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2018 Fiscal Year Annual Research Report

Elucidation of nitrogen dynamics in a temperate forest watershed with heavy snowfall using isotopic compositions of nitrate and water

Research Project

Project/Area Number 16H04947
Research InstitutionForest Research and Management Organization

Principal Investigator

伊藤 優子  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (60353588)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 服部 祥平  東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (70700152)
高瀬 恵次  石川県立大学, 生物資源環境学部, 特任教授 (90133165)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords三酸素同位体組成 / 積雪 / 物質循環
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、温暖多雪森林流域に流入する大気由来硝酸の動態を解明することを目的とした。このため、大気由来硝酸のみ特異的な値を示す硝酸の三酸素同位体組成という新指標を導入し、大気由来の硝酸と森林内で生産された硝酸を区別し、積雪・融雪期も含めた森林流域内における動態を定量的に明らかにした。また、森林流域において積雪・融雪がもたらす森林生態系内における窒素循環や、系外へ流出する硝酸への影響を明らかにすることを目的とした。
本試験流域における硝酸の三酸素同位体組成は降水において20~32‰の範囲の値を示し、夏期に低く冬期に高い季節変動を示した。これはNOxの大気酸化反応におけるOHラジカルの寄与とオゾンの寄与が季節変動している事を示していた。また、森林樹冠を通過し林床に到達した大気由来の硝酸は林床の堆積有機物層を通過する際に夏期には活発な硝化反応により急激な同位体組成の変化が確認されたのに対し、冬期(積雪期)には夏期の様な同位体組成の変化は見られず、林内に堆積した積雪底面からの寒冷な融雪水によって、堆積有機物層内での微生物硝化反応が阻害され大気由来硝酸が林床通過後も多く存在していることが明らかになった。一方、地下水および流出水の三酸素同位体組成の値は降水のような季節変動はなく、年間を通じて2‰前後の一定の値を示した。
また、夏期と融雪期の出水イベント時の森林流域からの流出水に含まれる三酸素同位体組成の継時的変化を比較したところ、寒冷地域の融雪期に見られる鋭いピーク状の硝酸濃度変化に伴うような同位体の変動は見られなかった。しかしながら、融雪期では夏期に比べると地下水と流域からの流出水の同位体の値の差が大きい傾向がみられ、融雪期の流域からの窒素流出に関する直接流出の寄与が示唆された。

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (6 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) Presentation (4 results)

  • [Journal Article] 水質負荷量の計測システム開発とその適用例2019

    • Author(s)
      高瀬恵次、伊藤優子
    • Journal Title

      応用水文

      Volume: 31 Pages: 98-103

  • [Journal Article] 山岳地流域における面積雨量の推定2018

    • Author(s)
      高瀬恵次、藤原洋一
    • Journal Title

      応用水文

      Volume: 30 Pages: 49-54

  • [Presentation] 林内と林外における消雪日のメタ解析2018

    • Author(s)
      藤原洋一・高瀬恵次・田中健二・長野峻介
    • Organizer
      JpGU Meeting 2018
  • [Presentation] スギ人工林の樹冠遮断特性に関する検討2018

    • Author(s)
      佐藤嘉展・戎信宏・萬和明・山口弘誠・中北英一・矢吹正教・古本淳一・高瀬恵次・石田祐宣
    • Organizer
      水文・水資源学会2018年度研究発表会
  • [Presentation] 暖地積雪地帯の林外と林内における積雪・融雪特性2018

    • Author(s)
      平田智道・藤原洋一・長野峻介・一恩英二・高瀬恵次
    • Organizer
      第75回農業農村工学会京都支部研究発表会
  • [Presentation] Impacts of a large-scale landslide on groundwater recharge function in the Tedori River alluvial fan2018

    • Author(s)
      Fujihara, Y., Tanaka, K., Segawa, M., Takase, K., Maruyama, T., Shunsuke, C.
    • Organizer
      PAWEES-INWEPF International Conference 2018

URL: 

Published: 2019-12-27  

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