2003 Fiscal Year Annual Research Report
森林流域における一酸化二窒素・メタンの吸収・放出とそれに及ぼす水文過程の影響
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15580124
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
杉本 敦子 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 教授 (50235892)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大手 信人 京都大学, 農学研究科, 助教授 (10233199)
高木 健太郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 助手 (20322844)
柴田 英昭 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 助教授 (70281798)
木庭 啓介 東京工業大学, 総合理工学研究科, 講師 (90311745)
徳地 直子 京都大学, フィールド科学教育研究センター, 助教授 (60237071)
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| Keywords | 一酸化二窒素(N_2O) / メタン(CH_4) / 森林流域 / 水文過程 / 還元環境 / 脱窒 |
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| Research Abstract |
森林流域からの一酸化二窒素(N_2O)・メタン(CH_4)の吸収・放出と,その制御要因としての水文過程に焦点を当て,滋賀県南部の桐生試験地において観測を行った.CH_4に関しては,流域内の湿地とその周辺,N_2Oは源頭部小流域においてそれぞれガス態と地下水溶存態の濃度を測定した.
この結果以下のことが明らかになった.
1)土壌水分量の少ないヒノキ林の土壌では年間を通じてメタンの吸収を,湿地土壌は年間を通じて放出を示していた.夏期,湿地でヒノキ林における吸収量を大きく上回るような放出が起こることが明らかになった.このことから,森林流域全体としてのメタンフラックスを推定する際に,湿地からの放出量の推定を併せて行う必要性が示された.
2)地温と地下水位の変動に伴って土壌中の酸化還元状態が変化し,メタンの生成・放出が制御されていることが示された.吸収過程には主として土壌水分条件が影響していることがわかった.また,不飽和土壌での吸収過程は,放出過程に比べ温度の依存性が小さいことが示された.
3)N_2Oは,主に飽和地下水帯で生成されていた。また飽和帯の中で、縁辺部のDOCが豊富なところで生成されていることが明らかになった.この部分は通常嫌気的であるので,N_2Oの生成は脱窒によるものと考えられた.
3)N_2Oの大気への放出は湧水点近傍の湿潤なエリアから集中して生じており,地下水体中での脱窒で生じたN_2Oは不飽和土壌中へはあまり拡散せず,湧水点で大気に開放されて多くが揮散することが明らかになった.この部分でのN_2Oの放出速度は地温と高い相関が見られ,夏季に高く冬季に減少した.
4)N_2Oの発生は,降雨イベント時に,一時的に飽和した土層中でも観察され,脱窒が,飽和条件が整えば比較的瞬時に生じる可能性が示唆された.
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[Publications] Ohte, N., Tokuchi, N., Katsuyama, M., Hobara, S., Asano, Y., Koba, K.: "Episodic increases in nitrate concentrations in streamwater due to the partial dieback of a pine forest in Japan : Runoff generation processes control seasonality"Hydrogical Processes. 17. 237-249 (2003)
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[Publications] Tokuchi, N., Ohte, N., Hobara, S., Kim, S., Katsuyama, M.: "Changes in biogeochemical cycling following forest defoliation by pine wilt disease in Kiryu experimental catchment in Japan"Hydrogical Processes. (in press). (2004)
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[Publications] 勝山正則, 大手信人, 小杉賢一朗: "表題:風化花崗岩山地源流域の渓流水NO3-濃度形成に対する水文過程のコントロール"日本林学会誌. (印刷中). (2004)
