2020 Fiscal Year Annual Research Report
豪雪地帯の南限に位置する森林流域からの水・栄養塩流出－積雪・融雪期に着目して－
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19H02995
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
芳賀 弘和 鳥取大学, 農学部, 准教授 (90432161)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
勝山 正則 京都府立大学, 生命環境科学研究科, 教授 (40425426)
藤本 高明 鳥取大学, 農学部, 准教授 (40446331)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 中国山地 / 融雪 / 栄養塩 / 懸濁態 / 流出 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中国山地は、豪雪地帯に分類されるが、降雪期の平均気温が比較的高いため、将来の温暖化による水・栄養塩循環への影響が顕在化しやすいエリアとされる。このため中国山地の森林流域において、a）降雪－流出の一連の実態を定量的に把握し、b）積雪・融雪期の栄養塩の生産過程や流出特性について評価することの意義は大きい。本研究は、鳥取大学・蒜山研究林を活用し、積雪・融雪期の水と栄養塩の流出について上述aとbの観点から明らかにするものである。2020年度は、2019年度につづき，主に1）試験流域の蓄積データを用いた水と懸濁態栄養塩の流出特性の解析、2）水文観測体制の強化、および3）水質分析体制の強化を行った。
1）については、冬期の降水量の雨／雪判別法に加え，大型バケツで降水を貯留し，1年間を通じて降水量を精度良く把握できるようにした。また，雨量計付属のヒーターによって雪を溶かすことで降水量を測定できるが，雨量計に積もった雪は溶けてしまうまでにタイムラグを生じる問題がある。雨量計の受水部の雪の様子をインターバル撮影することにより，この問題にも対応した。これらにより，降雨／融雪－流出の過程と懸濁物質の流出特性を解析するための基礎データを準備することができた。
2）については、森林流域での短期・長期の流出現象を理解するために、降雨に伴い数時間～数日で起きる0次谷での復帰流の消長と、数十日～数ヶ月（あるいはより長い時間）で起きる基岩内地下水の水位変動を観測する態勢を整えた。
3）については、降水（林外と林内）と河川水に含まれる各種イオンの濃度の分析を継続した。閉鎖性水域の富栄養化対策にとって有用な情報となる栄養塩としての全窒素（TN）と全有機炭素（TOC）の濃度について、新たに導入した機器を用いて効率よく分析できるようになった。また，濃度変動に寄与する流木動態の解析を行うための調査区間を設定できた。
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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
2020年度は、2019年度に整えた観測体制の下に，積雪・融雪期の水文、水質、および気象データを得ることを目指した。その結果，降雪量はもとより，融雪により積雪底面から土層に供給される水量を観測することができた。この観測は，雨樋を用いたライシメータスケールではあったが，林相の異なる3林分（ヒノキ林，マツ林，落葉広葉樹林）においてデータを得たことは意義が大きい。
また，2019年度に設置した深さ30mのボーリング孔を用いた山体地下水の水位についても順調に観測を続けることができた。2020年7月中旬の大雨の際の観測では，この地下水位変動と源頭部での地表流（復帰流）の発生範囲に密接な対応関係が見られたことから，山体地下水を地表へと排水するための経路が地中に発達していることが示唆された。現在，融雪期の流出にこの排水経路が寄与しうるのか解析を試みているところである。
2020年の融雪期を含む1-3月において3日に1度河川水を採取することができた。河川水の分析によると，融雪出水による溶存態のTOCとTNの濃度変動は，2019年10月の出水時における濃度変動と比べて安定していた。ただし，再分析を要する試料があるため，これらの濃度データは，現在冷凍保存している試料を今後分析したのちに確定することとしている。
森林流域を流れる小河川では落葉リターのような懸濁物質の流下は，流木や倒木のような流路内障害物によって一時的に阻害される。このため，懸濁物質のTOCとTNに関する詳細な濃度変動は，流木動態と併せて解釈すべきという考え方がある。2020年度は，流木や倒木の動態を把握するための調査区間（約500m）を設定し，区間内にあるすべての流木と倒木について個体識別を行うとともに，それらの分布について把握した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019と2020年度に整えた水文，水質，および気象の観測体制を維持しつつ、現地調査を継続する。これと同時に、水質変動の特徴を水の流出プロセスに基づいて明らかにすることを目指す。とくに，懸濁物質の濃度変動の特徴を明らかにしたい。
具体的には，水文観測では、降水量、河川水量、地下水位、および水温を対象に、5～20分間隔のデータとして蓄積することを継続する。また、2019年度に地下水位観測用のボーリング孔を掘削する際に得られたボーリングコアを用いて，水の流出プロセスを解析するために有用な地質学的な情報を得るつもりである。さらに，融雪量の解析に資するデータとして、積雪底面から土層に入る水量の計測も継続する。
水質については、台風と融雪に伴う出水時の河川水を採取し、分析する。また，濁度センサーを用いて、河川の懸濁物質濃度を測定し、10分間隔のデータとして蓄積する。ここでの水質分析と濁度センサーの結果は，これまでに蓄積されている水質データと併せて解析に用いることとし、河川水中の栄養塩と有機炭素に占める溶存態と懸濁態の割合を明らかにする。さらに，懸濁態については，流木と倒木の動態とそれらが捕捉する落葉リター量の変動と併せて解析を試みるつもりである。
気象観測については、気温、湿度、日射、風速、降水量、積雪深、および積雪量を把握することを継続する。また、対象とする試験地は、積雪・融雪期であっても雨が降る地域であるため、水と栄養塩流出の評価にとって雨と雪の判別は非常に重要である。そのため、一般の気象観測項目に加え、雨と雪を判別するための観測も継続する。
最終的には，水と栄養塩の流出特性を水の流出経路，および溶存態と懸濁態の違いを考慮しながら明らかにすることを目指す。同時に、積雪・融雪期の水と栄養塩の流出特性に着目し、豪雪地帯の南限域としての本調査地の特徴を抽出することを試みる。
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Research Products
(3 results)
