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伐採とは、木を伐採し、加工し、輸送場所へ移動させるプロセスです。これには、集材、現場での加工、木や丸太をトラック[ 1 ]やスケルトンカーに積み込む作業が含まれる場合があります。林業では、伐採という用語は、切り株から森林の外、通常は製材所や木材置き場まで木材を移動させる物流を説明するために狭義に使用されることがあります。しかし、一般的な用法では、この用語は、さまざまな林業活動や造林活動を網羅する場合があります。
伐採は、世界中の社会が住宅、建設、エネルギー、消費者向け紙製品などに使用する多くの製品の原材料を提供するサプライチェーンの始まりです。伐採システムは、バイオマスの供給源として、森林の管理、山火事のリスクの軽減、生態系機能の回復にも使用されますが[ 2 ] 、これらの目的における効率性には疑問が呈されています[ 3 ] 。
伐採はしばしば負の影響を及ぼします。伐採手順自体が違法である場合があり、これには森林への立ち入り許可を得るための不正な手段の使用、許可なしまたは保護区域からの伐採、保護種の伐採、合意された制限を超える木材の伐採などが含まれます。[ 4 ]いわゆる「木材マフィア」が関与している場合もあります。[ 5 ] [ 6 ]過剰な伐採は、森林破壊や生物多様性の損失など、生態系に取り返しのつかない損害をもたらす可能性があります。[ 7 ] [ 8 ]伐採のためのインフラは、他の環境悪化にもつながる可能性があります。これらの負の環境影響は、環境紛争につながる可能性があります。[ 7 ] [ 8 ]さらに、伐採には重大な職業上の負傷リスクが伴います。
伐採にはさまざまな形式があります。皆伐（または「ブロック伐採」）は必ずしも伐採の一種とは見なされず、収穫または林業の方法とみなされます。最も価値の高い木を伐採し、価値の低い木（多くの場合、病気の木や奇形の木）を残すことは、高等級伐採と呼ばれます。これは選択伐採と呼ばれることもあり、一定の割合の木を伐採して林分を管理する選択伐採と混同されることがあります。 [ 9 ]伐採は通常、地上の林業伐採を指します。水没林は、ダム建設によって貯水池が作られた土地に存在します。洪水やダム建設によって水没した森林から木を伐採することは、水中伐採と呼ばれ、木材回収の一形態です。[ 10 ]
皆伐、または皆伐は、選択された区域の立木をほぼすべて除去する伐採方法です。管理目標によっては、野生生物の生息地管理、潜在的な侵食の緩和、水質問題など、再生以外の目標を達成するために、皆伐で保護木を残す場合と残さない場合があります。[ 1 ]皆伐の造林目標（例えば、その場所での新しい木の健全な再生）と林業への重点は、皆伐を森林破壊と区別します。その他の方法には、択伐、群選択伐採、単一選択伐採、種木伐採、パッチ伐採、および保持伐採があります。
上記の操作は様々な方法で実施できますが、その中でも以下の3つは工業的な方法と考えられています。
木は伐採され、枝払いと切り株の先端部分の切断が行われます。その後、丸太は集積場まで運ばれ、そこで玉切りされてトラックに積み込まれます。伐採された場所には、切り株（およびそれに含まれる栄養分）が残されます。山火事の発生が懸念される場合は、これらの切り株をさらに処理する必要があります。
樹木や植物は伐採され、上部と枝がそのままの状態で道路脇に運ばれます。その後、集積場で枝払い、上部切り落とし、玉切りが行われます。この方法では、集積場で残材を処理する必要があります。コジェネレーション設備を利用できる地域では、残材をチップ化して電気や熱の生産に利用できます。全木伐採とは、枝や上部を含む樹木全体を利用することを指します。[ 11 ]この技術は、現場から栄養分と土壌の両方を除去するため、それ以上の対策を講じなければ、地域の長期的な健康に悪影響を及ぼす可能性がありますが、樹種によっては、取り扱い中に多くの枝が折れることが多いため、結果は樹長伐採とそれほど変わらないかもしれません。
カット・トゥ・レングス伐採とは、伐採、枝払い、玉切り、選別（パルプ材、製材用丸太など）を伐採根元で行い、枝や梢は森林内に残す工程です。機械式ハーベスターが木を伐採し、枝払い、玉切りを行い、出来上がった丸太を積み込み台に載せ、スキッダーやフォワーダーで集積場まで運びます。この方法は、直径900mm （35インチ）までの木に一般的に適用されます。
