 　そこで今回は、森林水文学が専門の東京大学大学院の蔵治光一郎教授に、「緑のダム」とは何か、そして森林の中で水はどう巡っていくのか、教えてもらった。 　森林水文学とは、森林に降った雨がどう循環しているかを研究する学問だ。国内外の森林で、水の循環について研究を続ける蔵治教授は「緑のダム」についてこう話す。 　「緑のダムは学術的な用語ではないため、人によって違う意味で使うこともありますが、森が持つ機能を表しています。雨や雪として空から降ってきた水を一時的に蓄える機能のこと。そのうち一部は蒸発して大気に戻りますが、残りを川の水や地下水としてゆっくり流していくという機能もあります」 　つまり、森林は水量の調整をしてくれるというワケだ。それによって洪水や渇水を和らげることになるため、森林は緑のダムと呼ばれるのだ。 　「降った雨を一時的に蓄え、ゆっくり流すという機能に加えて、水質を浄化する機能が森林にはあります。この一連の機能を水源涵養機能と言います。森林がないと、雨が降った直後の川の水は濁り水になりますが、森林から流される水は濁りが少ないのです。また、雨水には大気汚染物質由来の窒素が含まれていますが、『健全な森林』では水中の窒素が除去されるため、川の水や地下水の窒素が少なくなるのです」

　健全な森では、降った雨はどう巡っていくのか、その道筋を追ってみよう。 　森林に降った雨の運命は四つに分かれている。 ① 樹冠(木の最上部の葉が繁っている部分)に落ち、そのまま蒸発する(樹冠遮断蒸発)。 ② 木の幹を伝って地表(林床)に落ちるパターン(樹幹流)。 ③ 樹冠から滴となって地表に落ちる(樹冠滴下雨)。 ④ 樹冠にも幹にも付着せずに地表に到達する(樹冠通過雨)。 　こうしてみると、降った雨がすべて地表に到達するわけではないことがよくわかる。 　首尾よく地表に到達した雨水(降水)は、健全な森林ではその大半が土壌に染み込んでいく。 　「染み込んだ水（地下水）は、地中にある隙間に蓄えられ、重力、水圧、隙間の構造がもつ吸引圧のバランスによって、ゆっくりと『下向き』または『斜面に沿って斜め下向き』に移動します。そして、次の雨や雪が降ると、その雨や雪の圧力によって『ところてん式』に押し出されていくのです」 　押し出された水は集まって沢や小川となり、河川へ注がれていく。この「水を蓄える」機能で重要なのが、森林土壌の状態だ。水は空気とともに隙間に蓄えられるため、団粒構造と呼ばれる大小さまざまな隙間がある状態がいい。そして、団粒構造の土壌を作るためには落葉や落枝、動物の死骸などが欠かせない。これらをミミズなどの土壌生物が分解することで、大小さまざまな隙間のある団粒構造の土壌が生まれる。その上にさらに葉や枝が落ち、下草が生えて土壌を覆っていく。これが、森林土壌を守る上ではとても大事なのだという。 　というのも、樹冠に落ちた雨は、葉の上で集まって粒が大きくなった状態で地表に落下するため、地表に衝突するエネルギーが大きくなる。人工林など20m以上の木が並ぶ森林ではなおさらだ。この時、落葉や落枝、下草で覆われていれば、雨粒が地表に衝突するエネルギーを和らげてくれる。しかし、地表が剥き出しだと雨粒の衝突エネルギーで土の粒が砕かれて細かくなる。すると、細かい土の粒が土壌の隙間を塞いでしまうので、雨水が染み込みにくくなってしまうのだ。 　「緑のダムとしての能力は、その森林の成熟状態と土壌の状態の違いが大きく影響します。緑のダム機能が大きい森林は、『森が節水型で、土壌が豊かな森林』、小さい森林は『森が水消費型で、土壌が貧弱な森林』。間伐などの管理が行われずに放置された人工林は『不健康な人工林』と呼ばれます。森が水消費型で、土壌が貧弱で、緑のダムとしての機能が弱まっているのです」

