森林における腐植酸鉄の挙動と河川流下過程における物理化学性及び生物利用性の変化

2014 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 26660127
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 福島 慶太郎 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 助教 (60549426)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 溶存全鉄 / 二価鉄 / 三価鉄 / フルボ酸様物質

研究実績の概要

複数の天然林および人工林集水域において，渓流水中の溶存全鉄，二価鉄，および三価鉄の濃度を測定し，その規定要因について検討を行った。その結果，林相の違いより採水地点近傍の地形要素が鉄の種類やそれらの濃度の規定要因として重要であった。すなわち，平坦な湿地状の地形を渓流が通過する集水域では溶存全鉄が高く，その中に占める二価鉄の割合が顕著に高かった。全集水域における全鉄と溶存有機態炭素(DOC)濃度は正の相関を示した。また，DOCの励起蛍光特性から推定された画分の中で，フルボ酸様物質の蛍光強度が溶存全鉄濃度との相関が最も高かった。これらのことから，森林集水域では還元的で有機物が豊富に存在する湿地状地形の存在が，溶存全鉄の溶出に重要であることが分かった。
河川流下過程においても，上流から下流の全地点でDOC濃度と溶存全鉄濃度に正の相関がみられた。しかしながら，励起蛍光特性から推定されるフルボ酸様の画分は森林が9割以上占める場合と，農地や市街地など異なる土地利用が1割以上占める中～下流域とでは異なることが分かった。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

森林から流出する鉄と有機物の質的評価およびそれらの関係性を示すことが出来た。また河川流下過程における質的変化の把握もできており，当初計画に対しておおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

今後は，森林の中で循環する鉄の定量的な把握に向けて，植物体，リター，土壌の鉄分析を進めていく。土壌では鉄の存在形態，特に有機物や粘土鉱物との結合力に着目し，逐次抽出や樹脂を用いた吸着実験を実施する予定である。