伐採方法は、遠隔地から市場へ木材を輸送する技術の進歩に伴い、時代とともに変化してきた。これらの変化は、1880年代以前の手作業による伐採時代、1880年代から第二次世界大戦までの鉄道による伐採時代、そして戦後に始まった現代の機械化時代という3つの主要な時代に分けられる。[ 12 ]
初期の頃は、伐採された丸太は、川を流して製材所や製紙工場まで運ぶなど、単純な方法で運ばれていました。丸太流しや木材筏流しとして知られるこの方法は、最も安価で一般的なものでした。樹脂含有量が高い丸太は沈んでしまい、デッドヘッドと呼ばれていました。丸太は、高さ10フィートを超える車輪のセットであるハイホイールローダーでも運ばれ、最初は牛に引かれていました。[ 13 ]
伐採産業が拡大するにつれ、1880年代には鉄道や蒸気機関などの機械化された設備が導入され、鉄道伐採時代の幕開けとなった。人里離れた森林地帯に敷設された鉄道によって丸太はより効率的に運ばれ、高車軸ローダー、トラクター、ログフルームなどの補助手段によって支えられることが多かった。[ 14 ]最大の高車軸ローダーである「バニヤン・バギー」は、高さ24フィート（7.3メートル）の車輪を備え、1960年にカリフォルニアでの使用のために製造された。 [ 15 ]
第二次世界大戦後、チェーンソー、ディーゼルトラック、キャタピラートラクターなどの機械化された伐採設備が林業を変革し、鉄道を利用した伐採は時代遅れとなった。これらの設備の登場により、遠隔地の森林にアクセスするための新しい道路が建設され、丸太の輸送効率が向上した。しかし、アメリカ合衆国の国有林や指定された原生地域などの保護地域では、河畔域の浸食などの環境への影響を最小限に抑えるため、道路建設が制限されている。
今日では、ヤーダーやスカイラインシステムなどの重機が急峻な地形から丸太を集めるために使用され、環境への影響を最小限に抑えるためにヘリコプターがヘリロギングに使用されています。 [ 16 ]馬による伐採や牛の使用など、あまり一般的ではない伐採方法もまだ存在しますが、ほとんどは廃れています。[ 17 ]
伐採は危険な職業です。米国では、伐採は一貫して最も危険な産業の1つであり、国立労働安全衛生研究所（NIOSH）によって、労働衛生と安全の問題に関する介入戦略を特定して提供するための国家職業研究アジェンダ（NORA）の優先産業セクターとして認識されています。[ 18 ] [ 2 ]
2008 年、伐採産業は 86,000 人の労働者を雇用し、93 人の死亡者を出しました。その結果、その年の死亡率は労働者 1,000 人あたり 1.08 人となりました。この死亡率は全体の死亡率の 30 倍以上です。[ 19 ]林業/伐採関連の負傷 (死亡および非死亡) は、正式な報告メカニズムを通じて追跡することが困難な場合が多いです。そのため、一部のプログラムでは、ニュース メディアなどの公開されている報告を通じて負傷を監視し始めています。[ 20 ] 伐採産業は、フルタイム換算(FTE) 労働者 10 万人あたり 23.2 人という最も高い死亡率と、FTE 労働者 100 人あたり 8.5 人という非死亡事故率を経験しています。職場で最も一般的な怪我や病気には、筋骨格系疾患（MSD）があり、これには「筋肉、腱、靭帯、関節、末梢神経、および支持血管に影響を与える炎症性および変性疾患」の広範なリストが含まれます。[ 21 ] 伐採作業員は、重い移動重量を扱い、不均一で時には急勾配または不安定な地形でチェーンソーや重機などのツールを使用します。伐採作業員はまた、悪天候や厳しい暑さや寒さなどの厳しい環境条件にも対処します。負傷した伐採作業員は、専門的な救急治療から遠く離れていることがよくあります。
伝統的に、「木が倒れるぞ！」という叫び声は、木が伐採されていることを周囲の作業員に知らせ、衝突を避けるよう注意を促す警告として発展しました。「ウィドウメーカー」という言葉は、木から切り離された枝や幹が、木の枝分かれに挟まっていたり、他の枝に絡まっていたり、あるいは奇跡的に別の枝の上にバランスよく乗っていたりする状態を指し、安全原則としての状況認識の重要性を改めて示しています。 [ 22 ]
カナダのブリティッシュコロンビア州では、森林部門の安全性を促進することに専念する非営利団体として、BC森林安全評議会が2004年9月に設立されました。同評議会は、雇用者、労働者、請負業者、政府機関と協力して、林業で生計を立てる際の安全性を高めるために必要な根本的な変更を実施しています。[ 23 ]