　では、「水消費型の森」とは、どういう森のことを言うのだろうか。 　「基本的には、樹冠遮断が多い森ですね。水消費とは、適切な間伐が行われず、木が密集したまま大きくなると、木々の樹冠と樹冠が密接して降った雨が地表に届かず、樹冠で蒸発してしまうのです。こうした水の動きを便宜的に水消費と言います。人工林では主に単位面積当たりの本数が多い森が、広葉樹の森では木が大きくて密集している森が水消費型の森になりやすいですね。広葉樹の中でも、常緑樹と落葉樹でも違いがあり、常緑樹の森の方が水消費型になりやすいと言えるでしょう」 　大きな広葉樹があっても、まばらであればまだいいが、密集して立っていると水消費型になりやすい。というのも、樹冠と樹冠が密接しやすいため、雨が降っても多くが樹冠で蒸発してしまい、地表に届かなくなってしまう。 　では、木がどのくらい密集していると水消費型の森になりやすいのだろうか。 　「森で上を見上げた時、空が見えないほど暗い森は、水消費型と見ていいでしょう。スギやヒノキの人工林では、１haあたり2,000本の森林の樹冠遮断率は約24%です。一方、１haあたり1,000本の森林の樹冠遮断率は約17%ということが分かっています。どちらも年間2,000mmmの雨が降ると仮定すると、１haあたり2,000本は、１haあたり1,000本の森林と比べ、地表に到達する雨の量が、年間で140mmも少なくなってしまうのです」 　地表に到達する量が少なくなれば、土壌に染み込む量も減り、川へ流入する量も減る。川の水が減れば、人間が使える水も当然少なくなってしまうのだ。

　さて、森と水の関係を考える上で、忘れてはならないことがある。 　それは、植物は水を吸い上げて成長するということ。木も草も、地中の水分を根から吸い上げて隅々へと行き渡らせ、余分な水分は葉の裏にある気孔から放出する。この「蒸散」という作用も、水消費の一つだと言える。木が密集していたり、一本一本が太かったりすると、蒸散に消費される水の量も当然増えるという訳だ。 　木が密集することで起こる問題は他にもある。 　まず、樹冠と樹冠が密集して太陽光が遮られてしまうということ。太陽光が地表に届かなければ下草はなかなか生えない。すると、降った雨が染み込みにくい土壌になったり、土壌が流出しやすくなったりしてしまうのだ。 　「そこで重要なのが間伐です。樹冠同士が密閉しないよう、適度に間伐を行う必要があります。近年、昔あった山の湧水が枯れてしまったという話をよく聞きます。その原因の一つとして考えられるのが、スギやヒノキの人工林が大きくなって雨水を樹冠遮断し、土壌に染み込む水の量が減ったこと。実際、人工林を伐採したことで湧水が復活した例もあります。世界でも植林の結果、地下水が減った事例があり、植林のし過ぎは水不足の要因の一つにもなります」 　戦後、日本各地で植林された人工林が成熟期を迎えつつあり、手入れができないままになっている森林も多い。だからこそ、今やるべきは間伐をはじめとした人工林の管理だと蔵治教授は指摘する。 　「もちろん植林にもいい点があります。しかし、植物が自然に再生した森とは違い、もともとそこになかった状態を人工的に作る訳ですから、副作用も起こります。苗を植えて終わり、一回間伐して終わりではなく、時間をかけて愛情をかけなければいけません。理想の森とは人間によって絶え間なく愛情がかけられ、愛情表現として活発に伐られ、利用されている森ではないでしょうか。伐採した後に植えて手入れをする。これを繰り返すことで、木材は持続可能な資源となるのです」　

　都市生活者が増え、山仕事が身近でなくなった分、「木は伐ってはいけないもの」「大木は大事に残さなければならないもの」と思っている人も多いのではないだろうか。しかし、日本の３分の２は森林で覆われており、その約４割にあたる1,020万haは人工林だ。林の手入れをし、森林を守ること。それは、長い時間をかけて循環し続ける水の旅を守るために人間ができる環境保護でもある。 　今度は、水循環の壮大さを感じながら、源流の自然を味わってみよう。 写真＝田丸瑞穂　 文＝吉田渓 プロフィール 蔵治光一郎 東京大学大学院農学生命科学研究科附属演習林教授。東京都出身。東京大学農学部林学科を卒業後、東京大学大学院農学生命科学研究科博士課程を修了。2017年より現職。水循環基本法フォローアップ委員会 委員(幹事、地下水分科会座長)、矢作川森の研究者グループ共同代表。「気持ちよく納められる森林環境税とは？」(東京大学演習林出版局)ほか編著書多数。