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

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13460060
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 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)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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)
• Keywords: 生物地球化学 / 水質 / 準水域 / 溶存成分動態 / 窒素循環 / GIS / 土地利用変化 / 森林流域

Research Abstract

異なる植生、土地利用といった立地環境が集水域の溶存成分動態に及ぼす影響を解明するための現地観測を継続するともに、河川流下過程でのフロー変化解析やGISを用いた植生、地形区分の解析を行った。河川流下過程でのフロー変化の収支解析では、下流部に湿原が存在することにより流下過程で硝酸態窒素が除去され、溶存有機炭素が河川へと供給されていることが明らかとなった。溶存有機炭素の動態には鉄やマンガンなどの微量金属元素が密接に関係していることも示された。また、天然森林流域の流域下流部の河畔を中心として酪農草地が存在している場合、下流での河川水中溶存窒素やリン濃度が高まり、流域全体からの窒素・リンフラックスも高くなっていることが明らかとなった。森林-湿原-酪農草地複合集水域において、草地の面積は相対的に低いものの、複合集水域全体から下流湖沼への窒素・リン負荷という面から、草地の影響が非常に大きいことが示唆された。
GISを用いて流域の植生や地形の解析を行い、河川水の溶存成分濃度の空間分布を解析した結果からは、流域の傾斜や地形インデックス(Topographic Index)などの要因と河川水中硝酸態窒素や溶存有機炭素濃度の空間分布に相関関係が認められ、地形の違いによる土壌水分状態や植生構造が河川水質の空間変異に強く影響していることを示唆していた。
来年度は総括として、複合集水域における植生や土地利用変化が河川水質の濃度やフロー変化に及ぼす影響を、時空間的変動を考慮に入れて総合解析するとともに、河川の水文プロセス変化がそれらのメカニズムに及ぼす影響についても明らかにする予定である。

Research Products

• [Publications] 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)
• [Publications] 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)
• [Publications] 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)