伐採作業で発生するリスクは、条件が許せば、機械式の伐採機、スキッダー、フォワーダーを使用することで、ある程度軽減できる。[ 24 ]
バイオエネルギーは、バイオマスとして知られる最近まで生きていた有機物から得られるエネルギーの一形態です。バイオマスは、植物、林業および農業の残渣、多目的作物または専用作物、廃棄物から構成されています。バイオマスは、燃焼、ガス化、発酵プロセスを通じて、輸送、熱、電力、その他の製品に一般的に使用される液体、気体、固体の燃料に生産できます。[ 25 ]バイオマスの燃焼中に炭素が放出され、再利用サイクルで大気中に戻されるため、バイオエネルギーは低排出燃料と見なされています。[ 26 ]木材、パルプ、紙などの木質製品に関連する林業ベースの産業は、一般的に再生可能エネルギー生産へのバイオマスの再配分の対象となっています。[ 27 ]
森林バイオマスには、一般的に、梢、小枝、枝、樹皮、切り株、根、小さな木、商品価値のない幹材が含まれます。[ 27 ]バイオエネルギーに利用されるこれらの主要な残渣は、間伐、剪定、収穫、伐採によって発生します。[ 28 ]その他の林業由来の残渣には、黒液や、樹皮、板、おがくず、木片などの木材残渣が含まれます。[ 27 ]伐採エリアに残ることが多いこれらの残渣は、移動式チッピングマシンによって燃料チップに加工されます。一般的なチッピングマシンは、伐採エリアに沿って移動しながら残渣を収集し、取り外し可能なボディで接続された延長チッピング装置とホッパートレーラーに送ります。[ 28 ]残渣が豊富にあるため、林業や伐採などの林業由来の産業は、バイオエネルギーの重要な燃料源となっています。[ 27 ]
バイオマスの主要な供給源は、生産（多くの場合木材）、多目的利用システム（例：アグロフォレストリー）、または非利用林（保護または保全のために保存されている）の森林システムによって生成されます。これらの生態系に蓄積されるバイオマスと炭素の量は、生物群系、場所、種、林分構造、および森林栽培システムの管理によって異なり、伐採年齢と森林管理の強度が、どれだけの炭素が隔離されるかの重要な要因となります。[ 27 ] [ 29 ]集約的な管理の森林は、可能な限り短い時間で生産性を最大化することを促進し、粗放的な管理の森林よりもバイオマス生産量が多くなる傾向があります。粗放的な管理は、管理強度が低く、生産サイクルが長くなる傾向があります。[ 27 ]エネルギープランテーションは、木材やパルプ用に管理されている森林と比較して、バイオマスを生産し、バイオエネルギーの供給を増やすためだけに、高密度で周期が短い成長の速い樹種で構成された場所です。[ 27 ] [ 30 ]エネルギー農園は、食料や飼料の生産から転用できる既存の農地に設立されれば、再生可能エネルギー源となる可能性があるが、大規模な農園は一般的に倫理的な懸念と関連付けられている。エネルギー農園は、土地利用の紛争を引き起こし、コミュニティを立ち退かせ、環境リスクをもたらす可能性がある。[ 27 ]
バイオエネルギーは、比較的低コストで、ベースロード電力の最小限かつ継続的で信頼性の高い電力網需要を満たす。2019年には、バイオエネルギーは米国の一次エネルギー供給全体の9.5%を占め、2017年には再生可能エネルギー消費量の半分を占めた。電力、熱、輸送エネルギーの主要な供給源として、森林からの集約的なバイオマス除去に関連する多くの生態学的懸念がある。土地集約型のバイオエネルギーは、土地利用を取り巻く保全活動の利用可能性、競争、および非互換性によって制限される。[ 31 ]集約度の低い規模では、伐採とパルプ材残渣の使用は、温室効果ガス排出量の削減の可能性を示しており、フロリダでの研究では、木質ペレットの使用により温室効果ガスが82%削減されたと報告されている。[ 29 ]炭素便益を考慮すると、製品の寿命や耐久性などの森林管理の製品の使用と廃棄は、考慮すべき重要な要素である。[ 32 ]
木質残渣の再配分は、多くの点で化石燃料ベースの材料の使用と比較してCO²排出量を大幅に削減する可能性を秘めているが、代替する化石燃料よりも短期的な排出量が多いことを示す研究が多数あり、これに異議を唱えている。[ 27 ] [ 28 ]バイオマス燃焼と有機物の分解による土壌有機炭素の減少が短期的にCO²を排出する原因となるのかが懸念されている。[ 27 ]ある研究では、パルプ材と伐採残渣を残しておくと炭素が大規模に隔離されることが示されているが、バイオエネルギーの開発は炭素削減に大きく役立つ可能性がある。[ 29 ]
