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森林流域の土壌水分時空間変動が硝化速度と硝酸イオン流出に及ぼす影響

研究課題

研究課題/領域番号 18K05721
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分40010:森林科学関連
研究機関国立研究開発法人森林研究・整備機構 (2020)
東京大学 (2018-2019)

研究代表者

小田 智基  国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (70724855)

研究分担者 大手 信人  京都大学, 情報学研究科, 教授 (10233199)
磯部 一夫  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (30621833)
熊谷 朝臣  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (50304770)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード土壌水分 / 硝化 / 森林斜面 / NO3-濃度 / 渓流水質 / 森林流域 / 硝酸イオン / 硝酸態窒素流出
研究成果の概要

NO3-濃度が異なる3つの森林流域を対象に、斜面上部、中部、下部において土壌含水率、土壌物理性(土壌水分特性曲線、粒径分布)、NO3-イオン濃度、微生物量、硝化量の計測を行い、土壌水分と土壌におけるNO3-生成量の関係を明らかにした。また土壌物理性の空間分布が土壌水分の空間分布形成に影響を与えることにより、NO3-生成量の空間分布を決定することを示した。これらの結果から、土壌物理性の空間分布が土壌の硝化量やNO3-の輸送に関わる水文プロセスを決定し、渓流NO3-濃度形成に大きく寄与していることが示唆された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

気候変動や森林撹乱による森林生態系における物質循環変動がNO3-流出・水質悪化を引き起こすことが懸念されているが、森林流域からのNO3-流出の正確な予測は、未だに困難である。本研究によって、森林流域の土壌水文特性の空間分布が土壌水分の空間分布や微生物活動に影響を与えることにより、NO3-生成量を決定する重要な要素であることを明らかにした。また、火山灰土壌の被覆が日本の森林流域における土壌水分、NO3-生成量の分布と渓流水NO3-濃度形成に影響を与えていることを示した。これらの知見は森林流域からのNO3-濃度形成の予測に貢献するものである。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University of Virginia/US Forest Service/Case Western Reserve University,(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Effects of bedrock groundwater discharge on spatial variability of dissolved carbon, nitrogen, and phosphorous concentrations in stream water within a forest headwater catchment2021

    • 著者名/発表者名
      Egusa Tomohiro、Kumagai Tomo'omi、Oda Tomoki、Ohte Nobuhito
    • 雑誌名

      Hydrological Processes

      巻: 35 号: 1

    • DOI

      10.1002/hyp.13993

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of changes in canopy interception on stream runoff response and recovery following clear-cutting of a Japanese coniferous forest in Fukuroyamasawa Experimental Watershed in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Oda Tomoki, Egusa Tomohiro, Ohte Nobuhito, Hotta Norifumi, Tanaka Nobuaki, Mark B Green, Suzuki Masakazu
    • 雑誌名

      Hydrological Processes

      巻: - 号: 5

    • DOI

      10.1002/hyp.14177

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 森林からの物質の流出をはかる2020

    • 著者名/発表者名
      小田智基
    • 雑誌名

      森林科学

      巻: 89 ページ: 30-31

    • NAID

      130007868881

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Consequences of microbial diversity in forest nitrogen cycling: diverse ammonifiers and specialized ammonia oxidizers2020

    • 著者名/発表者名
      Kazuo Isobe, Yuta Ise, Hiroyu Kato, Tomoki Oda, Christian E Vincenot, Keisuke Koba, Ryunosuke Tateno, Keishi Senoo, Nobuhito Ohte
    • 雑誌名

      The ISME journal

      巻: 14 号: 1 ページ: 12-25

    • DOI

      10.1038/s41396-019-0500-2

    • NAID

      120006800755

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The effects of canopy alteration induced atmospheric deposition changes on stream chemistry in Japanese cedar forest2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Oda, Naohiro Imamura, Tomohiro Egusa, Nobuhito Ohte
    • 雑誌名

      Forest Ecology and Management

      巻: 448 ページ: 85-93

    • DOI

      10.1016/j.foreco.2019.05.058

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 日本と米国の森林伐採試験から見える森林の水源涵養機能2020

    • 著者名/発表者名
      小田智基、Mark Green、Lawrence Band ・ Todd Scanlon ・ 清水貴範・Stephen Sebestyen・ Kevin McGuire・ Mary Adams・ 勝山正則・ 大手信人
    • 学会等名
      日本森林学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Predicting soil water retention using soil chemical properties2020

    • 著者名/発表者名
      Kazumichi Fujii, Tomoki Oda, Naoko Tokuchi, Yoshiyuki Inagaki, Chie Hayakawa, Jun’ichiro Ide, Frouz Yan.
    • 学会等名
      日本森林学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Spatial variation in soil physical properties and effects on NO3- production in soil on forest hillslopes2020

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Oda, Megumi Kuroiwa, Naoya Fujime, Kazuo Isobe, Naoya Masaoka, Kazumichi Fujii, Hiroto Toda, Nobuhito Ohte
    • 学会等名
      EGU General Assembly 2020
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recovery of stream runoff and chemistry after clear-cutting of small-scale forest catchment2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Oda, Tomohiro Egusa, Naohiro Imamura, Nobuhito Ohte
    • 学会等名
      Gordon Research Conference
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Production rates of NH4+, NO2-, NO3- in forest srface soils- Comparison of patterns of spatial variation on a slope in three temperate forests2019

    • 著者名/発表者名
      黒岩恵、川合洸、田中直人、小田智基、諏訪裕一
    • 学会等名
      日本生態学会第66回大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Hydrological and biogeochemical responses and recovery processes after forest clear-cutting: The effects of small-scale forest management2018

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Oda, Tomohiro Egusa, Naohiro Imamura, Nobuhito Ohte
    • 学会等名
      American Geophysical Union
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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