2016 Fiscal Year Annual Research Report
新しい森林生態系の窒素飽和メカニズムの提案とそれに基づく脆弱性の診断
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15H04515
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
徳地 直子 京都大学, フィールド科学教育研究センター, 教授 (60237071)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
兵藤 不二夫 岡山大学, 異分野融合先端研究コア, 准教授 (70435535)
木庭 啓介 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (90311745)
大手 信人 京都大学, 情報学研究科, 教授 (10233199)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 窒素飽和 / 森林生態系 / 安定同位体 / 酸素安定同位体比 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
窒素飽和に関わる状況を明らかにするため、我が国の多地点での渓流水のサンプリングを行った。これまで窒素飽和が報告されていた地域だけではなく、多くの地点で窒素飽和に相当する高い窒素濃度が確認された。
河川水中の硝酸態窒素濃度（NO3）が高い要因として、大気由来あるいは森林生態系内部での硝酸生成による場合が考えられる。大気由来のNO3はオゾン層において生成されるため、その酸素同位体比（18O>80‰）が高く、生態系内において生成されるNO3は土壌中の酸素を用いるためその酸素安定同位体比は低い（18Oはほぼ0‰前後）。この違いをもちいることによって、NO3の由来を分別することができる。今年度は、得られたサンプルの18Oの測定を行い、起源を推定した。
その結果、収集されたほとんどの河川水の18Oは-10から10‰の範囲にあった。これに従うと、これまで窒素飽和が指摘されている河川を含むほぼすべての河川において、河川水中のNO3の起源は生態系内であるということになる。生態系からNO3が流出するプロセスを検討すると、生態系内での内部循環を経る過程が大きければNO3中の酸素安定同位体比は低くなる。一般に窒素は生態系での制限要因であるので、内部循環に効率良く取り込まれることは従来の報告とも合致した。
一方で、地域内での18Oの値のばらつきは、上記の起源の違いでは説明がしにくい。地域内での18Oの値のばらつきは、各集水域での生態系内で生成された硝酸態窒素の流出のしやすさを表す。すなわち、集水域の面積が小さい（<1ha程度）場合、生成された硝酸態窒素が生態系に取り込まれる時間が短いため、流出水中の18O値が大きくなる可能性が示された。以上のことから、昨年度得られたように18Oを用いて河川水中の硝酸態窒素の起源を推定する際には、対象とする集水域の面積に注意することが必要であることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本課題が目的としてする新しい森林生態系の窒素飽和メカニズムの提案とそれに基づく脆弱性の診断のため、窒素飽和が報告されている流域ならびに継続的に水質観測がなされている流域において調査を行い、ほぼ予定通りの進捗状況である。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度、河川水の硝酸態窒素濃度を規定する要因として集水域の面積とともに、河川水の溶存有機態炭素濃度が関連することが示された。本年度は、この点に注目する。
従来、河川水中の硝酸態窒素濃度は溶存有機炭素濃度と逆相関があると言われている。従来の逆相関関係は窒素負荷の影響がある箇所は少なく、その結果このような関係がみられたと考えられる。本課題では、窒素負荷の大きい地域やまた大きくなりつつある地域、あるいは熱帯地域からの情報も得られている。それらの結果からは、必ずしもそうではない関係がみられた。これらの結果は、窒素負荷が生じた地点、あるいは熱帯では河川水中の硝酸態窒素が炭素に依らず流出することを示している。今年度は、河川水中の窒素濃度を規定する要因としての炭素について再度検討し直す。
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