2017 Fiscal Year Annual Research Report
森林集水域における水・炭素循環統合解析による森林管理最適化システムの構築
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16H02556
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| Research Institution | Tokyo University of Agriculture and Technology |
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Principal Investigator |
五味 高志 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (30378921)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
恩田 裕一 筑波大学, 生命環境系, 教授 (00221862)
戸田 浩人 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (00237091)
白木 克繁 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 准教授 (30313290)
山本 一清 名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (40262430)
山浦 紘一 東京農工大学, (連合)農学研究科(研究院), 助教 (80645523)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 流域水循環 / 森林管理 / 蒸発散量 / 水土保全機能 / 水・炭素動態 / スケール / 林床植生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
森林の多面的機能の評価として、水・炭素の循環は重要である。とくに、流域スケールでの森林斜面から渓流域への移動移動は、水・炭素循環の「要」である。近年、水に関する課題は、国内的には「水循環基本法」に示されるように、森林における安全な水供給は、地域の持続的資源管理や防災対策を進める上で重要となる。一方、間伐などの森林管理は、材積量の変化、林内環境や樹木活性の変化により、水文プロセスとともに炭素循環にも変化をもたらす。本研究は、水と炭素のトレーシング技術と航空機と地上レーザー計測による森林センシング技術を、森林斜面から林班を構成する集水域やより広域へ適用することで、森林の水源涵養機能と炭素吸収固定機能を定量化する。また、水・炭素循環における集水域のストックとフローを最適化する森林管理システムの構築を目指すものである。
平成29年度では、複数のスケールを対象として研究を行った。とくに、森林管理後の林分状態の評価では、強度列状間伐後に林床植生の成長が著しく、林床植生が水循環に影響を及ぼしていると考えられ、それらの評価のために森林斜面スケールの遮断および蒸散の詳細観測を進めた。これらの観測に加えて、単木やタワーフラックス観測も継続した。斜面の浸透能評価では、斜面の浸透過程についての観測を行うとともに、同位体による水トレーシングの評価を進めた。これらの多面的観測から、間伐などの施業を実施した林分での水・炭素循環の変化についての実測データを蓄積し、水および炭素循環の定量化を進めた。また、小流域を対象とし、航空機レーザー測量による森林環境センシングの研究を進め、ドローンのよる林分や林内の調査、地上レーザースキャナーによる林床植生や林冠の状態などの森林環境を評価した。これらのデータを用いて、モデル構築作業も進めた。
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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
東京農工大学FM唐沢山を中心とし、大学演習林での流出データの解析、森林状態による蒸散量の評価に関する解析を行った。とくに、林床植生が水循環に及ぼす影響の評価では、林床植生の遮断や樹幹流、さらには蒸散量など多様な観測を進めることができた。また、これらの林床植生の機能評価では、同位体を用いた観測を実施し、土壌中における水が植物の水利用によりどのようの量的・質的に変化するかの観測を実施することができた。これらの成果の一部は、国際学会に発表することができた。さらに、継続的な観測データを用いて、施業による影響評価について、水流出とともに水温変動の評価を行うことができた。水温変動は流域の水流出プロセスを把握する上でも重要であり、本研究で新たな成果を出すことができた。さらに、神奈川県の観測施設では、２か所の流域において、流出量や炭素・窒素の流出についての研究を進めることができた。また、土壌侵食が顕著な流域においては、侵食量の定量評価にむけた斜面プロットの土砂移動量とともに、落葉などの炭素動態としての有機物流出量の評価を行った。これにより、当該観測地点では、斜面から渓流への土砂移動量や落葉の移動量が世界的にも大きい値であることが示された。さらに、広域スケールでは、航空機レーザー計測データを用いた林分評価を行い、森林管理による水文過程の変化、水流出量変化、土壌侵食のデータなど既往データの整備を行い、分布型水流出モデルによる解析をおこなった。地上レーザー計測結果と、航空機レーザー計測結果を組み合わせて、間伐後の林床植生の状況さらには光条件の変化を推定することができた。プロットから流域スケールまで多面的なデータを蓄積し、モデル化構築を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに構築したデータベースおよび観測データをもとに、水・炭素循環評価指標の構築を進める。データベースおよびArcGISにより作成した森林管理空間分布図などの解析も行う。FM唐沢山や宮ヶ瀬ダム上流などのGIS情報を活用し、樹種・林齢・材積量・収量比数などを関連つけられる、森林管理と水循環モデルを統合したシステムを構築する。とくに、これまでの研究では林床植生の重要性が解明されてきたことから、森林施業後に林床植生の成長などを考慮する管理シナリオなども検討する。森林管理への応用展開とともに、水循環や炭素循環における林分、林床、土壌の相互作用を解明し、流域スケールでの水・炭素循環の解明を進める。29年度において、海外との連携を確立し、サイト間比較では、アメリカのオレゴン州立大学、コロラド州立大学、オーストラリアサンシャインコース大学、ベトナム林業大学との国際共同研究の準備が整ったことから、今後のデータ解析と論文作成など実質的な共同研究を進める。とくに、森林管理と水循環や炭素循環を網羅的にまとめる総説も重要であり、それらの準備を行っていく。国際連携を強化し、森林の機能評価とともに、適切な森林管理の在り方について検討する。以上を踏まえて、森林状態の変化、気象条件の変化などを考慮した将来予測なども検討していく。
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