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高窒素負荷を受ける森林集水域の林内環境が窒素流出抑制に及ぼす影響(平成 20年度)
Effect of forest environment on nitrogen runoff control in the highly nitrogen loaded mountainous area

予算区分
AF 奨励
研究課題コード
0809AF001
開始/終了年度
2008~2009年
キーワード(日本語)
森林生態系,窒素飽和,面源負荷,降雨時流出,筑波山
キーワード(英語)
Forest ecosystem, Nitrogen saturation, Nonpoint source pollution, Episodic runoff, Mount Tsukuba

研究概要

首都圏周縁部山地域では、森林域の窒素飽和現象が顕在化している。降水による高窒素負荷に加え、森林(主に人工林)の荒廃が窒素飽和を促し、結果、窒素負荷流出量の増加をもたらすと推察されるが、この関係性について定量的に取り組んだ研究の報告は無い。
そこで、高窒素負荷を受けている筑波山において、林内環境の異なる2つの森林集水域での窒素流出特性を比較し、両者の関係性を明らかとする。研究目標は、適切な森林管理に基づく林内環境の改善による、窒素流出抑制への寄与の有無を定量的に示すことである。

研究の性格

  • 主たるもの:応用科学研究
  • 従たるもの:モニタリング・研究基盤整備

全体計画

調査対象である筑波山での予備調査では、大気降下物由来とする窒素負荷が全域に亘って非常に高いこと、一方、平水時の渓流水中の窒素濃度は、各集水域で大きく異なる現象が確認された。各集水域の現地踏査や森林施業記録を踏まえ、「対象地の優占林である人工林の林内環境(林木の混み具合や下層植生状態)ならびに土壌環境が、集水域の窒素利用(植物の吸収や土壌微生物の資化)に影響を与えている」ことが、上記現象の主要因であると仮定し、林内環境の大きく異なる2つの集水域を対象に、以下の調査解析を実施し、本仮説を検証する。これにより、森林(人工林)における林内環境の健全化が、窒素流出の抑制、窒素飽和の改善をもたらす可能性を明らかとする。
●大気降下物由来の窒素負荷量と降雨流出時を含めた流出負荷量の継続調査による、集水域単位での窒素収支の算定。(全期間)
●観測データを用いた発生源解析や流出成分分離法等の流出解析による、各集水域の窒素流出特性の解明(2年目)
●植生調査等の実施による、林内環境(仮説中の影響因子)の定量的評価。(1年目)
●物理的および化学的特性、土壌微生物による無機化特性や硝化特性の測定による、土壌環境(仮説中の影響因子)の定量的評価および林内環境との関係性の検討。(2年目)
●土壌水分と土壌間隙水中窒素濃度の鉛直分布測定に基づいた、根圏域での窒素動態解明と林内環境と集水域の窒素保持能の関係性の検討。(全期間)

今年度の研究概要

(1)窒素収支調査
降水と渓流水について、降雨流出時の連続観測を含めた水文量と水質項目(溶存態有機物や無機イオン等)の観測、測定を実施し、各集水域における通年での窒素収支を明らかとする。また、取得した観測データを2年目の観測結果と併せて、降雨流出時を主とする窒素流出解析に適用する。
(2)林内環境調査
林況や下層植生等に関する植生調査と人工林(スギ、ヒノキ)の混み具合調査を実施する。これにより、集水域間での林内環境の違いを定量的に評価する。また、森林施業記録との照合により、間伐遅れ等、森林管理の不備が、林内環境に及ぼす影響を検討する。
(3)根圏域での窒素動態調査
集水域斜面における、土壌水分や土壌間隙水中窒素濃度の鉛直分布測定によって、樹木の根圏域での窒素動態を把握する。これを基に、林内環境が窒素流出抑制に及ぼす影響について検討する。

関連する研究課題
  • 0 : その他の研究活動

課題代表者

林 誠二

  • 福島支部
  • 研究グループ長
  • 博士(工学)
  • 土木工学,林学
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担当者