森林・湿原・酪農草地が陸上-湖沼生態系の溶存物質動態に及ぼす影響

• 研究課題/領域番号: 13460060
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 林学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 柴田 英昭 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 助教授 (70281798)
• 研究分担者: 植村 滋 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 助教授 (80250497) ; 吉岡 崇仁 総合地球環境学研究所, 助教授 (50202396) ; 大手 信人 京都大学, 大学院・農学研究科, 助教授 (10233199) ; 高木 健太郎 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 助手 (20322844) ; 吉田 俊也 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 助手 (60312401)
• 研究期間 (年度): 2001 – 2003
• 研究課題ステータス: 完了 (2003年度)
• 配分額: 15,000千円 (直接経費: 15,000千円); 2003年度: 2,300千円 (直接経費: 2,300千円); 2002年度: 4,100千円 (直接経費: 4,100千円); 2001年度: 8,600千円 (直接経費: 8,600千円)
• キーワード: 生物地球化学 / 河川水質 / 森林流域 / GIS / 湖沼生態系 / 物質循環 / 北海道 / 農業影響 / 水質 / 準水域 / 溶存成分動態 / 窒素循環 / 土地利用変化 / 集水域

研究概要

陸上生態系における植生や土地利用の違いが陸域から湖沼にかけての溶存成分動態に及ぼす影響を調べるために、北海道北部に位置する朱鞠内湖集水域において、異なる特性を持つ実験流域における植生環境や水質環境に関する研究を行った。自然生態系における植生の分布は、地形の違いに原因する土壌水分環境と密接な関係にあり、河川中流から河畔にかけて存在する湿地林は土壌から河川にかけての水質形成に重要な役割を果たしていることが明らかとなった。湿地を通過した地下水や河川水には有機物の分解過程で生じる溶存有機炭素や溶存有機窒素が豊富に含まれるのに対し、無機態窒素である硝酸態イオンは湿地における微生物や植生の働きで除去される傾向にあった。また、酪農を主体とする農地流域では施肥や家畜糞尿に由来する窒素やリンが多量に河川へと流出し、森林や湿原といった自然生態系流域からの負荷よりも明らかに多量な栄養塩類が湖へと流入している実態が明らかとなった。湖内では降水や融雪といった流入河川の水文化学的プロセスと湖内での生物地球化学的プロセスの影響によって溶存成分濃度に特有の鉛直プロファイルが認められた。既往の植生分布データやGIS解析および現地水文水質観測を組み合わせることによって実現した本研究の成果は、さまざまな生態系を含有する広域複合集水域系における溶存成分動態を明らかにするためのモデル研究として位置づけることができ、今後はこの研究アプローチをもとにして、地域的に個別に発展してきた各生態系の流域研究を地域間のランドスケープレベルの総合研究へと発展させることが重要であろう。

研究成果

• [文献書誌] Shibata, H. et al.: "Nitrogen dynamics in the hyporheic zone of a forested stream during a small storm, Hokkaido, Japan."Biogeochemistry. (印刷中). (2004)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.Noguchi, T.Yoshida: "Tree regeneration in partially cut conifer-hardwood mixed forests in northern Japan : roles of establishment substrate and dwarf bamboo."Forest Ecology and Management. (印刷中). (2004)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Takahashi, K., Mitsuishi, D., Uemura, S., Suzuki, J., Hara, T.: "Stand structure and dynamics during a 16-year period in a sub-boreal conifer-hardwood mixed forest, northern Japan."Forest Ecology and Management. 174. 39-50 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Takagi, K. et al.: "An alternative approach to determining zero-plane displacement, and its application to a lotus paddy field"Agriculture and Forest Meteorology. 115. 173-181 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] Shibata, H., O.Sugawara, H.Toyoshima, S.M.Wondzell, F.Nakamura, T.Kasahara, F.J.Swanson, K.Sasa: "Nitrogen dynamics in the hyporheic zone of a forested stream during a small storm, Hokkaido, Japan"Biogeochemistry. (In press,). (2004)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Mahoko Noguchi, Toshiya Yoshida: "Tree regeneration in partially cut conifer-hardwood mixed forests in northern Japan : roles of establishment substrate and dwarf bamboo"Forest Ecology and Management. (In press). (2004)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Takahashi, K., Mitsuishi, D., Uemura, S., Suzuki, J., Hara, T.: "Stand structure and dynamics during a 16-year period in a sub-boreal conifer-hardwood mixed forest, northern Japan"Forest Ecol.Manag.. 174. 39-50 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Takagi, K., Miyata, A., Harazono, Y., Ota, N., Komine, M., Yoshimoto, M.: "An alternative approach to determining zero-plane displacement, and its application to a lotus paddy field"Agriculture and Forest Meteorology. 115. 173-181 (2003)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Shibata, H. et al.: "Nitrogen dynamics in the hyporheic zone of a forested stream during a small storm, Hokkaido, Japan."Biogeochemistry. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] M.Noguchi, T.Yoshida: "Tree regeneration in partially cut conifer-hardwood mixed forests in northern Japan : roles of establishment substrate and dwarf bamboo."Forest Ecology and Management. (印刷中). (2004)
• [文献書誌] Takahashi, K., Mitsuishi, D., Uemura, S., Suzuki, J., Hara, T.: "Stand structure and dynamics during a 16-year period in a sub-boreal conifer-hardwood mixed forest, northern Japan."Forest Ecology and Management. 174. 39-50 (2003)
• [文献書誌] Takagi, K. et al.: "An alternative approach to determining zero-plane displacement, and its application to a lotus paddy field."Agriculture and Forest Meteorology. 115. 173-181 (2003)
• [文献書誌] 柴田英昭: "積雪寒冷地域の森林流域での融雪期における物質収支"日本水文科学会誌. 32・2. 49-56 (2002)
• [文献書誌] 柴田 英昭: "森林植生-土壤-河川系における物質動態"月刊海洋. 34・6. 402-405 (2002)
• [文献書誌] 柴田 英昭: "酸性環境の生態学-酸汚染と自然生態系を科学する-"佐竹研一(編), 愛智出版. 243 (2002)
• [文献書誌] H. Shibata et al: "Importance of Internal Proton Production for the Proton Budget in Japanese Forested Ecosystems"Water Air and Soil Pollution. 130. 685-690 (2001)
• [文献書誌] M. Ozawa, H. Shibata, F. Satoh, K. Sasa: "Effect of Snowmelt on Annual Element Budget of Soil in a Cold, Snowy Forested Ecosystem"Water Air and Soil Pollution. 130. 703-708 (2001)
• [文献書誌] Ohte, N., Tokuchi, N., Shibata, H., Tsujimura, M., Tanaka, T.: "Hydrobiogeochemistry of Forest ecosystems in Japan"Hydrological Process. 15. 1771-1789 (2001)
• [文献書誌] N. Ohte et al.: "Comparative evaluation on nitrogen saturation of forest catchments in Japan and north America"Water Air and Soil Pollution. 130. 649-654 (2001)
• [文献書誌] Shibata, H., Kuraji, K., Toda, H., Sasa, K.: "Regional comparison of nitrogen export to Japanese forest streams"The Scientific World. 1. 572-580 (2001)
• [文献書誌] H. Shibata, H. Mitsuhashi, Y. Miyake, S. Nakano: "Dissolved and particulate carbon dynamics in a cool-temperate forested basin in northern Japan"Hydrological Process. 15. 1817-1828 (2001)