窒素動態からみる斜面流出と流路内プロセスを合わせた渓流の水質形成機構
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19K12298
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
笠原 玉青 九州大学, 農学研究院, 准教授 (10622037)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 山地渓流 / 硝酸態窒素 / 河川間隙水域 / リター分解 / 河床地形 / 斜面水 / 無機態窒素動態 / 窒素動態 / 水質形成 / 渓流 |
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| Outline of Research at the Start |
渓流における水質形成機構を、斜面流出と流路内プロセスを定量的に合わせて、明らかにする。窒素動態に着目し、野外実験や観測に、流域・地下水モデルを使った解析を加え、水質形成機構の時間的、空間的変動を解明する。強度間伐や土砂災害など、渓流の環境が一変する事例が増える中、水質の観点からの、渓流環境維持・再生指針への提言を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、窒素動態に着目し、渓流における水質形成機構を斜面からの流出と流路内プロセスを組み合わせることによって明らかにすることを目的としてい る。Conservativeトレーサーの投入実験から、希釈法から計算した流量と、下流地点のトレーサー到達量から水の交換量を測定すると、流路長約80ｍ区間で流量の＞20％が河川間隙水域と水の交換を行っていることがわかった。硝酸態窒素を同時にトレーサーとして投入すると、希釈を考慮しても、硝酸態窒素濃度は調査区間内で減少し、流路内プロセスは渓流水の硝酸態窒素濃度に大きく影響していることが示唆された。ただ、既存の研究で報告されている渓流における硝酸態窒素の取込距離よりは長く、慢性的に高い硝酸態窒素濃度の影響が考えられた。
流路内プロセスに貢献している場所を明らかにするために、リターの分解を流路内で観測し、河床（瀬淵）と河川間隙水域（瀬）での微生物活動を評価した。その結果、河床の瀬で最も分解速度が速く、淵と河川間隙水域（瀬）では同程度の分解速度が観測され、瀬においては河床と間隙水域で微生物活動が活発であることが示唆された。さらに、瀬頭に不透水シートを敷き、流路ー河川間隙水域間の水循環を減少させた状態で、硝酸態窒素をトレーサーとして投入する実験を行った。その結果、調査区間内での硝酸態窒素濃度の減少割合はシートの無い状態よりも小さくなった。これらの結果から、渓流内の窒素動態における瀬淵構造の重要性が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
調査区間に設置した測定器具が出水でダメージを受けることも少なく、定期的な観測を維持できている。流路内プロセスに関しては、不透水シートを敷くことで、流路‐河川間隙水域間の水の循環の制御を試みたところ、ピエゾメータで観測した水頭値からも、表流水の間隙域への流入の抑制が確認できた。不透水シートを敷いた状態で、硝酸態窒素を用いたトレーサー実験を行ったところ、とても興味深い結果が得られた。次年度はトレーサー実験を複数の季節で実験を行うことで、流路内プロセスの季節変動を明らかにし、渓流における流路内プロセスの役割を評価したい。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度成功した流路‐河川間隙水域間の水の循環の制御した状態でのトレーサー実験を複数季節で実施し、流路内プロセスの季節的変化や出水時の変化を明らかにする。河川地形を測量し、水頭値測定や地下水解析モデルを用いて、地形を指標として地下での水の流れや窒素動態の評価につなげる。
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Report
(4 results)
Research Products
(8 results)
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[Book] 森林水文学入門2022
Author(s)
大槻 恭一、久米 朋宣、笠原 玉青
Total Pages
256
Publisher
朝倉書店
ISBN
9784254470604
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