湿潤温帯森林生態系の成立過程における物質循環と水質形成機構の遷移に関する研究

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10660146
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 大手 信人 京都大学, 農学研究科, 助教授 (10233199)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 柴田 英昭 北海道大学, 農学部附属演習林, 助手 (70281798) ; 徳地 直子 京都大学, 農学研究科, 助手 (60237071) ; 杉本 敦子 京都大学, 生態学研究センター, 助教授 (50235892) ; 小杉 賢一朗 京都大学, 農学研究科, 助手 (30263130) ; 小杉 縁子 京都大学, 農学研究科, 助手 (90293919)
• Keywords: 森林生態系 / 物質循環 / 植生遷移 / 水質形成

Research Abstract

平成10年度 植生発達段階が異なる滋賀県南部の花崗岩山地に位置する裸地流域(裸地谷試験地),植栽された森林流域(桐生試験地),天然性の森林流域(不動寺試験地)に水文・水質のモニタリングのための設備,観測機器等を設置し,観測を開始した.これによって以下に示す1),2)が明らかになった.また,観測結果を受けて,平成11年度,データの整理との主要な水質制御要因の抽出を行った.この結果以下の3)の成果を得た.
1)森林の発達に伴い,土壌浸透過程において生物的なH^+の供給源が増加した。対象とした3流域では,供給されたH^+がある一定のH^+濃度になるまで消費されるのに十分な化学的風化のポテンシャルと,水の滞留時間が存在することが示された。また,そのような条件を満たしている流域では,森林が発達し生物活性が高まるにつれ,土壌中のH^+供給源である。CO_2濃度を上昇させ,化学的風化を促進し,アルカリ度を高め,地下水の湧出・脱気後の渓流水pHをより高める効果があることが示された。
2)H^+供給源・消費源の分布の変化も観測された。森林が発達するにつれ,特に表層土壌中における生物起源のH^+供給量が増加した。その結果,表層で供給されたH^+が表層土壌層中で消費しきれなくなり,一部は下層土壌層で消費されるようになることが明らかになった。
3)H^+の消費過程として重要な浸透中の風化現象に関し,風化過程で生成されるSiO_2濃度を指標とし,溶解速度と水-鉱物接触時間を制御する要因に着目して,山地源流域における風化過程の時空間分布や制御要因について検討した結果,上記2つの要因が風化過程に及ぼす影響は,流域の物理的な特性によってその寄与が異なることが明らかになった。森林植生の発達段階が異なるどちらの流域においても,溶解速度を制御しているのは地温の季節変化であり,pHによる溶解速度変化の影響は小さいと考えられる。

Research Products

• [Publications] Onte,N.,Tokuchi,N. and Asano,Y.: "Spatial variations in the acid buffering processes in forest catchments"Proceedings of Headwater '98,the Fourth International Conference on Head water Control, Merano, Italy. 69-83 (1998)
• [Publications] Asano,Y.,Ohte.N.,,Katsuyama,M.and Kobashi,S.: "Changes in hydrochemical formation process by forest succession stages"Proceedings of Headwater '98,the Fourth International Conference on Head water Control, Merano, Italy. 85-95 (1998)
• [Publications] Kimoto,A.,Uchida,T.,Ohte.N.,Mizuyama,T.and Li,C.: "Hydrological processes and sediment yield on devastated slopes in Jiang-Xi Provice,China"IAHS publication. 249. 221-227 (1998)
• [Publications] Ohte,N.,and Tokuchi,N.: "Geographical variation of the acid buffering of vetetated catchments : Factors Determining the bicarbonate leaching"Global Biogeochemical Cycles. 13. 969-996 (1999)
• [Publications] Uchida,T.,Ohte,N.,Kimoto,A.,Mizuyama,T.,and Li Changhua: "Sediment yield on a devastated hill in southern China : effects of microbiotic crust on surface erosion process"Geomorphology. 32. 129-145 (2000)
• [Publications] Tokuchi,N.Takeda,H.,Yoshida,K.and Iwatsubo.G.: "Topographical variations in plant-soil system along a slope on Mt.Ryuoh,Japan"Ecological Research. 14. 361-370 (1999)
• [Publications] 大手信人・小杉緑子・柴田昌三・丸橋裕一・宮前保子: "ランドスケープデザイン2.ランドスケープデザインと環境保全"角川書店. 153 (1999)
• [Publications] 柴田英昭・蔵冶光一郎・中尾登志雄: "「酸性雨研究と環境試料分布」(佐竹研一編)"愛智出版(未定). (2000)