| Project/Area Number |
22K13246
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 04010:Geography-related
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| Research Institution | Shinshu University |
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Principal Investigator |
榊原 厚一 信州大学, 学術研究院理学系, 助教 (40821799)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 水貯留 / 高山土壌 / 透水性 / 間隙率 / 水質 / 水涵養 / 土壌の発達 / ラドン / シリカ / 水の同位体比 / 高山帯 / 土地被覆 / 放射性ラドン / 酸素・水素安定同位体比 / 水流出 / 植生 / 同位体 |
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| Outline of Research at the Start |
高山帯の水循環系の理解は，持続的な水資源利用や洪水・土砂災害の対抗策を検討する上で極めて重要である．本研究では，高山帯の植生の有無に着目し，高山帯植生部の水貯留・流出機能を新たに評価する．北アルプス乗鞍岳高山帯を研究対象とし，水文・気象観測とトレーサーを用いた流出水の成分分離を実施し，水循環過程をモデル化する．この研究の成果は，気候変動に伴う高山帯水環境の将来予測に貢献できるだけでなく，近年頻発する洪水・土砂災害の発生予測技術の発展へ波及効果が期待できる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，高山植生によって制御される高山帯の水貯留・水流出機能を解明することを目的として実施している．令和4年度と5年度では，植生優占域に形成される高山性土壌が水保持機能に対して役割があると示唆できたため，令和6年度は高山帯の土壌に焦点を当てた．法令指定地における土壌採取の許可を受けたうえで，標高2500m～2700m地域の土壌試料を採取・分析した．土壌物理・化学特性を解析することで次のことが明らかとなった．
土壌の三相分布分析により，高山土壌の間隙率は，低標高域の森林土壌や火山灰土壌と同等かそれより高い値を示した．また，土壌の飽和透水係数は，10^-8から10^-3 m/sという幅広いオーダーの値を示した．各水の溶存イオン濃度は，降水<融雪水<裸地部渓流水<植生部渓流水<土壌水の順で高い値を示した．さらに，硝酸イオンの同位体比分析により，土壌溶出水が最も硝化の進んだ水質特性を有していることが確認され，土壌水の水質は地質環境との相互作用に起因することが示唆された．
土壌水の酸素・水素安定同位体比は，地域天水線上に位置することから，顕著な蒸発の影響は受けておらず，短時間の土壌水形成過程の中で迅速に水質形成が行われると考えられた．土壌物理特性において，粗孔隙率が飽和透水係数と強い正の相関を持つ一方で，間隙率および細孔隙率は弱い相関を持った．このことから，粗孔隙は迅速な水流出の経路として機能し，細孔隙は間隙水を長期間土壌と接触させる役割（=水保持機能）を果たしていると考えられた．
これらの結果は，降雨時に涵養された水が，細孔隙の間隙水に蓄積された溶存イオンを取り込みながら，粗孔隙を通じて迅速に流出することを示していると考えられる．この知見は，今後の高山植生と水文機能に関する理解を深めるための重要な基盤となる．
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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
令和4年度，令和5年度には，①本研究テーマ遂行のための試験地の構築，②高解像度の水文物理情報の取得，③水試料の自動採水と水質・同位体比分析ができた．これらのことによって，高山帯の裸地部と植生部の地下水流出・涵養過程の理解が進み，本研究の核心である植生部の水文プロセスのモデル化の基盤が構築できた．さらに，令和6年度では，植生部に特徴的な高山土壌に着目し，水流出と水貯留機能が高山土壌のどのような特性によって制御されているのかの知見を得ることができた．令和4～6年において，おおむね当初，計画していた成果を得ることができたが，これらの知見の一体のモデル化について不十分な部分があり，計画の1年延長を申請した．これらのことから，「おおむね順調に進展している」であると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
令和7年度は，令和4年度～令和6年度の研究データと解析結果をとりまとめ，高山帯植生部の水流出機構ならびに水保持機能を概念的にモデル化していく．「補助事業の目的をより精緻に達成するための研究の実施」の理由により，補助事業期間の延長を申請したように，すでに本事業の核心に迫るデータは取得できている．そのため，現場での観測や化学分析等の方策は限定的とし，これまでの成果を繋げ，一体化させる．研究の成果の公表を国際学会で行い，国際誌への投稿も行うことで，高山帯水文学の発展へ貢献する．
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