2021 Fiscal Year Annual Research Report
Estimation of nitrogen loss from forested watersheds by coupling a plant-soil N cycling model and a hydrological model
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17K15286
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
福島 慶太郎 京都大学, 生態学研究センター, 研究員 (60549426)
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2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 森林渓流水 / 硝酸態窒素濃度 / 安定同位体 / 窒素循環 / 森林攪乱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
現在日本では種々の森林攪乱が同時多発的に進行しており，流域源流部の森林における窒素保持・流出メカニズムの解明と攪乱影響の予測が喫緊の課題である。日本の森林は欧米に比べ，植物-土壌間の内部循環系に加え，斜面の水移動過程も窒素保持・流出の主要な規定要因と考えられるが，統合的な把握についてはいまだ不十分である。本研究では，日本各地の森林集水域で計測された窒素内部循環と降水・渓流水質の実測値を用いて窒素保持・流出メカニズムを解明することを目的とした。
2021年度は，北海道道東及び京都府北部の天然林に焦点を絞り，天然林内の複数の集水域で採取された渓流水や降水の無機態窒素濃度および窒素・酸素安定同位体比の分析を進めた。対象の森林集水域の硝酸態窒素濃度に関して，空間的なばらつきが非常に大きく，一部の集水域では窒素流出量が流入量を上回り，窒素飽和が疑われるものも存在した。高い硝酸態窒素濃度を有する集水域の特徴として，強度の列状間伐が実施された場所や，シカによる下層植生の採食が深刻化している場所など，植生が大きく改変されていることが挙げられた。また，植生が強度に攪乱されていない森林でも硝酸態窒素濃度の高い集水域が存在しており，安定同位体比の結果を踏まえると，集水域外の窒素源が地下水を介して流入している可能性が考えられ，集水域境界を越えた地下水の動きについても考慮すべきであることが示唆された。
森林からの窒素流出を再現するモデルの構築にあたり，PnETモデルとTOPMODELの統合化を検討したが，下層植生や集水域外の影響といった新たなプロセスを組み込む必要が明らかとなり，今後の課題として残された。
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