2016 Fiscal Year Research-status Report
農地からの養分・塩類負荷がボッグのミズゴケ類の生育に及ぼす影響の解析
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16K08113
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| Research Institution | Sapporo City University |
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Principal Investigator |
矢部 和夫 札幌市立大学, デザイン学部, 教授 (80290683)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木塚 俊和 地方独立行政法人北海道立総合研究機構, 環境・地質研究本部環境科学研究センター, 研究職員 (50570628)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 泥炭地 / プアフェン / 湿原保全 / ミズゴケハンモック / 不飽和帯の水移動 / 栄養塩類負荷 / 栄養塩類保持機能 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
農地の肥料の使用によって高濃度になった栄養塩が地下水を通じて下流域の湿原へ流れ込む事によって、湿原植生の劣化、特にミズゴケ群落の減少が懸念されている。本研究では、勇払平野に形成した谷湿原のうち、人為的影響の少ない自然条件の湿原（自然サイト）と、外部から栄養塩負荷を受けた湿原（負荷サイト）に調査地を設定した。
各調査地には１辺 100 ｍの正方形の調査区を設置し、20 m間隔で36地点の定点を設置し、各定点には観測孔を設けた。2014年～2016年までに地下水調査と植生調査を実施した。植生調査は各定点に4 m2の方形区を設置し、群落種組成およびその被度（％）をそれぞれ調査した。調査期間中における平均水位,水位変動,pH,アニオン,カチオンのデータを説明変数、ミズゴケの出現頻度を目的変数、調査地をランダム効果としてGLMM解析を行った。ミズゴケ類の出現頻度は、「出現=1」、「無＝0」と設定した。なお、多重共線性が認められた複数の変数については、1変数だけ残し説明変数とした。GLMM解析によるモデル選択の結果、SO42-、Ca2+、無機態窒素、競争種およびホロウ種が有意に効いており、そのうち、SO42-は正の係数、その他は負の係数をもつ説明変数であった。
湿原内への養分・塩類負荷量を評価するために、各調査地の36定点において毎月1回水位を観測するとともに、夏（8月）と秋（11月）に水質調査を行った。また、土壌の透水性を評価するために、各調査地の数地点にて現地透水試験を行った。両サイトの窒素とリン濃度を比較した結果、負荷サイトの地表水及び地下水の窒素濃度は自然サイトに比べて圧倒的に高く、湧水の影響を反映していた。負荷サイトにおける窒素濃度の空間分布によると、地下水の流動方向に沿って窒素濃度は大きく低下しており、湿原内で窒素が保持されていることが示唆された。
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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
本研究は次の4つの項目で構成されている。(1)流域の土地利用と植生の変遷の把握、(2)湿原内への養分・塩類負荷量の評価と群落種組成に与える影響の解明、(3)ハンモック内部の水質形成過程の解明。(4)養分・塩類負荷がミズゴケハンモックに与える影響の解明。
平成28年度から29年度に予定されていた（１）流域の土地利用と植生の変遷の把握については、すでに空中写真を結合し、流域を推定し、画像解析を始めている。（２）湿原内への養分・塩類の負荷量の評価と群落種組成への影響の解明については、人為的影響の少ない自然条件の湿原（自然サイト）と、外部から栄養塩負荷を受けた湿原（負荷サイト）を対象に、水収支と栄養塩収支を観測した。負荷サイトでは地下水による窒素流入が大きく、窒素負荷を受けていることが確認された。また、負荷サイトでは秋になると地下水による窒素流出が増加し、湿原内の窒素の保持量はほとんどゼロになることが分かった。外部からの窒素負荷が大きくなっても、湿原の窒素保持量はそれほど変化しないことが示唆された。植生調査は自然サイトと負荷サイトで各定点で水文化学変量を測定し、4 m2の方形区で群落種組成およびその被度（％）をそれぞれ調査した。調査期間中における平均水位,水位変動,pH,アニオン,カチオンのデータを説明変数、ミズゴケの出現頻度を目的変数、調査地をランダム効果としてGLMM解析を行った。GLMM解析によるモデル選択の結果、SO42-、Ca2+、無機態窒素、競争種およびホロウ種が有意に効いており、そのうち、SO42-は正の係数、その他は負の係数をもつ説明変数であった.
(3)ハンモック内部の水質形成過程の解明については、28年度中に気象観測と深度別土壌水分の試行的連続測定に成功した。29年5月初旬に機器の再設置を行い、すでに観測体制を確立している。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度、(1)流域の土地利用と植生の変遷の把握は前年度に引き続きGIS解析を行う。得られた結果から土地利用や植生の変遷の概要を把握し、養分・塩類負荷が増加した年代と植生変遷の関係を検討する。
(2)湿原内への養分・塩類の負荷量の評価と群落種組成への影響の解明は、両サイトの水文化学環境の観測を継続する。2年間の観測データをもとに、水平・垂直方向の水移動量を、動水勾配と透水係数からダルシー則により求める。こうして得られた水移動量に各養分・塩類濃度を乗じて、養分・塩類負荷量を計算する。次に28年のGLMM解析に引き続き、群集解析をおこなう。群集解析はCCA、NMSやTWINSPANを基本的な解析方法として使用し、養分・塩類負荷がどのレベルで群落種組成や種多様性に影響を与えるかについて、養分・塩類負荷の異なる湿原を含む群落・環境傾度分析から推定する。
(3)ハンモック内部の水質形成過程の解明は、ハンモック内部の不飽和層泥炭間隙水の水質が雨水や地下水の水質に対して、どのように異なるかを明らかするために、自然サイトと負荷サイトで、不飽和層泥炭間隙水、地下水、雨水を生育最盛期の6～7月の期間中毎週採水する。同時にハンモック内の水質形成過程を解明するために、体積含水率鉛直分布、蒸発散量、降雨量、地下水位の連続観測を行い、その結果から水収支法(マスバランス法)により不飽和層中の水移動速度を算出する。さらに、泥炭の採取と物理性の分析により、固相率、乾燥密度、透水係数、水分特性曲線等のシミュレーションで使用するパラメータを取得する。
最終年度の平成30年度は、 (3)ハンモック内部の水質形成過程の解明を前年に引き続き行い、(4) 養分・塩類負荷がミズゴケハンモックに与える影響を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
物品が予定より安価で購入できたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ポータブルｐH計の購入。
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Research Products
(4 results)