次年度使用額が生じた理由

研究資材を節約し，物品の購入費用を抑えることが出来たため。

次年度使用額の使用計画

実験に必要な化学薬品の購入を充実させ，計画通りに研究を進める予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Sources of uncertainty in estimating stream solute export from headwater catchments at three sites. (2015)
  • 著者名/発表者名: Yanai RD, Tokuchi N, Campbell JL, Green MB, Matsuzaki E, Laseter SN, Brown CL, Bailey AS, Lyons P, Levine CR, Buso DC, Likens GE, Knoepp JD, Fukushima K.
  • 雑誌名: Hydrological Processes 巻: 29 ページ: 1793-1805
  • DOI: 10.1002/hyp.10265
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The species biology of bamboos in Japan: from gene to landscape. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi T, Fuksuhima K, Hisamoto Y, Inoue A.
  • 雑誌名: Plant Species Biology 巻: 30 ページ: 42-44
  • DOI: 10.1111/1442-1984.12075
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impacts of moso bamboo (Phyllostachys pubescens) invasion on dry matter, and carbon and nitrogen stocks in a broad-leaved secondary forest located in Kyoto, western Japan. (2015)
  • 著者名/発表者名: Fukushima K, Usui N, Ogawa R, Tokuchi N.
  • 雑誌名: Plant Species Biology 巻: 30 ページ: 81-95
  • DOI: 10.1111/1442-1984. 12066
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biogeochemical nitrogen properties of forest soils in the Japanese archipelago. (2015)
  • 著者名/発表者名: Urakawa R, Ohte N, Shibata H, Tateno R, Hishi T, Fukushima K, Inagaki Y, Hirai K, Oda T, Oyanagi N, Nakata M, Toda H, Tanaka K, Fukuzawa K, Watanabe T, Tokuchi N, Nakaji T, Saigusa N, Yamao Y, Nakanishi A, Enoki T, Ugawa S, Hayakawa A, Kotani A, Kuroiwa M, Isobe K.
  • 雑誌名: Ecological Research 巻: 30 ページ: 1-2
  • DOI: 10.1007/s11284 -014-1212-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] シカによる下層植生の過採食が森 林の土壌窒素動態に与える影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 福島慶太郎・阪口翔太・井上みずき・藤木大介・徳地直子・西岡裕平・長谷 川敦史・藤井弘明・山崎理正・高柳敦
  • 雑誌名: 日本緑化工学会誌 巻: 39 ページ: 360-367
  • 査読あり
• [雑誌論文] Parasites and forest chronosequence: long-term recovery of nematomorph parasites after clear-cut logging. (2014)
  • 著者名/発表者名: Sato T, Watanabe K, Fukushima K, Tokuchi N.
  • 雑誌名: Forest Ecology and Management 巻: 314 ページ: 166-171
  • DOI: 10. 1016/j.foreco.2013.12.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fluorescent characteristics of dissolved organic matter produced by bloom-forming coastal phytoplankton. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukuzaki K, Yoshioka T, Fukushima K, Ishii K, Sawayama S, Imai I.
  • 雑誌名: Journal of Plankton Research 巻: 36 ページ: 685-694
  • DOI: 10.1093/plankt/fbu015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of freeze-thaw cycles resulting from winter climate change on soil nitrogen cycling in ten temperate forest ecosystems throughout the Japanese archipelago. (2014)
  • 著者名/発表者名: Urakawa R, Shibata H, Kuroiwa M, Inagaki Y, Tateno R, Hishi T, Fukuzawa K, Hirai K, Toda H, Oyanagi N, Nakata M, Nakanishi A, Fukushima K, Enoki T, Suwa Y.
  • 雑誌名: Soil Biology and Biochemistry 巻: 74 ページ: 82-94
  • DOI: 10.1016/j.soilbio.2014.02.022
  • 査読あり
• [学会発表] 人工林における伐採残渣の取り扱いが生態系外への養分流出に与える影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福島慶太郎・徳地直子・吉岡崇仁
  • 学会等名: 第126回日本森林学会
  • 発表場所: 北海道大学，札幌
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 日本の森林土壌における窒素無機化・硝化速度の制限要因 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浦川梨恵子・大手信人・柴田英昭・磯部一夫・舘野隆之輔・小田智基・菱拓雄・福島慶太郎・稲垣善之・平井敬三・小柳信宏・中田誠・戸田浩人・田中健太・渡辺恒大・福澤加里部・徳地直子・鵜川信・榎木勉・中西麻美・三枝信子・小谷亜由美
  • 学会等名: 第126回日本森林学会
  • 発表場所: 北海道大学，札幌
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 森林源頭部における小集水域間での溶存有機態炭素および硝酸塩濃度の変動要因 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山本知実・白澤紘明・福島慶太郎・長谷川尚史・吉岡崇仁
  • 学会等名: 第126回日本森林学会
  • 発表場所: 北海道大学，札幌
  • 年月日: 2015-03-26
• [学会発表] 気仙沼湾において震災後に創出された河口部の塩性湿地が陸域から沿岸への栄養塩濃度と組成に与える影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 福島慶太郎・長坂翔子・鈴木伸弥・日高渉・横山勝英
  • 学会等名: 第62回日本生態学会
  • 発表場所: 鹿児島大学，鹿児島
  • 年月日: 2015-03-21
• [学会発表] 窒素状態の異なる近接する落葉広葉樹林での土壌中の硝酸態窒素安定同位体比の比較 (2015)
  • 著者名/発表者名: 牧野奏佳香・徳地直子・福島慶太郎・川上智規
  • 学会等名: 第62回日本生態学会
  • 発表場所: 鹿児島大学，鹿児島
  • 年月日: 2015-03-20
• [学会発表] Spatial Distribution of Dissolved and Particulate Organic Carbon in the Kemena and Tatau Rivers, Sarawak. (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukushima K, Tokuchi N, Samejima H, Jason H, Kano Y.
  • 学会等名: International Seminar of "Human Nature Interactions of the Riverine Societies in Sarawak - A Transdisciplinary Approach"
  • 発表場所: クチン，マレーシア
  • 年月日: 2014-12-04
• [学会発表] Influence of landuse on stream water chemistry in Sarawak. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tokuchi N, Samejima H, Jason H, Fukushima K.
  • 学会等名: International Seminar of "Human Nature Interactions of the Riverine Societies in Sarawak - A Transdisciplinary Approach"
  • 発表場所: クチン，マレーシア
  • 年月日: 2014-12-04