2020 Fiscal Year Research-status Report
窒素動態からみる斜面流出と流路内プロセスを合わせた渓流の水質形成機構
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19K12298
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
笠原 玉青 九州大学, 農学研究院, 准教授 (10622037)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 窒素動態 / 山地渓流 / 斜面水 / 河川間隙水域 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、窒素動態に着目し、渓流における水質形成機構を斜面からの流出と流路内プロセスを組み合わせることによって明らかにすることを目的としている。初年度は、斜面水や間隙水を定点的に採取するための観測井戸やピエゾメーターを設置し、水質観測を開始した。その結果、調査区間において渓流水の硝酸態窒素濃度は、基底流量時と出水時の両方において斜面水よりも高い傾向にあることがわかった。そのことから、調査区間では斜面水が渓流水を希釈していることが示唆された。また、間隙域においては表流水が流入する地点で渓流水と同程度もしくは高い硝酸態窒素濃度をもつ傾向があるが、間隙水が流路に湧き出る地点では渓流水濃度よりも低く、表流水が土砂堆積域に浸透し流路に戻るプロセスも、渓流水の硝酸態窒素濃度に影響していると考えられる。2020年度は、流路にNaClとNaNO3の溶液を投入するトレーサー実験を実施した。まず、生物反応の少ないNaClのみをトレーサーとして用い、希釈法から計算した流量と、下流地点のNaCl到達量から計算した表流水の地下への浸透量を比較し、表流水の交換量の測定を行った。その結果、区間によってばらつきはあるものの、流路長約80ｍ区間で流量の＞20％が地下に浸透していることがわかった。次に、NaNO3も同時に投入する実験を行い、下流地点で硝酸態窒素濃度とCl濃度を比較した。その結果、ほとんどの区間で硝酸態窒素濃度は、Cl濃度以上に減少する傾向にあり、流路内プロセスは硝酸態窒素濃度に大きく影響していることが示唆された。今後は、山地渓流で優占するステップ－プール地形が及ぼす影響と流路内プロセスの季節性を明らかにする。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
感染症対策の関係で、春から初夏にかけて野外実験を実施するのが難しい状況にあったため、実験の開始時期が遅れた。しかし、複数区間でトレーサー実験を繰り返し実施し、興味深い結果を得ることができている。
本年度は、まずNaClだけを投入する予備実験を7～9月に行い、調査区間の長さを決定し、投入するトレーサー濃度の検討を行った。その後、NaClと硝酸態窒素を同時に投入する実験を11～3月に行い、流路内での硝酸態窒素の動態を調査した。生物的なプロセスには季節性があるため、実験を春～夏に繰り返す必要がある。
調査区間の地形測量は、まずトータルステーションを用いて実施し、その後同区間で写真測量も試みた。しかし、写真測量は特にまだ実施途中の段階である。目に見える地形を把握するには測量は必須であり、地形の測量を継続する。
次年度明らかにすることは、ステップ－プールなどの河川地形の影響と、流路内プロセスの季節性である。そのために、本年度以上に野外調査・実験を実施しする。また、出水でダメージを受けた測定器具の取り換えも早急に行う必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、硝酸態窒素の動態に山地渓流で優占するステップ－プール地形が及ぼす影響と、流路内プロセスの季節性を明らかにすると同時に、これまでの研究成果をまとめて、流路内プロセスと時空間的変動を考慮した渓流の水質形成機構の構築に努める。
昨年度調査ができなかった春から夏にかけての季節は、特に野外調査に重点を置いて研究を推進する。具体的には、地形の影響を明らかにするために、河床や斜面の地形測量に加え、表流水の堆積域への流入を制御する実験を行う。流路内プロセスの季節性を明らかにするために、調査区間で季節ごとにトレーサー実験を継続するのに加え、斜面水・間隙水の観測地点の補充だけでなく増やすことで、特に斜面水の時間的変化(季節的・出水時)と空間的ばらつきのデータを取得する。
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| Causes of Carryover |
本年度は野外調査の開始が遅れたことで、次年度にかけてトレーサー実験や水質分析が継続する。そのため、野外調査の補助や水質分析の費用も次年度は増える予定である。野外実験で使用しているポータブルセンサーのセンサー部分の交換も必要となった。また、地下水モデルによる解析は、次年度に取り掛かる。応用生態工学会や森林学会での発表も本年度は行わなかったため、次年度はそれら河川の研究者が集う学会と森林の研究者が集う学会の少なくとも2つの場で発表を行う予定である。
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Research Products
(1 results)
