Elucidation of nitrogen dynamics in a temperate forest watershed with heavy snowfall using isotopic compositions of nitrate and water

• Project/Area Number: 16H04947
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Forest science
• Research Institution: Forest Research and Management Organization
• Principal Investigator: Itoh Yuko 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (60353588)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 服部 祥平 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (70700152) ; 高瀬 恵次 石川県立大学, 生物資源環境学部, 特任教授 (90133165)
• Research Collaborator: FUJIHARA youichi
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000); Fiscal Year 2018: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2017: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000)
• Keywords: 三酸素同位体組成 / 積雪 / 窒素循環 / 森林流域 / 物質循環 / 三酸素同位体

Outline of Final Research Achievements

In this study, we elucidated the nitrogen dynamics in a temperate forest watershed with heavy snowfall using isotopic compositions of nitrate and water. These isotopic indicators are able to distinguish between atmospheric-derived nitrate and processed nitrate within the forest ecosystem. The isotopic compositions showed seasonal change among the litter layer and the surface soil layer components resulted from the seasonal patterns of microbial activities. It was revealed that the cold snow melt water supplied had inhibited the microbial activities below the snow cover and changed the dynamics of atmospherically derived nitrate.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では日本海側の温暖多雪の森林流域で年間を通じた物質循環モニタリングの実施、また、安全な環境トレーサーである硝酸の三酸素同位体組成という新らしい指標を用いた森林流域内での大気由来硝酸の動態のトレースを行った。これらの観測から、日本海側の温暖多雪森林域では大気からの窒素流入量が夏期にくらべて冬期に約2.5倍多く、また、森林流域内の窒素動態が積雪による影響を受けることなど、これまで不明であった冬期の森林域での窒素動態を明らかにした。

Research Products

• [Journal Article] 水質負荷量の計測システム開発とその適用例 (2019)
  • Author(s): 高瀬恵次、伊藤優子
  • Journal Title: 応用水文 Volume: 31 Pages: 98-103
• [Journal Article] 山岳地流域における面積雨量の推定 (2018)
  • Author(s): 高瀬恵次、藤原洋一
  • Journal Title: 応用水文 Volume: 30 Pages: 49-54
• [Presentation] 林内と林外における消雪日のメタ解析 (2018)
  • Author(s): 藤原洋一・高瀬恵次・田中健二・長野峻介
  • Organizer: JpGU Meeting 2018
• [Presentation] スギ人工林の樹冠遮断特性に関する検討 (2018)
  • Author(s): 佐藤嘉展・戎信宏・萬和明・山口弘誠・中北英一・矢吹正教・古本淳一・高瀬恵次・石田祐宣
  • Organizer: 水文・水資源学会2018年度研究発表会
• [Presentation] 暖地積雪地帯の林外と林内における積雪・融雪特性 (2018)
  • Author(s): 平田智道・藤原洋一・長野峻介・一恩英二・高瀬恵次
  • Organizer: 第75回農業農村工学会京都支部研究発表会
• [Presentation] Impacts of a large-scale landslide on groundwater recharge function in the Tedori River alluvial fan (2018)
  • Author(s): Fujihara, Y., Tanaka, K., Segawa, M., Takase, K., Maruyama, T., Shunsuke, C.
  • Organizer: PAWEES-INWEPF International Conference 2018
• [Presentation] Elucidation of nitrate dynamics in a temperate region watershed with heavy snowfall using triple oxygen isotopes as tracers (2017)
  • Author(s): Yoshio Nunez Palma(東工大)、HATTORI Shohei(服部祥平・東工大)、ITOH Yuko(伊藤優子)、KAWASAKI Moeko(川崎萌子・石川県農林総合研究センター)、TAKASE Keiji(高瀬恵次・石川県大)、YOSHIDA Naohiro(吉田尚弘・東工大)
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2017年大会
• [Presentation] Elucidation of nitrate dynamics in a temperate forested catchment with heavy snowfall using triple oxygen isotopes as tracers (2017)
  • Author(s): Yoshio Nunez Palma(東工大)、HATTORI Shohei(服部祥平・東工大)、ITOH Yuko(伊藤優子)、KAWASAKI Moeko(川崎萌子・石川県農林総合研究センター)、TAKASE Keiji(高瀬恵次・石川県大)、YOSHIDA Naohiro(吉田尚弘・東工大)
  • Organizer: 第64回日本地球化学会
• [Presentation] Elucidation of nitrate dynamics in a temperate region watershed with heavy snowfall using triple oxygen isotopes as tracers (2017)
  • Author(s): Yoshio Nunez Palma(東工大)、HATTORI Shohei(服部祥平・東工大)、ITOH Yuko(伊藤優子)、KAWASAKI Moeko(川崎萌子・石川県農林総合研究センター)、TAKASE Keiji(高瀬恵次・石川県大)、YOSHIDA Naohiro(吉田尚弘・東工大)
  • Organizer: Gold schmidt2017 Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 硝酸の三酸素同位体組成を指標とした石川県白山市の森林集水域における内部窒素循環の解析 (2017)
  • Author(s): 服部祥平(東工大)、Yoshio Nunez Palma(東工大)、伊藤優子、川崎萌子(石川県農林総合研究センター)、高瀬恵次(石川県大)、吉田尚弘(東工大)
  • Organizer: 雪氷研究大会