森林が水及び物質循環にはたす役割の多様性

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 08454126
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 小林 大二 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (30001655)
• 研究分担者: 田中 夕美子 北海道大学, 農学部・附属演習林, 教務職員 (60221397) ; 倉茂 好匡 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 助手 (20241383) ; 橘 治国 北海道大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (90002021) ; 浦野 愼一 北海道大学, 大学院・農学研究科, 教授 (40096780) ; 石井 吉之 北海道大学, 低温科学研究所, 助手 (40222955)
• キーワード: 北方樹林地 / 水・熱・物質循環 / 森林蒸発散 / 河川流出機構 / 化学成分 / 懸濁物 / 栄養塩 / 多様性

研究概要

本研究の目的は、北方樹林地を対象に、森林が水・熱・物質の循環に果たす役割の多様性を明らかにすることである。夏が短く、冬は雪や低温に見まわれる北方樹林地特有の現象を見い出し、温暖湿潤な森林地域との対比から多様性を評価しようとするものである。得られた成果の概要を以下に示す。
北海道北部の針広混交林地の小流域(母子里試験地)において、(1)融雪期及び暖候期の各々の出水時に漸近する川水温が1.8m深地温に相当することを見出し、洪水流出の8〜9割が1.8m深地温に相当する水温をもつ地中流出成分であることを示した、(2)年間の流域水収支に対する雪の寄与は降雪が年降水量の53%、融雪水が年流出高の45%と見積もられ、蒸発散量は年降水量の25%と推定された、(3)融雪期の川水の懸濁物濃度変化を観察した結果、懸濁土砂の供給源は河床堆積物であるが、融雪最盛期には河床に新たな細粒土砂供給がなされていることが推察された。
新期火山堆積物台地上の落葉広葉樹林地において、渇水期の豊富な河川流出を洒養するメカニズムを明らかにするため、SiO2を用いたハイドログラフの分離を試みた。48時間に約200mmという激しい降雨時でさえ、川水ハイドログラフの約80%は古い水からなり、土壌中で新しい水と入れ替って古い水が押し出されていると推定された。
4つの隣接する森林集水域において、川水の栄養塩濃度や流出負荷量の変動を同時に調べた。流出負荷量は気象条件や流域状況によって異なり、特に、栄養塩の流出特性が流域内の土壌状態と密接に関係することが判明した。
森林面積が50%以上の洞爺湖流域の年間水収支を調べた。(1)湖面蒸発量は5〜7月の夏期に少なく10〜12月の冬期に多いこと、(2)融雪流出量は年流出量の20〜30%に達し、これが夏期の高水位維持に貢献していること、などが明らかになった。

研究成果

• [文献書誌] 橘 治国: "集水域の環境と河川水質" 北海道土壌肥料研究通信. 43. 31-42 (1997)
• [文献書誌] Tanaka, Y., Machimura, T., Okada, K. and Nakai, T.: "Seasonal variations in turbulence spectra above and within a deciduous forest." Journal of Agricultural Meteorology. 52. 509-512 (1997)
• [文献書誌] Kobayashi, D., Ishii, Y. and Kodama, Y.: "Stream temperature, specific conductance and runoff process in mountain watersheds." Hydrological Processes. 12. in press (1998)
• [文献書誌] Ishikawa, N., Nakabayashi, H., Ishii, Y. and Kodama, Y.: "Contributions of snow to the annual water balance in Moshiri watershed, northern Hokkaido, Japan." Nordic Hydrology. 29(4/5). 347-360 (1998)
• [文献書誌] Kurashige, Y.: "Process-based estimation of suspended-sediment concentration during the thaw season in a small headwater basin." IAHS Publ.249. 415-422 (1998)
• [文献書誌] 山田俊郎、大江史恵、清水達雄、橘治国: "森林集水域からの栄養塩負荷流出とその特性に関する比較研究" 環境工学研究論文集. 35. 85-93 (1998)